Устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества
Полезная модель относится к области аналитического приборостроения для исследования и анализа веществ и преимущественно может быть использована в приборах спектрометрии подвижности ионов для обнаружения и идентификации следовых количеств малолетучих органических веществ, прежде всего, наркотических, взрывчатых, психотропных, отравляющих или экологически опасных веществ. Устройство содержит корпус с крышкой, размещенный внутри корпуса нагреватель, патрубок для отвода воздуха, сообщающийся с внутренней полостью корпуса, присоединенный к патрубку побудитель расхода воздуха и кассету для носителя пробы, выполненную в виде двух шарнирно соединенных рамок и установленную в выполненной в корпусе щели с возможностью извлечения. Полезная модель обеспечивает снижение вероятности ложной тревоги при обнаружении малолетучего органического вещества, упрощение процесса и снижение стоимости эксплуатации, а также увеличение периода времени между техническими обслуживаниями, связанными с чисткой элементов устройства для ввода пробы. 1 н.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 2 илл.
Полезная модель относится к области аналитического приборостроения для исследования и анализа веществ и преимущественно может быть использована в приборах спектрометрии подвижности ионов для обнаружения и идентификации следовых количеств малолетучих органических веществ, прежде всего, наркотических, взрывчатых, психотропных, отравляющих или экологически опасных веществ.
Известны устройства для ввода пробы малолетучего органического вещества с носителя в виде документа, чехла из хлопка или листового бумажного фильтра посредством термической десорбции, которые рассмотрены в патентах (RU 2288459, 2006; US 5571976, 1996), а также используются в детекторе контрабанды ITEMISER, производство фирмы Ion Track Instruments, США (www. bnti. ru), в детекторе для обнаружения наркотиков, взрывчатых и отравляющих веществ Sabre 2000, производство фирмы Smiths Detection, Великобритания (www. smithsdetection. com), и в детекторе для обнаружения наркотиков, взрывчатых и отравляющих веществ Sabre 4000, производство фирмы Smiths Detection, Великобритания (www. smithsdetection. com). Указанные известные устройства для ввода пробы малолетучего органического вещества с носителя в общей для них части содержат корпус камеры с приемной щелью, позволяющей вставить в нее носитель для отбора пробы, размещенный в корпусе камеры нагреватель, патрубок для отвода воздуха, сообщающийся с внутренней полостью корпуса камеры, и присоединенный к патрубку побудитель расхода воздуха.
При использовании перечисленных выше устройства для ввода пробы малолетучего органического вещества с носителя в виде документа, чехла из хлопка или листового бумажного фильтра вставляют носитель через приемную щель в камеру устройства для ввода пробы (в случае применения в качестве носителя чехла из хлопка или листового бумажного фильтра предварительно протирают носителем поверхности контролируемого предмета), нагревают его в камере для термической десорбции паров малолетучего органического вещества и отводят пары малолетучего органического вещества из камеры через патрубок в спектрометр подвижности ионов с использованием побудителя расхода воздуха.
Вместе с тем, поскольку физические свойства носителей для отбора пробы малолетучего органического вещества, используемых в перечисленных выше аналогах, не позволяют нагревать его в устройстве для ввода пробы малолетучего органического вещества до температур, превышающих 100-120°С, термическая десорбция паров пробы малолетучего органического вещества происходит недостаточно эффективно, что, с одной стороны, приводит к повышению вероятности пропуска малолетучего органического вещества.
С другой стороны, недостаточно высокая температура нагрева при вводе пробы указанных известных носителей не позволяют обеспечить такой уровень термической десорбции пробы малолетучего органического вещества, который позволил бы применять указанные носители для отбора пробы повторно. Однократное использование носителей для отбора пробы повышает стоимость эксплуатации устройств для обнаружения малолетучих органических веществ.
Кроме того, загрузка оператором в камеру носителя с отобранной пробой, который выполнен из гибкого листового материала (в особенности получившего при отборе пробы остаточную деформацию), через достаточно узкую приемную щель, имеющую ширину не более 3-5 мм, оказывается достаточно трудоемкой операцией, прежде всего, при использовании приборов спектрометрии подвижности ионов для обнаружения и идентификации следовых количеств малолетучих органических веществ в полевых условиях. В результате этого снижается удобство использования приборов спектрометрии подвижности ионов и увеличивается время, необходимое оператору для загрузки носителя с отобранной пробой через приемную щель в камеру. Последнее обстоятельство приводит к неизбежным частичным потерям собранной пробы в результате ее испарения с носителя в течение времени осуществления его загрузки в камеру, что также приводит к повышению вероятности пропуска малолетучего органического вещества.
Наиболее близким по конструкции к устройству для ввода пробы малолетучего органического вещества, являющемуся предметом настоящей полезной модели, является известное устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества (RU 91433 U1, 2010), с которым в качестве носителя для отбора пробы малолетучего органического вещества используют лист гибкого материала из алюминиевой фольги, которым протирают поверхности контролируемого предмета. Устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества, являющееся ближайшим аналогом, содержит корпус с крышкой, установленной на корпусе с возможностью открывания внутренней полости корпуса с использованием шарнирного соединения, размещенный внутри корпуса нагреватель, выполненный с возможностью нагрева до температуры 150-260°С, патрубок для отвода воздуха, сообщающийся с внутренней полостью корпуса, и присоединенный к патрубку побудитель расхода воздуха. При этом устройство снабжено дополнительным нагревателем, установленным на внутренней поверхности крышки.
Выполнение в устройстве, являющемся ближайшим аналогом, нагревателя с возможностью нагрева до температуры 150-260°С при вводе пробы с носителя из алюминиевой фольги, допускающей нагрев до таких температур, обеспечивает более эффективную термическую десорбцию паров пробы малолетучего органического вещества, что, с одной стороны, приводит к снижению вероятности пропуска малолетучего органического вещества. С другой стороны, нагрев носителя для отбора пробы устройством, являющимся ближайшим аналогом, до указанных температур обеспечивает практически полное испарение с поверхности носителя собранной пробы, что позволяет после ввода пробы повторно использовать этот же носитель для отбора очередной пробы. Многократное использование носителя для отбора пробы малолетучего органического вещества обеспечивает снижение стоимости эксплуатации устройства для обнаружения малолетучего органического вещества.
Снабжение устройства для ввода пробы малолетучего органического вещества, являющегося ближайшим аналогом, крышкой, которая установлена на корпусе с возможностью открывания внутренней полости корпуса, например, с помощью шарнирного соединения, делает более удобной работу оператора при выполнении загрузки носителя с отобранной пробой. В этом случае оператору необходимо открыть крышку, разместить носитель с отобранной пробой в открытом корпусе на поверхности нагревателя или на внутренней поверхности крышки, где установлен дополнительный нагреватель, и закрыть крышку. Удобство выполнения этой операции приводит к снижению времени, необходимого оператору для загрузки носителя с отобранной пробой. В результате этого уменьшаются потери собранной пробы в результате ее испарения с носителя в течение времени осуществления его загрузки в камеру, что также приводит к снижению вероятности пропуска малолетучего органического вещества.
Вместе с тем, размещение носителя с отобранной пробой плотно зажатым между двумя пластинами из нержавеющей стали, нагретыми нагревателями до температуры 150-260°С, может приводить к пригоранию отобранной пробы как к указанным пластинам для размещения носителя, так и к носителю. В случае пригорания пробы к пластинам для размещения носителя при повторном использовании устройства с целью обнаружения малолетучего органического вещества пригоревшая проба будет вызывать ошибки обнаружения типа ложной тревоги. Для удаления остатков пригоревшей пробы необходимо выключение устройства, выдержка его для остывания элементов устройства и тщательная чистка, что усложняет процесс эксплуатации и приводит к вынужденным длительным перерывам в работе по обнаружению малолетучих органических веществ.
В случае пригорания пробы к носителю отпадает возможность его повторного использования для отбора очередной пробы, что повышает стоимость эксплуатации устройства для обнаружения малолетучего органического вещества.
Задачами настоящей полезной модели являются снижение вероятности ложной тревоги при обнаружении малолетучего органического вещества, упрощение процесса и снижение стоимости эксплуатации, а также увеличение периода времени между техническими обслуживаниями, связанными с чисткой элементов устройства для ввода пробы.
Поставленные задачи решены, согласно настоящей модели, тем, что устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, корпус с крышкой, размещенный внутри корпуса нагреватель, патрубок для отвода воздуха, сообщающийся с внутренней полостью корпуса, и присоединенный к патрубку побудитель расхода воздуха, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено кассетой для носителя пробы, выполненной в виде двух шарнирно соединенных рамок и установленной в выполненной в корпусе щели с возможностью извлечения.
При этом нагреватель выполнен с возможностью нагрева до температуры 150-260°С.
Снабжение устройства для ввода пробы малолетучего органического вещества кассетой для носителя пробы, выполненной в виде двух шарнирно соединенных рамок и установленной в выполненной в корпусе щели с возможностью извлечения, позволяет размещать носитель с отобранной пробой в кассете так, чтобы носитель пробы был зафиксирован между рамками кассеты только по его краям. В результате этого после установки кассеты с носителем в щель корпуса устройства для ввода пробы исключается непосредственный контакт носителя с элементами устройства, нагретыми до температуры 150-260°С. При этом за время, в течение которого вводится проба с носителя, рамки кассеты не успевают нагреться до высокой температуры. В результате этого исключается возможность пригорания отобранной пробы как к нагретым до температуры 150-260°С элементам устройства, так и к рамкам кассеты для носителя пробы и к самому носителю.
Поэтому, с одной стороны, при повторном использовании устройства с целью обнаружения малолетучего органического вещества снижается вероятность ошибки обнаружения типа ложной тревоги. С другой стороны, отпадает необходимость тщательной чистки устройства для ввода пробы, которая была бы необходима для удаления остатков пригоревшей пробы, что упрощает процесс эксплуатации и исключает вынужденные длительные перерывы в работе по обнаружению малолетучих органических веществ.
Кроме того, исключение возможности пригорания к носителю отобранной пробы позволяет повторно использовать его для отбора очередной пробы, что снижает стоимость эксплуатации устройства для обнаружения малолетучего органического вещества.
Отмеченное свидетельствует о решении декларированных выше задач настоящей полезной модели благодаря наличию у устройства для ввода пробы малолетучего органического вещества перечисленных выше отличительных признаков.
На фиг.1 показан вертикальный разрез устройства для ввода пробы малолетучего органического вещества, являющегося предметом настоящей полезной модели, где 1 - корпус, 2 - крышка, 3 - первый нагревательный элемент, 4 - второй нагревательный элемент, 5 - кассета для носителя пробы, 6 - патрубок для отвода воздуха и 7 - соединительная муфта.
На фиг.2 показана кассета 5 для носителя пробы, где 8 - первая рамка, 9 -вторая рамка, 10 - шарнирное соединения и 11 - ручка.
Устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества содержит металлический корпус 1, который имеет форму прямоугольного параллелепипеда и снабжен крышкой 2, выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда и присоединенной к корпусу 1 с помощью винтов (на чертежах не показаны). В корпусе 1 установлен первый нагревательный элемент 3, который выполнен с возможностью нагрева до температуры 150-260°С в виде пластины, имеющей прямоугольную форму и снабженной в центральной ее части отверстием для отвода воздуха. Корпус 1 снабжен патрубком 6 для отвода воздуха, который одним концом присоединен к побудителю расхода воздуха (на чертежах не показан), в качестве которого может быть использован, например, вентилятор. Другой конец патрубка 6 для отвода воздуха пропущен через отверстие в корпусе 1 и зафиксирован соосно с отверстием для отвода воздуха первого нагревательного элемента 3 с помощью соединительной муфты 7, в результате чего входное отверстие патрубка 6 для отвода воздуха сообщается с внутренней полостью корпуса 1. Патрубок 6 для отвода воздуха снабжен нагревательным элементом (на чертежах не показан), подключенным к источнику электропитания (на чертежах не показан), для обеспечения возможности его подогрева.
На крышке 2 установлен второй нагревательный элемент 4, который выполнен с возможностью нагрева до температуры 150-260°C в виде пластины, имеющей прямоугольную форму.
Первый нагревательный элемент 3 и второй нагревательный элемент 4 подключены к не показанному на чертежах источнику электропитания.
Кроме того, устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества содержит кассету 5 для носителя пробы, которая установлена в щели, выполненной в боковой стенке корпуса 1, с возможностью извлечения. Кассета 5 для носителя пробы содержит (см. фиг.2) выполненные из металла первую рамку 8 и вторую рамку 9, которые имеют прямоугольную форму, снабжены ручками 11, изготовленными из фторопласта, армированного углеволокном, и соединены шарнирным соединением 10.
В качестве носителя для отбора пробы малолетучего органического вещества используют лист гибкого материала, например прямоугольной формы с размерами 7×9 см, выполненный из алюминиевой фольги толщиной 0,08-0,12 мм, например из пищевой алюминиевой фольги.
Устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества, являющееся предметом настоящей полезной модели, может быть использовано в качестве узла для ввода пробы в составе известных устройств для обнаружения малолетучего органического вещества с применением спектрометрии подвижности ионов (RU 63119 U1, 2007; RU 82856 U1, 2009; RU 84564 U1, 2009), которые в общей для них части содержат камеру ионизации с источником ионизации и впускным и выпускным патрубками для пробы воздуха, примыкающую к камере ионизации камеру дрейфа ионов с коллекторным электродом и одним или несколькими затворами, усилитель, блок управления, обработки и регистрации, вентилятор в качестве побудителя расхода воздуха, включенный в магистраль патрубка 6 для отвода воздуха, и источник электропитания. В этом случае заявляемое устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества установлено снаружи на корпусе устройства для обнаружения малолетучего органического вещества, в качестве побудителя расхода воздуха (на чертежах не показан) заявляемого устройства для ввода пробы малолетучего органического вещества используют указанный вентилятор, патрубок 6 для отвода воздуха заявляемого устройства подсоединен к впускному патрубку камеры ионизации, а первый и второй нагревательные элементы 3 и 4 подключены к указанному источнику электропитания.
Устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества работает следующим образом.
Первоначально происходит прогрев первого нагревательного элемента 3 и второго нагревательного элемента 4 до заданной температуры, лежащей в диапазоне 150-260°С, после чего устройство готово к работе.
Оператор извлекает носитель для отбора пробы малолетучего органического вещества из герметичной упаковки, в которой он хранится, и протирает им поверхности объекта, подлежащего контролю. Затем оператор извлекает из щели корпуса 1 кассету 5 для носителя пробы, открывает ее, держась за ручки 11 и поворачивая друг относительно друга первую и вторую рамки 8 и 9 в шарнирном соединении 10, размещает края носителя для отбора пробы на первой рамке 1 или второй рамке 2 и закрывает кассету 5 для носителя пробы, поворачивая первую и вторую рамки 8 и 9 в шарнирном соединении 10 до плотной фиксации краев носителя для отбора пробы между первой и второй рамками 8 и 9. Далее оператор вставляет кассету 5 для носителя пробы в щель корпуса 1 и включает побудитель расхода воздуха (на чертежах не показан), который начинает отсасывать воздух из внутренней полости корпуса 1 через отверстие в первом нагревательном элементе 3 и патрубок 6 для отвода воздуха.
В результате нагрева носителя для отбора пробы малолетучего органического вещества первым нагревательным элементом 3 и вторым нагревательным элементом 4 с его поверхности происходит термическая десорбция паров малолетучего органического вещества, которые отсасываются вместе с воздухом из внутренней полости корпуса 1 через отверстие в первом нагревательном элементе 3 и патрубок 6 для отвода воздуха во впускной патрубок камеры ионизации устройства для обнаружения малолетучего органического вещества на основе спектрометрии подвижности ионов. Принцип дальнейшей работы устройства для обнаружения малолетучего органического вещества на основе спектрометрии подвижности ионов, в составе которого используется заявляемое устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества, известен (RU 63119 U1, 2007; RU 82856 U1, 2009; RU 84564 U1.2009).
В результате анализа результатов спектрометрии подвижности ионов блок управления, обработки и регистрации устройства для обнаружения малолетучего органического вещества индицирует оператору результаты контроля.
По окончании анализа данной пробы оператор извлекает из щели корпуса 1 кассету 5 для носителя пробы, открывает ее, держась за ручки 11 и поворачивая первую и вторую рамки 8 и 9 в шарнирном соединении 10, и вынимает из кассеты 5 носитель для отбора пробы. Поскольку нагрев носителя для отбора пробы устройством для ввода пробы малолетучего органического вещества до температур в диапазоне 150-260°С обеспечивает практически полное испарение с поверхности носителя собранной пробы, оператор имеет возможность повторно использовать этот же носитель для отбора очередной пробы.
Таким образом, полезная модель обеспечивает снижение вероятности ложной тревоги при обнаружении малолетучего органического вещества, упрощение процесса и снижение стоимости эксплуатации, а также увеличение периода времени между техническими обслуживаниями, связанными с чисткой элементов устройства для ввода пробы.
1. Устройство для ввода пробы малолетучего органического вещества, содержащее корпус с крышкой, размещенный внутри корпуса нагреватель, патрубок для отвода воздуха, сообщающийся с внутренней полостью корпуса, и присоединенный к патрубку побудитель расхода воздуха, отличающееся тем, что оно снабжено кассетой для носителя пробы, выполненной в виде двух шарнирно соединенных рамок и установленной в выполненной в корпусе щели с возможностью извлечения.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагреватель выполнен с возможностью нагрева до температуры 150-260°C.
