气溶胶飞行时间质谱仪单颗粒质谱偏移问题及其纠正算法

在单颗粒气溶胶质谱分析中,不同颗粒质谱图之间发生质谱偏移,谱峰质量数难以准确测定的现象已经被多次观察到。这种现象的存在使得应用单一的校准参数校准质谱图时,产生质谱峰辨认的不确定性。不同颗粒质谱图之间最大的偏移取决于电离激光光斑的大小。当校准参数不准确时,某质谱峰偏离正确m/z值的大小与该质谱峰的质量数呈线性相关。从理论上证明了这种偏移产生于颗粒物在激光光斑内电离位置的不同。为解决单一校准参数带来的不可避免的误差,提出了一种可编程的算法来自动找出每个颗粒物质谱的最优校准参数,以实现单颗粒质谱图的准确的质量校准。     

咪唑类物质的气溶胶飞行时间质谱研究

使用气溶胶激光飞行时间质谱（AL-TOF MS）和基于同步辐射光源的热解吸/可调谐真空紫外飞行时间光电离气溶胶质谱（TD-VUV-TOF-PIA MS）对7种咪唑类物质（咪唑、咪唑-2-甲醛、2-甲基咪唑、4-甲基咪唑、1-乙基咪唑、2-乙基咪唑、1-正丁基咪唑）进行分析,获得了每种样品在2种不同电离方式下的指纹图谱。前者主要获得这些样品物质的碎片峰信息,后者则主要获得含有完整母体峰的质谱信息。用上述标准样品的指纹图谱对乙二醛-硫酸铵溶液喷雾产生二次有机气溶胶（SOA）的质谱进行识别。通过咪唑样品的AL-TOF MS特征峰组合,可以解析出乙二醛与硫酸铵经水相反应生成咪唑类物质。由TD-VUV-TOF-PIA MS获得的咪唑样品在不同光子能量下的质谱特征,可以确认上述水相反应生成的咪唑类物质中含有咪唑与咪唑-2-甲醛。这两种方法互为补充,可为准确评估SOA水相形成贡献,以及完善气溶胶模式模拟提供数据支持。     

在线单粒子质谱研究进展

单粒子质谱(SPMS)能够在线测量气溶胶粒子的粒径和化学组成,在大气化学研究、环境污染监测等方面有广泛的应用前景。一般的在线单粒子质谱主要由进样系统,粒径测量系统和化学组分分析系统三部分组成。气溶胶粒子来源广泛,组成复杂,对于不同类型的气溶胶粒子需要采用不同的电离方式。用于研究气溶胶颗粒的单粒子质谱种类繁多,激光电离单粒子质谱和电子轰击电离单粒子质谱是最早出现也是目前发展较为成熟的两种仪器。近年来出现了一些采用软电离技术的新型单粒子质谱,能够对气溶胶的化学组分进行定量分析。随着科技的不断发展,提高仪器的性能以扩展仪器的应用范围,仪器的商品化将是单粒子质谱仪发展的主要趋势。     

在线测量气溶胶大小和化学组分的质谱技术与应用

介绍了在线连续监测大气单粒子气溶胶的粒径和化学组分的飞行时间质谱仪。本装置采用喷嘴加两个skimmer构成的差分真空进样,双光束空气动力学测量技术,激光解吸附电离和双极飞行时间质谱技术。利用这套装置对室内外的空气进行了实际的测量,该技术可以在线测量气溶胶的粒径分布,并同时对气溶胶的化学组分进行实时监测。     

飞行时间质谱分析技术的发展

介绍了飞行时间质谱的基本原理和性能特点，回顾了飞行时间质谱技术和仪器的发展历史与应用进展，并对这一技术的应用前景做了预测．     

高速大容量气溶胶粒子分类计数存储器的设计实现

摘要：空气动力学粒谱仪能够同时测量气溶胶粒子的空气动力学粒径和光学粒径。本文采用多道存储技术,结合大规模可编程逻辑芯片及高速大容量双端口内存芯片,设计了高速大容量气溶胶粒子分类计数存储器。主要特色是：单一脉冲计数器与特征信号分类计数器有机结合,存储容量高达65535道,每道可计数65535个,典型操作速度可达15nS,且线路简单。该存储器作为本研究所自行研发的空气动力学粒谱仪的关键存储部件,完全满足仪器连续、实时、在线监测对存储速度和容量的要求。     

车载生物气溶胶质谱仪用小型化双极质量分析器的设计

生物气溶胶是大气中一类特殊的气溶胶,实时检测与识别生物气溶胶是实现生物预警预报的前提。小型车载生物气溶胶质谱仪对双极飞行时间(TOF)质量分析器的设计提出了要求。本研究基于指数脉冲延时引出技术开展小型TOF设计,结合SIMION 2020软件,模拟了速度分散为峰值800 m/s的高斯分布,空间分散0.3 mm情况下的粒子飞行轨迹。采用粒子群优化算法(PSO)自动优化TOF多组电极电压以及延迟时间。在130 ns延迟时间下,即使是极限的空间分散和能量分散也能实现全质量范围内的分辨率超过500,不同颗粒之间的质量偏差可控制在0.4 u以内。对比模拟分析了方波脉冲延时引出和指数脉冲延时引出对单个颗粒形成离子的分辨率影响,结果表明,指数脉冲延时引出在全质量范围内的分辨率显著优于方波脉冲。实验模拟了在颗粒处于光斑中心以及光斑偏左和偏右0.15 mm的极限情况下,颗粒电离位置对质谱分辨率的影响,结果表明,分辨率存在差异,但仍优于500。通过实际检测黑炭颗粒,小型TOF在全质量范围内可获得500以上的分辨率,能够满足车载生物气溶胶质谱仪的分辨率要求。虽然小型TOF的飞行长度为SPAMS 0525的6...     

实时在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪的研制

针对大气气溶胶单颗粒粒径及成分同时检测的要求,自行研制了一台实时在线单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪,并对仪器各部分的原理和结构进行了描述。用实验室产生的标准气溶胶粒子对仪器进行粒径和质量数校正,同时考察激光能量对邻苯二甲酸二辛脂(DOP)气溶胶颗粒的打击效率及其谱图的影响。室内气溶胶颗粒采样证明了该仪器具有较高的同位素测量精度及质量分辨率。     

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。     

异核苷杂寡核苷酸的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱测定

以芥子酸（sinapinicacid）为基质,对异核苷杂寡核苷酸（3－（R）－IsodT）13·dT和（3－（S）－IsodT）13·dT进行了基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱测定,准确地测得分子量,合成的寡核苷酸得以鉴定。     

基于FPGA的多路视频合成系统的设计

研究一种基于FPGA的多路视频合成系统.系统接收16路ITU656格式的视频数据,按照画面分割的要求对视频数据流进行有效抽取和帧合成处理,经过视频编码芯片转换成模拟信号输出到显示器,以全屏或多窗口模式显示多路视频画面.整个系统无需操作系统,利用FPGA的高速并行处理的优势,应用灵活的多路视频信号的合成技术和数字图像处理算法,实现实时多路视频数据的显示.     

基于FPGA的深空测量系统设计

本文简要介绍了在深空探测应用中广泛使用的Delta-DOR测量方法。讨论了深空探测系统中的Delta-DOR接收机的硬件设计和架构。其中涉及到混频器,PLL及FPGA的选型与设计,包括前端模拟部分设计,时钟系统设计和数字接收机部分的设计,着重探讨了数字接收机中的FPGA实现,包括使用FPGA完成数字下变频,FIR滤波等数字信号处理操作的介绍。最后探讨了目前深空探测用的宽带测量系统的发展现状。     

基于PCI和FPGA的高速数据采集卡

随着现代科学研究和工业生产对数据采集要求的日益提高,在瞬态信号采集、图像信号处理等一些高速、高精度的测量中,都需要进行高速数据采集。本文以开发实际系统为背景,详细论述了FPGA和PCI结构的数据采集系统的硬件和软件设计方案和实现方法。     

基于FPGA的精跟踪系统

主要研究空间激光通信系统中精跟踪技术,根据精跟踪系统的组成原理与工作原理,设计了一种轻小型化、智能化精跟踪系统,该系统以FPGA作为核心器件,完成光斑图像采集、图像滤波、光斑位置计算、数字控制补偿函数及脱靶量的实时输出等功能。同时系统可根据外部环境变化,自动调整相机阈值、开窗口位置、积分时间。搭建试验系统完成精跟踪实验,实验表明系统可实现脱靶量实时输出3 000 Hz以上,符合精跟踪控制系统技术指标要求。系统在像元分辨力为3μrad的情况下,实时跟踪均方根值为1.17μrad,满足空间激光通信对精跟踪的要求,为其在空间激光通信中应用打下基础。     

单颗粒气溶胶实时在线监测飞行时间质谱仪的研制

介绍国内第一台采用空气动力学透镜进样系统的质谱仪。这种系统有效地提高进样效率和检测效率。本仪器优化双光束测径装置和激光解析电离装置的空间结构,缩短气溶胶漂移空间从而提高小颗粒的检测极限。     

基于FPGA的车辆牌照识别系统的设计

介绍了一种以FPGA芯片为核心,基于SoPC技术实现的车辆牌照识别系统.系统通过CCD摄像头完成含车牌图像的采集,经过系统的存储、处理来实现车牌识别的目的.系统具有良好的便携性、灵活性和通用性.详细的论述了该系统硬件结构和软件设计思想,并分析了系统具有的优点.     

基于FPGA的DS/CDMA系统伪码同步计算机仿真

扩频技术在码分多址通信中的应用产生了DS/CDMA数字蜂窝移动通信系统。DS/CDMA系统中,伪码同步即PN码同步包括PN码的捕获和跟踪。用计算机来实现PN码的捕获涉及到PN码的产生、发送信号的仿真、接收器的主要部分即相关检测器的实现。文中用了VHDL语言来实现大部分的功能,利用quartusll软件进行设计,在FPGA的基础上实现对PN码的捕获仿真,得到的仿真结果是正确的。     

基于FPGA+ADSP的线阵CCD非接触测量系统

提出了基于FPGA和ADSP的线阵CCD非接触测量技术。选用线阵CCD作为前端信号采集;采用FPGA产生与控制整个系统的时序:CCD工作时序、A/D转换时序、ADSP采集数据同步时序;采用多次扫描平均方法形成一维数字图像;利用DSP高速图像处理性能并设计高性能的浮动阈值二值化算法对其处理。给出了时序仿真图,满足系统的时序要求;并给出了测量物体的波形。通过对光学系统的定标最终给出了物体的长度。数据表明,相比传统的测量系统,该系统具有高速和高精度的优点。     

一种基于FPGA技术的高速码型数据发生系统的设计与实现

文中介绍了一种基于FPGA技术的高速码型数据发生系统的设计方法.该设计采用了FPGA芯片实现整个电路的控制功能,通过外部并/串转换电路将低速的并行数据转换,从而产生高速码型数据输出.本文阐述了该技术的基本原理及设计实现,并给出了FPGA内部的各功能模块的详细设计.     

基于FPGA的红外图像实时采集系统设计与实现

通过数字图像处理检测驾驶疲劳是一种具有高实用价值的非接触式疲劳检测方法,但目前相关研究多在理论算法范畴.提出直接采用单片FPGA芯片作为核心器件,生成精简的最小系统用以采集红外视频图像.详细阐述了此类视频采集系统的设计要点,从技术上实现了驾驶员红外图像的实时采集,存储和显示功能,配合直接实现于FPGA片上的数字图像算法即可在线实现驾驶疲劳检测.其电路系统结构精简,集成度高,灵活性强,配合不同的处理算法,可推广应用于军事、工业监控、医疗卫生等领域.