Технические средства обеспечения транспортной безопасности. Детекторы паров и следов взрывчатых и наркотических веществ - страница 3
Неионизированные молекулы целевых веществ и воздуха удаляются из системы, а полученные ионы удерживаются в камере ионизации с помощью ионного затвора. Через определенные промежутки времени ионный затвор открывается, и порция ионов попадает в камеру дрейфа с градиентом электрического поля Е (В/см).
Ионизированные молекулы разных веществ имеют разную скорость движения в дрейфовой камере vd в зависимости от их заряда, массы и размера. Ионы с небольшой массой приходят раньше, ионы с большой массой двигаются медленнее и прибывают к коллектору позже. Молекулярные ионы разных соединений отличаются временем прибытия к коллектору, что позволяет определить их природу.
Это время пропорционально длине дрейфовой камеры L (см) и обратно пропорционально градиенту электрического поля Е:
t>d = (1/K) (L/E)
где К – коэффициент подвижности, имеющий размерность см>2В>-1с>-1.
Это соотношение носит статистический характер, т.е. верно только для скопления ионов, но не для индивидуальных ионов.
Ионная подвижность зависит от температуры и давления. Для того, чтобы можно было сравнивать значения ионной подвижности, полученные в разных условиях, значения К приводят к нормальным условиям:
K>0 = K (P/760) (273/T)
где Т – температура (Кельвин) и Р – давление (мм рт. ст.) в газовой атмосфере, в которой движутся ионы. Ко называется приведенной подвижностью (или приведенным коэффициентом подвижности).
Разделенные ионы попадают на коллектор ионного тока, сигналы с которого поступают на специальную систему усиления и обработки.
Рабочая частота ионного источника —10 Гц, то есть каждую секунду система генерирует 10 спектров. Результаты непрерывно усредняются. При этом устраняются статистические выбросы, связанные со случайными флуктуациями состава газового потока и электрическими шумами. Результаты усреднения дополнительно сглаживаются и могут быть представлены в виде «спектра» ионной подвижности (ионограммы) (рис.4). На этой кривой зависимости ионного тока от времени дрейфа имеются пики, соответствующие ионам с разной подвижностью.
Рисунок 4. Спектр ионной подвижности
Программное обеспечение детектора позволяет анализировать полученный спектр на предмет наличия пиков, по математическому ожиданию и дисперсии времени дрейфа соответствующих целевым веществам, занесённым в базу данных.