一種四極桿質(zhì)譜儀真空測(cè)量及控制系統(tǒng)的研制
本文介紹了一種基于ARM 微控制器的真空測(cè)量及控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由ARM 微控制器、ADC 采集電路、CAN 通訊接口、HM-TRP 無(wú)線收發(fā)模塊、上位機(jī)和真空規(guī)組成。將其應(yīng)用于四極桿質(zhì)譜儀，能同時(shí)測(cè)量接口、離子傳輸和四極桿三個(gè)部分的真空度，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)了儀器單元的級(jí)聯(lián)控制和儀器的流程控制；同時(shí)，將各個(gè)部分的真空度上傳至上位機(jī)顯示以及通過(guò)無(wú)線模塊傳送至顯示終端進(jìn)行顯示和控制。
將該系統(tǒng)應(yīng)用于鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司的PlasmaMS 300 儀器，實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)能準(zhǔn)確且穩(wěn)定地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器的真空度，確保了儀器的正常工作及關(guān)鍵部件的安全;同時(shí)，部件間的級(jí)聯(lián)控制和整機(jī)流程控制進(jìn)一步提高了儀器的自動(dòng)化程度和可靠性。
質(zhì)譜儀是當(dāng)今科學(xué)儀器中應(yīng)用最廣、發(fā)展前景最好的科學(xué)儀器之一。可快速同時(shí)檢測(cè)周期表上幾乎所有元素，成為公認(rèn)的最有力的元素分析手段，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要有原子能、生命科學(xué)、臨床和醫(yī)藥科學(xué)、化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、檢驗(yàn)檢疫、法醫(yī)學(xué)、刑偵科學(xué)、化工、石油化工、電子和地質(zhì)學(xué)等。四極桿質(zhì)譜儀是質(zhì)譜儀中最常見的一種，是采用四極電場(chǎng)進(jìn)行質(zhì)量分離的動(dòng)態(tài)質(zhì)譜儀。
四極桿質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由進(jìn)樣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離子檢測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，其中真空系統(tǒng)主要由接口部分、離子傳輸部分、質(zhì)量分析器部分和真空泵組成。離子化的樣品首先被引入接口部分（腔室1），在此處離子形成超聲射流，通過(guò)截取錐而進(jìn)入低真空的離子傳輸系統(tǒng)（腔室2），經(jīng)電壓加速和聚焦，傳輸至高真空的四極桿質(zhì)量分析器（腔室3），離子通過(guò)四極場(chǎng)的分離，按照質(zhì)量數(shù)由低到高的順序，到達(dá)離子檢測(cè)系統(tǒng)(腔室3)，最后經(jīng)過(guò)電信號(hào)的處理形成譜圖。
為了保證，1、四極桿質(zhì)量分析器和倍增器在施加高壓的過(guò)程中不致放電；2、離子束在與真空狀態(tài)下存在的氣體分子碰撞過(guò)程中不致過(guò)于嚴(yán)重?fù)p失，必須要確保質(zhì)譜儀在工作時(shí)，各腔室的真空度達(dá)到并穩(wěn)定的控制在預(yù)定范圍內(nèi)。另外，根據(jù)各腔室的真空度來(lái)實(shí)現(xiàn)離子源、離子透鏡單元和氣路單元等部件的級(jí)聯(lián)控制以及整機(jī)的流程控制，可以進(jìn)一步提高儀器的自動(dòng)化和智能化程度。
圖1 四極桿質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)圖
1、系統(tǒng)組成
http://genius-power.com/vacuum-measure/mass-spectrum/067126.html
2、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
http://genius-power.com/vacuum-measure/mass-spectrum/067127.html
3、軟件設(shè)計(jì)
http://genius-power.com/vacuum-measure/mass-spectrum/067128.html
4、測(cè)試結(jié)果
http://genius-power.com/vacuum-measure/mass-spectrum/067129.html
5、總結(jié)
本文介紹了一種用于四極桿質(zhì)譜儀的真空測(cè)量與控制系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)硬件電路及軟件設(shè)計(jì)等，在鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司的PlasmaMS 300 儀器上，實(shí)現(xiàn)了儀器真空系統(tǒng)真空度的測(cè)量和儀器其他單元的級(jí)聯(lián)控制和儀器的流程控制，其測(cè)試結(jié)果符合要求，確保了儀器的正常工作，提高了儀器的自動(dòng)化程度和可靠性。
