介绍了自主研制的质子转移反应飞行时间质谱的基本结构和性能。首先对数据采集卡甄别离子脉冲 的阈值电压进行了优化,结果表明当阈值电压为0.33V时, H316O+ (m/z 19)与H318O+ (m/z 21) 的离子计数比约500:1;然后考察了水团簇离子H3O+ (H2O)n=0,1,2,3的分布与漂移管约化电场的关系, 结果表明,当约化电场(E/N)为139 Td(1 Td=10－17 Vcm2)时,团簇离子得到很好地抑制,质谱观察到的离子 主要是H3O+,其纯度可达99%以上；随后考察了质谱的分辨率,结果表明在m/z=124处,分辨率最好,达到2653; 采用不同浓度的乙醇标样对仪器的线性范围和检测限性能进行了测试,结果表明该仪器的线性动态范围可达三个数量级, 检测限可达3.8 ppb;最后用该质谱仪检测了实验室空气,得到了实验室空气的质谱图。自主研制的质子转移反应飞行 时间质谱可实现对痕量挥发性有机物的实时在线测量,在环境、食品、医学等领域具有重要应用价值。

利用固相微萃取-气相色谱质谱法(SPME/GC-MS)对合肥市董铺水库监测站大气挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)进行了连续检测,研究了一定时间内 该地区大气VOCs的组成及变化特征。研究结果表明该地区VOCs主要由苯系物、醛酮类和烷烃构成。并用PCA/APCS(principal component analysis /absolute principal component scores)受体模型对大气中VOCs的来源进行了分析。结果表明该地区大气中VOCs主要 有4个来源,分别为机动车排放源、化学试剂源、工业生产源和医用酒精挥发源,其贡献率依次为38.9%、49.48%、8.13%和3.49%。

利用固相微萃取-气相色谱三重四极杆质谱技术(SPME-GC-TQMS)对合肥市科学岛不同区域自来水进行了检测,研究了该地区自来水 中部分消毒副产物(DBPs)的存在情况,以及DBPs含量与自来水封存时间的关系,并利用SPME-GC-TQMS对煮沸的自来水进行检测,考察煮沸 方式去除卤代烃类消毒副产物的有效性。结果表明: 科学岛自来水中存在三氯甲烷、一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷等多种卤代 烃类DBPs,且来源于不同建筑物的自来水中DBPs含量差异高达3倍;自来水在水管内存储时间越长,卤代烃类DBPs浓度越低; 自来水经过煮沸处理后,大多数卤代烃DBPs可有效去除,但三氯甲烷仅降为原自来水中含量的30.2%,仍大量存在于凉开水中。

哈达玛多路复用技术能有效改善离子迁移谱的信噪比,但在哈达玛还原谱中出现了假峰等 失真现象,严重影响了离子迁移谱(IMS)的检测性能。通过改变多路复用参数来观察哈达玛变换离子迁移谱 中的假峰变化情况,分析了各种多路复用参数与哈达玛变换离子迁移谱中假峰的关联性。实验结果表 明:多路复用参数的变化可能会改变假峰的位置或峰型,但无法从根本上消除哈达玛离子迁移谱的假峰现象。 结果进一步证明了哈达玛多路复用中固有的调制缺陷可能是哈达玛变换离子迁移谱中出现假峰的主要原因之一。

常温大气压下,在电子能量为0.35～0.65 eV的范围内,使用 氮气负电晕放电-电子吸附-离子迁移谱, 测量了CH2 Br2 , CH2 BrCl,CHBr3 的电子吸附速率常数,得到电子吸附速率常数的大小关系 为k(CH2 Br2 )>k(CH2 BrCl), k(CH2 Br2 )>k(CHBr3 ),并根据电子亲和势对CH2 Br2 和CH2 BrCl的 大小关系进行理论分析。首次对CHBr3 的电子吸附过程进行了定性分析,发现样品蒸汽 在迁移区通入迁移管时,溴离子会与CHBr3 分子络合成团簇离子Br-(H2 O)n (CHBr3 )m 。

提出了一种改进的关于相位敏感光时域反射计(OTDR)系统的信号解调方法。 从理论上阐述了该方法的原理, 分析了该方法中关键参数(平均次数、滑动窗口和相减间隔)的取值对相位敏感OTDR系统信号处理结 果的影响,并且总结了它们取值的指导依据。与常规的数字平均方法对比,利用该方法进行数据处理, 有效地解调出扰动信号,进一步说明该方法的可行性。结果表明,该方法根据信号的波动特征将原始数据进行 分组,提高了各组数据的相关性,从而明显改善了系统的信噪比,对长距离相位敏感OTDR系统性能的优化有一定的指导意义。

为了研究金桂、银桂和丹桂释放的挥发性有机物特征,利用自制的质子转移反应质谱分别 检测金桂、银桂和丹桂中的挥发性有机物。在三种漂移管电压(250 V、320 V和461 V)下分 别获得了金桂、银桂和丹桂的特征全谱图。研究表明金桂的特征产物离子有m/z=171、105、91、87、73和69,银 桂的特征产物离子有m/z=120、105、91、77、73和69,丹桂的特征产物离 子有m/z=137、73、69和51。通过比较分析发现三种桂花有共同特征产物离子,但不同 品种桂花的特征离子及其强度存在一定的差异性。实验结果表明该仪器可以实现快速检 测,利用特征产物离子可对不同品种的桂花进行鉴别。质子转移反应质谱技术已应用于 环境监测领域,实验结果对开展环境气体监测研究具有一定的参考意义。

为了改进离子门的驱动方式, 简化离子门驱动电源设计和提高离子迁移谱分辨率, 通过增加一组电阻实现离子门两端的不对称供电, 再对低电压端的电压进行控制实现离子门功能。 分析了该方式下的两种情况对迁移管内的电场、 离子迁移谱的分辨率和信噪比的影响。 借助SIMION7.0对离子门两边的电场分布进行了模拟和比较, 并应用数值化拉普拉斯方程的方法计算了迁移管轴线的电场数据。 实验证明: 相比常规迁移谱的离子门浮地驱动电源, 这种驱动方法成本低, 离子门电源的设计简单, 能够明显提高离子迁移谱的分辨率。 该方法能够应用于离子迁移谱的测量仪器或实验设备。

通过改变采样点数,理论优化了Hadamard变换离子迁移谱(Hadamard transform ion mobility spectrometry, HT-IMS)谱图的采样速率;通过增加模拟的白噪声,分析了 该方法提高谱图信噪比的效果和对分辨率的影响。 初步结果表明,在单次离子门门宽0.4 ms内,采集8个及以上数据点可以完整地反演IMS谱图; Hadamard变换方法得 到的谱图的信噪比是传统IMS谱图信噪比的15.8倍,是相同时间内多次传统IMS谱图平均后信噪比的4.6倍; 变换过程对IMS谱图分辨率无明显影响。Hadamard变换IMS的模拟不仅为采样速率等参数的选择和优化提供理论依据, 而且为下一步实验控制和反演奠定软件基础。

利用紫外光照射金属表面产生电子作为离子源,建立了一套光电子源离子迁移谱仪,由于 卤化物具有较强的吸附电子能力,该装置可以应用于卤化物的检测。使用CCl4 样品,得到了 该装置的离子峰强度、半峰宽、分辨率随迁移管电场、离子门脉宽、离子门电压的变化关系, 并进行了简单的理论分析。兼顾离子峰强度与分辨率,得到了优化的实验参数,在该参数下CCl4 的检测限 达到4 ppb, 线性范围跨越2个数量级。