专利名称：高分辩率四极质谱计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测试技术，更详细的是高分辨率四极质谱计。
背景技术：
质谱计是一种广泛应用于化学、化工、石油、地质、冶金、材料、医药卫生和环境科学等领域的分析仪器。图1是现有四极质谱计结构示意图。如图所示，由进样系统、离子源(电离室)、四极滤质器、法拉第盒、前置放大器、放大器依次连接构成，样品经进样系统在电离室电离成离子，再通过四极滤质器将离子按质荷比(m/z)的大小分开；法拉第盒是一种检测器，离子流通过狭缝直接为法拉第盒的金属电极所接受而产生电流，再经过前置放大器和放大器的放大而输出相应的质谱信号。
其中四极滤质器由四个筒形电极组成，其对角电极相连接构成两组，离子的质量分离在电极形成的四极电场中进行。在一对电极上加直流电压Vdc和交流电压Vac，另一对电极上加电压Vrf+Vdc。其中Vac＝V0cos(ωt)，在一定的Vdc、V0和ω时，只有某种质荷比的离子可以顺利通过电场区而到达收集器并输出信号，这些离子称为共振离子，其他的离子(非共振离子)在运动的过程中撞击在筒形电极上而最后被真空泵抽走。改变电参数(Vdc、V0和ω)就能使不同质量的离子依次通过四极滤质器，最终在输出端获得相应的质谱图。
分辨率是质谱计的一个重要性能指标，指质谱计对相邻两质量分开的能力，通常用R表示。其定义是如果某质谱计能刚刚分开质量为M和M+ΔM的两个质谱峰，则该质谱计的分辨率为R＝M/ΔM。
对于四极质谱计，其分辨率是离子在电场内渡过的射频周期的函数，通常提高其分辨率的途径是增加电极长度，但这一方法受到物理的限制，一般电极的长度为5-20cm。因此其分辨率的提高有一定的局限。
实用新型目的本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种高分辨率四极质谱计，利用信号处理技术，提高质谱计的分辨率。
本实用新型的高分辨率四极质谱计包括进样系统、离子源(电离室)、四极滤质器、法拉第盒、前置放大器、放大器依次连接，其特点是在前置放大器与放大器之间连接信号处理板，该信号处理板由模数转换器、数字信号处理器、光电隔离器、数模转换器连接构成。
信号处理板的工作过程如下从质谱计的前置放大器输出的信号即为原质谱计实际获取的质谱信号x(t)，经过取样和模数转换器转换为一数字信号，再经数字信号处理器处理以实现由逆等效系统对其进行滤波，其输出为s(n)，而光电隔离器是为了避免数字信号处理器与原质谱计放大器电平的相互影响，以提高工作稳定性，最后经数模转换器将数字信号s(n)转换为模拟信号s(t)，即得到近似的理想化质谱信号。
基本原理为设理想化的质谱信号为s(t)，实际获取的质谱信号为x(t)，等效系统的单位冲激响应为h(t)，由信号处理理论有x(t)＝s(t)*h(t)通过分析研究四极质谱计的工作原理，应用系统辨识的方法导出等效系统的单位冲激响应为高斯形函数，即h(t)=k2πσet22σ2]]>其中参数k和σ可由实验直接测定。
得出等效系统的单位冲激响应h(t)后，进而可导出其逆等效系统的单位冲激响应为h-1(t)，将实际获取的质谱信号通过逆等效系统处理即可得到近似的理想化质谱信号，即s(t)＝x(t)*h-1(t)从而大大提高了质谱计的分辨率。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点1、大大提高了质谱计的分辨率；2、不更改现有质谱计的物理结构，只需增加一块数字信号处理板，能用比较低的成本即可大大提高现有质谱计的性能；3、提供与计算机的接口，便于与计算机的连接，扩展其分析功能。
图1是现有四极质谱计结构示意图；图2是本实用新型高分辨率四极质谱计结构示意图；图3是图2中的数字信号处理板的硬件组成框图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型是在前置放大器与放大器之间连接信号处理板。如图3所示，信号处理板由模数转换器、数字信号处理器、光电隔离器、数模转换器连接构成，在模数转换器与数字信号处理器之间连接时钟脉冲。模数转换器采用ADC0809芯片，数字信号处理器采用TMS320C52芯片，数模转换器采用DAC0832芯片。
取样频率fo的确定根据取样定律，结合四极质谱计每个质量数的扫描时间Ts，取取样频率f0＝200/Ts.
逆等效系统的设计由上面推导出的逆等效系统的单位冲激响应h-1(t)，通过延迟τ＝100 To，To＝1/fo，截取g(t)＝h-1(t-τ)，t＝[0，201 To].对其以fo为取样频率进行取样后得g(n)，因此可把逆等效系统近似为一个有限冲激响应的滤波器，由g(n)即可对数字信号处理器TMS320C52芯片进行编程实现相应的数字滤波处理。即实现s(n)＝x(n)*g(n)。
权利要求1.一种高分辨率四极质谱计，包括进样系统、离子源(电离室)、四极滤质器、法拉第盒、前置放大器、放大器依次连接，其特征在于在前置放大器与放大器之间连接信号处理板，所述信号处理板由模数转换器、数字信号处理器、光电隔离器、数模转换器连接构成。
专利摘要本实用新型涉及测试技术，更详细的是高分辨率四极质谱计，包括进样系统、离子源(电离室)、四极滤质器、法拉第盒、前置放大器、放大器依次连接，其特点是在前置放大器与放大器之间连接信号处理板，所述信号处理板由模数转换器、数字信号处理器、光电隔离器、数模转换器连接构成，本实用新型利用信号处理技术，提高质谱计的分辨率。
文档编号H01J49/34GK2589978SQ0225072
公开日2003年12月3日 申请日期2002年12月27日 优先权日2002年12月27日
发明者姚若河 申请人:华南理工大学