高分辯率四極質譜計制造技術

一種高分辨率四極質譜計，包括進樣系統、離子源（電離室）、四極濾質器、法拉第盒、前置放大器、放大器依次連接，其特征在于在前置放大器與放大器之間連接信號處理板，所述信號處理板由模數轉換器、數字信號處理器、光電隔離器、數模轉換器連接構成。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及測試技術，更詳細的是高分辨率四極質譜計。
技術介紹
質譜計是一種廣泛應用于化學、化工、石油、地質、冶金、材料、醫藥衛生和環境科學等領域的分析儀器。圖1是現有四極質譜計結構示意圖。如圖所示，由進樣系統、離子源(電離室)、四極濾質器、法拉第盒、前置放大器、放大器依次連接構成，樣品經進樣系統在電離室電離成離子，再通過四極濾質器將離子按質荷比(m/z)的大小分開；法拉第盒是一種檢測器，離子流通過狹縫直接為法拉第盒的金屬電極所接受而產生電流，再經過前置放大器和放大器的放大而輸出相應的質譜信號。其中四極濾質器由四個筒形電極組成，其對角電極相連接構成兩組，離子的質量分離在電極形成的四極電場中進行。在一對電極上加直流電壓Vdc和交流電壓Vac，另一對電極上加電壓Vrf+Vdc。其中Vac＝V0cos(ωt)，在一定的Vdc、V0和ω時，只有某種質荷比的離子可以順利通過電場區而到達收集器并輸出信號，這些離子稱為共振離子，其他的離子(非共振離子)在運動的過程中撞擊在筒形電極上而最后被真空泵抽走。改變電參數(Vdc、V0和ω)就能使不同質量的離子依次通過四極濾質器，最終在輸出端獲得相應的質譜圖。分辨率是質譜計的一個重要性能指標，指質譜計對相鄰兩質量分開的能力，通常用R表示。其定義是如果某質譜計能剛剛分開質量為M和M+ΔM的兩個質譜峰，則該質譜計的分辨率為R＝M/ΔM。對于四極質譜計，其分辨率是離子在電場內渡過的射頻周期的函數，通常提高其分辨率的途徑是增加電極長度，但這一方法受到物理的限制，一般電極的長度為5-20cm。因此其分辨率的提高有一定的局限。技術目的本技術的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種高分辨率四極質譜計，利用信號處理技術，提高質譜計的分辨率。本技術的高分辨率四極質譜計包括進樣系統、離子源(電離室)、四極濾質器、法拉第盒、前置放大器、放大器依次連接，其特點是在前置放大器與放大器之間連接信號處理板，該信號處理板由模數轉換器、數字信號處理器、光電隔離器、數模轉換器連接構成。信號處理板的工作過程如下從質譜計的前置放大器輸出的信號即為原質譜計實際獲取的質譜信號x(t)，經過取樣和模數轉換器轉換為一數字信號，再經數字信號處理器處理以實現由逆等效系統對其進行濾波，其輸出為s(n)，而光電隔離器是為了避免數字信號處理器與原質譜計放大器電平的相互影響，以提高工作穩定性，最后經數模轉換器將數字信號s(n)轉換為模擬信號s(t)，即得到近似的理想化質譜信號。基本原理為設理想化的質譜信號為s(t)，實際獲取的質譜信號為x(t)，等效系統的單位沖激響應為h(t)，由信號處理理論有x(t)＝s(t)*h(t)通過分析研究四極質譜計的工作原理，應用系統辨識的方法導出等效系統的單位沖激響應為高斯形函數，即h(t)=k2πσet22σ2]]>其中參數k和σ可由實驗直接測定。得出等效系統的單位沖激響應h(t)后，進而可導出其逆等效系統的單位沖激響應為h-1(t)，將實際獲取的質譜信號通過逆等效系統處理即可得到近似的理想化質譜信號，即s(t)＝x(t)*h-1(t)從而大大提高了質譜計的分辨率。本技術與現有技術相比，具有如下優點1、大大提高了質譜計的分辨率；2、不更改現有質譜計的物理結構，只需增加一塊數字信號處理板，能用比較低的成本即可大大提高現有質譜計的性能；3、提供與計算機的接口，便于與計算機的連接，擴展其分析功能。附圖說明圖1是現有四極質譜計結構示意圖；圖2是本技術高分辨率四極質譜計結構示意圖；圖3是圖2中的數字信號處理板的硬件組成框圖。具體實施方式如圖2所示，本技術是在前置放大器與放大器之間連接信號處理板。如圖3所示，信號處理板由模數轉換器、數字信號處理器、光電隔離器、數模轉換器連接構成，在模數轉換器與數字信號處理器之間連接時鐘脈沖。模數轉換器采用ADC0809芯片，數字信號處理器采用TMS320C52芯片，數模轉換器采用DAC0832芯片。取樣頻率fo的確定根據取樣定律，結合四極質譜計每個質量數的掃描時間Ts，取取樣頻率f0＝200/Ts. 逆等效系統的設計由上面推導出的逆等效系統的單位沖激響應h-1(t)，通過延遲τ＝100 To，To＝1/fo，截取g(t)＝h-1(t-τ)，t＝[0，201 To].對其以fo為取樣頻率進行取樣后得g(n)，因此可把逆等效系統近似為一個有限沖激響應的濾波器，由g(n)即可對數字信號處理器TMS320C52芯片進行編程實現相應的數字濾波處理。即實現s(n)＝x(n)*g(n)。本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高分辨率四極質譜計，包括進樣系統、離子源(電離室)、四極濾質器、法拉第盒、前置放大器、放大器依次連接，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚若河，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：實用新型
國別省市：