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迅速发展的生化武器和恐怖主义威胁促进了气体检测传感器的新发展。高场非对称波形离子迁移谱仪不仅能在一个复杂环境对一些特定的气体快速检测,而且还能准确定量将所检测气体以数字方式显示在终端上。着眼于高灵敏度、高稳定性、智能化气体传感器研究的迫切性,本文对一种高场非对称波形离子迁移谱(High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry, FAIMS)关键技术进行了研究和设计,为FAIMS系统的分析和设计奠定理论和技术基础。本文根据牛顿第二定律分析了离子在FAIMS迁移管中的受力及运动情况。当作用在迁移管上的电场大小和占空比一定时,离子在迁移管中的运动仅仅与其本身的性质有关,而当FAIMS迁移管周围存在磁场干扰时,离子就处于电场和磁场的复合作用,其运动就变为余摆线运动。电场的作用使离子定向漂移,而磁场的干扰使离子的运动变得复杂,从而大大降低了FAIMS的可靠性和稳定性。为了降低磁场对迁移管中离子运动的干扰,本文提出了具有屏蔽电磁干扰的FAIMS迁移管结构。另一方面,为了降低非对称波形波形射频电压源的功耗和实现占空比和幅值可调的要求,本文提出了高压非对称波形波形射频电压源设计方案,实验结果证明该方案可以应用于FAIMS系统。电源输出波形高低变化时间都控制在10ns以内,且输出波形质量较好。然后,为了研究影响FAIMS系统可靠性和稳定性的因素,本文依据热力学第一、第二定律,研究了射频电压的大小、占空比的改变对高场不对FAIMS热量的影响。随着射频电压增大,FAIMS的迁移管所产生的热量绝对值越大,然而,占空比越大,FAIMS迁移管所产生的热量绝对值越小。研究结果表明：射频电压的变化会导致FAIMS系统产生温度差而传递热量,从而影响FAIMS的可靠性和稳定性。最后,本文还研究了用于FAIMS的微弱信号检测技术。从FAIMS系统前端分离出的待测离子,经过探测极收集后将离子信号转为电流信号。由于从系统获得的电流信号极其微弱,为了降低噪音的干扰,提高检测精度,本文研究了微弱信号的自相关检测技术。通过实验证明用于FAIMS的微弱信号检测技术合理性。