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质谱法是一种常用的化学物质检测方法,即使用质谱仪测量离子质量,从而获取样品的元素组成和分子结构等信息。质谱分析过程通常包括:将化合物电离成为离子、测定离子的荷质比、谱图分析等。
质谱仪通常包括:离子源、质量分析器、检测器三部分结构。三重四极杆质谱仪的最大特点即质量分析器由三段四极杆组成。三重四极杆质谱仪具有灵敏度高、定量准确的优势,但相较于单四极杆,其具有多种工作模式和更复杂的工作时序。为了研究仪器的控制逻辑、工作时序,进行仪器关键部件的研制和系统参数的优化,本文基于虚拟仪器技术,搭建了一套模块化程度高、可扩展性强的三重四极杆质谱仪开发平台。
开发平台的硬件部分由工控机、PXIe板卡和辅助电路组成;软件基于LabVIEW开发环境编写,以状态机为基本架构;利用开发平台完成了对仪器各单元的控制和监测;基于LabVIEW编写完成了完整的上位机控制程序;基于连续小波变换和高斯拟合开发了MATLAB算法包,为仪器开发人员提供了便利的数学分析模型;对离子光路、高压及四极杆电源的响应时间进行测量,获取了建立时间等关键参数;测试了不同的工作模式下的时序特征,对仪器抗串扰性能进行了评价;完成了自建真空系统的测试,为真空系统的设计和检验提供了方案。
目前开发平台基本搭建完成并能够承担仪器单元的控制和监测、标准品的谱图分析、零部件替换实验等工作。本文的最后对本设计开发平台的进一步扩展与更新、迭代提出了设想方案。
质谱仪通常包括:离子源、质量分析器、检测器三部分结构。三重四极杆质谱仪的最大特点即质量分析器由三段四极杆组成。三重四极杆质谱仪具有灵敏度高、定量准确的优势,但相较于单四极杆,其具有多种工作模式和更复杂的工作时序。为了研究仪器的控制逻辑、工作时序,进行仪器关键部件的研制和系统参数的优化,本文基于虚拟仪器技术,搭建了一套模块化程度高、可扩展性强的三重四极杆质谱仪开发平台。
开发平台的硬件部分由工控机、PXIe板卡和辅助电路组成;软件基于LabVIEW开发环境编写,以状态机为基本架构;利用开发平台完成了对仪器各单元的控制和监测;基于LabVIEW编写完成了完整的上位机控制程序;基于连续小波变换和高斯拟合开发了MATLAB算法包,为仪器开发人员提供了便利的数学分析模型;对离子光路、高压及四极杆电源的响应时间进行测量,获取了建立时间等关键参数;测试了不同的工作模式下的时序特征,对仪器抗串扰性能进行了评价;完成了自建真空系统的测试,为真空系统的设计和检验提供了方案。
目前开发平台基本搭建完成并能够承担仪器单元的控制和监测、标准品的谱图分析、零部件替换实验等工作。本文的最后对本设计开发平台的进一步扩展与更新、迭代提出了设想方案。