聲表面波氣相色譜因體積小, 檢測快, 反應靈敏, 被廣泛應用於爆炸物, 水汙染, 有毒害氣體等多種物質的檢測, 為環保, 公共安全提供了便捷, 高效的檢測手段. 但長期以來, 該類儀器主要依靠進口.
近期, 中國科學院聲學研究所超聲技術中心研究員何世堂團隊完成了聲表面波氣相色譜儀的研製, 實現了該類儀器的國產化.
聲表面波氣相色譜儀是基於聲表面波感測器與氣相色譜分離聯用的有機氣體分析儀, 氣相色譜將有機混合物分離成純組分之後, 由聲表面波感測器進行定量檢測, 具有靈敏度高, 色譜柱升溫速度快(每秒約20 ℃), 體積小等特點, 可實現痕量氣體的廣譜(揮發和半揮發性有機物), 快速(5分鐘內), 高靈敏度(ppb~ ppt級)現場分析, 在公共安全, 環境監測, 食品和藥品檢測等方面有廣闊的應用前景.
在儀器研製過程中, 何世堂團隊對聲表面波氣相色譜儀的響應機理進行了理論分析, 計算出儀器的質量檢測下限; 設計儀器的核心部件——聲表面波(SAW)檢測器, 並分析SAW檢測器表面不同區域的靈敏度, 根據分析結果優化檢測器及檢測器與分離系統的對接參數. 此外, 何世堂團隊在設計進樣富集和色譜分離系統, 聲表面波檢測系統, 數控系統和輔助系統等多個分系統的基礎上, 進行系統整合並研製出聲表面波氣相色譜儀樣機. 樣機的檢測下限降低至國外同類儀器的一半, 相當於性能提高了一倍.
除傳統的分析檢測爆炸物, 毒品, 人體氣味, 水汙染等功能外, 何世堂團隊還基於該儀器以麝香為樣品開發了中藥成分的檢測功能. 相關研究有望為中藥質量監管提供技術支撐. 在後續的研究中, 團隊將側重分析方法方面的研究, 使聲表面波氣相色譜儀的檢測更精準, 性能更完善, 並與應用領域相結合, 開發出具有領域針對性的快檢儀器.
相關研究成果發表在《應用聲學》上.
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