高级离子迁移谱仪对化学战剂Sarin (GB)沙林和Sulfur mustard (HD)硫芥(芥子毒气)的低ppb级检测
离子迁移谱技术具有多项优势，包括ppb级的高灵敏度、毫秒级的快速响应、紧凑的仪器设计、大气压条件下的工作能力以及分离同分异构体的能力。这些特点使得离子迁移谱非常适合于危险化学物质和化学战剂的实时检测。
在本方案中，我们展示了离子迁移谱技术对Sarin (GB)和Sulfur mustard (HD)硫芥(芥子毒气)的灵敏度及快速响应能力。两种化合物均在受控实验室条件下进行了测试，以评估离子迁移谱系统的检测能力、响应行为以及依赖于极性的电离特性。
Sarin (GB)沙林通常在正离子模式下通过质子化实现高效检测，而Sulfur mustard (HD)硫芥(芥子毒气)则因其良好的电子亲和力和稳定的负离子形成能力，通常在负离子模式下检测。本文结果证明了离子迁移谱技术在低浓度水平下快速、灵敏检测剧毒化学战剂的潜力。
AIMS系统用于集成到无人地面车辆中。在集成过程中，AIMS系统在军事研究所接受了针对化学战剂检测的独立评估。
每种分析物在一天内进行测试，所有测量均通过气相色谱-质谱联用分析进行独立验证。优化AIMS的样品进样，以减小记忆效应。
Sarin (GB)沙林分析采用正电离极性，并使用氨作为掺杂剂以提高灵敏度和选择性。测试的沙林浓度分别为3.5、10.5、48.9和136 ppb。
Sulfur mustard (HD)硫芥(芥子毒气)分析采用负电离极性，不使用掺杂剂。测试的芥子毒气浓度分别为12.9、55.3和205 ppb。
结果与讨论
沙林
图3显示了Sarin (GB)沙林在3.5、10.5、48.9和136 ppb浓度下的离子迁移谱响应。
如图3所示，沙林产生了一个特征产物离子峰，其约化离子迁移率为1.54 cm²·V⁻¹·s⁻¹。气体稀释系统产生的最低浓度为3.5 ppb。结果表明，在该浓度下可以毫无困难地实现检测，表明在实际现场条件下，实际检测限可望达到约2 ppb。
136 ppb浓度的响应表明，该仪器的动态范围可延伸至大约三个数量级。遗憾的是，未能获得更高浓度以进行进一步评估。
还需要注意的是，离子迁移谱响应非常迅速，分析物引入与信号产生之间几乎没有可观察到的延迟。
这些结果证实，AIMS系统非常适合于现场快速、灵敏地检测神经性毒剂。
硫芥(芥子毒气)气体
硫芥(芥子毒气)在负极性模式下进行分析。测试的硫芥浓度分别为12.9、55.3和205 ppb。图4显示了这些浓度下的离子迁移谱响应。
硫芥(芥子毒气)的离子迁移谱响应产生了两个特征峰：一个约化离子迁移率为3.03 cm²·V⁻¹·s⁻¹的峰，以及另一个约化离子迁移率为1.75 cm²·V⁻¹·s⁻¹的峰。
约化迁移率为3.03 cm²·V⁻¹·s⁻¹的峰被归因于由硫芥分子碎裂过程中产生的HCl所形成的HCl⁻离子。约化迁移率为1.75 cm²·V⁻¹·s⁻¹的峰被归为硫芥产物离子峰。还应注意到，HCl⁻峰的响应强度大约是硫芥产物离子峰的三倍。
最低制备浓度为12.9 ppb。在此浓度下，两个峰均清晰可见，如图4所示。虽然芥子气体产物离子峰接近仪器的检测限，但HCl⁻峰表现出强烈的响应，表明估计检测灵敏度约为5 ppb。
这些结果表明，基于碎裂产物的间接检测方法可以显著提高离子迁移谱对糜烂性毒剂（如硫芥）的检测灵敏度。
结论
上述结果表明，AIMS离子迁移谱系统能够快速、灵敏地检测神经性及糜烂性化学战剂。在低ppb浓度水平下实现了Sarin (GB)沙林和Sulfur mustard (HD)硫芥(芥子毒气)的可靠检测，且仪器响应快速、选择性良好。所获得的结果表明，Masatech开发的离子迁移谱技术非常适合集成到可现场部署的无人检测平台中，用于化学战剂监测和早期预警应用。