高场非对称波形离子迁移谱技术研究

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1、图书分类号TD712+.55密级非密注1UDC硕士学位论文高场非对称波形离子迁移谱技术研究高利聪指导教师（姓名、职称）梁庭（副教授）申请学位级别工学硕士专业名称精密仪器及机械论文提交日期2015年5月20日论文答辩日期2015年5月23日学位授予日期年月日论文评阅人陈海亮（高工）杨荣草（教授）答辩委员会主席任勇峰（教授）2015年6月3日中北大学学位论文高场非对称波形离子迁移谱技术研究摘要当今世界，随着科学技术突飞猛进的发展，促进了各国对生化武器系统的研究，并取得了很大成果，生化武器在给人们带来战争胜利的同时也使人们的生命安全受到威胁，平民受到的恐怖袭击和爆炸物的危害

2、时有发生，同时环境受到的污染也日益严重，这些因素促使许多国家投入巨大人力和物力研究灵敏度高的危害气体检测技术。近年来，高场非对称波形离子迁移谱技术（FAIMS）作为一种离子检测技术发展非常迅速，应用领域非常广泛。它具有操作简单，便携性好，响应速度快、低功耗，灵敏度高等诸多优点，受到各国研究机构的青睐。首先介绍了离子在电场运动的基本性质，详细介绍了离子在运动的时候受到的力及其影响，简单介绍了FAIMS的性能指标，对FAIMS迁移管内的离子运动情况作了详细的分析。介绍了基于厚膜技术的离子迁移管的设计和加工，为了降低电场对检测电极的干扰，设计了具有屏蔽电极的迁移管结构，同时

3、对迁移管屏蔽前后的电场干扰进行了分析和比较，还介绍了控制电路的设计。对迁移管离子通过率进行了探讨。影响FAIMS迁移管离子通过率的因素主要有扩散作用、补偿电场、偏置电场和离子复合。通过理论分析，建立了迁移管离子通过率模型。最后采用半桥逆变电路实现了高场非对称方波脉冲电源的设计，把驱动控制电路和MOSFET用光耦合器进行电气隔离，避免电场的干扰，对MOSFET进行了动态和静态保护，保证了电路的安全工作且提高了电源的性能，并提出了电源输出的优化方案。关键词：FAIMS，离子迁移率，控制电路，通过率，电场干扰中北大学学位论文ResearchonHigh-fieldAsymm

4、etricWaveformIonMobilitySpectrometryTechnologyAbstractNowadays,advancementofscienceandtechnologycontributestoglobalresearchonbiochemicalweaponsystemandobtainsomebigachievement.Biochemicalweaponbringsthreatentopeoplelifewhileitleadstowarvictory.Frequentterroristattacktocivilianandincreas

5、ingenvironmentpollutionurgemanycountriestoinvesthugemanpowerandmaterialtostudymeasurementtechniquetoharmfulgaseshavinghighsensitivity.Recentyears,FAIMS,asaniondetectiontechnology,rapidlydevelopedandhasbeenappliedtovariousareas,whichhasadvantagessuchasbriefoperation,portability,quickreac

6、tion,lowpowerconsumptionandhighsensitivity.Firstly,thearticleintroducesbasicpropertyofmovingioninelectricfieldincludingforcesmovingionreceivedanditseffects,thenbrieflyintroducesperformanceindexofFAIMSandindetailanalyzesionmovementcircumstancesinmigrationtube.Secondly,thearticleintroduce

7、sdesignandprocessingofionmigrationtubeintermsofthickfilmtechnology.Forweakeningtheinterferenceelectricfieldmakestoelectrodes,migrationtubewithbuckingelectrodeshasbeendesigned.Furthermore,thearticleanalyzesandcomparestheelectricinterferencebeforeandafterbuckingelectrodesandintro