无论是公共安全、公安技术侦查还是环境监测，都离不开高灵敏度的气体检测仪器。目前，实验室内常用的气体检测仪器为气相色谱、气质联用仪等，但由于这类仪器体积较大、不便携带，因此无法满足现场分析和检测的需求。相比之下，体积小、检测快、反应灵敏的声表面波气相色谱更适用于现场检测。长期以来，该仪器设备一直依靠进口。不过，近期中国科学院声学研究所超声技术中心研究员何世堂团队完成了声表面波气相色谱仪的研制，实现了该类仪器的国产化。
声表面波是英国物理学家瑞利(Rayleigh)在19世纪80 年代研究地震波的过程中偶尔发现的一种能量集中于地表面传播的声波，而声表面波气相色谱仪是本世纪初期才发展起来的新型现场快速气体分析技术。它可以利用气象色谱原理实现复杂气体组分的分离，在复杂背景大气环境下进行气体分析，再利用声表面波检测器实现组分的定性和定量分析，能够有效避免不同气体组分之间的互相干扰，实现痕量气体的广谱(挥发和半挥发性有机物)、快速(<1分钟)、高灵敏度(ppb~ppt级)分析。
声表面波传感器利用气体作为声波的负载效应而引起声波传播速度的变化，从而引起频率的变化来进行定量检测。传统气相色谱仪分析时间一般在几十分钟到一个小时，而声表面波气相色谱仪仅需1分钟，大大提升了气体分析的效率。凭借强大的气体组分分离检测技术，声表面波气相色谱仪的灵敏度也很高，很适用于复杂的气体环境。此外，该类仪器的体积往往很小，可以做成便携式的现场检测仪器。而正是它的高效、高灵敏度和轻巧便携，使其被广泛应用于爆炸物、水污染、有毒害气体等多种物质的检测，在公共安全、环境监测、食品和药品检测等方面拥有广阔的应用前景。
基于此，中科院声学所的何世堂团队对声表面波气相色谱仪的研制进行了深入研究，理论分析其响应机理并计算质量检测下限，设计出仪器的核心部件——声表面波(SAW)检测器，并分析SAW检测器表面不同区域的灵敏度，根据分析结果优化检测器及检测器与分离系统的对接参数。与此同时，研究团队还设计出进样富集和色谱分离系统、声表面波检测系统、数控系统和辅助系统等多个分系统，从而成功研制出声表面波气相色谱仪样机。
据了解，这款样机的检测下限降低至国外同类仪器的一半，相当于性能提高了一倍。在应用方面，该样机除了可以支持爆炸物、毒品、人体气味、水污染等检测，还有望为中药成分提供检测功能，为中药质量监管提供技术支撑。相信未来，研究团队将不仅提升声表面波气相色谱仪的检测精度和效率，还将扩展以及深化应用领域，研制出可以投入产业化的国产仪器。
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