潜艇与太空舱内有害气体快速检测的微型色谱仪的研制

潜艇与太空舱由于长期密闭，持续释放的各种有害气体使得舱室内的空气环境逐渐恶化，严重威胁到人员的身体健康和生命安全，因此，急需对这些有害气体进行现场快速检测，为及时消除和防范提供依据。但现有的检测器存在体积大、功耗高、分析时间长、操作复杂等问题，很难实现现场快速检测，特别是对太空舱内的有害气体。因此，本项目基于MEMS技术，研究出精确控制的微型气路系统、快速分离的微型色谱柱、检测灵敏度高的微型热导检测器与微型光离子化检测器，并将他们集成一体，在国内外首次研制出集成双检测器的微型便携式色谱仪，实现对潜艇与太空舱内八种主要有害气体CO、CO2、CH4、H2S、苯，甲苯、苯酚、甲醛的现场快速检测，检出限达PPM或PPB量级。这种微型色谱仪具有检测范围广、响应速度快、分析时间短（小于10 min）、体积小、重量轻等特点，性能达到国际先进或领先水平。

本课题基于MEMS技术，成功研制出微型富集器、微型半填充式色谱柱、微型填充式色谱柱、Micro TCD以及微小尺度PID检测器等关键功能器件，并实现微型色谱柱与Micro TCD的系统集成，微型色谱柱与微小尺度PID的系统集成，研制出便携式GC-TCD-PID色谱仪。其中微型富集器对苯、甲苯、苯乙烯、苯酚等VOC的富集因子大于10，微型色谱柱理论板塔数达9100 plates/m，Micro TCD的检出限达到5ppm，PID检出限达到1ppb，成功实现了对CO、CO2、CH4、H2S、苯、甲苯、苯酚的快速检测。发表高水平SCI(中科院SCI论文分区2区论文)8篇，EI2篇，总计发表论文15篇，撰写专著章节2章，申请专利8项。此外，基于MEMS色谱柱的便携式GC-PID色谱仪实现了技术转让，转让经费100万。