小型十六极阵列质谱计的研究现状及前景

本文阐述十六极阵列质谱计的工作原理和其特点。它体积小、质量轻、功耗低 ,但需要的关键技术难度高 ,我们结合关键技术的解决途径总结出十六极阵列质谱计的两种结构形式 :悬臂型和端支型 ,同时结合我国实际提出一种新的的结构形式———镶嵌型 ,最后展望了十六极阵列质谱计在航天领域、科研生产和环境监测中的应用前景。     

一种小型磁偏转式质谱计

本文报道一种由电子轰击型离子源、扇形磁分析器与法拉第筒式离子检测器组成的小型质谱计，介绍其设计参数、结构与性能。此仪器可用于气体分析以及轻元素的同位素丰度测定。     

一台自行研制的六氟化铀同位素分析专用质谱计

本文介绍一台自行研制的半径４０ｃｍ、９０°偏转角磁分析器的一级聚焦六氟化铀同位素专用质谱计，其分辨本领优于５００，记忆因子０．８％，曾长期使用，一直保持良好状态     

小型磁偏转质谱计研究

基于磁质谱离子光学成像聚焦原理对其离子光学系统、离子源和质量分析器的物理参数及几何结构尺寸进行优化,研制了新型小型磁偏转质谱计,其质量为4.3 kg,体积为（220×164×162） mm³,功耗为25 W。对质谱计的质量范围、灵敏度、分辨能力、最小可检漏率和稳定性等性能指标开展实验研究。结果表明,该质谱计的质量范围为1~134 u,大通道和小通道50%峰高处的分辨能力分别为56和13,对氩气、氮气和氦气的灵敏度分别为1.63×10^-4、1.17×10^-4、2.3×10^-5 A/Pa,最小可检漏率为1.24×10^-10 Pa·m³/s,仪器在3.5 h内的稳定性为2.5%。     

多点自记式土壤水分计的研制

多点自记式土壤水分计的研制水利部南京水文水资源研究所唐海行，刘炳敖，屠锡余，张和平前言土壤水分的变化与水文、气象情势的变化密切相关，是陆地水量平衡和水循环的重要环节，特别对农业生产来说更为重要。水文上，土壤各层含水量的变化对降雨所形成的地表径流和人渗...     

离子阱质谱计的研究现状及其进展

离子阱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。离子阱质谱计的小型化主要集中在对离子阱质谱计各组成部分（离子源、质量分析器、离子检测、真空系统）的小型化上。随着科技的不断发展，离子阱质谱计体积的小型化，分析对象的不断扩大，仪器性能上实现大质量范围、高分辨率和高灵敏度，以及成本的有效降低等，将是离子阱质谱计相关研究的主要趋势。     

高性能自容式下井计的研制

介绍了基于89C2051单片机、溅射金属薄膜压力传感器、AD7714、DS18B20和AT465D081A研制的高性能自容式下井计，论述了其工作原理、硬件电路设计及系统软件设计。该仪器可广泛应用于测量工作温度－40－85℃，工作压力60MPa以下的各种流体介质的压力。     

3He/4He比值质谱计的研制与应用

介绍了国内研制的第一台用于地学研究的＾３Ｈｅ／＾４Ｈｅ比值质谱计,设计了新的离子光学系统。该质谱计具有小的静态容积,高的分辨本领,灵敏度和性良好等分析性能。利用该质谱计测定了我国一些地区不同地质环境、不同物质来源气体样品中的＾３Ｈｅ、＾４Ｈｅ／＾２０Ｎｅ比值。所分析的＾３Ｈｅ／＾４Ｈｅ结果,与英国ＶＧ－５４００型、ＭＭ－５４００型质谱计外检样相符,与该地区的其它测试参数所得出的地质解释的结论一致,     

基于阵列式传感器侵彻信号采集与计层算法研究

侵彻武器能够有效毁伤敌方地下工事等多层结构目标,为了实现侵彻武器对炸点的精准控制,以达到最佳的毁伤效果,多层侵彻引信侵彻信号采集与识别至关重要。本文围绕硬目标侵彻引信中侵彻信号的获取、计层算法等关键技术,提出一种基于阵列式传感器的侵彻模拟实验方法,通过设计间距,控制三次撞击时间的间隔分别为9.15和5.41 ms,对比有限元仿真结果,验证了多通道信号采集电路的可靠性与模拟实验方法的可行性。同时,为提高计层识别的准确性,分别采用短时傅里叶变换、小波变换、Winger-Vile分布对实验数据进行计层分析。分析结果表明,Winger-Vie算法可从时间、频率、能量多维度综合分析,具有较高的识别率和直观性,但在信息提取方面还需要改进时频分析进行优化。本文研究内容为下一步实现高精度侵彻信号计层以及解决信号黏连问题提供了重要依据。     

RGA10质谱计的改进及在K-Ar、Ar-Ar同位素定年中的应用

对 RGA1 0质谱计离子源、分析室、样品提纯系统及数据处理系统等方面进行了改进 ,并增加了 3 8Ar大小球分取装置 ,使该仪器灵敏度、真空度及仪器的综合指标比过去有了较大改善 ,仪器的稳定性及测试样品的速度有了很大提高。仪器改造后三年来的实验证明 :Ar同位素的分析效率提高了 2至 3倍。     

IMS台站惰性气体传递样品的四极杆质谱分析

The international monitoring system (IMS) station transport noble gas sample is analyzed by quadrupole mass spectrometer. The sample is composed by absolute majority of xenon and nitrogen, therefore, it can be calculated by the method of equation of state of ideal gas (PTV). The relatively expanded uncertainty of the xenon quantity is 4.5% in 95% confidence level.     

基于LabVIEW的三重四极杆质谱仪开发平台的设计与应用

相对于单四极杆,三重四极杆质谱仪具有多种工作模式和更复杂的工作时序。为了适应研发需要,本设计采用虚拟仪器技术,开发了一套用于三重四极杆质谱仪的测控平台。平台硬件由工控机、PXIe板卡和辅助电路组成,软件基于LabVIEW开发环境,以状态机为基本架构。该平台能够对仪器各执行单元进行控制和监测;对离子光学系统、高压及四极杆电源的时间响应特性进行测量,获取建立时间等关键参数;测试各工作模式下不同条件的时序特征,从而对抗串扰等仪器性能进行评价。该平台具有界面友好、易维护、功能可扩展等优点,可以作为三重四极杆质谱仪研制过程中一种有效、方便的工具。     

一种轻小型四极杆质谱仪射频电源的研制

四极杆结构是四极杆质谱仪的核心结构,由射频电源分别施加两组高压高频信号进行驱动,利用电场的变化和输入离子的质荷比差异对离子进行筛选。针对四极杆质谱仪小型化的研制需求,以信号调制模块、放大模块、反馈电路和直流模块为基本构型,设计了一种应用于轻小型四极杆质谱仪的射频驱动电源。经实际测试,该电源可以在谐振频率1.33 MHz、扫描频率10 Hz的输入条件下,输出峰-峰值电压最高可达3.33 kV的调幅射频高压信号并驱动四极杆结构,扫描切换时间不高于1 ms。射频电源输出信号稳定、波动小、交直比的波动为0.1%。该射频电源相较于常规的四极杆射频电源具有更高的扫描范围,体积小巧,功耗仅30 W,接口简单,有较高的实用价值。     

应用组合型四极杆-静电轨道阱质谱研究一种新合成二肽聚合物对糖肽的富集效果

采用高分辨和高质量精度的组合型四极杆-静电轨道阱质谱（hybrid quadrupole orbitrap mass spectrometer）全面分析一种新合成的二肽聚合物对糖肽的富集效果,并由此建立一种评价材料对糖肽富集效果的方法。实验配制了一系列不同质量浓度比的牛胎球蛋白（bovine fetuin,糖蛋白）与牛血清蛋白（BSA,干扰蛋白）的混合干扰模型,先用胰蛋白酶酶解处理混合蛋白样品,再经合成的二肽聚合物富集样品中的糖肽。通过优化糖肽富集步骤和质谱分析条件,新合成的二肽聚合物可以从干扰蛋白浓度达目标蛋白100倍的样品中成功富集糖肽。与亲水性相互作用色谱（hydrophilic interaction liquid chromatography, HILIC）相比,该材料的富集性能远高于HILIC小柱。因此,该二肽聚合物能够提供更有效的糖肽富集,可为糖蛋白/糖肽的分离富集提供新途径。     

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。     

质谱仪在深空探测中的应用

深空探测是对太阳系、银河系乃至宇宙空间的探测活动。质谱仪在深空探测活动中起着重要的作用。本研究首先介绍了各国探测器的探测任务,以及有效载荷中质谱仪的质量、体积、功耗、质量探测范围和分辨率等主要参数;然后,进一步分析了每种质谱仪的离子源类型、质量分析器类型和针对特殊任务做的改进;最后,通过比较各种类型质谱仪的性能,对质谱仪在今后深空探测任务中的应用前景进行了展望。     

基于FPGA的便携式四极杆质谱控制系统设计

针对便携式仪器小型化和低功耗的研制需求,本文设计了一套便携式四极杆质谱的下位机控制系统,基于Xilinx Spartan-6系列现场可编程的门阵列(FPGA)平台进行开发,采用FPGA单一芯片替代传统多种芯片组合的繁琐架构,去掉主控电路板上原有的W5500\MCU(微控制单元芯片)\DSP(数字信号处理专用芯片)\DDR(双倍速率同步动态随机存储器)等功能芯片,将这些芯片实现的扫描、控制、采集、存储、数据处理和高速传输等功能集成于同一FPGA片内。与现有的小型化四极杆质谱控制系统比较,本系统在功能和性能不变的前提下,不仅节省了芯片成本,而且主控硬件板卡的功耗节省了约2.7 W,约为原板卡功耗的37%,主控硬件板卡的面积减小了约20 cm²,约为原板卡面积的10%。本研究设计的便携式四极杆质谱下位机控制系统已成功应用于便携式四极杆质谱仪中,并且针对类似的小型化仪器有着较高的技术移植性和实用价值。     

短杆单极质谱计性能研究

对单极质谱计易于实现高分辨率进行了分析,研制了电极长度为100mm、质量分析器场半径r0=5mm的单极质谱计,实测该仪器质量数范围M=223,在N2+峰10%峰高处分辨率R=30,实验证明该仪器可以用于残余气体分析领域。     

极紫外光刻机真空材料放气分率的单质谱测试方法研究

水蒸气（H₂O）和碳氢化合物（C_xH_y）的放气分率是评价极紫外光刻机（EUVL）真空材料的重要参数。研究材料放气分率的传统方法一般需要2个完全相同的四极质谱计,这不仅大大增加了测试设备造价,而且会导致测试结果存在误差。为解决这一问题,本文仅采用1个四极质谱计,设计了一种EUVL真空材料评价装置。采用该装置测试了碳纤维增强树脂基复合材料层压板（CFRP板）和玻璃陶瓷板（GC板）在不同时间的放气组分、总放气率和放气分率。结果表明,CFRP板放出大量的H₂O和C_xH_y;虽然C_xH_y放气分率比H₂O下降快,但经10 h抽真空后,CFRP板仍可放出大量C_xH_y,且其总放气率高于经验阈值;GC板置于真空1 h后就不再放出C_xH_y,且其总放气率低于经验阈值;因此GC板比CFRP板更适用于极紫外光刻机真空系统。基于单质谱的放气分率测试方法可用于指导极紫外光刻机真空材料的选择。