一种低电场干扰的ＦＡＩＭＳ离子迁移管结构设计

林丙涛１．．，陈池来１，孔德义１，李庄１，２，梅涛１

１．中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室，安徽省仿生感知与先进机器人

技术重点实验室合肥２３００３１；

２．中国科学技术大学自动化系合肥２３００２７

摘要：高场强不对称波形迁移谱（Ｈｉｇｈ－ＦｉｅｌｄＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＷａｖｅｆｏｒｍＩｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＦＡＩＭＳ）仅中迁移管电极之间存在较强的电场干扰，限制了迁移管检测精度的进一步提高。为了解决这一问题，本文提出了一种基于电场屏蔽原理减小其干扰的方法。该方法采用由主屏蔽电极和辅助屏蔽电极组成的屏蔽结构，并利用ＡＮＳＹＳ对其屏蔽效果进行了仿真验证，结果显示加有主屏蔽电极和辅助屏蔽电极后电场干扰强度降低到未加屏蔽电极时的０．６７％。屏蔽效果明显。

关键字：高场强不对称波形迁移谱，电场屏蔽，有限元

ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎｏｆＦＡＩＭＳＴｕｂｅｗｉｔｈＬｏｗＥＦＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ

ＬｉｎＢｉｎｇｔａ０１一，ＣｈｅｎＣｈｉｌａｉｌ，ＫｏｎｇＤｅｙｉｌ，ＬｉＺｈｕａｎ９１”，ＭｅｉＴａ０１

１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｎｓｄｕｃｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｃｈｉｎｅｓ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ

ＢｉｏｍｉｍｅｔｉｃＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＲｏｂｏｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＡＳ，Ｈｅｆｅｉ２３００３１，Ｃｈｉｎａ；

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２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ２３００２７，Ｃｈｉｎａ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｉｎＦＡＩＭＳｔｕｂｅｉｓｖｅｒｙｓｔｒｏｎｇ，ｗｈｉｃｈｐｒｅｖｅｎｔｓｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｄｅｔｅｃｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ．蛆ａｐｐｒｏａｃｈｂａｓｅｄｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｈｉｅｌｄｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅ

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ｒｉｅｄｏｕｔｗｉｔｈＡＮＳＹＳｓｏｆｔ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔＳＨＯＷＳｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｗｈｉｃｈｓｈｉｅｌｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓａｒｅａｄｄｅｄｆａｌｌｓ

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１引言

离子迁移谱ＩＭＳ（ＩｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）是２０世纪７０年代初发展起来的一项新型的气相检测技术…，具有检测极限高、响应快、分辨率高等诸多优点。在爆炸物、毒品、化学战剂等化学检测以及机场、海关、车站等的行李检查有广泛的应用嵋１。传统的ＩＭＳ的核心部件——迁移管其制作材料一般是金属铜和绝缘材料，而且因其结构比较复杂¨１，往往是采用ＬＩＧＡ技术或特种精密加工的方法对其各个部分分别加工，再通过微组装的方法将铜环电极平行叠加起来，在加工制作上存在较大难度，成本相对较高，给该技术的大量应用带来了阻力，因而促使对加工简单、成本低廉的新技术和加工方法的研究。高场强不对称波形迁移谱（Ｈｉｇｈ—ＦｉｅｌｄＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＷａｖｅｆｏｒｍＩｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＦＡＩＭＳ）正是在这种环境下应运而生，它通过在两个相互平行的金属极板间施加一个非对称的射频电压和补偿电压，利用离子迁移率的不同来实现对离 国家自然基金（６０５７４０９３．５０５３４０５０）和８６３（２００７ＡＡ０４２３４１）赍助。１２ｌ