Спектрометр ионной подвижности с источником ионизации на основе импульсного коронного разряда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат технических наук Головин, Анатолий Владимирович

• Головин, Анатолий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Головин, Анатолий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Устройства обнаружения сверхмалых количеств химических веществ.

1.1. Задачи и способы детектирования сверхмалых количеств веществ.

1.2. Метод спектрометрии ионной подвижности.

1.3. Источники ионизации при атмосферном давлении.

1.4. Конструкция областей ионизации и дрейфа.

1.5. Методы расчета конструктивных и электрических параметров.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. Управление источником ионизации на основе импульсного коронного разряда.

2.1. Макет для исследования импульсного коронного разряда.

2.2. Экспериментальные исследования источника ионизации на основе коронного разряда в составе спектрометра ионной подвижности.

2.3. Система управления и конструкция источника ионизации на основе коронного разряда в составе спектрометра ионной подвижности.

2.4. Выводы.

ГЛАВА 3. Система управления спектрометром ионной подвижности.

3.1. Общая архитектура системы управления.

3.2. Система коммутации и передачи данных.

3.3. Система управления электростатическим затвором.

3.4. Система управления электростатическим затвором и выталкивающим электродом.

3.5. Система формирования высокого напряжения в области дрейфа.

3.6. Система датчиков.

3.7. Выводы.

ГЛАВА 4. Теоретические основы конструирования дрейфовой трубки.

4.1. Расчет стационарных полей.

4.2. Описание методики расчета и принципов работы программы.

4.3. Численный расчет ионного затвора.

4.4. Численный расчет дрейфовой области.

4.5. Численный расчет источника ионизации.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спектрометр ионной подвижности с источником ионизации на основе импульсного коронного разряда»

Актуальность темы. Угроза терроризма, распространения опасных и токсичных химических веществ, наркотических компонентов, развитие ранней неинвазивной диагностики заболеваний человека, контроля качества сырья в различных отраслях народного хозяйства ставят задачу разработки устройств быстрого обнаружения сверхмалых количеств веществ. Особый интерес представляют задачи разработки ручных портативных переносных приборов для обследования служебных помещений и внутренних отсеков крупногабаритных передвижных объектов, а также для обнаружения следовых количеств веществ на деталях автотранспорта, личных вещах и одежде.

В портативных переносных приборах наиболее перспективным является использование принципа спектрометрии ионной подвижности [1, 2] в силу наилучшего сочетания стоимости, компактности, параметров обнаружения и широкого диапазона обнаруживаемых веществ. Принцип спектрометрии ионной подвижности основан на измерении времени пролета ионом определенного расстояния в газовой среде в постоянном электрическом поле. Классическая конструкции спектрометра ионной подвижности представляет собой набор металлических электродов, формирующих область с однородным продольным электрическим полем, в сочетании с электрическим затвором и областью ионизации. Однако при кажущейся относительной простоте конструкции, создание спектрометров ионной подвижности сочетает в себе многие современные достижения в области материаловедения, методов изготовления и разработки быстрой и производительной системы управления, что стало возможным с бурным ростом электронной промышленности в последние десятилетия [3].

В настоящее время принцип спектрометрии ионной подвижности применяется в ряде серийно изготавливаемых портативных приборов компаний Smiths Detection (Великобритания), GE Security (США), Implant

Sciences Corp. (США) и Bruker (Германия). Однако, несмотря на очевидность физических принципов, параметры обнаружения и подходы к конструированию, выбору технических решений, технологий и схемотехнических вариантов исполнения являются коммерческой тайной, что делает актуальной задачу разработки отечественных приборов такого класса.

В большинстве портативных спектрометров ионной подвижности применяются источники ионизации на основе радиоактивных изотопов, что создает серьезные проблемы, связанные с сертификацией, эксплуатацией, транспортировкой и утилизацией. Поэтому важной задачей является разработка и внедрение нерадиоактивных источников ионизации. Применяемые в настоящее время дрейфовые трубки из массивных металлических электродов имеют значительную массу и габариты, что ограничивает возможности портативного исполнения и приводит к увеличению времени выхода на рабочий режим вследствие высокой теплоемкости. Указанное ограничение обуславливает необходимость разработки нового варианта конструкции. Необходимость детектирования широкого перечня веществ, включая взрывчатые и наркотические компоненты, требует реализации системы быстрого переключения полярности детектируемых ионов. На параметры обнаружения спектрометров ионной подвижности большое влияние оказывают влажность и температура, затрудняя идентификацию веществ в реальных условиях эксплуатации, поэтому для создания стабильных условий протекания ионно-обменных реакций в области ионизации и реализации непрерывной термической очистки необходим постоянный нагрев внутренних поверхностей до 100°С - 150°С.

Таким образом, решение указанных проблем позволит создать портативный спектрометр ионной подвижности с нерадиоактивным источником ионизации, возможностью обнаружения положительных и отрицательных ионов и постоянным мониторингом условий проведения измерений, способный работать в автоматическом режиме с минимизацией контроля со стороны оператора.

Целью диссертационной работы является создание макета портативного спектрометра ионной подвижности с нерадиоактивным источником ионизации на основе импульсного коронного разряда, переключаемой полярностью детектируемых ионов и дрейфовой трубкой с малыми массогабаритными параметрами и низкой теплоемкостью.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Разработать методику расчета геометрических и электрических параметров узлов формирования и транспорта ионов в дрейфовой трубке и создать программу для проведения таких вычислений.

2. Выбрать компоновку и разработать конструкцию портативного спектрометра ионной подвижности.

3. Разработать систему управления источником ионизации на основе коронного разряда, работающего в импульсном режиме, и провести эксперименты по изучению и оптимизации его работы.

4. Разработать систему формирования высокого напряжения в дрейфовой области спектрометра ионной подвижности с переключаемой полярностью для детектирования как положительных, так и отрицательных ионов. Разработать систему управления и конструкцию электростатического затвора.

5. Разработать конструкцию дрейфовой трубки спектрометра ионной подвижности, обеспечивающую малые массогабаритные параметры и низкую теплоемкость.

6. Провести экспериментальную апробацию портативного спектрометра ионной подвижности с нерадиоактивным источником ионизации на основе коронного разряда и показать возможность его практического применения.

Объектом реализации указанных исследований является портативный спектрометр ионной подвижности с нерадиоактивным источником ионизации на основе импульсного коронного разряда, оснащенный устройствами пробоотбора из воздушной фазы и с поверхности, системой автономного питания от аккумуляторной батареи, комплексной системой звуковой, световой и графической индикации. Управление прибором и обработка результатов осуществляется встроенным компьютером. Дрейфовал трубка спектрометра реализована с использованием современных технологий изготовления печатных плат и лазерной резки тонкого листового металла.

Достоверность результатов подтверждается воспроизводимой технологией изготовления, воспроизводимыми электрическими параметрами источника высокого напряжения, ионного источника и электростатических затворов, параметрами обнаружения и согласованностью полученных результатов с результатами других исследователей, а также практикой использования разработанных узлов спектрометра ионной подвижности в производимых мелкосерийно детекторах сверхмалых количеств веществ.

Научная новизна диссертации заключается в выборе способа реализации системы управления нерадиоактивным импульсным источником ионизации на основе коронного разряда, блока формирования высокого напряжения и электростатического затвора, а также в разработке конструкции дрейфовой трубки, состоящей из печатных плат. При этом получены следующие научные результаты:

1. Предложена методика расчета полей в источнике ионизации и методика расчета неоднородности электрического поля в регулярной дрейфовой структуре.

2. Сделан вывод о значительной роли ультрафиолетового излучения, сопровождающего разряд, на процесс образования ионов, позволяющий существенно упростить конструкцию области ионизации.

3. Предложен и реализован способ синхронизации нескольких источников ионизации на основе коронного разряда с использованием оптической связи.

4. Предложен и реализован способ управления напряжением, энергией, током коронного разряда на основе регулируемого импульсного источника высокого напряжения.

5. Предложен и обоснован результатами проведенных исследований способ управления электростатическими затворами, находящимися под высоким напряжением, с применением оптоэлектронной гальванической развязки.

6. Предложен и обоснован результатами проведенных исследований способ реализации управления электростатическими затворами, находящимися под высоким напряжением, с применением оптоэлектронной гальванической развязки.

7. Предложен и реализован способ управления источником высокого напряжения с электронным переключением полярности.

Практическая значимость работы определяется следующими результатами:

1. Проведен расчет транспорта ионов в областях ионного затвора, дрейфа и коллектирования, позволивший определить геометрические и электрические параметры данных областей. В источнике ионизации реализован отражатель ионов, обеспечивающий формирование траекторий ионов для соответствия апертуре канала транспортировки в области дрейфа.

2. Реализована система управления и конструкция нерадиоактивного источника ионизации на основе импульсного коронного разряда, отличающегося возможностью образования как положительных, так и отрицательных ионов, плавным регулированием мощности ионизации и пространственно-распределенной структурой с дублированием пар электродов и синхронизацией разрядов на основе оптической связи.

3. Реализовано электронное переключение полярности высокого напряжения за время, не превышающее 10 секунд, обеспечивающее одновременное детектирование положительных и отрицательных ионов.

4. Реализована дрейфовая трубка на основе печатных плат с глубокой интеграцией систем управления, нагревательных элементов, разъемов для подключения внешних устройств и газовых вводов, имеющая массу 105 г и время выхода на рабочую температуру 100°С, не превышающее 5 минут.

5. На основе разработанных технологий и систем управления создан макет портативного спектрометра ионной подвижности с расширенной функциональностью и высокой степенью интеграции массой 2,5 кг. На прибор получен сертификат соответствия и патенты РФ на полезную модель и устройство дрейфовой трубки.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчета транспорта ионов в области ионизации, электростатическом затворе и дрейфовой области.

2. Способ конструктивной и функциональной интеграции узлов высоковольтного делителя напряжения, многозонной системы нагрева, коллектора ионного тока и источника ионизации на основе коронного разряда.

3. Способ организации управления и конструкция импульсного источника ионизации на основе коронного разряда с пространственно-распределенной структурой и синхронизацией разрядов на основе оптической связи.

4. Способ управления электростатическими затворами с оптоэлектронной гальванической развязкой и источником высокого напряжения с переключаемой полярностью.

5. Экспериментальные результаты исследования источника ионизации на основе импульсного коронного разряда.

Личный вклад автора. Общая постановка и обоснование задач исследований, обсуждение полученных результатов были выполнены автором совместно с научным руководителем и членами научного коллектива. Личный вклад автора заключается в разработке и реализации дрейфовой трубки на основе печатных плат, электронных узлов ионного затвора, источника ионизации на основе коронного разряда, проведении моделирования распределения электрических полей в областях ионизации, ионного затвора и дрейфа. Автором проведены экспериментальные исследования ионизации молекул с помощью коронного разряда, работы по повышению чувствительности с помощью изменения временных характеристик работы электростатического затвора и оптимизации скорости и направления движения газовых потоков в ионном источнике. Автором также были проведены апробация разработанного спектрометра ионной подвижности и анализ результатов.

Представленные исследования выполнялись на базе кафедры микро- и наноэлектроники НИЯУ "МИФИ".

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись, на 8, 9, 10, 11, 12 и 13 научных сессиях МИФИ (г. Москва, 2005; 2006; 2007; 2008; 2009; 2010), на VII Московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2007г.), на форуме "Технологии безопасности 2010"(Москва, Крокус Экспо, 2010г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, в том числе 11 статей (3 статьи в журнале из перечня ВАК), а также 3 патента РФ на полезную модель и 1 патент на изобретение. Список печатных работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 196 страниц, включая 91 рисунок, 1 таблицу и 176 библиографических ссылок.

Заключение диссертации по теме «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», Головин, Анатолий Владимирович

Заключение

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработанный набор программ для расчета электрических полей в многоэлектродных структурах позволил определить электрические и геометрические параметры источника ионизации, ионного затвора, дрейфовой области и коллекторного узла.

2. Разработана компоновка моноблочного ручного спектрометра ионной подвижности на основе малогабаритной дрейфовой трубки со встроенной ЭВМ, аккумуляторной батареей, блоком осушения воздуха и пробоотборным устройством, обеспечивающая высокую степень конструктивной интеграции и массу 2.5 кг, что является рекордным показателем для подобного рода устройств.

3. Разработана система управления и конструкция пространственно-распределенного источника положительных и отрицательных ионов на основе импульсного коронного разряда с дублированием пар электродов и синхронизацией разрядов на основе оптической связи, позволяющая плавно регулировать величину заряда ионов.

4. Разработаны система формирования высокого напряжения с быстрым электронным переключением полярности и система управления электростатическим затвором и выталкивающим электродом с фотогальванической развязкой, реализующие одновременное детектирование положительных и отрицательных ионов.

5. Предложена и реализована конструкция дрейфовой трубки на основе печатных плат с интеграцией газовых вводов, пассивных элементов распределения высокого напряжения, разъемов для подключения активных компонентов систем регулирования и нагревательных элементов, позволяющая в несколько раз уменьшить массогабаритные параметры, теплоемкость, время выхода на рабочий режим и потребляемую мощность по сравнению с традиционной конструкцией.

6. Проведена экспериментальная апробация работы спектрометра по детектированию нитроглицерина, моделирующего взрывчатое вещество, и новокаина, моделирующего наркотическое вещество, в том числе в присутствии маскирующих веществ. На основании сравнения полученных значений подвижности ионов со значениями, указанными в авторитетных источниках, показана корректность детектирования и возможность использования спектрометра для поиска сверхмалых количеств веществ в реальных условиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Головин, Анатолий Владимирович, 2010 год

1. Borsdorf Н., Eiceman G.A., Ion Mobility Spectrometry: Principles and Applications // Taylor & Francis. 2006.

2. Johnson P.V., Beegle L.W., Kima H.I., Eiceman G.A., Kanik I., Ion mobility spectrometry in space exploration // International Journal of Mass Spectrometry. 2007. - 262. - P.l-15.

3. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника. В 2-х томах // Додэка XXI. 2008.

4. Степанов Е.В., Методы высокочувствительного газового анализа молекул-биомаркеров в исследованиях выдыхаемого воздуха // Труды института общей физики им.A.M. Прохорова РАН. 2005. - Том 61

5. Risby Т.Н., Solga S.F., Current status of clinical breath analysis // Applied Physics. 2006. - B85. - P.421-426.

6. Ryter S.W., Exhaled carbon monoxide as a biomarker of inflammatory lung disease // Breath Res. 2007. - P. 15-26.

7. Imbriani M., Ghittori S., Gases and organic solvents in urine as biomarkers of occupational exposure: a review // Int Arch Occup Environ Health. 2005. -P.l-19.

8. Rossana Salerno-Kennedy, Cashman K.D., Potential applications of breath isoprene as a biomarker in modern medicine: a concise overview // Wien Klin Wochenschr. 2005. - P. 180-186.

9. Thaler E.R., Hanson C.W., The Electronic Nose in Rhinology // Rhinology and Facial Plastic Surgery. 2009. - Chapter 9. - P. 105-111.

10. Хишектиев B.C., Хишектиева H.A., Иванов B.H., Даренская С.Д., Новиков С.В., Диагностическая ценность исследования конденсата выдыхаемого воздуха при раке легкого // Вопросы онкологии. 1994. -Т.40. - № 4-6. - С. 161-164.

11. O'Connor М.В., O'Connor С., Walsh С.Н., A dog's detection of low blood sugar: a case report // Ir J Med Sci. 2008. - P.155-157.

12. De Vito S., Massera E., Quercia L., Di Francia G., Analysis of volcanic gases by means of electronic nose // Sensors and Actuators B: Chemical. — 2007. Volume 127. - Issue 1. - P.36-41.

13. Baby R.E., Cabezas M., Walsoe de Reca E.N., Electronic nose: a useful tool for monitoring environmental contamination // Sensors and Actuators B: Chemical. 2000. - Volume 69. - Issue 3. - P.214-218.

14. Hogben P., Drage В., Stuetz R.M., Electronic sensory systems for taste and odour monitoring in water Developments and limitations // Reviews in Environmental Science & BioTechnology. - 2004. -№3. - P. 15-22.

15. Walendzik G., Baumbach J.I., Klockow D., Coupling of SPME with MCC/UV-IMS as a tool for rapid on-site detection of groundwater and surface water contamination // Anal Bioanal Chem. 2005. - P. 1842 - 1847.

16. Podlepetsky В., Samotaev N., Vasiliev A., Sokolov A., Pisliakov A., Pavelko R., Metal Oxide Sensor Operating at Pulse Heating: Improved Selectivity to Ammonia // Proceedings, Eurosensors XXII Conference Anniversary. 2008. - Germany, Dresden. - P.375.

17. Kalman Eva-Lotta, Lofvendahl Anders, Winquist F., Lundstrom I., Classification of complex gas mixtures from automotive leather using an electronic nose // Analytica Chimica Acta. 2000. - Volume 403. - Issues 12. - P.31-38.

18. Huichun Yu, Jun Wang, Discrimination of LongJing green-tea grade by electronic nose // Sensors and Actuators B: Chemical. 2007. - Volume 122. -Issue 1,-P. 134-140.

19. Antihus Hernandez Gomez, Jun Wang, Guixian Hu, Annia Garcia Pereira, Discrimination of storage shelf-life for mandarin by electronic nose technique // LWT Food Science and Technology. - 2007. - Volume 40. -Issue 4. - P.681-689.

20. Zheng Hai, Jun Wang Electronic nose and data analysis for detection of maize oil adulteration in sesame oil // Sensors and Actuators B:Chemical. -2006. Volume 119, - Issue 2. - P.449-455.

21. Trihaas J., Vognsen L., Nielsen P.V., Electronic nose: New tool in modelling the ripening of Danish blue cheese // International Dairy Journal. -2005. Volume 15. - Issues 6-9. - P.679-691.

22. Guorun Olafsdottir, Kristberg Kristbergsson, Electronic-Nose Technology: Application for Quality Evaluation in the Fish Industry // Odors in the Food Industry. 2006. - Chapter 5. - P.57-74.

23. Hongmei Zhang, Mingxun Chang, Jun Wang, Sheng Ye Evaluation of peach quality indices using an electronic nose by MLR, QPST and BP network // Sensors and Actuators B: Chemical. 2008. - Volume 134. -Issue 1. -P.332-338.

24. Jerome Poprawski, Pascal Boilot, Florence Tetelin, Counterfeiting and quantification using an electronic nose in the perfumed cleaner industry // Sensors and Actuators B: Chemical. — 2006. Volume 116. - Issues 1-2. -P.156-160.

25. Negri R.M., Electronic Noses in Perfume Analysis // Analysis of Cosmetic Products. 2007. - Chapter 6. - P.276-290.

26. Leilei Pan Simon, X. Yang Environ, A new intelligent electronic nose system for measuring and analysing livestock and poultry farm odours // Monit Assess. 2007. - P.399-408.

27. Tiina Rajamaki Т., Arnold M., Venelampi O., Vikman M., Rasanen J., Itavaara M., An electronic nose and indicator volatiles for monitoring of the composting progress // Water, Air, and Soil Pollution. 2005. - P.71-87.

28. Peter A. Lieberzeit, Abdul Rehman, Bita Najafi, Franz L. Dickert, Real-life application of a QCM-based e-nose: quantitative characterization of different plant-degradation processes // Anal Bioanal Chem.- 2008. -P.2897-2903.

29. Baby R., Cabezas M., Castro E., Filip R., Walsoe de Reca E. N., Quality control of medicinal plants with an electronic nose // Sensors and Actuators B: Chemical. 2005. - Volume 106. - Issue 1. - P.24-28;

30. Lino Marques, Anibal T. de Almeida, Application of Odor Sensors in Mobile Robotics // Autonomous Robotic Systems. 1998. - Volume 236. -P. 82-95.

31. Loutfi A., Coradeschi S., Smell, think and act: A cognitive robot discriminating odours // Auton Robot. 2006. - P.239-249.

32. Ritaban Dutta, Aruneema Das, Nigel G. Stocks, David Morgan, Stochastic resonance-based electronic nose: A novel way to classify bacteria // Sensors and Actuators B: Chemical. 2006. - Volume 115. - Issue 1. - P.17-27.

33. HE Liu, LIANG Gui-Zhao, LI Zhi-Liang, Molecular Structural Characterization and Quantitative Prediction of Reduced Ion Mobility Constants for Diversified Organic Compounds // Chinese J. Struct. Chem. -2008. Volume 27. - № 10. - P. 1187-1194.

34. Lei Zhou, Ashish Rai, Nicholas Piekiel, Xiaofei Ma, Michael R. Zachariah, Ion-Mobility Spectrometry of Nickel Nanoparticle Oxidation Kinetics: Application to Energetic Materials // J. Phys. Chem. C. 2008. -P. 16209-16218.

35. Brudzewski K., Osowski S., Markiewicz Т., Ulaczyk J., Classification of gasoline with supplement of bio-products by means of an electronic nose and

36. SVM neural network // Sensors and Actuators B: Chemical. 2006. -Volume 113.-Issue 1. -P.135-141.

37. Sobanski Т., Szczurek A., Nitsch K., Licznerski B.W., Radwan W., Electronic nose applied to automotive fuel qualification // Sensors and Actuators B: Chemical. 2006. - Volume 116. - Issues 1-2. - P.207-212.

38. Yinon J., Zitrin S., Modern Methods and Applications in Analysis of Explosives // John Wiley & Sons. 1993. — Chichester. - England.

39. Julian W. Gardner, Yinon J., Fast Detection of Explosives Vapours and Particles by Chemiluminescence Technique // Electronic Noses & Sensors for the Detection of Explosives. 2004. - Volume 159. - Chapter 5. - P.71-80.

40. Melissa S.M., Victoria L.McGuffin, Luminescence-based methods for sensing and detection of explosives // Anal Bioanal Chem. 2008. - P.2557-2576.

41. Jennings W., Mittlefehldt E., Stremple P., Analytical Gas Chromatography (Second Edition) // Academic Press. 1997.

42. Kenndler E., Gas Chromatography // Institute for Analytical Chemistry, University of Vienna. 2004.

43. Van Bramer S.E., An Introduction to Mass Spectrometry // Widener University, Department of Chemistry. 1998.

44. Browne C., Stafford K., Fordham R., The use of scent-detection dogs // Irish Veterinary Journal. 2006. - Volume 59. - № 2. - P.97-104.

45. Gazit I., Terkel J., Explosives detection by sniffer dogs following strenuous physical activity // Applied animal behavior Science. 2003. -№ 81. - P.149-161.

46. Gazit I., Terkel J. Domination of olfaction over vision in explosives detection by dogs // Applied Animal Behaviour Science. 2003. - № 82. -P.65-73.

47. Oxley J.C., Waggoner L.P., Detection of Explosives by Dogs // Aspects of Explosives Detection. 2009. - Chapter 3. - P.27-40.

48. Diederich C., Giffroy Jean-Marie, Behavioural testing in dogs: A review of methodology in search for standardization // Applied Animal Behaviour Science. 2006. - № 97. - P.51-72.

49. O'Connor M. В., O'Connor C., Walsh С. H., A dog's detection of low blood sugar: a case report // Irish Veterinary Journal. 2008. - № 177. -P.155-157.

50. Eiceman G.A., Karpas Z., Ion Mobility Spectrometry(Second edition) // CRC Press.-2005.

51. Bohrer B.C., Merenbloom S.I., Koeniger S.L., Hilderbrand A.E., Clemmer D.E., Biomolecule Analysis by Ion Mobility Spectrometry // Anal. Chem. -2008.-№ 1. P. 10.1—10.35.

52. Vautz W., Baumbach J.I., Jung J., Beer Fermentation Control Using Ion Mobility Spectrometry Results of a Pilot Study // J. Inst. Brew. - 2006. -Volume 112. - № 2. - P. 157-164.

53. Vautz W., Zimmermann D., Hartmann M., Baumbach J.I., Nolte J., Jung J., Ion mobility spectrometry for food quality and safety // Food Additives & Contaminants: Part A. 2006. - Volume 23. - Issue 11.- P. 1064 - 1073.

54. Vautz W., Breath analysis—performance and potential of ion mobility spectrometry // J. Breath Res. 2009. - Issue 3. - P.25-33.

55. Ulanowska A., Ligor M., Amann A., Buszewski В., Determination of Volatile Organic Compounds in Exhaled Breath by Ion Mobility Spectrometry // Chem. Anal. (Warsaw). 2008. - № 53. - P.953-965.

56. Madison N.J., Ion Mobility Diagnostic Test from Quest Diagnostics is First to Provide Direct Physical Measurement of Lipoprotein Particles, Cardiovascular Disease Indicators, Study Finds // DIABETES CARE. -2008.-Volume 31.-№4.

57. O'Donnell R.M., Sun Xiaobo, Harrington Peter de В., Pharmaceutical applications of ion mobility spectrometry // Trends in Analytical Chemistry 2008. Volume 27. - № 1. - P.44-53.

58. Davies A.N., Baumbach J.I., Early lung cancer diagnostics by ion mobility spectrometry data handling // Spectroscopy Europe. 2008. - Volume 20. -№ 5. - P. 18-21.

59. Baumbach J.I., Westhoff M., Ion mobility spectrometer to detect lung cancer and airway infections // Spectroscopy Europe. 2006. - Volume 18. -№ 6. - P.22-27.

60. Vautz W., Baumbach J.I., Uhde E., Detection of emissions from surfaces using ion mobility spectrometry // Anal Bioanal Chem. 2006. - № 384.-P.980-986.

61. Hubert Т., Tiebe C., Stephan I., Miessner H., Koch В., Detection of mould in indoor environments using a mini ion-mobility spectrometer system // Eurosensors Conference. 2008. - Dresden. - Germany. - № 22.

62. Sin Ming Loo, Cole J.P., Gribb M.M., Hardware/Software Codesign in a Compact Ion Mobility Spectrometer Sensor System for Subsurface Contaminant Detection // EURASIP Journal on Embedded Systems. 2008. -Article ID 137295.-p. 8.

63. Funk P.A., Eiceman G.A., White C.R., White W., Detection of Plastics in Seedcotton with Ion Mobility Spectrometry // Journal of Cotton Science. -2008. Volume 12. - P.237-245.

64. Trimpin S., Clemmer D.E., Ion Mobility Spectrometry/Mass Spectrometry Snapshots for Assessing the Molecular Compositions of Complex Polymeric Systems // Anal. Chem. 2008. - Volume 80. - P.9073-9083.

65. Jazan E., Tabrizchi M., Kinetic study of proton-bound dimer formation using ion mobility spectrometry // Chemical Physics. 2009. - Volume 355.- P.37-42.

66. Буряков И.А., Крылов Е.В., Солдатов В.П., Способ анализа микропримесей веществ в газах // Патент РФ № 1485808, МКИ G 01N 27/62. Заявка от 30.03.1987. - Опубликовано 08.02.1989.

67. Carnahan B.L., Tarassov A.S., Ion Mobility Spectrometer // US Patent #5420424.- 1995.89. http://www.lavanda-u.iu, Пилот-М

68. Good A., Durden D.A., Kebarle P., Ion-molecule reactions in pure nitrogen and nitrogen containing traces of water at total pressures 0.5-4 torr. Kinetics of clustering reactions forming H+(H20)n // J. Chem. Phys. 1970. -Volume 52.-P.212-221.

69. Shahin M.M., Mass-spectrometric studies of corona discharges in air at atmospheric pressures // J. Chem. Phys. 1966. - Volume 45. - P.2600-2605.

70. Kim S.H., Betty K.R., Karaser F.W., Mobility behavior and composition of hydrated positive reactant ions in plasma chromatography with nitrogen carrier gas // Anal. Chem. 1978. - Volume 50. - P.2006-2016.

71. Harrison A.G., Chemical Ionization Mass Spectrometry // CRC Press. -Boca Raton. 1986.-P.87.

72. Bell S.E., Nazarov E.G., Wang Y.F., Eiceman G.A., Classification of ion mobility spectra by chemical moiety using neural networks with whole spectra at various concentrations // Anal. Chim. Acta. 1999. - Volume 394. - P. 121133.

73. Bell S.E., Nazarov E.G., Wang Y.F., Rodriguez J.E., Eiceman G.A., Neural network recognition of chemical class information in mobility spectra obtained at high temperatures // Anal. Chem. 2000. - Volume 72. - P. 11921198.

74. Karasek F.W., Denney D.W., Role of nitric oxide in positive reactant ions in plasma chromatography // Anal. Chem. 1974. - Volume 46. - P.633-637.

75. Eiceman G.A., Kelly K., Nazarov E.G., Nitric oxide as a reagent gas in ion mobility spectrometry // Int. J. Ion Mobility Spectrom. 2002. - Volume 5. -P.22-30.

76. Stockdale J.A., Christophorou L.G., Hurst G.S., Capture of thermal electrons by oxygen // J. Chem. Phys. 1967. - Volume 47. - P.3267-3269.

77. Spangler G.E., Carrico J.P., Membrane inlet for ion mobility spectrometry (plasma chromatography) // Intl. J. Mass Spectrom. Ion Phys. 1983. - Volume 52. - P.267—287.

78. Spangler G.E., Collins СЛ., Reactant ions in negative ion plasma chromatography // Anal Chem. 1975. - Volume 47. - P.393-402.

79. Carr T.W., Comparison of the negative reactant ions formed in the plasma chromatograph by nitrogen, air, and sulfur hexafluoride as the drift gas with air as the carrier gas // Anal Chem. 1979. - Volume 51.- P.705-711.

80. Can- T.W., Negative ions in plasma chromatography-mass spectrometry II Anal. Chem. 1977. - Volume 49,- P.828-831.

81. Ewing R.E., Ewing G.J., Atkinson D.A., Eiceman G.A., A critical review of ion mobility spectrometry for the detection of explosives and explosive related compounds // Talanta. 2001. - Volume 54. - P.515-529.

82. Leonhardt J.W., New detectors in environmental monitoring using tritium sources // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 1996. - Volume 206. - № 2. - P.333-339.

83. Мацаев B.T., Спектрометр ионной подвижности для экспрессного обнаружения следовых количеств паров химических веществ // Диссертация кандидата технических наук. 2006. - Специальность 05.13.01,05.11.13.- Сосновый Бор.

84. Matsaev V., Gumerov М., Krasnobaev L., Pershenkov V., Belyakov V., Chistyakov A., Boudovitch V., IMS Spectrometers with Radioactive, X-ray, UV and Laser Ionization // IJIMS. 2002. - Volume 5. - P.l 12-114.

85. Leonhardt J.W., Rohrbeck W., Bensch H., A high resolution IMS for environmental studies // IJIMS 3. 2000. - Volume 1. - p. 44.

86. Z. Xie, Sielemann S., Schmidt H., F. Li, Baumbach JT., Determination of acetone, 2-butanone, diethyl ketone and BTX using HSCC-UV-IMS // Anal Bioanal Chem. 2002. - Volume 372. - P.606 - 610.

87. Sielemann S., F. Li, Schmidt H., Baumbach J.I., Ion Mobility Spectrometer with UV-Ionization Source for the Determination of Chemical Warfare Agent Simulants // IJIMS 4. 2001. - Volume 2. - p. 44.

88. Kang W.J., Teepe M., Neyer A., Baumbach J.I., Schmidt H., Sielemann S., Miniaturized Ion Mobility Spectrometer (jiIMS) with UV-Lamp as a Photoionization Source // IJIMS 4. 2001. - Volume 2. - P. 108-111.

89. Ren-dong JI, Xiang-he KONG, Xian-yun LIU, Shu-dong ZHANG, Design and experiment of a laser ionization source for mobility spectrometer // OPTOELECTRONICS LETTERS. 2006. - Volume 2. - № 5. - P.399-402.

90. Illenseer C., Lohmannsroben H-G., R. Schultze H., Application of laser-based ion mobility (IM) spectrometry for the analysis of polycyclic aromatic compounds (РАС) and petroleum products in soils // J. Environ. Monit. 2003. -Volume 5.-P.780-785.

91. Kotkovskii G.E., Martynov I.L., Novikova V.V., Chistyakov A.A., A Laser Ion-Mobility Spectrometer // Instruments and Experimental Techniques. -2009. Volume 52. - № 2. - P.253-259.

92. Oberhiittinger C., Langmeier A., Oberpriller H., Kessler M., Goebel J., Muller G., Hydrocarbon detection using laser ion mobility spectrometry// Int. J. Ion Mobil. Spec. 2009. - Volume 12. - P.23-32.

93. Michels A., Tombrink S., Vautz W., Miclea M., Franzke J., Spectroscopic characterization of a microplasma used as ionization source for ion mobility spectrometry // Spectrochimica Acta Part B. 2007. - Volume 62. - P. 12081215.

94. Counterman A.E., Clemmer D.E., Magic Number Clusters of Serine in the Gas Phase // J. Phys. Chem. B. -2001. Volume 105. - P.8092-8096.

95. Gidden J., Ferzoco A., Baker E.S., Bowers M.T., Duplex Formation and the Onset of Helicity in Poly d(CG)n Oligonucleotides in a Solvent-Free Environment // J. Am. Chem. Soc. 2004. - Volume 126. - P. 15132-15140.

96. Kaleta D.T., Jarrold M.F., Noncovalent Interactions Between Unsolvated Peptides // J. Phys. Chem. 2002. - Volume 106. - P.9655-9664.

97. Wu C., Siems W.F., Klasmeier J., Hill H.H., Separation of Isomeric Peptides Using Electrospray Ionization/High-Resolution Ion Mobility Spectrometry // Anal. Chem. 2000. - Volume 72. - P.391-395.

98. Shelimov K.B., Clemmer D.E., Hudgins R.R., Jarrold M.F., Protein Structure in Vacuo: Gas-Phase Conformations of BPTI and Cytochrome с II J. Am. Chem. Soc. 1997. - Volume 119. - P.2240-2248.

99. Clemmer D.E., Jarrold M.F., Ion Mobility Measurements and their Applications to Clusters and Biomolecules // J. Mass Spectrom. 1997. -Volume 32. - P.577-592.

100. Hudgins R.R., Woenckhaus J., Jarrold M.F., High resolution ion mobility measurements for gas phase proteins: correlation between solution phase and gas phase conformations // Int. J. Mass Spectrom. 1997. - Volumes 165-166. -P.497-507.

101. Beegle L.W., Kanik I., Matz L., Hill H.H., Electrospray Ionization High-Resolution Ion Mobility Spectrometry for the Detection of Organic Compounds // Anal. Chem. 2001. - Volume 73. - P.3028-3034.

102. Johnson P.V., Kim H.I., Beegle L.W., Kanik I., Electrospray ionization ion mobility spectrometry of amino acids: Ion mobilities and a mass-mobility correlation // J. Phys. Chem. A. 2004. - Volume 108. - P.5785-5792.

103. Kim H.I., Johnson P.V., Beegle L.W., Beauchamp J.L., Kanik I., Electrospray ionization ion mobility spectrometry of carboxylate anions: Ionmobilities and a massmobility correlation // J. Phys. Chem. A. 2005. - Volume 109. - P.7888-7895.

104. Gidden J., Bowers M. Т., Gas-Phase Conformational and Energetic Properties of Deprotonated Dinucleotides // Eur. Phys. J. 2002. - Volume 20. - P.409-419.

105. Райзер Ю.П., Физика газового разряда // Наука. 1992.

106. Borsdorf H., Rammler A., Schulze D., Boadu K.O., Feist В., Weiss H., Rapid on-site determination of chlorobenzene in water samples using ion mobility spectrometry // Anal Chim. Acta. 2001. - Volume 440. - P.63-70.

107. Khayamian Т., Tabrizchi M., Taj N., Direct determination of ultra-trace amounts of acetone by corona discharge ion mobility spectrometry // Anal Chem. 2001. - Volume 370. - P.l 114-1116.

108. Tabrizchi M., Abedi A., Negative Corona Discharge Ionization Source for Ion Mobility Spectrometry // Intl. J. Mass Spectrometry. 2002. - Volume 218.-P.75.

109. Jun Xu, Whitten W.B., Ramsey J.M., Verbeck G., Study of sample interference in single-pulse ionization miniature IMS // iijims. 2004. - Volume 7. - № 2. - P.23-30.

110. Eiceman G.A., Kremer J.H., Snyder A.P., Tofferi J.K., Quantitative assessment of a corona discharge ion source in atmospheric pressure ionization-mass spectrometry for ambient air monitoring // Int. J. Environ. Anal. Chem. -1988.-Volume 33.-P.161-183.

111. Tabrizchi M., Abedi A., A novel electron source for negative-ion mobility spectrometry // Int. J. Mass Spectrom. 2002. - Volume 218. - P.75-85.

112. Hill C.A, Thomas C.L.P., A pulsed corona discharge switchable high resolution ion mobility spectrometer-mass spectrometer // Analyst. 2003. -Volume 128. - P.55-60.

113. Jun Xu, Whitten W.B., Lewis T.A., Ramsey J.M., A Miniature Ion Mobility Spectrometer with a Pulsed Corona-Discharge Ion Source // Oak Ridge National Laboratory. 2008. - Oak Ridge. - TN 37831. - USA.

114. Stano M., Safonov E., Kucera M, Mastejcik S., Ion mobility spectrometry study of negative corona discharge in oxygen/nitrogen mixtures // Chem. Listy. -2008.-Volume 102. P.1414-1417.

115. Taylor S.J., Turner R.B., Arnold P.D., Corona discharge ionization source // U.S. Patent № 5684300. 1997.

116. Spangler G.E., Roehl J.E., Tradeoff Analysis of Nonradioactive Source Alternatives for the XM22 Automatic Chemical Agent Alarm // USACRDEC Scientific Conference on Chemical Defense Research. 1991. - Aberdeen Proving Ground.

117. Spangler G.E., Low energy glow/corona discharge ionization source for ion mobility spectrometry // 7th international conference on ion mobility spectrometry. 1998. - Hilton Head.

118. Taylor S.J., Turner R.B., Arnold P.D., Corona-discharge ionization source for ion mobility spectrometer // PCT Int. Appl. 1993. - P.32.

119. Tabrizchi M., Khayamian Т., Taj N., Design and optimization of a corona discharge ionization source for ion mobility spectrometry // Rev. Sci. Instrum. -2000. Volume 7. - P.2321-2328.

120. Bell A.J., Ross S.K., Reverse flow continuous corona discharge ionization // Int. J. Ion Mobility Spectrom. 2002. - Volume 5. - P.95-99.

121. Karpas Z., Eiceman G.A., Ewing R.G., Algom A., Avida R., Friedman M., Matmor A., Shahal O., Ion distribution profiles in the drift region of an ionmobility spectrometer// Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1993. - Volume 127. - P.95-104.

122. Беляков B.B., Спектрометр ионной подвижности // Патент РФ на полезную модель № 035034. 2006.

123. Karasek F.W., The plasma chromatograph // Res. & Dev. 1970. -Volume 21. -P.34-37.

124. Carrico J.P., Sickenberger D.W., Spangler G.E., Vora K.N., Simple electrode design for ion mobility spectrometry // J. Phys. E: Sci. Instrum. -1983.-Volume 16. P. 1058-1062.

125. Xu, J., Whitten W.B., Ramsey J., Space charge effects on resolution in a miniature ion mobility spectrometer // Anal Chem. 2000. - Volume 72. -P.5787-5791.

126. Spangler G.E., Vora K.N., Carrico J.P., Miniature ion mobility spectrometry cell // J. Phys. E: Sci. Instrum. 1986. - Volume 19. - P.191-198.

127. Baumbach J.I., Berger D., Leonhardt J.W., Klockow D., Ion mobility sensor in environmental analytical chemistry—concept and first results // Int. J. Environ. Anal Chem. 1993. - Volume 52. - P. 189-193.

128. Fagan R., Bradshaw D., Drift chambers // US Patent №6051832. 2000.

129. Kim S.H., Betty K.R., Karasek F.W., Mobility behavior and composition of hydrated positive reactant ions in plasma chromatography with nitrogen carrier gas // Anal. Chem. 1978. - Volume 50. - P.2006-2016.

130. Karpas Z., Eiceman G.A., Ewing R.G., Algom A., Avida R., Friedman M., Matmor A., Shahal O., Ion distribution profiles in the drift region of an ion mobility spectrometer // Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1993. - Volume 127. - P.95-104.

131. Jewell-Larsen N. E„ Karpov S. V., Krichtafovitch I. A., Jayanty V., Chih-Peng Hsu, Mamishev A. V., Modeling of corona-induced electrohydrodynamic flow with COMSOL multiphysics // Proc. ESA Annual Meeting on Electrostatics. 2008.

132. Spangler G.E., Collins C.I., Peak shape analysis and plate theory for plasma chromatography // Anal Chem. 1975. - Volume 47. - P.403-407.

133. Eiceman G.A., Vandiver V.J., Chen Т., Rico-Martinez, G., Electrical parameters in drift tubes for ion mobility spectrometry // Anal. Instrum. 1989. -Volume 18. -P.227-242.

134. Young D., Douglas K.M., Eiceman G.A., Lake D.A., Johnston M.V., Laser desorption-ionization of polycyclic aromatic hydrocarbons from glass surfaces with ion mobility spectrometry analysis // Anal. Chim. Acta. 2002. -Volume 453.-P.231-243.

135. Salleras M., Kalms A., Krenkow A., Kessler M., Goebel J., Muller G., Marco S., Electrostatic shutter design for a miniaturized ion mobility spectrometer // Sensors and Actuators. 2006. - Volume 118. - P.338-342.

136. Puton J., Knap A., Siodlowski В., Modelling of penetration of ions through a shutter grid in ion mobility spectrometers // Sensors and Actuators B. 2008. -Volume 135. - P.l 16-121.

137. Avida A., Friedman M., The Design of an Ion Drift Tube with a Uniform Electric Field // NRCN(TN)-099. 1986. - P. 123.

138. Soppart О., Baumbach J.I., Comparison of electric fields within drift tubes for ion mobilityspectrometry // Meas. Sci. Technol. 2001. - P. 1473-1479.

139. Eiceman G.A., Nazarov E.G., Stone J.A., Rodriguez J.E., Analysis of a drift tube at ambient pressure: models and precise measurements in ion mobility spectrometry // Rev. Sci. Instrum. 2001. - Volume 72. - P.3610-3621.

140. Jun Xu, Whitten W.B., Monte Carlo simulation of ion transport in ion mobility spectrometry // Int. J. Ion Mobil. Spec. 2008. - Volume 11. - P. 1317.

141. Bradbury N.E., Nielson R.A., Absolute values of the electron mobility in hydrogen // Phys. Rev. 1936. - Volume 49. - P.388-393.

142. Tyndall A.M., The Mobility of Positive Ions in Gases // Cambridge University Press. 1938. - Cambridge. - U.K.

143. Fetterolf D.D., Clark T.D. Detection of trace explosive evidence by ion mobility spectrometry // Proc. Of the First Symposium on Explosive detection Technology. 1991.-Volume 13-15. - P.689-702.

144. Clark T.D., Fetterolf D.D., Detection of trace explosive evidence by ion mobility spectrometry // J. Forens. Sci. 1993. - Volume 38. - P.28-39.

145. Marr A. J., Groves D.M., Ion mobility spectrometry of peroxide explosives // ТАТР and HMTD. ISIMS. - 2003. - Chapter 6.

146. DeTulleo-Smith A.M.; Methamphetamine vs. nicotine detection on the Barringer ion mobility spectrometer // IMS Meeting. Jackson Hole. - 1996.

147. Lawrence A.H., Detection of drug residues on the hands of subjects by surface sampling and ion mobility spectrometry // Forens. Sci. Int. 1987. — Volume 34.-P.73-83.