一種離子測(cè)量裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種離子測(cè)量裝置，包括離子光學(xué)系統(tǒng)，所述離子光學(xué)系統(tǒng)包括離子透鏡，其特點(diǎn)是：所述離子測(cè)量裝置還包括與所述離子透鏡相連的隔離脈沖電源，及與所述隔離脈沖電源相連的控制單元和處理單元；所述控制單元控制所述隔離脈沖電源給所述離子透鏡提供電壓，處理單元接收并計(jì)算從離子透鏡傳輸?shù)碾x子。本發(fā)明具有測(cè)量實(shí)時(shí)性好、測(cè)量誤差小、成本低、測(cè)量簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種離子測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離子測(cè)量裝置，尤其是一種能夠?qū)崟r(shí)在線(xiàn)檢測(cè)的離子測(cè)量裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在進(jìn)行串級(jí)質(zhì)譜分析(MS / MS)時(shí)，離子光學(xué)系統(tǒng)中的離子進(jìn)入傳輸通道靠氣流和電場(chǎng)進(jìn)行傳輸。離子光學(xué)系統(tǒng)包括離子透鏡和傳輸桿。離子在傳輸通道中傳輸期間，離子相互碰撞使得尚子傳輸速率和傳輸方向發(fā)生變化；尚子若撞在傳輸通道壁上如撞在尚子透鏡上，則會(huì)通過(guò)接地端返回離子源發(fā)生器，而不會(huì)繼續(xù)傳輸，進(jìn)而影響離子傳輸效率。
[0003]而離子傳輸效率反應(yīng)了儀器的靈敏度，這就需要設(shè)計(jì)一種能準(zhǔn)確測(cè)量離子強(qiáng)度的裝置，從而得出離子光學(xué)系統(tǒng)的離子傳輸效率，判斷離子光學(xué)系統(tǒng)的工作狀態(tài)的好壞，并對(duì)離子光學(xué)系統(tǒng)的維護(hù)提供參照。
[0004]目前是通過(guò)檢測(cè)離子光學(xué)系統(tǒng)的最后一級(jí)的離子信號(hào)反推離子傳輸效率。在最后一級(jí)的離子透鏡后方放置離子檢測(cè)器，離子檢測(cè)器收集通過(guò)離子透鏡的離子并將其轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，測(cè)量電流信號(hào)大小得到實(shí)際傳輸?shù)碾x子數(shù)。這種解決方案可以實(shí)現(xiàn)離子傳輸效率的估算，但對(duì)于一個(gè)離子光學(xué)系統(tǒng)中有很多級(jí)離子透鏡和傳輸桿的情況，整個(gè)離子光學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)黑盒，無(wú)法定位是在哪一級(jí)上有離子損失，無(wú)法有目的地去檢測(cè)各級(jí)的離子傳輸效率，更無(wú)法對(duì)離子損失較大的一級(jí)進(jìn)行及時(shí)維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種測(cè)量實(shí)時(shí)性好、測(cè)量誤差小、成本低、測(cè)量簡(jiǎn)便的離子測(cè)量裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種離子測(cè)量裝置，包括離子光學(xué)系統(tǒng)，所述離子光學(xué)系統(tǒng)包括離子透鏡，其特點(diǎn)是:
[0008]所述離子測(cè)量裝置還包括與所述離子透鏡相連的隔離脈沖電源，及與所述隔離脈沖電源相連的控制單元和處理單元；
[0009]所述控制單元控制所述隔離脈沖電源給所述離子透鏡提供電壓，離子撞擊在離子透鏡上形成離子電流并從所述隔離脈沖電源副邊輸出，所述處理單元接收并處理所述離子電流進(jìn)而得到離子傳輸數(shù)量。進(jìn)一步，所述隔離脈沖電源副邊的相對(duì)接地端與所述處理單元的接地端虛接。
[0010]進(jìn)一步，所述處理單元包括運(yùn)算放大電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器，所述隔離脈沖電源副邊的相對(duì)接地端與所述運(yùn)算放大電路的輸入端相連。
[0011]作為優(yōu)選，所述處理單元還包括濾波電路。
[0012]進(jìn)一步，所述隔離脈沖電源包括正電源接口和負(fù)電源接口。
[0013]進(jìn)一步，所述控制單元包括脈沖產(chǎn)生電路，用于驅(qū)動(dòng)隔離脈沖電源。
[0014]進(jìn)一步，所述離子測(cè)量裝置還包括離子切換開(kāi)關(guān)，所述離子切換開(kāi)關(guān)分別與所述離子透鏡、所述隔離脈沖電源、所述控制單元及所述離子光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的離子透鏡電源相連；所述離子切換開(kāi)關(guān)在控制單元的控制下選擇性地與所述隔離脈沖電源和所述離子透鏡電源相連通。
[0015]進(jìn)一步，所述控制單元還與所述處理單元相連通，并根據(jù)處理單元的處理結(jié)果生成報(bào)警信息，提示是否需要對(duì)相應(yīng)離子光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。
[0016]本發(fā)明將撞擊在離子透鏡上而損失的離子定義為在離子透鏡上損失的離子。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0018]1、測(cè)量實(shí)時(shí)性好
[0019]本發(fā)明不需要打開(kāi)離子光學(xué)系統(tǒng)的真空腔即能夠在線(xiàn)檢測(cè)離子光學(xué)系統(tǒng)的傳輸效率，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確反映離子光學(xué)系統(tǒng)的工作情況，使微觀的離子光學(xué)系統(tǒng)在宏觀世界中表現(xiàn)出來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自我智能診斷，快速定位系統(tǒng)故障，提高儀器的可靠性和可維護(hù)性。
[0020]2、測(cè)量誤差小、動(dòng)態(tài)范圍寬
[0021]離子檢測(cè)不受真空度高低影響，在任何真空度下都能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)；且抗干擾能力強(qiáng)，不受真空腔內(nèi)部射頻電源干擾；能瞬間實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子切換檢測(cè)，自適應(yīng)離子數(shù)目大小，提聞了檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍。
[0022]3、成本低、測(cè)量簡(jiǎn)便
[0023]本發(fā)明合理控制離子電流傳輸路徑，在透鏡電壓和傳輸桿射頻電壓正常加載條件下準(zhǔn)確測(cè)量出皮安級(jí)的離子電流，克服了高速離子電流傳輸路徑的不確定性帶來(lái)的檢測(cè)不便的困難，使得測(cè)量簡(jiǎn)單方便，測(cè)量效率高。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為實(shí)施例1中離子測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為實(shí)施例2中離子測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為實(shí)施例3中離子測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為實(shí)施例4中離子測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為實(shí)施例6中離子測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6為實(shí)施例7中離子測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]請(qǐng)參閱圖1，一種離子測(cè)量裝置，包括離子光學(xué)系統(tǒng)1、隔離脈沖電源2、控制單元3和處理單元4 ;所述離子光學(xué)系統(tǒng)I包括離子透鏡；所述控制單元3和處理單元4與所述隔離脈沖電源相連；
[0032]所述控制單元3控制所述隔離脈沖電源2給所述離子透鏡提供電壓，離子撞擊在離子透鏡上形成離子電流，所述離子電流從所述脈沖隔離電源副邊的相對(duì)接地端輸出；
[0033]從所述脈沖隔離電源2的相對(duì)接地端輸出的離子電流被所述處理單元4接收，并經(jīng)過(guò)所述處理單元4計(jì)算得到相應(yīng)的離子傳輸數(shù)量。優(yōu)選的，所述控制單元3可以根據(jù)離子傳輸數(shù)量得到相應(yīng)的離子傳輸效率。
[0034]優(yōu)選的，所述隔離脈沖電源2副邊的相對(duì)接地端與所述處理單元4的接地端虛接，使得離子透鏡既能正常工作，即實(shí)現(xiàn)離子光學(xué)系統(tǒng)I中的離子傳輸作用，又能讓撞擊在離子透鏡上損失的離子通過(guò)脈沖隔離電源2，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)損失的離子的檢測(cè)。此時(shí)，脈沖隔離電源2原邊、副邊的絕緣距離要足夠大，使得脈沖隔離電源2的隔離電壓足夠高并使其漏電流足夠小。本發(fā)明不需要打開(kāi)離子光學(xué)系統(tǒng)的真空腔能夠在線(xiàn)檢測(cè)離子光學(xué)系統(tǒng)的傳輸效率，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確反映離子光學(xué)系統(tǒng)的工作情況，使微觀的離子光學(xué)系統(tǒng)在宏觀世界中表現(xiàn)出來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自我智能診斷，快速定位系統(tǒng)故障，提高儀器的可靠性和可維護(hù)性。
[0035]離子檢測(cè)不受真空度高低影響，在任何真空度下都能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。
[0036]實(shí)施例2
[0037]請(qǐng)參閱圖2，一種離子測(cè)量裝置，與實(shí)施例1所述的離子測(cè)量裝置不同的是:
[0038]處理單元40包括運(yùn)算放大電路401和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器402，所述隔離脈沖電源2副邊的相對(duì)接地端與所述運(yùn)算放大電路401的輸入端相連。
[0039]優(yōu)選的，所述運(yùn)算放大電路包括對(duì)數(shù)放大電路。
[0040]本實(shí)施例的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器402為24位ADC處理器。
[0041]由于運(yùn)算放大電路輸入端與接地端等電位，則所述隔離脈沖電源副邊的相對(duì)接地端與所述運(yùn)算放大電路的輸入端相連，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了所述隔離脈沖電源副邊的相對(duì)接地端與所述處理單元的接地端虛接。
[0042]所述運(yùn)算放大電路對(duì)接收到的離子信號(hào)進(jìn)行放大、電平移位并轉(zhuǎn)化成差分電壓后輸入至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成數(shù)字量進(jìn)而在控制單元上顯示。
[0043]本實(shí)施例合理控制離子電流傳輸路徑，在透鏡電壓和傳輸桿射頻電壓正常加載條件下準(zhǔn)確測(cè)量出皮安級(jí)的離子電流，克服了高速離子電流傳輸路徑的不確定性帶來(lái)的檢測(cè)不便的困難，使得測(cè)量簡(jiǎn)單方便，測(cè)量效率高。
[0044]實(shí)施例3
[0045]請(qǐng)參閱圖3，一種離子測(cè)量裝置，與實(shí)施例2所述的離子測(cè)量裝置不同的是
[0046]所述處理單元41還包括濾波電路403。所述濾波電路放置在運(yùn)算放大電路401和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器402之間。為防止外部漏電流的干擾，將濾波電路403的信號(hào)輸入線(xiàn)進(jìn)行雙層屏蔽并與運(yùn)算放大電路的輸入管腳直接相連。
[0047]在射頻電壓幅值高，從而對(duì)電路造成輻射干擾或者傳導(dǎo)干擾的情況下，采用本離子測(cè)量裝置，能夠有效去除離子光學(xué)系統(tǒng)中真空腔內(nèi)部射頻電源干擾，同時(shí)防止外部漏電流的干擾，使得離子測(cè)量裝置的抗干擾能力強(qiáng)。
[0048]實(shí)施例4
[0049]請(qǐng)參閱圖4，一種離子測(cè)量裝置，與實(shí)施例3所述的離子測(cè)量裝置不同的是
[0050]所述隔離脈沖電源20包括正電源接口 201和負(fù)電源接口 202。所述控制單元控制隔離脈沖電源，使其根據(jù)需要進(jìn)行正電源接口或負(fù)電源接口的接通，能瞬間實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子切換檢測(cè)，自適應(yīng)離子數(shù)目大小，提高了檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍。
[0051]離子測(cè)量精度高，可以精確到0.1pA，可以測(cè)量皮安到毫安量級(jí)的電流，動(dòng)態(tài)范圍寬。
[0052]實(shí)施例5
[0053]一種離子測(cè)量裝置，與實(shí)施例4所述的離子測(cè)量裝置不同的是
[0054]所述控制單元包括脈沖產(chǎn)生電路，用于驅(qū)動(dòng)隔離脈沖電源。[0055]所述控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)隔離脈沖電源的驅(qū)動(dòng)。
[0056]實(shí)施例6
[0057]請(qǐng)參閱圖5，一種離子測(cè)量裝置，與實(shí)施例5所述的離子測(cè)量裝置不同的是
[0058]所述離子測(cè)量裝置還包括離子切換開(kāi)關(guān)5，所述離子切換開(kāi)關(guān)5分別與所述離子透鏡、所述隔離脈沖電源20、所述控制單元30及所述離子光學(xué)系統(tǒng)I內(nèi)的離子透鏡電源10相連；所述離子切換開(kāi)關(guān)5在控制單元30的控制下選擇性地與所述隔離脈沖電源20和所述離子透鏡電源10相連通。
[0059]所述離子透鏡電源為低噪聲可調(diào)穩(wěn)壓電源。
[0060]所述離子測(cè)量裝置具有兩種工作模式:
[0061]模式一:離子傳輸模式
[0062]所述離子切換開(kāi)關(guān)5在控制單元30的控制下與所述離子透鏡電源10相連通；在該模式下，離子撞擊在離子透鏡上通過(guò)接地端返回離子光學(xué)系統(tǒng)I中的離子源發(fā)生器。
[0063]模式二:離子測(cè)量模式
[0064]所述離子切換開(kāi)關(guān)5在控制單元30的控制下與所述隔離脈沖電源20相連通；控制單元5通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)隔離脈沖電源的驅(qū)動(dòng)；在該模式下，離子撞擊在離子透鏡上形成離子電流，所述離子電流通過(guò)隔離脈沖電源20副邊的相對(duì)接地端輸出，并被處理單元41接收并計(jì)算出離子數(shù)。
[0065]實(shí)施例7
[0066]請(qǐng)參閱圖6，一種離子測(cè)量裝置，與實(shí)施例6所述的離子測(cè)量裝置不同的是
[0067]控制單元31還與所述處理單元41相連通，所述控制單元31根據(jù)處理單元41計(jì)算出的離子數(shù)得出離子傳輸效率。
[0068]進(jìn)一步，所述控制單元31還可以根據(jù)處理單元41的處理結(jié)果生成報(bào)警信息，提示是否需要對(duì)相應(yīng)離子光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。
[0069]所述報(bào)警信息可以根據(jù)處理單元41得出的離子數(shù)或根據(jù)離子數(shù)進(jìn)一步計(jì)算得出地離子傳輸效率與系統(tǒng)設(shè)定值相比較，若大于系統(tǒng)設(shè)定值，則報(bào)警，提示這一級(jí)離子損失較大，需要維護(hù)。
[0070]進(jìn)一步，控制單元31還可以集成在所述離子光學(xué)系統(tǒng)中。
[0071]本實(shí)施例還提供了所述離子測(cè)量裝置在在線(xiàn)測(cè)量三重四極桿離子光學(xué)系統(tǒng)離子傳輸效率中的應(yīng)用。
[0072]在離子光學(xué)系統(tǒng)I中任選一級(jí)離子透鏡，離子切換開(kāi)關(guān)5在控制單元31的控制下與隔離脈沖電源20相連通；控制單元31通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)隔離脈沖電源的驅(qū)動(dòng)；在該模式下，離子撞擊在離子透鏡上形成離子電流，所述離子電流通過(guò)隔離脈沖電源20副邊的相對(duì)接地端輸出，并被處理單元41接收并計(jì)算出離子數(shù)6.1*1014個(gè)，控制單元根據(jù)離子數(shù)進(jìn)一步計(jì)算得出實(shí)測(cè)離子傳輸效率50%，并將實(shí)測(cè)離子傳輸效率與系統(tǒng)設(shè)定的離子傳輸效率70%比較后，得出實(shí)測(cè)離子傳輸效率比統(tǒng)設(shè)定的離子傳輸效率小，則發(fā)出報(bào)警，提示這一級(jí)離子損失較大，需要維護(hù)。
[0073]本發(fā)明的離子測(cè)量裝置不但可以應(yīng)用于質(zhì)譜儀中離子傳輸效率測(cè)量，還可以應(yīng)用于其它離子測(cè)量?jī)x器，如色譜儀中的離子檢測(cè)器。
[0074]上述實(shí)施方式不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本發(fā)明的關(guān)鍵是:隔離脈沖電路是離子透鏡正常工作的情況下使撞擊在離子透鏡上的離子通過(guò)，并探測(cè)在離子透鏡上損失的離子。在不脫離本發(fā)明精神的情況下，對(duì)本發(fā)明做出的任何形式的改變均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種離子測(cè)量裝置，包括離子光學(xué)系統(tǒng)，所述離子光學(xué)系統(tǒng)包括離子透鏡，其特征在于: 所述離子測(cè)量裝置還包括與所述離子透鏡相連的隔離脈沖電源，及與所述隔離脈沖電源相連的控制單元和處理單元； 所述控制單元控制所述隔離脈沖電源給所述離子透鏡提供電壓，離子撞擊在離子透鏡上形成離子電流并從所述隔離脈沖電源副邊輸出，所述處理單元接收并處理所述離子電流進(jìn)而得到離子傳輸數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子測(cè)量裝置，其特征在于:所述隔離脈沖電源副邊的相對(duì)接地端與所述處理單元的接地端虛接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子測(cè)量裝置，其特征在于:所述處理單元包括運(yùn)算放大電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器，所述隔離脈沖電源副邊的相對(duì)接地端與所述運(yùn)算放大電路的輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子測(cè)量裝置，其特征在于:所述處理單元還包括濾波電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子測(cè)量裝置，其特征在于:所述隔離脈沖電源包括正電源接口和負(fù)電源接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子測(cè)量裝置，其特征在于:所述控制單元包括脈沖產(chǎn)生電路，用于驅(qū)動(dòng)隔離脈沖電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子測(cè)量裝置，其特征在于:所述離子測(cè)量裝置還包括離子切換開(kāi)關(guān)，所述離子切換開(kāi)關(guān)分別與所述離子透鏡、所述隔離脈沖電源、所述控制單元及所述離子光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的離子透鏡電源相連；所述離子切換開(kāi)關(guān)在控制單元的控制下選擇性地與所述隔離脈沖電源和所述離子透鏡電源相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一所述的離子測(cè)量裝置，其特征在于:所述控制單元還與所述處理單元相連通，并根據(jù)處理單元的處理結(jié)果生成報(bào)警信息，提示是否需要對(duì)相應(yīng)離子光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子測(cè)量裝置，其特征在于:所述控制單元集成在所述離子光學(xué)系統(tǒng)中。
【文檔編號(hào)】H01J49/04GK103745906SQ201310755145
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】張建, 李綱, 鄧豐濤, 李文 申請(qǐng)人:聚光科技(杭州)股份有限公司