一种挥发性有机化合物的质谱检测方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及分析仪器技术领域，尤其涉及一种挥发性有机化合物的质谱检测方法、系统及设备。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)广泛存在于空气环境中,许多VOCs具有一定的毒性,可能对人体健康和生态环境造成危害。因此开发VOCs的快速、高灵敏检测技术具有重要意义。目前,真空紫外光电离源耦合质谱法(VUV-IMS)因其低背景噪声和高灵敏度等显著优势,在VOCs检测方面得到广泛应用。但是,真空紫外光电离源工作在超高真空环境下,依靠光子与样品分子发生电离，由于VOCs属于小分子量的有机气体,在真空条件下扩散速度非常缓慢。这导致能够扩散进入电离室、与紫外光子发生碰撞反应的VOCs数量非常有限,从而使VOCs的电离效率很低。而检测灵敏度直接与电离效率相关,VOCs检测灵敏度难以提高也因此成为该技术的瓶颈。

针对有机气体在真空条件难以自由扩散的问题，尽管市面上有的仪器加入了惰性气体推动有机气体加速扩散，但是该种方法不仅需要考虑惰性气体如何加入、如何配合有机气体实现加速扩散，而且还要考虑对检测结果的影响。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种挥发性有机化合物的质谱检测方法、系统及设备，其通过流道设计，利用空气动力学的聚焦原理，使VOCs气体快速汇聚进入电离区。

第一方面，本申请提供了一种挥发性有机化合物的质谱检测方法，所述方法包括：

接收进样模块提供的目标气体，所述目标气体为挥发性有机化合物；

所述目标气体经过第一空气动力学结构进行聚焦和组织形成目标气体的第一气流；

所述目标气体的第一气流经过第二空气动力学结构进行收缩和扩张形成目标气体的加速射流，所述目标气体的加速射流进入真空紫外光源照射区域进行电离；

声波驱动模块产生驻场波，所述驻场波限定所述目标气体的加速射流位于真空紫外光源照射区域进行持续电离，获得目标离子以及未完全电离的目标气体；

所述驻场波还控制所述未完全电离的目标气体继续在真空紫外光源照射区域被电离，持续获得目标离子；

所述声波驱动模块产生的引导电场引导所述目标离子加速离开真空紫外光源照射区域，进入质量分析模块进行质量分析；

经过质量分析模块后的目标离子进入离子检测模块以获取质谱检测结果。

需要说明的是所述第一空气动力学结构和第二空气动力学结构是基于空气动力学中装置的出入口两端压强差可产生稳定的加速气流原理进行设计的，所述声波驱动模块只要通过在表面添加电场片后，施加电压达到产生引导电场从而引导目标离子离开真空紫外光源照射区域然后进入质量分析模块的效果即可，该引导电场还可减少VOCs离子在壁面上的吸附损失和背景效应，具体的电场片施加位置、大小本领域技术人员可以根据实际需求在实现离子加速运输至指定位置基础上作出调整，在此不多作赘述。

在其中一个实施例中，所述真空紫外光源照射区域的电离能为10.6eV，大多数VOCs组分的电离能小于10.6eV，因此能够在离子源中被电离。而大气中的N2、O2、H2O等分子的电离能大于10.6 eV，则不能够被电离。因此，10.6eV电离能下的真空紫外光源照射能够得到干扰较少的质谱图。

在其中一个实施例中，所述第一空气动力学结构和第二空气动力学结构的入口和出口的中心轴线均为同一中心轴线。

需要说明的是，所述第一空气动力学结构和第二空气动力学结构的入口和出口均为环形口，通过限定空气动力学结构的出入口在同一中心轴线上，保证目标气体在直线通道上快速抵达所述真空紫外光源照射区域，避免在中间过程损失动能。

在其中一个实施例中，所述第一空气动力学结构具体为空气动力学透镜管，该空气动力学透镜管包括圆柱管道以及圆柱管道内的第一导流圆环和第二导流圆环，所述第一导流圆环以及第二导流圆环按预定间隔沿所述目标气体的流向依次设置在圆柱管道内，所述第一导流圆环的中心轴线以及第二导流圆环的中心轴线均为同一中心轴线，所述圆柱管道配合第一导流圆环和第二导流圆环在圆柱管道内形成导流气道，所述目标气体流经所述导流气道时进行聚焦和组织形成所述目标气体的第一气流。

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环和第二导流圆环与所述圆柱通道一体成型，所述第一导流圆环和第二导流圆环由所述圆柱管道的管壁周向向内凹陷而成。

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环和第二导流圆环分别具体为第一导流圆环薄片和第二导流圆环薄片，所述第一导流圆环薄片和第二导流圆环薄片均可拆卸地安装在所述圆柱管道内。

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环包括流入侧和流出侧，所述第一导流圆环的通流截面积由流入侧朝流出侧逐渐减小，所述第二导流圆环包括流入侧和流出侧，所述第二导流圆环的通流截面积由流入侧朝流出侧逐渐减小。

需要说明的是，所述目标气体在流入侧聚集，通过环心流出时汇聚成了加速气流从流出侧流出，目标气体的流动速度因为通流横截面面积减小而上升，流入侧流出侧两侧由于目标气体的流速不一样会造成两侧的压强差，流出侧还会吸引流入侧汇聚的目标气体进一步流出，而分子在这种特殊的流场中会逐步收敛于中心轴线上。一旦分子汇聚到中心轴线上，分子将会一直保持在中心轴线上，甚至在喷嘴处的发散流体中也如此。

在其中一个实施例中，所述第二空气动力学结构具体为拉法尔管，所述拉法尔管包括依次连通的进气收缩段、喉管段和出气扩散段，所述进气收缩段的入口还连通所述空气动力学透镜管，所述出气扩散段的出口连通所述真空紫外光源照射区域，所述进气收缩段的通流截面积沿目标气流的流向逐渐减小，所述出气扩散段的通流截面积沿目标气体的流向逐渐增大，所述目标气体的第一气流流经进气收缩段和喉管段和出气扩散段时进行收缩和扩散形成所述目标气体的加速射流。

需要说明的是，当气体在拉法尔管里面流动，在喉管段时，动态压力达到最大值，静态压力达到最小值，目标气体的速度因为通流横截面面积减小而上升，整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小，进而产生压力差，与此同时，拉法尔管还将流体热能转化为动能，形成分子集中度高气流截面积小的加速射流进入真空紫外光源照射区域，其中，本领域技术人员可以根据所需求的加速射流速度调整拉法尔管的尺寸使得所述目标气体的加速射流以合适的速度进入真空紫外光源照射区域。

在其中一个实施例中，所述空气动力学透镜管与拉法尔管一体成型。

在其中一个实施例中，所述声波驱动模块先发出预定参数的声波以产生驻场波，然后在声波驱动模块的表面施加预定参数的电压产生引导电场，驻场波和引导电场先后产生可以保证目标气体在进行充分电离后才开始引导目标离子离开电离区域，具体的，所述声波的强度约为0.0001~0.1W/m

在其中一个实施例中，所述声波驱动模块发出预定参数的声波以产生驻场波，同时在声波驱动模块的表面施加预定参数的电压产生引导电场。具体的，所述声波的强度约为0.0001~0.1W/m

在其中一个实施例中，所述目标离子离开真空紫外光照射源区域后，由第一聚焦电极组进行聚焦并加速进入质量分析模块进行分析，随后由第二聚焦电极组进行聚焦并加速进入离子检测模块获取质谱信息。

在其中一个实施例中，所述第一质量分析模块为飞行时间质谱、四极杆质谱、离子阱质谱中的一种。

第二方面，本申请还提供了一种挥发性有机化合物的质谱检测系统，包括：

进样模块，用于提供目标气体，所述目标气体为挥发性有机化合物；

第一空气动力学模块，用于对所述目标气体进行聚焦和组织形成目标气体的第一气流；

第二空气动力学模块，用于对所述目标气体的第一气流进行收缩和扩张形成目标气体的加速射流；真空紫外光源照射模块，用于提供真空电离环境以及电离用的紫外光；

声波驱动模块，用于产生驻场波和引导电场，所述驻场波使所述目标气体的加速射流被限定在真空紫外光源照射区域进行持续电离，以获得目标离子以及未完全电离的目标气体，所述引导电场引导所述目标离子离开真空紫外光源照射区域并加速进入质量分析模块和离子检测模块以获取质谱检测结果；

质量分析模块，用于对所述目标离子进行质量分析；

离子检测模块，用于获取所述目标离子的质谱信息。

在其中一个实施例中，一种挥发性有机化合物的质谱检测系统还包括第一聚焦电极组模块，其用于对所述目标离子进行聚焦并加速进入所述质量分析模块。

在其中一个实施例中，一种挥发性有机化合物的质谱检测系统还包括第二聚焦电极组模块，其用于对所述目标离子进行聚焦并加速进入所述离子检测模块。

第三方面，本申请还提供了一种挥发性有机化合物的质谱检测设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的一种挥发性有机化合物的质谱检测方法。

本发明的有益效果为：

上述挥发性有机化合物的质谱检测方法、系统及设备，首先从进样模块接收目标气体，所述目标气体进入第一空气动力学结构经过空气动力学的导流气道，基于空气动力学中两端压强差可产生稳定的加速气流原理，使所述目标气体在空气动力学结构内进行聚焦和组织形成了加速流出的目标气体的第一气流，该目标气体的第一气流相较于进模块提供的没有形成气流的目标气体，目标气体的第一气流中的分子束更为集中，进样效率更高，而随后目标气体的第一气流经过第二空气动力学的收缩和扩张后，形成了目标气体的加速射流，该目标气体的加速射流相较于目标气体的第一气流不仅流速更快，而且分子束更加集中，不仅提升了传输效率还提升了电离效率，随后，所述目标气体的加速射流快速克服真空环境造成的扩散缓慢的问题，能够快速进入真空紫外光源照射区域，此时，声波驱动模块产生驻场波，使所述速度快、分子束集中的目标气体的加速射流被限定在真空紫外光源照射区域进行持续电离，获得目标离子以及未完全电离的目标气体，该驻场波可以有效使得快速进入真空紫外光源照射区域的目标气体停留在真空紫外光源照射区域，或使目标气体在真空紫外光源照射区域缓慢流动，实现充分的电离，在该充分电离的过程中，所述声波驱动模块还将产生引导电场，将所述目标离子引导离开真空紫外光源照射区域，避免电离过程中目标离子停留在电离区域而导致的空间电荷效应，使电离反应无法进一步发生，最后经过电场引导的目标离子进入后续质量分析模块和离子检测模块以获取质谱检测结果；

本发明提供的挥发性有机化合物的质谱检测方法及系统能够克服真空环境中目标气体扩散慢、分子量不集中，真空环境下VOCs有明显发散导致在被电离前损失分子的问题，实现了VOCs快速高效电离，大幅提高了VOCs检测的灵敏度和响应速度，对提高环境监测和污染治理的能力具有重要意义。

附图说明

图1为一个实施例中的一种挥发性有机化合物的质谱检测系统的结构示意图；

图2为一个实施例中的一种挥发性有机化合物的质谱检测方法的流程图；

图3为一个实施例中的一种挥发性有机化合物的质谱检测设备的示意图。

附图标记：

1、进样模块；2、第一空气动力学模块；21、圆柱管道；22、第一导流圆环；23、第二导流圆环；3、第二空气动力学模块；31、进气收缩段；32、喉管段；33、出气扩散段；4、真空紫外光源照射模块；5、声波驱动模块；6、第一聚焦电极模块；7、质量分析模块；8第二聚焦电极模块；9、真空泵接口；a、第一聚焦区域；b、第二聚焦区域；c、真空紫外光源照射区域。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。

为了便于对本发明实施例的理解，先对相关技术中挥发性有机化合物的质谱检测方法进行说明。

如图1所示，本申请实施例一提供的一种挥发性有机化合物的质谱检测系统，本申请的挥发性有机化合物的质谱检测方法可以应用于所述挥发性有机化合物的质谱检测系统中。挥发性有机化合物的质谱检测系统包括：

进样模块1，用于提供目标气体，所述目标气体为挥发性有机化合物；在实际应用中该进样模块1可以具体为毛细进样管。

第一空气动力学模块2，用于对所述目标气体进行聚焦和组织形成目标气体的第一气流；

第二空气动力学模块3，用于对所述目标气体的第一气流进行收缩和扩张形成目标气体的加速射流；需要说明的是，所述第一空气动力学结构和第二空气动力学结构是基于空气动力学中装置出入口两端压强差可产生稳定的加速气流原理进行设计的，所述声波驱动模块5只要通过在表面添加电场片后，施加电压达到产生引导电场的效果即可，具体的电场片施加位置、大小本领域技术人员可以根据实际需求作出调整，在此不多作赘述。真空紫外光源照射模块4，用于提供真空电离环境以及电离用的紫外光；具体的，所述真空电离环境为真空紫外光源照射区域c，所述真空紫外光源照射区域c的电离能为10.6eV，大多数VOCs组分的电离能小于10.6eV，因此能够在离子源中被电离。而大气中的N2、O2、H2O等分子的电离能大于10.6 eV，则不能够被电离。因此，10.6eV电离能下的真空紫外光源照射能够得到干扰较少的质谱图。

声波驱动模块5，用于产生驻场波和引导电场，所述驻场波使所述目标气体的加速射流被限定在真空紫外光源照射区域c进行持续电离，以获得目标离子以及未完全电离的目标气体，所述引导电场引导所述目标离子离开真空紫外光源照射区域c并加速进入质量分析模块7和离子检测模块以获取质谱检测结果；

第一聚焦电极组模块，其用于对所述目标离子进行聚焦并加速进入所述质量分析模块7。

质量分析模块7，用于对所述目标离子进行质量分析。

第二聚焦电极组模块，其用于对所述目标离子进行聚焦并加速进入

所述离子检测模块。

离子检测模块，用于获取所述目标离子的质谱信息。

真空泵模块，用于对所述真空紫外光源照射区域c抽真空，具体的，所述真空泵模块通过真空泵接口9连通所述真空紫外光源照射区域c。

接下来，对该挥发性有机化合物的质谱检测系统的具体实施作进一步说明。

在其中一个实施例中，所述第一空气动力学结构和第二空气动力学结构的入口和出口的中心轴线均为同一中心轴线，需要说明的是，所述第一空气动力学结构和第二空气动力学结构的入口和出口均为环形口，通过限定空气动力学结构的出入口在同一中心轴线上，保证目标气体在直线通道上快速抵达所述真空紫外光源照射区域c，避免在中间过程损失动能。

在其中一个实施例中，所述第一空气动力学结构具体为空气动力学透镜管，该空气动力学透镜管包括圆柱管道21以及圆柱管道21内的第一导流圆环22和第二导流圆环23，所述第一导流圆环22以及第二导流圆环23按预定间隔沿所述目标气体的流向依次设置在圆柱管道21内，所述第一导流圆环22的中心轴线以及第二导流圆环23的中心轴线均为同一中心轴线，所述圆柱管道21配合第一导流圆环22和第二导流圆环23在圆柱管道21内形成导流气道，所述目标气体流经所述导流气道时在第一聚焦区域a进行聚焦和组织形成所述第一气流。

在其中一个具体实施例中，所述第一导流圆环22和第二导流圆环23与所述圆柱管道21一体成型，所述第一导流圆环22和第二导流圆环23由所述圆柱管道21的管壁周向向内凹陷而成。

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环22和第二导流圆环23分别具体为第一导流圆环薄片和第二导流圆环薄片，所述第一导流圆环薄片和第二导流圆环薄片可拆卸地安装在所述圆柱管道内。

具体的，所述第一导流圆环22包括流入侧和流出侧，所述第一导流圆环22的通流截面积由流入侧朝流出侧逐渐减小，所述第二导流圆环23包括流入侧和流出侧，所述第二导流圆环23的通流截面积由流入侧朝流出侧逐渐减小。

需要说明的是，所述目标气体在流入侧第一聚焦区域a或第二聚焦区域c时进行聚集和组织，通过导流圆环流出时汇聚成了加速气流从流出侧流出，目标气体的流动速度因为通流横截面面积减小而上升，流入侧流出侧两侧由于目标气体的流速不一样会造成两侧的压强差，流出侧还会吸引流入侧汇聚的目标气体进一步流出，而分子在这种特殊的流场中会逐步收敛于中心轴线上。一旦分子汇聚到中心轴线上，分子将会一直保持在中心轴线上，甚至在第二空气动力学结构出口的发散流体中也如此。

还需要说明的是，所述导流圆环内径的尺寸、进出口气体压力和气体流量，共同决定了可以聚焦的颗粒粒径，具体的一种优选的实施方式，所述导流圆环内径的尺寸范围为0.5mm~2mm，进气流量范围为1~2L/min，可以理解的是，进气流量和进气压力由由真空紫外光电离源照射区域的真空度以及导流圆环内径的尺寸等参数决定的，在此不多做赘述。

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环22和第二导流圆环之间的间距范围为10~20mm，原则上在设计两个导流圆环之间的间距时，需要保证足够的空间，使气场在到达下一个导流圆环前充分恢复层流状态，导流圆环间距一般是第一导流圆环22的导流圆环内径的50倍，当然，本领域技术人员可以根据气体在第一导流圆环22的雷诺数进行具体数值的确认。

在其中一个实施例中，所述第二空气动力学结构具体为拉法尔管，所述拉法尔管包括依次连通的进气收缩段31、喉管段32和出气扩散段33，所述进气收缩段31的入口还连通所述第一空气动力学结构，所述出气扩散段33的出口连通所述真空紫外光源照射区域c，所述进气收缩段31的通流截面积沿目标气流的流向逐渐减小，所述出气扩散段33的通流截面积沿目标气体的流向逐渐增大，所述目标气体的第一气流流经进气收缩段31和喉管段32和出气扩散段33时进行收缩和扩散形成所述目标气体的加速射流。

需要说明的是，当气体在拉法尔管里面流动，在喉管段32时，动态压力达到最大值，静态压力达到最小值，目标气体的速度因为通流横截面面积减小而上升，整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小，进而产生压力差，与此同时，拉法尔管还将流体热能转化为动能，形成分子集中度高气流截面积小的加速射流进入真空紫外光源照射区域c，其中，本领域技术人员可以根据所需求的加速射流速度调整拉法尔管的尺寸使得所述目标气体的加速射流以合适的速度进入真空紫外光源照射区域c。

在其中一个实施例中，所述空气动力学透镜管与拉法尔管一体成型。

在其中一个实施例中，所述声波驱动模块5先发出预定参数的声波以产生驻场波，然后在声波驱动模块5的表面施加预定参数的电压产生引导电场。具体的，所述声波的强度约为0.0001~0.1W/m

在其中一个实施例中，所述声波驱动模块5发出预定参数的声波以产生驻场波，同时在声波驱动模块5的表面施加预定参数的电压产生引导电场，与先后产生驻场波和引导电场不同的是，同时产生驻场波和引导电场可以进一步加速电离速度。

在其中一个实施例中，所述目标离子离开真空紫外光照射源区域后，由第一聚焦电极组进行聚焦并加速进入质量分析模块7进行分析，随后由第二聚焦电极组进行聚焦并加速进入离子检测模块获取质谱信息。

在其中一个实施例中，所述质量分析模块7为飞行时间质谱、四极杆质谱、离子阱质谱中的一种。

本发明实施例中一种优选实施方式，结合图1所示，所述一种挥发性有机化合物的质谱检测系统的具体连接结构为：所述第一空气动力学结构的入口连通所述进样模块1，所述第一空气动力学结构的出口连接所述第二空气动力学结构的入口，所述第二空气空力学结构的出口连通所述真空紫外光源照射区域c的入口，所述声波驱动模块5设置在所述真空紫外光源照射区域c的出口一侧，所述第一聚焦电极模块6的入口连通真空紫外光源照射区域c的入口，所述第一聚焦电极模块6的出口连通所述质量分析模块7的入口，所述质量分析模块7的出口连通所述第二聚焦电极模块8的入口，所述第二聚焦电极模块8的出口连通质谱检测模块（图未示）。

继续结合图1，该系统挥发性有机化合物的质谱检测系统运作时：首先从进样模块1接收目标气体，所述目标气体进入第一空气动力学结构经过空气动力学的导流气道，基于空气动力学中装置出入口两端压强差可产生稳定的加速气流原理，使所述目标气体在空气动力学结构内的第一聚焦区域a和第二聚焦区域b进行聚焦和组织形成了加速流出的目标气体的第一气流，该目标气体的第一气流相较于进模块提供的没有形成气流的目标气体，目标气体的第一气流中的分子束更为集中，进样效率更高，而随后目标气体的第一气流经过第二空气动力学的收缩和扩张后，形成了目标气体的加速射流，该目标气体的加速射流相较于目标气体的第一气流不仅流速更快，而且分子束更加集中，不仅提升了传输效率还提升了电离效率，随后，所述目标气体的加速射流快速克服真空环境造成的扩散缓慢的问题快速进入真空紫外光源照射区域c，此时，声波驱动模块5产生驻场波，使所述速度快、分子束集中的目标气体的加速射流被限定在真空紫外光源照射区域c进行持续电离，获得目标离子以及未完全电离的目标气体，该驻场波可以有效使得快速进入真空紫外光源照射区域c的目标气体停留在真空紫外光源照射区域c，或使目标气体在真空紫外光源照射区域c缓慢流动，实现充分的电离，在该充分电离的过程中，所述声波驱动模块5还将产生引导电场，将所述目标离子引导离开真空紫外光源照射区域c，避免电离过程中目标离子停留在电离区域而导致的空间电荷效应，使电离反应无法进一步发生，最后经过电场引导的目标离子一次进入第一聚焦电极模块6、质量分析模块7、第二聚焦电极模块8和离子检测模块以获取质谱检测结果。

如图2所示，提供了本发明实施例二的一种挥发性有机化合物的质谱检测方法，以该方法应用于图1中的挥发性有机化合物的质谱检测系统为例进行说明，可以包括以下步骤：

S100,接收进样模块1提供的目标气体，所述目标气体为挥发性有机化合物；

S200,所述目标气体经过第一空气动力学结构进行聚焦和组织形成目标气体的第一气流；

需要说明的是所述第一空气动力学结构和第二空气动力学结构是基于空气动力学中装置出入口两端压强差可产生稳定的加速气流原理进行设计的，所述声波驱动模块5只要通过在表面添加电场片后，施加电压达到产生引导电场从而引导目标离子离开真空紫外光源照射区域然后进入质量分析模块的效果即可，该引导电场还可减少VOCs离子在壁面上的吸附损失和背景效应，具体的电场片施加位置、大小本领域技术人员可以根据实际需求在实现离子加速运输至指定位置基础上作出调整，在此不多作赘述。

S300,所述目标气体的第一气流经过第二空气动力学结构进行收缩和扩张形成目标气体的加速射流，所述目标气体的加速射流进入真空紫外光源照射区域c进行电离；

具体的，所述真空紫外光源照射区域c的电离能为10.6eV，大多数VOCs组分的电离能小于10.6eV，因此能够在离子源中被电离。而大气中的N2、O2、H2O等分子的电离能大于10.6 eV，则不能够被电离。因此，10.6eV电离能下的真空紫外光源照射能够得到干扰较少的质谱图。

S400,声波驱动模块5产生驻场波，所述驻场波限定所述目标气体的加速射流位于真空紫外光源照射区域c进行持续电离，获得目标离子以及未完全电离的目标气体,所述驻场波还控制所述未完全电离的目标气体继续在真空紫外光源照射区域c被电离，持续获得目标离子。

S500,所述声波驱动模块5产生的引导电场引导所述目标离子加速离开真空紫外光源照射区域c，进入质量分析模块7进行质量分析；

S600，经过质量分析模块7后的目标离子进入离子检测模块以获取质谱检测结果。

在其中一个实施例中，所述第一空气动力学结构和第二空气动力学结构的入口和出口均位于同一中心轴线，通过限定空气动力学结构的出入口在同一中心轴线上，保证目标气体在直线通道上快速抵达所述真空紫外光源照射区域c，避免在中间过程损失动能。

在其中一个实施例中，所述第一空气动力学结构具体为空气动力学透镜管，该空气动力学透镜管包括圆柱管道21以及圆柱管道21内的第一导流圆环22和第二导流圆环23，所述第一导流圆环22以及第二导流圆环23按预定间隔沿所述目标气体的流向依次设置在圆柱管道21内，所述第一导流圆环22的中心轴线以及第二导流圆环23的中心轴线均为同一中心轴线，所述圆柱管道21配合第一导流圆环22和第二导流圆环23在圆柱管道21内形成导流气道，所述目标气体流经所述导流气道时在第一聚焦区域a进行聚焦和组织形成所述第一气流。

在其中一个具体实施例中，所述第一导流圆环22和第二导流圆环23与所述圆柱管道21一体成型，所述第一导流圆环22和第二导流圆环23由所述圆柱管道21的管壁周向向内凹陷而成

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环22和第二导流圆环23分别具体为第一导流圆环薄片和第二导流圆环薄片，所述第一导流圆环薄片和第二导流圆环薄片可拆卸地安装在所述圆柱管道内。

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环22和第二导流圆环之间的间距范围为10~20mm，原则上在设计两个导流圆环之间的间距时，需要保证足够的空间，使气场在到达下一个导流圆环前充分恢复层流状态，导流圆环间距一般是第一导流圆环22的导流圆环内径的50倍，当然，本领域技术人员可以根据气体在第一导流圆环22的雷诺数进行具体数值的确认。

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环22包括流入侧和流出侧，所述第一导流圆环22的通流截面积由流入侧朝流出侧逐渐减小，所述第二导流圆环23包括流入侧和流出侧，所述第二导流圆环23的通流截面积由流入侧朝流出侧逐渐减小。

需要说明的是，所述目标气体在流入侧聚集，通过导流圆环流出时汇聚成了加速气流从流出侧流出，目标气体的流动速度因为通流横截面面积减小而上升，流入侧流出侧两侧由于目标气体的流速不一样会造成两侧的压强差，流出侧还会吸引流入侧汇聚的目标气体进一步流出，而分子在这种特殊的流场中会逐步收敛于中心轴线上。一旦分子汇聚到中心轴线上，分子将会一直保持在中心轴线上，甚至在喷嘴处的发散流体中也如此。

还需要说明的是，所述导流圆环内径的尺寸、进出口气体压力和气体流量，共同决定了可以聚焦的颗粒粒径，具体的一种优选的实施方式，所述导流圆环内径的尺寸范围为0.5mm~2mm，进气流量范围为1~2L/min，可以理解的是，进气流量和进气压力由由真空紫外光电离源照射区域的真空度以及导流圆环内径的尺寸等参数决定的，在此不多做赘述。

在其中一个实施例中，所述第一导流圆环22和第二导流圆环之间的间距范围为10~20mm，原则上在设计两个导流圆环之间的间距时，需要保证足够的空间，使气场在到达下一个薄片前充分恢复层流状态，导流圆环间距一般是第一导流圆环22的导流圆环内径的50倍，当然，本领域技术人员可以根据气体在第一导流圆环22的雷诺数进行具体数值的确认。

在其中一个实施例中，所述第二空气动力学结构具体为拉法尔管，所述拉法尔管包括依次连通的进气收缩段31、喉管段32和出气扩散段33，所述进气收缩段31的入口还连通所述空气动力学透镜管，所述出气扩散段33的出口连通所述真空紫外光源照射区域c，所述进气收缩段31的通流截面积沿目标气流的流向逐渐减小，所述出气扩散段33的通流截面积沿目标气体的流向逐渐增大，所述目标气体的第一气流流经进气收缩段31和喉管段32和出气扩散段33时进行收缩和扩散形成所述目标气体的加速射流。

需要说明的是，当气体在拉法尔管里面流动，在喉管段32时，动态压力达到最大值，静态压力达到最小值，目标气体的速度因为通流横截面面积减小而上升，整个涌流都要在同一时间内经历管道缩小过程，因而压力也在同一时间减小，进而产生压力差，与此同时，拉法尔管还将流体热能转化为动能，形成分子集中度高气流截面积小的加速射流进入真空紫外光源照射区域c，其中，本领域技术人员可以根据所需求的加速射流速度调整拉法尔管的尺寸使得所述目标气体的加速射流以合适的速度进入真空紫外光源照射区域c。

在其中一个实施例中，所述空气动力学透镜管与拉法尔管一体成型。

在其中一个实施例中，所述声波驱动模块5先发出预定参数的声波以产生驻场波，然后在声波驱动模块5的表面施加预定参数的电压产生引导电场。具体的，所述声波的强度约为0.0001~0.1W/m

在其中一个实施例中，所述声波驱动模块5发出预定参数的声波以产生驻场波，同时在声波驱动模块5的表面施加预定参数的电压产生引导电场。

在其中一个实施例中，所述目标离子离开真空紫外光照射源区域后，由第一聚焦电极组进行聚焦并加速进入质量分析模块7进行分析，随后由第二聚焦电极组进行聚焦并加速进入离子检测模块获取质谱信息。

在其中一个实施例中，所述第一质量分析模块7为飞行时间质谱、四极杆质谱、离子阱质谱中的一种。

附图3示例了一种本发明实施例三中挥发性有机化合物的质谱检测设备结构示意图，如图3所示，该电子设备500可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行本发明一种挥发性有机化合物的质谱检测方法，该方法包括：

接收进样模块1提供的目标气体，所述目标气体为挥发性有机化合物；

所述目标气体经过第一空气动力学结构进行聚焦和组织形成目标气体的第一气流；

所述目标气体的第一气流经过第二空气动力学结构进行收缩和扩张形成目标气体的加速射流进入真空紫外光源照射区域c；

声波驱动模块5产生驻场波，使所述目标气体的加速射流被限定在真空紫外光源照射区域c进行持续电离，获得目标离子以及未完全电离的目标气体；

所述驻场波控制所述未完全电离的目标气体继续在真空紫外光源照射区域c被电离，持续获得目标离子；

声波驱动模块5产生引导电场，引导所述目标离子离开真空紫外光源照射区域c并加速进入质量分析模块7进行质量分析；

经过质量分析模块后的目标离子进入离子检测模块以获取质谱检测结果。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施方式中所提供的基于挥发性有机化合物的质谱检测方法，该方法包括：

接收进样模块1提供的目标气体，所述目标气体为挥发性有机化合物；

所述目标气体经过第一空气动力学结构进行聚焦和组织形成目标气体的第一气流；

所述目标气体的第一气流经过第二空气动力学结构进行收缩和扩张形成目标气体的加速射流，所述目标气体的加速射流进入真空紫外光源照射区域c进行电离；

声波驱动模块5产生驻场波，所述驻场波限定所述目标气体的加速射流位于真空紫外光源照射区域c进行持续电离，获得目标离子以及未完全电离的目标气体,所述驻场波还控制所述未完全电离的目标气体继续在真空紫外光源照射区域c被电离，持续获得目标离子；

所述声波驱动模块5产生的引导电场引导所述目标离子加速离开真空紫外光源照射区域c，进入质量分析模块7进行质量分析子；

经过质量分析模块7后的目标离子进入离子检测模块以获取质谱检测结果。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本发明提供的挥发性有机化合物的质谱检测方法及系统能够克服真空环境中目标气体扩散慢、分子量不集中，真空环境下VOCs有明显发散导致在被电离前损失分子的问题，实现了VOCs快速高效电离，大幅提高了VOCs检测的灵敏度和响应速度，对提高环境监测和污染治理的能力具有重要意义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。