一种质谱仪离子透镜电源的研制及应用

质谱仪由很多功能模块组成,比如:离子源、离子透镜系统、检测器以及真空部件等,其中离子透镜系统负责将离子源产生的离子传输至检测器,同时去除产生干扰的分子和光子,影响仪器的灵敏度及检测下限等指标。介绍了一种基于ARM数字控制的离子透镜电源,该电源可实现多通道电源动态设定并实时监控电源输出,结合离子透镜的机械部件可实现离子的传输,同时也能实现透镜电压的自动调节以满足不同荷质比离子的高效传输,提高仪器的灵敏度。通过质谱仪样机实验表明,该系统设计可靠、电源输出稳定,可以满足质谱仪对离子透镜电源的需要。     

一种四极质谱仪射频电源控制与数据采集系统的研制

四极杆射频电源是四极质谱仪的核心部件,传统的四极杆射频电源控制与数据采集一般采用模数转换器(ADC)与主控芯片搭配来实现,先将信号进行预分频,再用ADC采集,处理速度慢、功能单一。本文基于微控制器(ARM)和现场可编程门阵列(FPGA),研制了一种新型的射频电源控制与数据采集系统。ARM用于与上位机通讯及模块间的级联控制,FPGA负责交直流控制电压的输出、扫描时序产生及数据采集,进而实现仪器的质量数扫描、跳峰扫描等功能。选用基于上述设计的电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)样机,依照四极杆电感耦合等离子体质谱仪校准规范JJF 1159—2006进行了分辨率、灵敏度、质量轴稳定性和线性测定试验,测定结果符合该规范要求。     

一种半导体控温装置的研制及其在电感耦合等离子体质谱仪上的应用

电感耦合等离子体质谱仪具有高灵敏的元素分析能力,但也容易受多原子离子和氧化物离子的干扰。实验介绍了一种基于ARM数字控制的半导体控温装置,该装置利用高精度温度传感器和模拟数字转换器(ADC)实时采集温度,由ARM处理器实时控制半导体控温装置输出制冷量,实现了对雾室温度的闭环调节和精确控制,温度调节范围为+20~-5℃,精度为±0.1℃。通过实验表明,该系统设计可靠、稳定,对改善仪器性能指标,比如:降低氧化物的产率(以CeO/Ce为代表,该比率在加半导体制冷后降低,氧化物离子产率由10%降至6%左右)、提高信号强度和稳定性等有积极作用,可以满足质谱仪性能提升的需要。     

一种四极质谱仪供电控制系统的研制

在四极质谱仪中,各个模块单元所需供电电源的类型和带载能力均不同,同时各模块单元的供电电源还需要实时控制和逻辑顺序控制,而现有仪器的供电系统,一般采用串口或网口实现通讯控制,这两种总线在抗干扰性、实时性和可扩展性方面较差。基于微控制器(ARM)和控制器局域网(CAN)总线,研制了一种新型的四极质谱仪供电控制系统。ARM负责电源的数字控制输出和电源状态监测,CAN总线负责与上位机通讯和模块单元间的通讯。将本系统应用于电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),进行了背景噪声、短期稳定性和长期稳定性测定试验,测定结果符合国家计量技术规范-四极杆电感耦合等离子体质谱仪校准规范JJF 1159—2006中的要求。     

直接数字频率合成技术在四极质谱仪射频电源中的应用

四极质谱仪射频电源的驱动电路大多采用模拟电路搭建而成, 频率相对固定。然而, 由于射频电源在驱动不同负载时所需的频率各不相同, 因此, 若要驱动不同负载, 必须改变模拟器件的硬件参数, 过程比较繁琐。针对此不足, 研发了一种新型的射频电源的频率发生电路。该电路结合了直接数字频率合成(DDS)技术和高级精简指令集(ARM)型微控制器, 通过上位机配置, 可输出频率和相位可调的正弦波信号, 频率可调范围为0~15 MHz, 分辨率是0.023 28 Hz。实验表明, 该频率发生电路结构简洁, 性能稳定、可靠, 已成功用于四极质谱仪射频电源中。