离子迁移谱（Ion Mobility Spectrometry, IMS）是一种痕量化学物质分析技术，其结构简单、检测快速、灵敏度高且可在大气压条件下工作，易于制成便携式仪器被用来实现对痕量样品的快速分析。目前发展的离子迁移谱技术还无法满足实现对液态样品的现场快速痕量分析的要求，为了填补国土安全、医学、生物等领域对液态样品的现场快速痕量分析技术的需求，本文以离子迁移谱技术为突破口研究并提出了一种新的分析方法——纸基电喷雾离子迁移谱法；研制了一种新型离子迁移谱仪——纸基电喷雾离子迁移谱仪（Paper Spray Ionization Ion Mobility Spectrometer, PSI-IMS）；为了提高仪器的灵敏度和分辨率，对纸基电喷雾电离源、漂移管等关键技术进行了研究和设计。本文的主要工作概述如下：首先研究了用来指导设计、优化离子迁移谱漂移管结构的数值模拟方法，旨在通过数值模拟结果优化漂移管的结构，提高离子迁移谱仪分辨率。利用建立的漂移管电场模型，指导优化了离子门附近局部电场分布，系统分析总结了漂移管几何结构设计参数对漂移管内电场分布的影响规律，由于漂移管内电场分布会影响仪器的分辨率，所以该规律可以为漂移管的结构设计提供参考；基于漂移管气流场模型，仿真验证了本文提出的改进的“含导流结构的斜吹式”漂移气进气结构能够有效缩小漂移区内非平稳气流的区域，进而可以提高仪器的分辨率；为了综合考虑电场、气流场及温度等诸多因素对离子运动轨迹的影响，本文基于离子在漂移管内的受力分析利用COMSOL Multiphysics软件的粒子追踪模块，建立了漂移管内离子运动的多物理场耦合模型，通过该模型指导漂移管整体的优化设计，这种基于有限元法的多物理场模拟方法对含有不规则形状电极的漂移管也可以获得精确的求解。与传统的依靠经验、实验结果设计优化漂移管的方法相比，基于数值模拟结果的漂移管结构设计优化方法，可以减小设计周期、降低设计成本。接着对纸基电喷雾电离源、反应区和离子门等关键技术进行了研究。为了研制适合于离子迁移谱仪的纸基电喷雾电离源，重点研究了几个关键问题，如纸片类型及纸片形状的选择及优化问题、纸基电喷雾源与离子迁移谱接口的设计问题、纸基电喷雾电离源的搭建问题、以及纸片与接口电极之间电压的选择问题等。针对纸基电喷雾电离源，对漂移管反应区进行了设计优化，提出了一种物理的离子约束机制，革新了去溶剂气体的进气方式，可以在不增加仪器复杂度的前提下，提高仪器的灵敏度和分辨率。离子门的性能会影响仪器的灵敏度和分辨率，本文提出了一种新的基于印刷电路板工艺的离子门设计方法，基于该方法设计的离子门定位精度高、共面性好、加工简便，为仪器的性能提供了保障。此外，本文还根据仪器的信号特征进行了数字滤波算法的应用研究和基于差分法的谱峰检测方法的研究。之后在对纸基电喷雾电离源和漂移管等关键技术研究的基础上，提出了一种新型离子迁移谱仪的搭建方案。并对自行研制的纸基电喷雾离子迁移谱仪的典型实验参数进行了优化。对仪器的数值模拟结果表明本文提出的研制方案能够降低电场和气流场非均匀性对仪器性能的负面影响。另外利用标准校准物2,6-二叔丁基苯酚对仪器进行了性能测试，测得谱峰的约化离子迁移率与文献报道一致；在优化的实验条件下，检出限可达0.05ppm，分辨率可达47，超过了传统离子迁移谱商品化仪器分辨率水平。此外，与传统离子迁移谱仪相比，纸基电喷雾离子迁移谱仪在线性范围、重复性、进样速度等方面均有提高。最后提出了一种新的快速检测痕量可卡因的分析方法——纸基电喷雾离子迁移谱法，该方法可用于缉毒现场对注射液和粉末这两种残留形态可卡因的快速鉴定。基于自行研制的纸基电喷雾离子迁移谱仪进行了一系列的定量分析实验。对液态可卡因检测的检出限为2mg/L，线性范围可达两个数量级且相关系数为99.2%，表现出较好的线性，对浓度为50mg/L的可卡因溶剂进行了11次重复检测，相对标准偏差6.5%，体现出较好的重复性。对固态可卡因检测的检出限可达5ng，在10~200ng条件下呈线性，相关系数为99.7%，对含100ng可卡因表面进行11次重复测试，相对标准偏差为6.3%，也体现出较好的重复性。进样和检测时间的总和不超过一分钟。此外为了体现该分析方法对固相可卡因的实际检测能力，对不同材质表面残留的可卡因粉末进行了检测。对于光滑表面，采用直接擦拭的进样方式，而针对像手指肚这类不平滑表面，提出在直接擦拭的同时滴加微量的溶剂的进样方式，最后的检测结果表明，本文提出的纸基电喷雾离子迁移谱法的具有检测时间短、重复性高、灵敏度高、检测范围广的优点，是一种非常有潜力被开发成现场快速分析痕量样品仪器的方法。