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离子迁移谱（Ionmobilityspectrometry,IMS）是一种利用离子在电场中运动时的迁移率(mobility)差异来实现分离分析的检测仪器，目前被广泛应用于炸药、化学毒剂、工业有毒有害气体的实时监测分析中。离子迁移性能不仅与电场设计有关，而且还受温度和气流场影响，目前缺乏系统完整的理论模型来指导离子迁移谱设计和优化。随着计算机的飞速发展，基于数值模拟计算的虚拟设计，逐渐成为仪器发展的重要工具。
本论文基于计算流体动力学(CFD)和MonteCarlo方法，建立了一套CFD-MonteCarlo数值计算模型，编写了一套基于SIMION离子计算软件的程序。可以用该模型来研究大气压条件下离子在电场和流场耦合作用下的运动情况。该模型可以反映仪器内部速度场、温度场、压力场等的分布情况，还能显示离子的飞行轨迹，以及离子迁移谱峰的变化。
搭建了一套迁移管式离子迁移谱，用实验和数值模拟相结合的方法，研究了迁移谱中的电场、流场、温度和压力的分布情况，以及它们对离子迁移谱的峰位置，分辨率以及灵敏度的影响。漂气流速的变化对峰位置有显著影响，信号强度会随着漂气气流的增加而减小，分辨率也相应的减小。初步探讨了平板式以及圆筒式差分式离子迁移谱，并对不同的电压，气流等实验参数影响进行了实验和数值模拟。结果表明，随射频场强度的增加，灵敏度减小，而分辨率增大。增大漂气气流的流速可以提高灵敏度，但是同时分辨率会减小。