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中國儀器網(wǎng) 科技成果】無論是公共安全、公安技術偵查還是環(huán)境監(jiān)測指導，都離不開高靈敏度的氣體檢測儀器。目前國際要求，實驗室內(nèi)常用的氣體檢測儀器為
氣相色譜流動性、氣質(zhì)聯(lián)用儀等，但由于這類儀器體積較大競爭激烈、不便攜帶持續創新，因此無法滿足現(xiàn)場分析和檢測的需求。相比之下空白區，體積小協調機製、檢測快、反應靈敏的聲表面波氣相
色譜更適用于現(xiàn)場檢測形勢。長期以來實踐者，該儀器設備一直依靠進口。不過約定管轄，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
氣相色譜儀的研制貢獻力量，實現(xiàn)了該類儀器的國產(chǎn)化。
氣相色譜
聲表面波是英國物理學家瑞利(Rayleigh)在19世紀80 年代研究地震波的過程中偶爾發(fā)現(xiàn)的一種能量集中于地表面?zhèn)鞑サ穆暡ù蠓卣?，而聲表面波氣相色譜儀是本世紀初期才發(fā)展起來的新型現(xiàn)場快速氣體分析技術發行速度。它可以利用氣象色譜原理實現(xiàn)復雜氣體組分的分離，在復雜背景大氣環(huán)境下進行氣體分析與時俱進，再利用聲表面波檢測器實現(xiàn)組分的定性和定量分析性能，能夠有效避免不同氣體組分之間的互相干擾，實現(xiàn)痕量氣體的廣譜(揮發(fā)和半揮發(fā)性有機物)綜合運用、快速(<1分鐘)供給、高靈敏度(ppb~ppt級)分析。
聲表面波傳感器利用氣體作為聲波的負載效應而引起聲波傳播速度的變化效果較好，從而引起頻率的變化來進行定量檢測重要的意義。傳統(tǒng)氣相色譜儀分析時間一般在幾十分鐘到一個小時，而聲表面波氣相色譜儀僅需1分鐘等多個領域，大大提升了氣體分析的效率再獲。憑借強大的氣體組分分離檢測技術，聲表面波氣相色譜儀的靈敏度也很高應用擴展，很適用于復雜的氣體環(huán)境體驗區。此外，該類儀器的體積往往很小活動上，可以做成便攜式的現(xiàn)場檢測儀器有望。而正是它的進一步推進、高靈敏度和輕巧便攜，使其被廣泛應用于爆炸物方案、水污染應用的選擇、有毒害氣體等多種物質(zhì)的檢測，在公共安全左右、環(huán)境監(jiān)測背景下、食品和藥品檢測等方面擁有廣闊的應用前景。
基于此可靠保障，中科院聲學所的何世堂團隊對聲表面波氣相色譜儀的研制進行了深入研究自然條件，理論分析其響應機理并計算質(zhì)量檢測下限，設計出儀器的核心部件——聲表面波(SAW)檢測器開展，并分析SAW檢測器表面不同區(qū)域的靈敏度互動互補，根據(jù)分析結果優(yōu)化檢測器及檢測器與分離系統(tǒng)的對接參數(shù)。與此同時提單產，研究團隊還設計出進樣富集和色譜分離系統(tǒng)深入實施、聲表面波檢測系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等多個分系統(tǒng)關註，從而成功研制出聲表面波氣相色譜儀樣機研究進展。
據(jù)了解，這款樣機的檢測下限降低至國外同類儀器的一半連日來，相當于性能提高了一倍快速融入。在應用方面，該樣機除了可以支持爆炸物系統、毒品增強、人體氣味、水污染等檢測交流等，還有望為中藥成分提供檢測功能更加廣闊，為中藥質(zhì)量監(jiān)管提供技術支撐。相信未來提高，研究團隊將不僅提升聲表面波氣相色譜儀的檢測精度和效率可以使用，還將擴展以及深化應用領域，研制出可以投入產(chǎn)業(yè)化的國產(chǎn)儀器紮實。
(本文參考資料：中國科學院效高化、《聲表面波氣相色譜儀及其應用》)
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