基于辉光放电质谱仪的样品检测系统技术方案

本发明专利技术涉及辉光放电质谱仪技术领域，具体公开了基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，包括光学接收检测模块，用于光学聚焦、分光源自样品的光信号传输到离子源、质量分析器及离子检测器模块,并利用检测器接收了光信号，经过信号放大和传输，光信号被转换成电信号,经过信号收发通讯模块的输入输出；本发明专利技术通过通过增设GDMS样品离子校准模块，通过利用已知成分和含量的标准样品，通过辉光放电产生的离子束与质谱仪进行校准，得到每种元素的相对灵敏度因子，并对未知样品进行定量分析，以及利用QUANTUM软件处理模块实现混合量子经典模型的快速原型设计和训练功能，以及优化新量子算，提高GDMS的定量分析能力。提高GDMS的定量分析能力。提高GDMS的定量分析能力。

【技术实现步骤摘要】
基于辉光放电质谱仪的样品检测系统


[0001]本专利技术涉及辉光放电质谱仪
，具体涉及基于辉光放电质谱仪的样品检测系统。

技术介绍

[0002]辉光放电质谱仪是用于检测固态样品中含有的元素成分、杂质含量及其纯度，通过在辉光放电腔室内充满低压氩气，并在阴阳极施加电压形成辉光放电状态，而放电气体电离的离子和电子频繁碰撞待测样品的原子，使其样品得到极大的溅射和电离，由此结合质谱仪的光学聚焦捕捉样品的分光，将接收的光信号转换成电信号传输到计算机中进行信号处理，以及采用检测软件对样品成分进行分析、计算及检测，但是现有的辉光放电质谱仪在进行样品检测时存在固定样品校准、电压、材料、冷却工艺的干扰、以及电子控制的软件计算模型未优化而影响分析结果。
[0003]现有的辉光放电质谱仪的样品检测系统中，通过将样品导入，利用机械辅助设备对样品进行预处理，经过辉光放电质谱仪的内部检测系统进行信号的采集、处理、分析及检测，但是为了提高辉光放电质谱仪的检测精确度，现有的技术是在样品检测前进行校准操作，以此减小影响检测仪器的必然误差，以及降低检测过程中存在的参数条件影响的偶然误差问题。
[0004]因此，本申请提出一种基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，通过在建立性能指标的定量评价综合模型，将性能指标的参数，包括检测器噪声、分辨率、灵敏度、检出限、示值误差及重复性，进行计算分析，进行减小影响检测仪器的必然误差，以及降低检测过程中存在的参数条件影响的偶然误差问题。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题r/>[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，通过增设GDMS样品离子校准模块，通过利用已知成分和含量的标准样品，通过辉光放电产生的离子束与质谱仪进行校准，得到每种元素的相对灵敏度因子，并对未知样品进行定量分析，以及利用QUANTUM软件处理模块实现混合量子经典模型的快速原型设计和训练功能，以及优化新量子算法，解决了
技术介绍
中提出的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，包括光学接收检测模块，用于光学聚焦、分光源自样品的光信号传输到离子源、质量分析器及离子检测器模块,并利用检测器接收了光信号，经过信号放大和传输，光信号被转换成电信号,经过信号收发通讯模块的输入输出，传送到计算机控制显示模块中进行信号再处理；
[0009]离子源、质量分析器及离子检测器模块，是集合用于分离和检测不同同位素的仪
器于一体，贯穿样品检测系统的模块，其中，离子源用于在高真空条件下对样品分子进行电离和溅射的离子化装置，质量分析器是根据质荷比的大小，将同时进入器内的不同质量的离子分离的设备，离子检测器接收质量分析器分离后的离子，并将放大后的离子信号传输到计算机中，利用QUANTUM软件采集、处理，绘制成质谱图；
[0010]信号收发通讯模块，用于接收光学接收检测模块和离子源、质量分析器及离子检测器模块中传输的光信号，经过光信号传输到光电倍增管中进行电信号的转换处理，并将转换的电信号传输到计算机控制显示模块进行信息再处理；
[0011]GDMS样品离子校准模块，是将特定样品进行若干次的检测实验，根据检测器噪声、分辨率、灵敏度、检出限、示值误差及重复性的校准参数进行计量数据对比，并量化限定符合该辉光放电质谱仪的校准水平，对待测样品进行相同校准参数值的离子检测，并传输到QUANTUM软件处理模块中计算分析，输出图谱；
[0012]计算机控制显示模块，是接收信号收发通讯模块输出的电信号，利用计算机的处理器将接收的电信号转换成逻辑信号，利用二进制表示，传输数据经过OSI协议由物理层、数据连接层、网络层、传输层、会话层、表示层及应用层进行通信至系统中其它模块；
[0013]QUANTUM软件处理模块，接收计算机控制显示模块的逻辑信号，利用数字化形式带入到QUANTUM软件中，将采集的信息带入到人工智能的机器学习算法中，利用软件里面的程序对辉光放电质谱仪内采集的原始数据进行校正、平滑、积分、拟合、定量的操作，用于获得样品的元素组成和深度分布信息。
[0014]进一步地，所述光学接收检测模块包括有辉光放电光源单元和光学机构检测单元，辉光放电光源单元，用于在低压气体中显示辉光的气体放电现象，是由辉光放电灯在真空泵提供的差压中的直流辉光放电，利用惰性气体放电产生的等离子体发出的光，进行分析气体中原子相互作用的信息；其中，真空泵用于提供低压气体环境，使辉光放电灯能够正常工作，具体为真空泵抽走放电管内的气体，降低气压，以及抽走被溅射的原子，保证样品中元素成分与接收到的光谱强度始终保持同步；辉光放电灯是利用气体放电产生的等离子体发出的光，需要在低压气体中才能形成稳定的辉光放电区域。
[0015]光学机构检测单元，利用透镜、狭缝、反光镜和光栅色仪对监测样品进行物体的清晰成像和光束的准直、光路的折叠和调整、光谱的分离和聚焦，以及波长的筛选和控制；其中，透镜用于聚焦、扩散离子束，改变离子的传输效率和分辨率；狭缝用于限制离子束的宽度和方向，提高质谱仪的分辨率和信噪比；反光镜用于改变离子束的传输方向，增加质谱仪的灵敏度和动态范围；光栅色仪用于分散不同波长的光线，形成光谱，实现波长选择和测量。
[0016]进一步地，所述离子源、质量分析器及离子检测器模块的样品检测，包括以下步骤：
[0017]A1、将样品导入惰性气体真空离子源电离腔室，用于样品的电离和分离；
[0018]A2、提供电压进行电离分子成离子进入加速电场发生溅射，用于样品的筛选和检测；
[0019]A3、二次离子化后进行质荷比分离，并采集放大离子信号传输至信号接收器，用于样品的电荷转换和信号转换。
[0020]进一步地，所述信号收发通讯模块是由光电倍增管信号放大器和协议通信接收器
组成，光电倍增管信号放大器是由光电探测器和信号放大器组成，利用外光电效应和二次电子发射效应将微弱的光信号放大成可检测的电信号的真空电子器件，具体由光阴极、倍增级和阳极的部分组成，具有高增益、低噪声、高频率响应和大信号接收区等特点；协议通信接收器是将电信号转换为协议数据包的设备，根据不同的通信标准和协议进行编码和解码，用于与其他设备进行通信和交互，实现数据的传输和处理。
[0021]进一步地，GDMS样品离子校准模块的校准方法是建立性能指标的定量评价综合模型，根据校准步骤选择参考离子，在GDMS设备上，设置检测条件和校准样品离子校准参数，通过实时监测和记录样品离子和参考离子的信号强度，并根据参考离子信号比上样品离子信号，得到相对强度比值，再用该比值乘样品离子的理论强度，得到校准后的样品离子信号强度，采用MATLAB编辑的代码表示：
[0022]％设有一组标准溶液和样品的吸光度数据
[0023]％标准溶液浓度(mol/L)
[0024]c＝[0.01,0.02,0.03,0.04,0.05]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，其特征在于：包括光学接收检测模块，用于光学聚焦、分光源自样品的光信号传输到离子源、质量分析器及离子检测器模块,经过信号收发通讯模块的输入输出，传送到计算机控制显示模块中进行信号再处理；离子源、质量分析器及离子检测器模块，是集合用于分离和检测不同同位素的仪器于一体的模块；信号收发通讯模块，用于接收光学接收检测模块和离子源、质量分析器及离子检测器模块中传输的光信号，进行电信号的转换处理，并将转换的电信号传输到计算机控制显示模块进行信息再处理；GDMS样品离子校准模块，是将特定样品进行若干次的检测实验，根据校准参数进行计量数据对比，并量化限定符合该辉光放电质谱仪的校准水平，对待测样品进行相同校准参数值的离子检测，并传输到QUANTUM软件处理模块中计算分析，输出图谱；计算机控制显示模块，是接收信号收发通讯模块输出的电信号，利用计算机的处理器将接收的电信号转换成逻辑信号通信至系统中其它模块；QUANTUM软件处理模块，接收计算机控制显示模块的逻辑信号，将采集的信息带入到人工智能的机器学习算法中。2.根据权利要求1所述的基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，其特征在于：所述光学接收检测模块包括有辉光放电光源单元和光学机构检测单元，辉光放电光源单元，用于在低压气体中显示辉光的气体放电现象，是由辉光放电灯在真空泵提供的差压中的直流辉光放电，利用惰性气体放电产生的等离子体发出的光，进行分析气体中原子相互作用的信息。光学机构检测单元，利用透镜、狭缝、反光镜和光栅色仪对监测样品进行物体的清晰成像和光束的准直、光路的折叠和调整、光谱的分离和聚焦，以及波长的筛选和控制。3.根据权利要求1所述的基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，其特征在于：所述离子源、质量分析器及离子检测器模块的样品检测，包括以下步骤：A1、将样品导入惰性气体真空离子源电离腔室；A2、提供电压进行电离分子成离子进入加速电场发生溅射；A3、二次离子化后进行质荷比分离，并采集放大离子信号传输至信号接收器。4.根据权利要求1所述的基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，其特征在于：所述信号收发通讯模块是由光电倍增管信号放大器和协议通信接收器组成，光电倍增管信号放大器是由光电探测器和信号放大器组成，利用外光电效应和二次电子发射效应将微弱的光信号放大成可检测的电信号的真空电子器件；协议通信接收器是将电信号转换为协议数据包的设备，根据不同的通信标准和协议进行编码和解码，用于与其他设备进行通信和交互。5.根据权利要求1所述的基于辉光放电质谱仪的样品检测系统，其特征在于：GDMS样品离子校准模块的校准方法是建立性能指标的定量评...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘焱，何永强，苏耿贤，李利霞，
申请(专利权)人：苏州博飞克分析技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：