四极质量分析器装配工艺研究

四极杆质谱计是目前最成熟、应用最广泛的小型质谱计之一。四极杆质量分析器是四极式质谱仪的核心部件,使离子在四极场中受到强聚焦作用而向分析器的中心轴聚焦。四极质量分析器零件主要精度误差都要求小于0.002mm,且组件平行度、位置度误差要求均小于0.004mm,传统装配方法已经很难满足精度要求。提出了一种基于手工修研的装配方法,利用该方法装配了一套150型四极质量分析器,最高装配内切圆精度误差小于0.0015mm。     

高精度陶瓷镀金极杆的制造技术

陶瓷镀金极杆是高端四极质量分析器的核心零件,其精度与表面质量要求高,制造难度大,目前国内尚无研制报道。提出了一种陶瓷镀金极杆的精密制造工艺方法,采用"陶瓷基体精密磨削-化学镀镍磷合金-金刚石超精密切削镍磷合金层-电镀金"的工艺路线,攻克了陶瓷基杆上化学镀镍磷合金及镍磷合金层的金刚石超精密切削两项关键工艺,成功制造出了高精度镀金极杆(φ12mm×150mm规格),其整杆圆度(0.1~0.4)μm,圆柱度小于1μm,表面粗糙度Ra小于0.02μm,完全满足高精度四极质量分析器对极杆的制造精度要求。采用制造的陶瓷镀金极杆,研制出了国内首套高精度陶瓷镀金四极质量分析器,经检测其综合几何精度达到了2.25μm。     

四极杆质量分析器的杆系位置度检测方法研究

四极杆质量分析器是四极质谱仪的核心部件之一,主要由四根圆柱极杆组成,四根极杆之间的相互位置决定其物理性能,其位置度检测十分关键。由于极杆较长,且四极杆质量分析器中无基准平面,常用的位置度检测方法不适合该位置度检测及评定。通过测量不同轴截面处相邻极杆距离、相对极杆距离,根据测量数据进行位置度评价的方法适合四极杆质量分析器的杆系位置度评价,也适合类似杆系的位置度检测。     

对径极杆角度误差对四极杆质谱性能的影响

四极杆几何误差对质谱仪性能具有实质性影响。区分不同类型几何误差的影响,有利于实现有重点的几何精度控制,提高产品性能,有效降低生产成本。研究对径极杆角度误差对四极杆质谱性能的影响,应用基于电荷模拟法的模拟仿真方法,分别计算角度误差为0.1o、0.5o、1o的四极杆质量分析器的电场系数、质谱峰以及稳定区图。计算和分析的结果表明,当存在对径极杆角度误差（小于1o）时,四极杆的稳定区域变小,但是稳定区图顶端的尖锐程度并没有明显变化,因此角度误差对四极杆质量分析器分辨率的影响可以忽略。     

四极杆电极系统的应用与研究进展

四极杆电极系统是一种可产生四极电场分布的仪器装置。由于离子在四极电场中的特殊运动性质,四极杆电极系统已被用于制造多种科学仪器,如四极杆质量分析器、三重四极杆质谱仪、四极线性离子阱、四极杆离子导引, 以及包含四极杆离子导引或四极杆质量分析器等四极杆电极系统的各种串联质谱仪等。这些仪器已被广泛应用于对化学和生物成分的质量分析,环境保护,食品安全等领域。 本工作首先简单介绍四极杆电极系统的理论基础,离子在四极电场中的运动规律与电场分布的关系,四极杆电极系统的几何结构与质谱性能的关系,高阶场的产生及其对质谱分析性能的影响等;然后分别介绍了国内外在四极杆质量分析器和四极离子阱质谱领域内的最新研究成果;最后对四极杆电极系统的研究方向作简要的展望。     

双曲面四极质量分析器制造工艺研究

作为研究物质基本组成、结构特征、物理和化学性质的最基本的仪器—质谱仪,由于其直接测量的本质和高灵敏、高分辨性,被广泛应用于环境监测、食品安全、生命科学等多个领域。四极质量分析器是四极式质谱仪的核心部件,其零件及部件主要精度误差都要求小于0.005mm,传统制造工艺已经无法满足要求。提出了一种零件组合和部件组合加工方法,利用该方法加工了一套双曲面型四极质量分析器,加工后零件的表面粗糙度为Ra0.2μm、两组对杆140mm范围内平行度4μm。     

四极杆质量分析器的研究现状及进展

四极杆质谱计是目前最成熟、应用最广泛的小型质谱计之一。四极杆质量分析器通过在双曲面四极杆上接入射频信号产生四极场,离子在四极场中受到强聚焦作用而向分析器的中心轴聚焦。四极杆质量分析器中离子的运动在数学上可用二阶线性微分方程Mathieu方程的解来描述,利用离子在Mathieu方程解的稳定性图中所具有的特性,可实现离子的质谱扫描。经过五十多年的发展,四极杆质谱计已成为一种技术相当成熟的商用仪器,其相关研究近年来呈现出上升趋势,体积小型化,分析对象不断扩大,仪器性能实现高分辨、大质量范围、快速分析以及成本低价化将是四极杆质谱计相关研究的主要趋势。     

北分瑞利便携式四极杆质谱仪便携性强、分析快速、人机交互友好

正由北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司承担的北京市重点科技项目"便携式四极杆质谱仪研制",日前通过北京市科学技术委员会专家组验收。北分瑞利研制的便携式质谱仪,采用自制双曲面四极杆质量分析器,具有现场快速检测功能。依托北分瑞利和中国计量科学研究院前期相关工作基础,根据市场情况及潜在客户需求,北分瑞利进行了系统设计与应用研究,技术水平达到国内领先。便携式四极杆质谱仪适用于在线、现场等快速检测领域,可用于农药残     

含高阶场成分的四极杆电极系统及其性质

由4根柱状电极组成的四极杆电极系统在射频电源的作用下主要产生以四极电场为主的电场分布。四极电场可以用于离子质量分析、离子存储和离子传输等。理论分析表明,只有用4根双曲面电极组成四极杆电极系统时,才会产生纯四极场分布;在其他情况下,除四极电场外,还可能会产生六极、八极、十二极、二十极等高阶电场成分。本研究用数值计算的方法,分析了用4根不同直径的圆柱形电极组成的四极杆电极系统的电场分布情况和作为质量分析器时的性能。结果表明：当用3根相等直径和1根较大直径的圆柱形电极组成四极杆电极系统时,可以产生除四极电场外的高阶电场分布,其高阶场成分主要有六极场（A₃）、八极场（A₄）、十极场（A₅）、十二极场（A₆）、二十极电场（A₁₀）等;各种高阶场的含量可以通过改变圆柱形电极的直径,或使具有较大直径的圆柱形电极偏转一定的角度加以调节;当四极电场中含有一定量的高阶电场时,仍可获得较好的质量分辨。含高阶场的四极杆电极系统具有较高的离子传输效率和更好的离子串联质谱分析能力,具有潜在的实用价值。     

十极场成分对四极质谱性能的影响

从理论上研究了十极场A5,以及少量六极场A3、八极场A4等高阶场的产生方法以及它们对线形四极质谱性能的影响。结果表明,可以通过改变组成四极质量分析器的电极对称性,如使用特殊形状的电极将少量的十极场等高阶物加入到四极场中。也可以通过使用4根直径不等的圆柱形电极将十极场加入到四极场中,但此时也会有少量的十二极场A6、十六极场A8、二十极场A10等产生。这些高阶场成分的存在将会影响四极质谱的性能,如使得线形四极质量分析器的第一稳定区图的顶部形状发生改变,进而影响四极质谱的质量分辨能力等。但少量的六极场和八极场有助于四极质谱质量分辨能力的改善。     

M6单四极杆质谱仪的性能与特点

本文主要介绍M6单四极杆质谱仪的主要性能和特点,主要包括真空系统、离子源、质量分析器、检测器、电子系统以及软件系统。     

四极杆质谱质量分辨自动调节技术研究

质谱仪器的质量分辨是指仪器区分两个质量相近离子的能力，是仪器的一项重要指标。为了保持四极杆质谱仪质量分辨的稳定性和可靠性，降低仪器维护成本，实现仪器的自动化及智能化，本实验室研究了一套适用于四极杆质谱仪质量分辨的自动调节算法。该算法实现了对质谱谱峰半峰宽（full width at half maximum, FWHM）的检测，并通过与设定的FWHM目标值进行对比的方式对仪器进行调整，最终使FWHM达到目标值，达到自动调节质量分辨的目的。本研究在由中国计量科学研究院研发的四极杆质谱仪上开展相关工作，根据该仪器的电路设计，建立算法流程，将算法理论应用于具体仪器。使用四极杆质谱仪常用的标准物质全氟三丁胺（PFTBA）测试算法调节四极杆质谱仪的质量分辨，实验结果均达到预期。该算法对四极杆质谱仪具有普适性，降低了对操作人员调节仪器能力的要求，提高了仪器的稳定性。算法经多次测试，均可达到减小实验数据偏差，提高谱图质量分辨的目的。     

镶嵌式小型十六极阵列质谱计分析器的研制

结合我国可机加工陶瓷材料及其精密加工技术现状,提出独具特色的小型十六极阵列质谱计分析器的镶嵌式结构。根据分析器电极排列几何精度与质量范围、分辨率之间关系,提出设计要求,给出镶嵌式分析器整体和关键部件的结构设计,以及关键部件的测量结果。分析器的体积和重量为15.4 cm3和50.3 g,质量范围和质量分辨率为50 amu和1 amu。最后,展望了镶嵌式小型十六极阵列质谱计的应用前景。     

提高主轴组件精度的措施

主轴组件是由若干零件装配而成,而每个零件的加工质量是主轴组件精度的基础。由于机械加工中总会或多或少存在一定的加工误差,为了,消除零件的加工误差对机床精度的影响,我们在装配过程中,采取了一定的装配技术手段减小这些误差的存在,从而达到了理想的装配精度。下面将我们在装配数控车床时如何提高主轴旋转精度的几点措施介绍给大家,仅供参考。     

低真空环境下四极杆质量分析器灵敏度仿真研究

为了实现低真空环境下质谱仪的质量分析,提出了利用Langevin碰撞理论模拟低真空环境下离子运动轨迹的方法,该方法可以更准确地反映离子的运动状态。针对四极杆质量分析器,在COMSOL Multiphysics中搭建了适用于低真空环境的离子运动仿真平台。利用该平台仿真得到了低真空条件下,背景气体压强、离子质荷比、背景气体质量、离子初始能量、四极杆半径以及温度对四极杆质谱仪灵敏度的影响。仿真结果表明,随着压强升高,质谱仪灵敏度降低,通过改变离子操作模式,可以削弱由压强变化引起的灵敏度降低,这为低真空质谱仪的设计提供参考。     

数控车床整机装配与几何精度检测

机床的制造精度决定着零件的加工精度，介绍数控车床整机装配的工作流程，阐述典型部件装配工艺过程及应达到的几何精度，并详细介绍机床几何精度的检测方法。     

高功率激光系统中大型光机组件的装配精度研究

大型高功率固体激光装置神光III中的48路强激光束组由许多大型精密光学系统组成,按照装置的研制要求实现这些光机系统的高精度装配是一项巨大的技术挑战。以具有亚微米级误差控制要求的大型反射镜组件为对象,提出了理论建模分析、数值计算仿真、工程现场试验研究三个层次相融合的反射镜组件装校精度分析研究方法。针对光机系统的装校精度建立几何误差传递和面形畸变形成的理论分析模型;并借助三维几何误差计算和结构有限元分析的专业化工具,分析预测了反射镜组件装配过程中的空间位姿误差以及夹持预紧作用下的镜面畸变作用;在工程环境下进行了反射镜组件的实体装配及其检测试验工作,检验了理论分析方法在实际工程中的适用性。这一方法对激光聚变装置中光机组件的精密装校研究有着普遍指导意义。     

四极的探讨

四极质量分析器早已脱离它的最初应用。早期是作为同位素分离使用的,目前四极已应用在质谱法的各个方面。由于四极分析器的体积小,重量轻,价格较低,还因为四极具有检测多种来源的离子和中性粒子的独特能力,所以才获得了上述的成就。     

夹心式压电换能器装配质量判别方法与实现

为了保证压电换能器谐振频率的一致性以及其长期工作的稳定性,提高换能器电声转换效率,介绍了利用检测谐振频率和扭矩压力来判别夹心式压电换能器装配质量的方法。在研究了压电效应的基础上,提出了通过检测压电陶瓷受压产生电荷量的方法来精确判别其装配质量,解决了其装配质量不稳定的问题。研究结果表明,该方法提高了装配精度和一致性,使其性能稳定可靠。     

基于模型表示精度的装配干涉检测方法

为了提高装配规划和仿真过程中干涉检测结果的精度,基于模型表示精度定义干涉误差,提出基于模型表示精度的三角面片二维和三维求交方法,计算相交面片之间的干涉量,修正干涉量在误差范围内的面片关系,从而消除伪干涉。给出了改进的装配干涉检测算法和流程,根据检测对象的运动轨迹分别采用投影检测方法与多次检测方法,以在保证精度的同时达到高效率。该算法适用于任何形状和类型的曲面模型,且不需要几何拓扑结构与装配约束信息,具有广泛的应用性。在AeroAssem系统中实现了该方法,分别在几何可拆卸性分析与装配仿真中进行实例验证,证明了该方法的有效性和精确性。