气相离子迁移谱

数据处理流程：
FlaMvMoCCuCrC-SI-MpIMeSSc®
AA-I-MIMSS
IMIMSS-O-ODDOORR
...
Acquired
Measurements
Visualization
LLAAVVSSooftfwtwaarree
Measurement Process Control
Organisation of Measurement Data
R e te n tio n tim e (S p e c tra # )
3-Methyl-1-Butnaol Heptanone Benzaldehyde 2-Nonanone
长期稳定性 (3个月以内)
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 ,6 0 ,5 0 ,4 0 ,3 0 ,2 0 ,1 0 ,0
+
+
பைடு நூலகம்
+
+
+
+
+
+
+ 漂流气 入口
+
信号强度
漂流时间 / ms
IMS工作原理
离子化区
样品入口
电场区
漂流区
出口
离子门
+ 法拉第 接收盘
+ 漂流气 入口
+
++
+
信号强度al
漂流时间 / ms
IMS核心组件-漂流管
IMS工作原理
离子迁移谱图
S ig n a l / V
1 ,8
63N i-IM S
PPDDFF CCSSVV SSQQLL-D-DBB
G.A.S. 应用软件: LAV
8 67
4
5 3
1 2
• Topographic plot 1 • 组分谱图2 • 离子电流3 • 文件管理4 • 测量参数 5 • Template for substance areas 6 • 谱图选择器7 • Scripting procedures 8
• 化学，物理，电气，软件工程 师等各领域专业团队
• 离子迁移谱开发生产和销售
• 应用领域: 天然气气味分析； 过程控制，气味鉴定，产品鉴 别，呼吸分析过程中的痕量气 体检测等
离子迁移谱 Ion Mobility Spectrometry (IMS)
高灵敏：对VOCs具有低至几个 ppbv(μg/L)级别的检出限 快速：IMS 3-10秒； GC-IMS 3-10分钟 高选择性：GC预分离，IMS特征漂移时间 应用范围：军事，安全 (如化学战剂，机场爆炸物等的检测)，
GC色谱柱
Multichrom LTD
温度 毛细管柱的数量 单柱直径 毛细管柱的直径 流速 固定相厚度 长度 极性 理论塔板数
max. 250 °C ~ 1000 43 µm 3 mm 20-300 mL / min 200 nm 7-20 cm 从极性到非极性 5000 / m
高分离速度的GC和高灵敏度的IMS联用
22
24
26
离子迁移谱特征谱图
离子迁移谱图
S ig n a l / V
1 ,8
63N i-IM S
1 ,6
1 ,4
1 ,2
定性分析 出1 ,峰0 位置 漂0 ,流8 时间
0 ,6
0 ,4
0 ,2
0 ,0
-0 ,2
12
14
R IP
M onom er
16
18
20
D rift T im e / m s
w ithout analyte E thylacrylate 600 ng/L E thylacrylate 800 ng/L
IMS的工作原理
离子化区
电场区
样品入口
++ +
++
+
++ +
出口
离子门
漂流区
法拉第 接收盘 漂流气 入口
IMS的工作原理
离子化区 样品入口
出口
电场区
漂流区
+
+
+
+ +
+ +
++
++ +
离子门
法拉第 接收盘 漂流气 入口
IMS的工作原理
离子化区 样品入口
出口
电场区 离子门
漂流区
+
+
+ 法拉第 接受盘
IMS = Ion Mobility Spectrometry
应用于气体化合物尤其是挥发性有机物(VOC)的检测
Volatile Organic Compounds (VOC)
GC = Multi Capillary Column
数分钟内实现VOC的分离
Lit.: Dissertation S. Sielemann 1999
Heptanone
Benzaldehyde 2-Nonanone
D rift T im e / m s
RIP 3-Methyl-1-Butnaol Heptanone
Benzaldehyde
2-Nonanone
120 100
80 60 40 20
漂流时间误差 < 1 % 保留时间误差 ~ 3 % 峰高误差 ~ 3 %
1 ,6
1 ,4
1 ,2
1 ,0
0 ,8
0 ,6
0 ,4
0 ,2
0 ,0
-0 ,2
12
14
R IP
M onom er
16
18
20
D rift T im e / m s
w ithout analyte E thylacrylate 600 ng/L E thylacrylate 800 ng/L
D im er
离子迁移谱的优势：
• VOCs检测的高灵敏度: 低ppbv (µg/L)级的检出限 • 快速分析: 5-10分钟出结果 • 高选择性: 不同离子具有特定的漂流时间 • 应用于军事和安全领域(化学战剂(CWAs)，机场爆炸物的检测等)
FlavourSpec® 的特点：
• 内置电脑，独立操作 • 放射性离子源低于豁免限额 • 加热的进样器 • 电子压力控制组件(EPC) 控制载气和漂流气 • 手动/自动进样方式 • 建立方法的相关参数设置便捷 (温度，流速等) • 加热模式便于快速清洁系统 • 正负离子化模式 • 高湿度样品的色谱预分离 • 数据存储于系统内，或通过LAN传输于电脑 • 自动顶空进样
R IP 0 9 0 1 2 8 R IP 0 9 0 2 2 3 R IP 0 9 0 3 3 1
A IP 1 d 0 9 0 1 2 8 A IP 1 d 0 9 0 2 2 3 A IP 1 d 0 9 0 3 3 1 A IP 1 m 0 9 0 1 2 8 A IP 1 m 0 9 0 2 2 3 A IP 1 m 0 9 0 3 3 1 A IP 2 d 0 9 0 1 2 8 A IP 2 d 0 9 0 2 2 3 A IP 2 d 0 9 0 3 3 1 A IP 2 m 0 9 0 1 2 8 A IP 2 m 0 9 0 2 2 3 A IP 2 m 0 9 0 3 3 1 A IP 3 d 0 9 0 1 2 8 A IP 3 d 0 9 0 2 2 3 A IP 3 d 0 9 0 3 3 1 A IP 3 m 0 9 0 1 2 8 A IP 3 m 0 9 0 2 2 3 A IP 3 m 0 9 0 3 3 1 A IP 4 d 0 9 0 1 2 8 A IP 4 d 0 9 0 2 2 3 A IP 4 d 0 9 0 3 3 1 A IP 4 m 0 9 0 1 2 8 A IP 4 m 0 9 0 2 2 3 A IP 4 m 0 9 0 3 3 1
• Ionisation: Tritium (H3) / UV-light
• Sampling:
Heated Injector, automated sample injector unit
• Chromatographic preseparation (MCC)
G.A.S. 系列及应用
FlavourSpec® – GC-IMS联用
Analysis and Data Export
Raw Data, Extracted Features, Results
DDaatataMMininininggSSooftfwtwaarree
PCA
D..e.cision Trees
... UUnnssccrraammbblelerr EExxcceell
0 ,5 0 ,4 0 ,3 0 ,2 0 ,1 0 ,0
S ig n a l H e ig h t / V
R IP A IP 1 m A IP 1 d A IP 2 m A IP 2 d A IP 3 m A IP 3 d A IP 4 m A IP 4 d
RIP 3-Methyl-1-Butnaol
S ig n a l H e ig h t / V
D rift T im e s / m s
A IP 1 d 0 9 0 1 2 8 A IP 1 d 0 9 0 2 2 3 A IP 1 d 0 9 0 3 3 1 A IP 1 m 0 9 0 1 0 8 A IP 1 m 0 9 0 2 2 3 A IP 1 m 0 9 0 3 3 1 A IP 2 d 0 9 0 1 2 8 A IP 2 d 0 9 0 2 2 3 A IP 2 d 0 9 0 3 3 1 A IP 2 m 0 9 0 1 2 8 A IP 2 m 0 9 0 2 2 3 A IP 2 m 0 9 0 3 3 1 A IP 3 d 0 9 0 1 2 8 A IP 3 d 0 9 0 2 2 3 A IP 3 d 0 9 0 3 3 1 A IP 3 m 0 9 0 1 2 8 A IP 3 m 0 9 0 2 2 3 A IP 3 m 0 9 0 3 3 1 A IP 4 d 0 9 0 1 2 8 A IP 4 d 0 9 0 2 2 3 A IP 4 d 0 9 0 3 3 1 A IP 4 m 0 9 0 1 2 8 A IP 4 m 0 9 0 2 2 3 A IP 4 m 0 9 0 3 3 1
Nonanone
Topographic plot
Benzaldehyde Heptanone 3-Methyl-1-Butanol
三维图
谱图
A IP H e ig h t / V
标准曲线
3-M ethyl-1-B utanol
M in
M ax
H eptanone
0 ,3
M in M ax
B enzaldehyde
BP-IMS
• Operation: • Sampling:
Two parallel H3-IMS positive and negative polarity
Two electrical valves to inject parallel to the two IMS
FlavourSpec®
• Operation: Open system
D im er
定量分析 信号强度 峰面积或峰高
22
24
26
离子迁移谱特征谱图
离子迁移谱三维谱图
应用 IMS检测VOCs
IMS 众多化合物具有高灵敏度，例如：
• 酮类 • 醛类 • 醇类 • 醚类 • 酯类 • 胺类 • 有机磷化合物 • 有机硫化合物 • 有机氮化合物 • 卤化物 •......
食品领域等挥发性有机物分析
G.A.S. mbH 仪器介绍：
UV-IMS
• Operation: • Ionisation:
Open system UV-light
• Sampling:
Membrane inlet system Electrical 6-port-valve Heated inlet tube
气相-离子迁移谱技术及应用实例
离子迁移谱 IMS
• G.A.S.公司简介 • 用IMS分析VOCs 的应用领域介绍 • FlavourSpec®, BreathSpec® 特点介绍 • 实例介绍 (食品样品，呼吸样品) 和数据分析 • 小结
G.A.S. GmbH
公司简介：
• 成立于1997年
• 总部位于德国格林德
IMS系统的可靠性
混合物: 3-甲基-1-丁醇, 庚酮, 苯甲醛和2-壬酮
(Lit.: J.I. Baumbach, M. Westhoff „Ion mobility spectrometry to detect lung cancer and airway infections“ Spectroscopy Europe, Vol. 18 No. 6(2009))
M in
M ax
2-N onanone
M in
M ax
0 ,2
0 ,1
0 ,0
0 ,0 0
1 ,2 5
2 ,5 0
3 ,7 5
5 ,0 0
C oncentration / ppb
检出限 < 0.25 ppb
130 ppt 时的谱图
2-壬酮
苯甲醛
庚酮
3-甲基-1-丁醇
短期稳定性 (10次测量)
10 9 8 7 6 5 4 3 2
250c100043m3mm20300mlmin200nm720cm从极性到非极性5000mmultichromltd高分离速度的gc和高灵敏度的ims联用ims的工作原理漂流气入口离子化区漂流区法拉第接收盘出口样品入口电场区离子门ims的工作原理漂流气入口离子化区漂流区法拉第接收盘出口样品入口电场区离子门ims的工作原理漂流气入口离子化区漂流区法拉第接受盘出口样品入口电场区离子门信号强度漂流时间msims工作原理漂流气入口离子化区漂流区法拉第接收盘出口样品入口电场区离子门信号强度al漂流时间msims核心组件漂流管ims工作原理离子迁移谱特征谱图离子迁移谱图离子迁移谱特征谱图定性分析出峰位置漂流时间定量分析信号强度峰面积或峰高离子迁移谱图离子迁移谱三维谱图应用ims检测vocsims众多化合物具有高灵敏度例如
BreathSpec®
• Operation: Open system
• Ionisation: Tritium (H3) / UV-light
• Sampling:
Integrated Spirometry, Electrical 6-port-valve
• Chromatographic preseparation (MCC)