背景技術(shù)：

本文所述的實施例通常涉及化學物質(zhì)的檢測技術(shù)，且更特別地涉及使用試劑借助于頻譜測定法來檢測違禁品物質(zhì)，例如炸藥、麻醉劑、殺蟲劑和化學戰(zhàn)劑。更具體地，方法和系統(tǒng)包括使用氣固相化學性質(zhì)來以化學方法使感興趣物質(zhì)改性，使得物質(zhì)可被汽化并通過物質(zhì)的分析被檢測。

在自制炸藥（hme）的配制中使用某些違禁品物質(zhì)，例如無機氧化劑鹽。這些炸藥的類別的示例包括硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽和高錳酸鹽的化合物。這些化合物具有非常低的揮發(fā)性，這使它們難以由依賴于用于檢測的樣品的汽化的檢測系統(tǒng)來檢測。這些類型的檢測系統(tǒng)的示例包括質(zhì)譜測定法（ms）和離子遷移率光譜法（ims）。

因此，在一些實例中，檢測系統(tǒng)不能夠識別潛在地危險的物質(zhì)，因為物質(zhì)不能夠在檢測系統(tǒng)內(nèi)汽化。在其它實例中，如果解吸塔斜升（rampup）到產(chǎn)生小于令人滿意的檢測的限制的高溫，則僅可能潛在地檢測到具有高熔點的物質(zhì)。而且，在這樣的實例中，需要可以在高溫下穩(wěn)定的昂貴的捕集材料（trapmaterial），且增加了分析時間（在一些實例中高達超過所需的時間的五倍）。

因此，依然需要以化學方法使感興趣物質(zhì)改性使得它可使用極端溫度斜升和/或使用昂貴的捕集材料被汽化而不增加分析時間的檢測系統(tǒng)和方法。本公開實現(xiàn)這些益處，同時減少用戶和乘客/貨物兩者對危險化學物質(zhì)的暴露并減少總系統(tǒng)的功率消耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在本公開的一個實施例中，公開了一種用于檢測感興趣物質(zhì)的方法。該方法包括在采樣捕集器（samplingtrap）上收集實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)的樣品；將捕集器插入熱解吸塔中；將汽化的群集劑引入到解吸塔中，其中群集劑增加感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性；使感興趣物質(zhì)汽化；將汽化的感興趣物質(zhì)輸送到檢測器中；執(zhí)行感興趣物質(zhì)的分析；以及檢測感興趣物質(zhì)。

在本公開的另一實施例中，公開了一種用于檢測感興趣物質(zhì)的方法。該方法包括增加實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性，其中通過將汽化的群集劑施加到感興趣物質(zhì)來增加感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性；使在熱解吸塔中的感興趣物質(zhì)汽化；以及將汽化的感興趣物質(zhì)輸送到檢測器中，其中檢測器執(zhí)行汽化的感興趣物質(zhì)的分析并檢測感興趣物質(zhì)。

在本公開的另一實施例中，公開了一種物質(zhì)檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：采樣捕集器，其包括實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)；殼體，其包括群集劑，殼體配置成使群集劑汽化；熱解吸塔，其配置成接納采樣捕集器，其中解吸塔配置成使感興趣物質(zhì)汽化；輸送管線，其中輸送管線將殼體連接到解吸塔并將汽化的群集劑從殼體輸送到解吸塔，其中汽化的群集劑增加感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性；分析設備，其與解吸塔流動連通地耦合，分析設備配置成從解吸塔接收汽化的感興趣物質(zhì)并執(zhí)行感興趣物質(zhì)的分析。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開的物質(zhì)檢測系統(tǒng)的示意圖的示例性實施例。

圖2是根據(jù)本公開的物質(zhì)檢測系統(tǒng)的示意圖的示例性實施例。

圖3是根據(jù)本公開的熱解吸塔的板的示例性實施例。

圖4是描繪根據(jù)本公開的群集劑的空捕集器的示例性曲線圖。

圖5a是描繪根據(jù)本公開的來自包括具有群集劑的感興趣物質(zhì)的采樣介質(zhì)的離子遷移率光譜的示例性曲線圖。圖5b是描繪根據(jù)本公開的來自包括沒有添加的群集劑的感興趣物質(zhì)的采樣介質(zhì)的離子遷移率光譜的示例性曲線圖。

圖6是描繪根據(jù)本公開的來自包括具有群集劑的感興趣物質(zhì)的采樣介質(zhì)的離子遷移率光譜的示例性曲線圖。

圖7是根據(jù)本公開的比較群集劑的恒定流和感興趣物質(zhì)的數(shù)量的增加的示例性曲線圖。

圖8是描繪根據(jù)本公開的作為脈沖寬度的函數(shù)的具有群集劑的感興趣物質(zhì)的示例性曲線圖。

圖9是描繪根據(jù)本公開的作為簾流（curtainflow）的函數(shù)的具有群集劑的感興趣物質(zhì)的示例性曲線圖。

圖10是根據(jù)本公開的比較群集劑的恒定流和感興趣物質(zhì)的數(shù)量的增加的示例性曲線圖。

圖11是比較具有群集劑、沒有群集劑和沒有感興趣物質(zhì)的感興趣物質(zhì)檢測的示例性曲線圖。

圖12a是描繪根據(jù)本公開的來自沒有感興趣物質(zhì)但具有群集劑的連續(xù)供應的采樣介質(zhì)的離子遷移率光譜的示例性曲線圖。圖12b是描繪根據(jù)本公開的感興趣物質(zhì)和群集劑的連續(xù)供應的離子遷移率光譜的示例性曲線圖。圖12c是描繪根據(jù)本公開的感興趣物質(zhì)和群集劑的脈動供應的離子遷移率光譜的示例性曲線圖。圖12d是描繪根據(jù)本公開的來自包含感興趣物質(zhì)但沒有群集劑的采樣介質(zhì)的離子遷移率光譜的示例性曲線圖。

圖13是根據(jù)本公開的比較群集劑的恒定流和感興趣物質(zhì)的數(shù)量的增加的示例性曲線圖。

圖14是根據(jù)本公開的物質(zhì)檢測系統(tǒng)的示例性示意圖。

具體實施方式

本文公開的實施例通過群集劑的輔助來改進感興趣物質(zhì)的檢測以有助于使具有低和/或無揮發(fā)性的化合物汽化，使得化合物可被檢測到。因此，本公開針對將實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)轉(zhuǎn)換成更易揮發(fā)的形式，使得感興趣物質(zhì)可通過檢測系統(tǒng)被檢測到。

如在本文定義的，術(shù)語“實質(zhì)上非揮發(fā)性的”包括完全缺乏揮發(fā)性的物質(zhì)（即是非揮發(fā)性的）和具有低揮發(fā)性的物質(zhì)（包括在正常使用和例如itdx解吸塔的熱解吸塔的操作條件和時間期間不能夠在熱解吸塔中汽化的物質(zhì)）兩者。揮發(fā)性被定義為物質(zhì)從固態(tài)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)（即被汽化）的能力。在一些實施例中，“低揮發(fā)性”化合物包括在室溫下未汽化的化合物。在其它實施例中，“低揮發(fā)性”化合物包括在至少大約100℃、至少大約200℃、至少大約300℃、至少大約400℃、至少大約500℃、至少大約600℃或至少大約700℃的溫度下未汽化的化合物。在一些實施例中，“低揮發(fā)性”化合物包括具有大約10^-9托或之下的蒸汽壓的化合物。在其它實施例中，“低揮發(fā)性”化合物包括具有至少大約200℃、至少大約240℃、至少大約300℃、至少大約400℃、至少大約500℃、至少大約600℃或至少大約700℃的熔點的化合物。

不同的感興趣物質(zhì)具有不同水平的揮發(fā)性。實質(zhì)上非揮發(fā)性的物質(zhì)難以在檢測系統(tǒng)中檢測，因為它們不容易從它們的固態(tài)轉(zhuǎn)換成它們的汽化形式，且因此檢測系統(tǒng)不能識別潛在地有害的感興趣物質(zhì)。這些實質(zhì)上非揮發(fā)性的物質(zhì)常常需要極其高的溫度，以便熱解吸它們。根據(jù)本公開，發(fā)明人已出人意料地找到通過使用氣固相化學性質(zhì)將實質(zhì)上非揮發(fā)性的化合物轉(zhuǎn)換成更易揮發(fā)的形式并檢測其的方式，其中感興趣物質(zhì)在固態(tài)中開始，且在氣相中的群集劑與固態(tài)感興趣物質(zhì)相互作用。群集劑以化學方法和/或在物理上使感興趣物質(zhì)改性，使得物質(zhì)在更易揮發(fā)的形式中并接著在熱解吸塔中被汽化并輸送到檢測器中以被分析和檢測。

因此，在本公開的一個實施例中，公開了用于檢測感興趣物質(zhì)的方法。該方法包括在采樣捕集器上收集實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)的樣品；將捕集器插入熱解吸塔中；將汽化的群集劑引入到解吸塔中，其中群集劑增加感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性；使感興趣物質(zhì)汽化；將汽化的感興趣物質(zhì)輸送到檢測器中；執(zhí)行感興趣物質(zhì)的分析；以及檢測感興趣物質(zhì)。

在本公開的另一實施例中，公開了用于檢測感興趣物質(zhì)的方法，其中該方法包括增加實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性，其中通過將汽化的群集劑施加到感興趣物質(zhì)來增加感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性；使在熱解吸塔中的感興趣物質(zhì)汽化；以及將汽化的感興趣物質(zhì)輸送到檢測器中，其中檢測器執(zhí)行汽化的感興趣物質(zhì)的分析并檢測感興趣物質(zhì)。

使用氣固相化學物質(zhì)來將實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)轉(zhuǎn)換成更易揮發(fā)的形式對供采樣捕集器和炸藥痕跡檢測設備使用是有益的。本公開提供將在解吸塔區(qū)域中的群集劑引入到包括感興趣物質(zhì)的采樣捕集器上而不必將群集劑沉積在捕集器上的方法。這繼而允許對用于感興趣物質(zhì)的解吸的群集劑的數(shù)量的改進的控制。此外，本文公開的方法不使待擦拭的表面暴露于群集劑（因為群集劑不被引入，直到捕集器在解吸塔內(nèi)部為止），這也減少用戶和/或待擦拭的表面到可被使用的危險化學物質(zhì)的暴露。而且，本文公開的方法減少總檢測系統(tǒng)的功率消耗，因為不需要將解吸塔的溫度斜升到感興趣物質(zhì)的熔點的溫度，這也避免替代的捕集材料的使用。此外，本文公開的方法提供在每次感興趣物質(zhì)分析期間存在的群集劑的恒定數(shù)量，而與捕集器以前已被使用的次數(shù)無關(guān)。

這些是優(yōu)于以前使用的方法的明顯改進，因為給捕集材料摻入任何數(shù)量的群集劑可潛在地引起在收獲過程期間對表面的損壞，因為所使用的很多群集劑是強氧化劑或酸，且因此甚至以小數(shù)量仍然是非常易起反應的化合物。因此，被擦拭的表面可變得褪色，且當人被采樣時，可能出現(xiàn)過敏反應。本公開的方法和系統(tǒng)將消費者對任何危險化合物的暴露最小化。

根據(jù)本公開，在一些實施例中，該方法包括收集實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)的樣品。在一些實施例中，收集樣品包括使用采樣捕集器。在一些實施例中，采樣捕集器是介質(zhì)，例如由用戶的（例如人的）手或在讀出筆設備中操縱的一條材料。示例性使用方法是拿住采樣介質(zhì)并跨表面摩擦介質(zhì)以收集樣品。在一些實施例中，所收集的樣品包括至少一種感興趣物質(zhì)。在其它實施例中，所收集的樣品包括多于一種感興趣物質(zhì)。在一些實施例中，采樣介質(zhì)包括聚四氟乙烯、紙材料和/或其衍生物以及其組合。在一些實施例中，采樣捕集器被使用多次，這對節(jié)約是有益的。應理解，在本公開的一些實施例中，“采樣捕集器”是在用于收集樣品的領(lǐng)域中已知/使用的任何介質(zhì)或裝置，例如但不限于捕集器、托盤、一條材料、棒設備（wanddevice）、一件衣物、一件行李、棉拭子、一張紙、手套、刷子等。

在本公開的一些實施例中，實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)包括炸藥、含能材料、爆炸物示蹤劑（taggant）、麻醉劑、毒素、化學戰(zhàn)劑、生物戰(zhàn)劑、污染物質(zhì)、殺蟲劑、有毒工業(yè)化學物質(zhì)、有毒工業(yè)材料、自制炸藥、藥物微量污染物及其組合中的至少一個。在一些實施例中，感興趣物質(zhì)具有至少大約100℃、至少大約200℃、至少大約240℃、至少大約300℃、至少大約400℃的熔點。在一些實施例中，感興趣物質(zhì)存在于在固相中的采樣捕集器上。

在一些實施例中，實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)包括無機鹽、有機燃料、無機燃料及其組合中的至少一個。在一些實施例中，無機鹽包括硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、亞硝酸鹽、亞氯酸鹽、高錳酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鹽、溴酸鹽、碘酸鹽及其組合中的至少一個。在一些實施例中，感興趣物質(zhì)包括鈉、鉀、銨、鋰、鍶、鋇、鉛、鈣及其組合中的至少一個。在一些實施例中，感興趣物質(zhì)包括硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鍶、硝酸鋇、氯酸鈉、氯酸鉀、高氯酸鈉、高氯酸鉀、高錳酸鈉、高錳酸鉀及其組合中的至少一個。

根據(jù)本公開，群集劑被引入到熱解吸塔中，并例如通過增加感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性來以化學方法和/或在物理上使實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)改性。在一些實施例中，群集劑在非電離形式中。也就是說，群集劑包括中性分子并在中性或不帶電形式中。

在一些實施例中，當群集劑與感興趣物質(zhì)接觸時，群集劑通過增加感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性來以化學方法和/或在物理上使感興趣物質(zhì)改性。一旦感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性增加，解吸塔就使感興趣物質(zhì)汽化，且接著感興趣物質(zhì)被輸送到檢測器中被分析。因此，盡管在前面的工業(yè)方法中，實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)將不能夠被汽化并輸送到檢測器中，至少沒有極端的溫度斜升——這可損壞物質(zhì)和/或限制其檢測，本公開的方法提供通過氣固相互作用來使感興趣物質(zhì)汽化的方式。

例如，在一些實施例中，使用采樣捕集器（例如高性能捕集器）從可疑表面收獲感興趣物質(zhì)。拭子然后被插入加熱的解吸塔中。一旦在解吸塔中，拭子就暴露于汽化的群集劑和來自解吸塔的熱。在一些實施例中，在固相中的感興趣物質(zhì)與在氣（即汽化）相中的群集劑之間的非共價相互作用（例如氫鍵）導致具有在從大約1kcal/mol到大約10kcal/mol的數(shù)量級的結(jié)合能的短命絡合物。在一些實施例中，三個過程同等地在解吸塔中發(fā)生：（1）群集劑與感興趣物質(zhì)的共蒸發(fā)；（2）通過在群集劑和感興趣物質(zhì)之間的質(zhì)子交換反應的感興趣物質(zhì)的化學改性以及以化學方法改性的感興趣物質(zhì)具有較低的熔點并接著在解吸塔內(nèi)被汽化；或（3）群集劑滲入感興趣物質(zhì)的晶格結(jié)構(gòu)中并降低感興趣物質(zhì)的熔點，使得它可由解吸塔汽化（即，通過雜質(zhì)引入的熔點降低）。在一些實施例中，群集劑形成與感興趣物質(zhì)的非共價相互作用。在一些實施例中，群集劑貢獻質(zhì)子以用于與感興趣物質(zhì)的質(zhì)子交換反應。

在本公開的一些實施例中，群集劑包括有機酸、冠醚、胺、酯、酰胺及其組合中的至少一個。在一些實施例中，群集劑包括草酸、乳酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、已二酸、庚二酸及其組合中的至少一個。在一些實施例中，群集劑包括脂肪族化合物、芳香族化合物及其組合中的至少一個。

在一些實施例中，群集劑包括至少一個官能團。在一些實施例中，至少一個官能團包括羧基、羰基、胺基、酯基、羥基、鹵代烷基、鹵代芳烴基及其組合中的至少一個。在一些實施例中，群集劑是本文所述的一種或多種群集劑的熱分解的產(chǎn)物。

根據(jù)本公開，存在將群集劑引入到解吸塔中的幾種不同的方式。在一些實施例中，群集劑以連續(xù)的方式被引入。在其它實施例中，群集劑以脈動方式被引入。當群集劑以脈動方式被引入時，試劑以從大約0.01hz到大約10,000hz、從大約10hz到大約1,000hz或從大約0.01hz到大約100hz的脈率被引入。在一些實施例中，與將捕集器插入解吸塔中同時或在將捕集器插入解吸塔中之后至少大約10ns、50μs、100ms或5s將群集劑引入到解吸塔中。在一些實施例中，群集劑在從大約1秒到大約10秒、從大約3秒到大約7秒、或大約5秒的脈沖寬度下被引入到檢測器中。在一些實施例中，閥打開達從大約0.1秒到大約30秒的時間段。

在一些實施例中，群集劑被保持在殼體中，其中殼體通過例如輸送管線與熱解吸塔流動連通。當群集劑在它的汽化形式中時，它從殼體流到解吸塔中。在一些實施例中，殼體與泵流動連通，其中泵配置成將空氣輸送到殼體中并配置成將汽化的群集劑輸送到解吸塔中。在一些實施例中，泵與閥流動連通。在一些實施例中，泵與筒（cartridge）流動連通，其中筒包括分子篩。在這些實施例中，泵通過筒的分子篩輸送空氣并進入殼體中，且然后還將汽化的群集劑從殼體輸送到解吸塔中。

在一些實施例中，群集劑在它的凝結(jié)相中（即在固體形式、液體形式或其組合中）放置到殼體中。在一些實施例中，殼體包括滲透管，其中滲透管包括群集劑。滲透管配置成將群集劑保持在它的凝結(jié)和汽化形式兩者中。

當群集劑在凝結(jié)相中存在于殼體中時，它需要在從殼體輸送到解吸塔之前被汽化。在一些實施例中，群集劑通過電暈放電、激光消融、電流感應解吸、通過加熱塊的使用及其組合中的至少一個而被汽化。因此在一些實施例中，殼體是加熱塊，且群集劑位于加熱塊內(nèi)。在一些實施例中，在加熱塊內(nèi)的溫度是從大約45℃到大約300℃、從大約80℃到大約150℃或大約100℃。在一些實施例中，加熱塊具有恒定溫度。在一些實施例中，加熱塊包括閃速加熱機構(gòu)。

一旦群集劑在殼體內(nèi)被汽化，群集劑就從殼體輸送到熱解吸塔中。如在本公開中提到的，汽化的群集劑通過例如輸送管線輸送到解吸塔中。在一些實施例中，汽化的群集劑在從大約5cc/min到大約1,000cc/min、從大約50cc/min到大約500cc/min或從大約100cc/min到大約250cc/min的流速率下從殼體被引入（即輸送）到解吸塔中。在一些實施例中，汽化的群集劑以從大約0.01μg/min到大約250μg/min、從大約10μg/min到大約150μg/min或從大約50μg/min到大約100μg/min的濃度比率下從殼體輸送到解吸塔中。

在一些實施例中，該方法還包括將簾流引入到解吸塔中，其中簾流包括下列中的至少一個：將群集劑輸送到解吸塔和凈化來自解吸塔的一定量的剩余群集劑。在一些實施例中，簾流包括干躁空氣。在一些實施例中，干燥空氣被加熱，而在其它實施例中，干燥空氣未被加熱。在一些實施例中，簾流配置成通過包括分子篩的筒。在一些實施例中，簾流由泵操作，其中泵將簾流輸送到解吸塔中。在一些實施例中，簾流通過閥被輸送，其中閥選自由雙向閥和三向閥組成的組。在一些實施例中，簾流具有從大約50cc/min到大約200cc/min、從大約75cc/min到大約150cc/min、或大約100cc/min的流速率。

因此，在一些實施例中，簾流用作清洗機構(gòu)以去除任何剩余的群集劑、污染物、和/或來自解吸塔的樣品。也就是說，一旦期望數(shù)量的汽化的感興趣物質(zhì)從解吸塔輸送到檢測器中，在例如從采樣捕集器引入下一感興趣物質(zhì)之前從解吸塔去除剩余的群集劑就是合乎需要的。在一些實施例中，簾流用來將汽化的群集劑從殼體輸送到解吸塔中、從解吸塔輸送到檢測器中或這兩者。

在一些實施例中，在汽化的感興趣物質(zhì)輸送到檢測器中之后，檢測器執(zhí)行感興趣物質(zhì)的分析并檢測感興趣物質(zhì)的存在。在一些實施例中，本公開的檢測器包括離子遷移率光譜儀（ims）、離子阱遷移率光譜儀（itms）、漂移光譜儀（ds）、非線性漂移光譜儀、場離子光譜儀（fis）、射頻離子遷移增量譜儀（imis）、場非對稱離子遷移率光譜儀（faims）、超高場faims、微分離子遷移率光譜儀（dims）和微分遷移率光譜儀（dms）、行波離子遷移率光譜儀、半導體氣體傳感器、拉曼光譜儀、激光二極管檢測器、質(zhì)譜儀（ms）、氣相色譜儀（gc）、電子捕獲檢測器、光致電離檢測器、基于化學發(fā)光的檢測器、電化學傳感器、紅外光譜儀、芯片實驗室檢測器及其組合中的至少一個。

檢測系統(tǒng)

在本公開的一個實施例中，公開了物質(zhì)檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：采樣捕集器，其包括實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)；殼體，其包括群集劑，殼體配置成使群集劑汽化；熱解吸塔，其配置成接納采樣捕集器，其中解吸塔配置成使感興趣物質(zhì)汽化；輸送管線，其中輸送管線將殼體連接到解吸塔并將汽化的群集劑從殼體輸送到解吸塔，其中汽化的群集劑增加感興趣物質(zhì)的揮發(fā)性；分析設備，其與解吸塔流動連通地耦合，分析設備配置成從解吸塔接收汽化的感興趣物質(zhì)并執(zhí)行感興趣物質(zhì)的分析。

圖1公開根據(jù)本公開的方法和物質(zhì)檢測系統(tǒng)的示例性實施例。在圖1中，泵10通過閥20和包括分子篩的筒30輸送空氣?？諝馔ㄟ^筒30行進并進入包括群集劑的殼體中。在圖1中，殼體是包括草酸作為群集劑的加熱塊40。加熱塊40使草酸汽化，且然后草酸經(jīng)由輸送管線50從加熱塊40輸送到熱解吸塔60中。在一些實施例中，泵10便于從加熱塊40到解吸塔60中的輸送。一旦汽化的群集劑被輸送到解吸塔60中，汽化的試劑就與感興趣物質(zhì)相互作用并以化學方法和/或在物理上使感興趣物質(zhì)改性以便于在解吸塔60內(nèi)的物質(zhì)的汽化。

圖2公開根據(jù)本公開的方法和物質(zhì)檢測系統(tǒng)的另一示例性實施例。在這個實施例中，泵10配置成將群集劑（“摻雜劑”）從殼體（加熱塊40）輸送到解吸塔60中。此外，簾流泵15被用來便于群集劑從加熱塊40到解吸塔60中的輸送，且也用來對解吸塔60凈化位于其中任何剩余群集劑。簾流在它到達加熱塊40之前行進通過包括分子篩的筒35和閥25。簾流然后沿著輸送管線55從加熱塊40行進通過三向電磁閥65。電磁閥65配置成在簾氣（curtaingas）的輸送管線——一個有群集劑且一個沒有群集劑——之間切換。

圖3是包括解吸塔板200的解吸塔60的示例性實施例。在一些實施例中，群集劑流過在解吸塔板200中的至少一個孔200a。

圖14是根據(jù)本公開的示例性物質(zhì)檢測系統(tǒng)100的示意圖。在示例性實施例中，系統(tǒng)100包括第一進氣設備102。系統(tǒng)100還包括樣品供應系統(tǒng)，即例如與第一進氣設備102流動連通地耦合的熱解吸系統(tǒng)104。熱解吸系統(tǒng)104還包括限定接納采樣捕集器112的采樣捕集器插入端口110的第一加熱設備106和第二加熱設備108。替代地，可使用實現(xiàn)如本文所述的系統(tǒng)100的操作的熱解吸系統(tǒng)104的任何配置。在示例性實施例中，物質(zhì)檢測系統(tǒng)100還包括第二進氣設備114和與第二進氣設備114流動連通地耦合的試劑（例如添加劑）系統(tǒng)116。系統(tǒng)100還包括限定與熱解吸系統(tǒng)104和試劑系統(tǒng)116流動連通地耦合的反應室120的反應室殼體118。

在示例性實施例中，系統(tǒng)100還包括與反應室120流動連通地耦合的電離源122。電離源122可以是實現(xiàn)如本文所述的系統(tǒng)100的操作的任何電離系統(tǒng)。物質(zhì)檢測系統(tǒng)100還包括與反應室120流動連通地耦合的光譜分析設備124。在示例性實施例中，光譜分析設備124是單四極桿質(zhì)譜設備。在替代的實施例中，光譜分析設備124是實現(xiàn)如本文所述的系統(tǒng)100的操作的任何光譜分析系統(tǒng)，沒有限制地包括任何質(zhì)譜設備、任何離子遷移率光譜設備和任何微分離子遷移率光譜設備。在示例性實施例中，系統(tǒng)100還包括與光譜分析設備124流動連通地耦合的排氣設備126。

在示例性實施例中，物質(zhì)檢測系統(tǒng)100還包括耦合到光譜分析設備124的數(shù)據(jù)獲取模塊128。系統(tǒng)100還包括耦合到數(shù)據(jù)獲取模塊128的計算設備130。計算設備130執(zhí)行從數(shù)據(jù)獲取模塊128導入的光譜數(shù)據(jù)的光譜分析。在替代的實施例中，計算設備130還便于光譜分析設備124、數(shù)據(jù)獲取模塊128、和與物質(zhì)檢測系統(tǒng)100相關(guān)的任何其它裝置的控制。

如在本文中使用的，術(shù)語“計算機”和例如“計算設備”的有關(guān)術(shù)語不限于在本領(lǐng)域中被稱為計算機的集成電路，但廣泛地指微控制器、微計算機、可編程邏輯控制器（plc）、專用集成電路和其它可編程電路，且這些術(shù)語在本文可互換地使用。此外，如在本文使用的，術(shù)語“軟件”和“固件”是可互換的，并包括存儲在存儲器中用于由個人計算機、工作站、客戶端和服務器執(zhí)行的任何計算機程序。

如在本文使用的，術(shù)語“非臨時計算機可讀介質(zhì)”旨在表示在任何方法或技術(shù)中實現(xiàn)的用于信息（例如計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和子模塊或在任何設備中的其它數(shù)據(jù)）的短期或長期存儲的任何有形的基于計算機的設備。因此，本文所述的方法可被編碼為在有形非臨時計算機可讀介質(zhì)——沒有限制地包括存儲設備和/或存儲器設備——中包含的可執(zhí)行指令。這樣的指令當由處理器執(zhí)行時使處理器執(zhí)行本文所述的方法的至少一部分。而且，如在本文使用的，術(shù)語“非臨時計算機可讀介質(zhì)”包括所有有形計算機可讀介質(zhì)，沒有限制地包括非臨時計算機存儲設備，沒有限制地包括易失性和非易失性介質(zhì)、以及可移動和不可移動介質(zhì)，例如固件、物理和虛擬儲存器、cd-rom、dvd及任何其它數(shù)字源，例如網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)以及尚未開發(fā)的數(shù)字裝置，唯一的例外是臨時傳播信號。

在一個實施例中，計算設備130包括存儲器設備132和操作地耦合到存儲器設備132以用于執(zhí)行指令的處理器134。在一些實施例中，可執(zhí)行指令存儲在存儲器設備132中。計算設備130可配置成由編程處理器134執(zhí)行本文所述的一個或多個操作。例如，可通過將操作編碼為一個或多個可執(zhí)行指令并提供在存儲器設備132中的可執(zhí)行指令來對處理器134編程。在示例性實施例中，存儲器設備132是實現(xiàn)信息（例如可執(zhí)行指令和/或其它數(shù)據(jù)）的存儲和取回的一個或多個設備。存儲器設備132可包括一個或多個計算機可讀介質(zhì)。

存儲器設備132可配置成存儲操作測量，沒有限制地包括實時和歷史光譜數(shù)據(jù)，沒有限制地包括使用比較光譜數(shù)據(jù)的樣品標識、分子加合離子和片段加合離子的同位素比、加合離子的同位素的洗脫圖、熱解吸圖和色譜分析洗脫圖的定時數(shù)據(jù)、以及關(guān)于同位素加合離子的比的數(shù)據(jù)，例如在光譜中的加合離子的同位素峰值和峰值區(qū)域的相對強度和/或任何其它類型的數(shù)據(jù)。

如在本文使用的，術(shù)語“實時”指相關(guān)事件的出現(xiàn)的時間、預定數(shù)據(jù)的測量和收集的時間、處理數(shù)據(jù)的時間和系統(tǒng)對事件和環(huán)境進行響應的時間中的至少一個。在本文所述的實施例中，這些活動和事件實質(zhì)上瞬間地出現(xiàn)。

在示例性實施例中，包括存儲器設備132的計算設備130沒有限制地包括足夠的計算機可讀/可執(zhí)行指令、足夠的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法和命令以便于生成從數(shù)據(jù)獲取模塊128導入的數(shù)據(jù)與上面所述的所存儲的歷史光譜數(shù)據(jù)的比較。此外，計算設備130可包括或耦合到配置成存儲這樣的計算機可讀/可執(zhí)行指令、歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法和命令的數(shù)據(jù)存儲設備138。

在示例性實施例中，物質(zhì)檢測系統(tǒng)100還包括耦合到計算設備130的操作員呈現(xiàn)和/或控制接口136。接口136向用戶（未示出）呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，例如光譜比較數(shù)據(jù)。在一些實施例中，接口136包括一個或多個顯示設備。在一些實施例中，在檢測到感興趣物質(zhì)時，接口136呈現(xiàn)可聽見的和/或圖形通知。此外，在一些實施例中，接口136便于計算設備130的控制和到計算設備130內(nèi)的手動數(shù)據(jù)輸入。此外，在一些實施例中，計算設備130與一個或多個其它設備（例如另一計算設備130）在本地或遠程地通信地耦合。因此，物質(zhì)檢測系統(tǒng)100可與其它系統(tǒng)和設備一起聯(lián)網(wǎng)，使得跨系統(tǒng)100的各部分傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可由能夠訪問計算設備130的任何設備訪問，所述計算設備130沒有限制地包括桌上型計算機、膝上型計算機和個人數(shù)字助理（pda）（都沒有示出）。

示例

下面的示例描述或示出本公開的各種實施例。考慮到如本文所述的本公開的說明書或?qū)嵺`，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的其它實施例對技術(shù)人員將是顯然的。意圖是說明書連同示例一起僅被考慮為示例性的，并且本公開的范圍和精神由跟隨示例的權(quán)利要求指示。

示例1

示例1是實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)到更易揮發(fā)的形式中的轉(zhuǎn)換的示例性實施例。具體地，圖4描繪根據(jù)本公開的來自包括空捕集器和作為群集劑的草酸的采樣介質(zhì)的離子遷移率光譜。如圖4中所示，草酸存在于大約4.8個標定刻度單位的峰值位置處。

圖5a和5b兩者描繪來自包括在采樣捕集器上的硝酸鈉的采樣介質(zhì)的離子遷移率光譜。圖5b描繪當沒有群集劑被添加到解吸塔時的離子遷移率光譜。如圖5b中所示，檢測器不能夠檢測硝酸鈉的存在。比較地，圖5a描繪當草酸以汽化形式被引入作為在解吸塔中的群集劑、以化學方法和/或在物理上使硝酸鈉改性且然后硝酸鈉被汽化并輸送到檢測器中時的離子遷移率光譜。如圖5a中所示，由于硝酸鈉在與草酸的相互作用之后被汽化并接著從解吸塔輸送到檢測器中，檢測器能夠?qū)ο跛徕c的存在進行響應（大約4.5標定刻度單位的峰值位置）。

因此，如在示例1中所示的，當汽化的草酸被引入到解吸塔中并與硝酸鈉相互作用時，硝酸鈉被改性，使得解吸塔使硝酸鈉汽化并接著最終將汽化的硝酸鈉輸送到檢測器中用于檢測。

示例2

示例2是實質(zhì)上非揮發(fā)性的感興趣物質(zhì)到更易揮發(fā)的形式的轉(zhuǎn)換的示例性實施例。圖6描繪當硝酸鈉存在于采樣捕集器上且草酸再一次用作群集劑時的離子遷移率光譜。如在圖6中看到的，硝酸鈉在與草酸的相互作用之后被檢測到。然而，如進一步在圖6中看到的，當草酸繼續(xù)進入解吸塔中時，硝酸鈉的峰值消失。

因此，示例2示出如果太多的群集劑被供應到解吸塔，則最終硝酸鈉的信號被抑制。因此，在一些實施例中在較低速率下以脈動方式或以連續(xù)方式引入群集劑是重要的，以便不抑制感興趣物質(zhì)的信號。

示例3

示例3是恒定數(shù)量的群集劑（草酸）和變化數(shù)量的感興趣物質(zhì)（硝酸鈉）的效應的示例性實施例。具體地，如圖7中所示，當硝酸鈉的數(shù)量增加時，所提供的檢測器增加響應。因此，示例3示出以恒定方式引入草酸導致當草酸的流速率在正確的速率處時對硝酸鈉的增加的響應的檢測。

示例4

示例4是以脈動方式引入群集劑（草酸）的效應的示例性實施例。具體地，如圖8中所示，脈沖寬度指示解吸塔門入口打開多長時間來使群集劑進入解吸塔中并與感興趣物質(zhì)進行反應。示例4指示當草酸以脈動方式被引入時，檢測器仍然檢測到硝酸鈉的存在。此外，圖8示出示例的最佳脈沖寬度。也就是說，如果脈沖太短，則沒有足夠的群集劑被引入，而如果脈沖太長，則更難從檢測器的背景解析硝酸鈉峰值。

示例5

示例5是簾流速率對硝酸鈉的檢測的影響的示例性實施例，其中草酸用作群集劑。具體地，如圖9中所示，如果簾流速率變得太高，則群集劑開始從解吸塔被推出并進入檢測器中，而沒有與硝酸鈉相互作用的時間；相反，如果流速率太低，則不足數(shù)量的群集劑到達檢測器。在這樣的情況下，硝酸鈉未被汽化且因此最終未在檢測器中被檢測到。因此，圖9指示必須使用簾流速率的正確數(shù)量以便檢測感興趣物質(zhì)。

示例6

示例6是恒定數(shù)量的群集劑（草酸）和增加數(shù)量的感興趣物質(zhì)（硝酸鉀）隨著時間的過去的效應的示例性實施例。具體地，如圖10中所示，當硝酸鉀的數(shù)量在解吸塔中增加且草酸的數(shù)量保持恒定時，檢測器仍然能夠?qū)ο跛徕浀拇嬖谶M行響應。因此，示例6示出草酸以化學方法和/或在物理上使硝酸鉀改性，使得硝酸鉀被汽化、輸送到檢測器并被識別。

示例7

示例7是恒定數(shù)量的群集劑（草酸）和增加數(shù)量的感興趣物質(zhì)（氯酸鈉）隨著時間的過去的效應的示例性實施例。具體地，如圖11中所示，當氯酸鈉的數(shù)量在解吸塔中增加且草酸的數(shù)量保持恒定時，檢測器仍然能夠?qū)β人徕c的存在進行響應。因此，示例7示出草酸以化學方法和/或在物理上使氯酸鈉改性，使得氯酸鈉被汽化、輸送到檢測器并被識別。

此外，如示例7（圖11）中所示，當草酸未被引入到解吸塔中時，氯酸鈉未被檢測到，如由曲線圖上的三角形識別的。此外，在曲線圖上的正方形符號表示當草酸存在但氯酸鈉不存在（即系統(tǒng)空白）時的試驗性運行。

示例8

示例8是草酸到解吸塔的連續(xù)和脈動引入兩者的效應的示例性實施例，其中解吸塔包括包含氯酸鈉的捕集器。具體地，如圖12a中所示，當草酸被連續(xù)地供應但沒有氯酸鈉存在于捕集器上時，則沒有峰值被檢測到。如圖12d中所示，當氯酸鈉存在于解吸塔中的捕集器上但沒有草酸被引入到解吸塔中時，則當感興趣物質(zhì)輸送到檢測器中時氯酸鈉未被檢測器檢測到。

然而，如圖12b中所示，當氯酸鈉存在于解吸塔中的捕集器上且草酸連續(xù)地被供應到解吸塔時，則當感興趣物質(zhì)輸送到對應于大約3.7標定刻度單位的漂移時間的檢測器中時氯酸鈉被檢測到。此外，如圖12c中所示，當氯酸鈉存在于解吸塔中的捕集器上且草酸以脈動方式被供應到解吸塔時，也檢測到大約3.7標定刻度單位的氯酸鈉峰值。因此，示例8證明不管是連續(xù)地還是以脈動方式被供應，草酸在使氯酸鈉改性時都是有效的，使得氯酸鈉在檢測器中被檢測到。

示例9

示例9是恒定數(shù)量的群集劑（草酸）和增加數(shù)量的感興趣物質(zhì)（硝酸鈉）隨著時間的過去的效應的示例性實施例。具體地，如圖13中所示，當硝酸鈉的數(shù)量在解吸塔中增加且草酸的數(shù)量保持恒定時，檢測器仍然能夠?qū)ο跛徕c的存在進行響應。因此，示例9示出草酸以化學方法和/或在物理上使硝酸鈉改性，使得硝酸鈉被汽化、輸送到檢測器并被識別。

用于確定感興趣物質(zhì)的存在的物質(zhì)檢測系統(tǒng)和操作這樣的系統(tǒng)的方法的示例性實施例不限于本文所述的特定實施例，但更確切地，系統(tǒng)的部件和/或方法的步驟可獨立地并與本文所述的其它部件和/或步驟分開地被利用。例如，方法也可結(jié)合需要確定感興趣物質(zhì)的存在的其它系統(tǒng)來使用，且不限于僅使用如本文所述的物質(zhì)檢測系統(tǒng)和方法來實踐。更確切地，可結(jié)合當前配置成確定感興趣物質(zhì)的存在的許多其它物質(zhì)檢測應用來實現(xiàn)和利用示例性實施例。

雖然本公開的各種實施例的特定特征可在一些附圖中并且不是在其它附圖中示出，但是這僅為了方便。根據(jù)本公開的原理，附圖的任何特征可結(jié)合任何其它附圖的任何特征被引用和/或主張。

一些實施例涉及一個或多個電子或計算設備的使用。這樣的設備一般包括處理器或控制器，例如通用中央處理單元（cpu）、圖形處理單元（gpu）、微控制器、精簡指令集計算機（risc）處理器、專用集成電路（asic）、可編程邏輯電路（plc）和/或能夠執(zhí)行本文所述的功能的任何其它電路或處理器。本文所述的方法可被編碼為在計算機可讀介質(zhì)——沒有限制地包括存儲設備和/或存儲器設備——中包含的可執(zhí)行指令。這樣的指令當由處理器執(zhí)行時使處理器執(zhí)行本文所述的方法的至少一部分。上面的示例僅僅是示例性的，且因此并不意欲以任何方式限制術(shù)語“處理器”的定義和/或含義。

這個書面描述使用示例來公開本公開，包括最佳模式，且也使本領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍竟_，包括制造和使用任何設備或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何合并的方法。本公開的可專利的范圍由權(quán)利要求限定，并可包括本領(lǐng)域中的技術(shù)人員想到的其它示例。如果它們具有并不與權(quán)利要求的文字語言不同的結(jié)構(gòu)元件或如果它們包括具有與權(quán)利要求的文字語言的無實質(zhì)差異的等價結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其它示例旨在在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。