【技术实现步骤摘要】
本技术涉及质谱仪检测环境，尤其是一种用于大气压接口质谱仪的真空系统。
技术介绍
1、质谱仪是一种现代分析仪器，被广泛地应用在各种分析检测领域。质谱仪工作的基本原理是：首先将样品电离成离子，然后通过电场或磁场将样品离子按质荷比（m/z）大小进行分析，从而获得复杂样品的分子量或化学结构等信息。
2、真空系统是质谱仪不可或缺的部件，这是因为：1）使用电场对离子进行分析的过程中，需要在真空环境下对离子进行操作，避免中性分子与离子发生碰撞或反应；2）一些关键部件，例如离子探测器，必须工作在高真空环境下，在低真空规环境下使用时这些器件将很快损毁；3）质谱仪的工作过程中，需要对相关电极施加交流或直流高压，在大气压环境或低真空环境，容易引起放电现象。
3、按照样品电离的区域处于真空环境或大气压环境，质谱可分为大气压接口质谱仪和真空电离质谱仪两类。大气压接口质谱仪应用非常广泛。在大气压接口质谱仪中，目标样品在处于大气压环境下的电离源中被电离成离子，所产生的样品离子通过离子接口进入质谱仪的真空系统中，经过离子聚焦和传输、离子导引后，进入质量分析器中进行分析。通过上述过程可以看出，大气压接口质谱仪必须配备差级真空系统，所述差级真空系统具有至少二级以上的真空腔体，第一级真空腔体通过一个小孔或毛细管（质谱接口）与大气压环境相连，第二级真空腔体通过一个小孔与第一级真空腔体相连，第三级真空腔体通过一个小孔与第二级真空腔体相连，如果有更多级的真空腔体，以此类推。
4、离子在大气压电离源中产生后，通过质谱接口进入第一级真空腔体
5、值得注意的是，无论是那种离子聚焦和传输装置，其离子聚焦和传输效率都与第一级真空腔内的压力（或真空度）直接相关，压力过高或过低都将导致性能的大幅下降。
6、现有的质谱仪，都是通过计算和设计，严格选择质谱接口的大小（小孔的孔径；或者毛细管的内径和长度）和第一级真空泵（后面称为前级真空泵）的抽速，从而使第一级真空腔内的压力维持在目标压力。现有的技术方案下，理想情况时质谱仪第一级真空腔体保持不变，可使离子聚焦和传输系统工作在最佳的气压条件下。但是，实际工作时，该方案存在以下不足：
7、1）大气压电离源的辅助气体和外界气态气流可能对第一级真空腔内的压力造成扰动，导致第一级真空腔内的压力波动，影响离子传输效率的稳定性；
8、2）质谱接口，特别是使用毛细管的质谱接头，在长时间的使用情况下可能形成局部堵塞，使得质谱接口的流阻受到极大的影响，导致第一级真空腔体的压力大幅降低，影响离子聚焦和传输装置的聚焦效率，降低离子的传输效率，从而降低仪器的灵敏度；
9、3）前级真空泵在使用过程中，其抽速存在一定的波动；进一步，前级真空泵使用一段时间后，其抽速降出现下降趋势，这将导致第一级真空腔中的压力升高，这也将影响离子聚焦和传输效率；
10、4）质谱仪器使用过程中，可能在不同场景下，需要更换不同的质谱接口（内径不同，或长度不同），更换质谱接口后，需要相应更换前级真空泵，以保持第一级真空腔内的压力不变，这种精确匹配是很难做到的，用户也无法针对每一种规格的质谱接口，专门匹配一台前级真空泵，毕竟前级真空泵的价格较昂贵。
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是：大气压电离源的辅助气体和外界气态气流可能对第一级真空腔内的压力造成扰动，导致第一级真空腔内的压力波动，影响离子传输效率的稳定性；使用毛细管的质谱接头，在长时间的使用情况下可能形成局部堵塞，使得质谱接口的流阻受到极大的影响，导致第一级真空腔体的压力大幅降低，影响离子聚焦和传输装置的聚焦效率，降低离子的传输效率，从而降低仪器的灵敏度；前级真空泵在使用过程中，其抽速存在一定的波动；更换不同的质谱接口，需要相应更换前级真空泵，以保持第一级真空腔内的压力不变，这种精确匹配是很难做到的，检测价格较昂贵。
2、本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，由差级真空腔体、质谱接口、前级真空泵、真空规、气体流量调节阀和控制模块构成；
3、差级真空腔体包括第一级真空腔体、第二级真空腔体和第三级真空腔体；
4、其中质谱接口、前级真空泵、真空规和气体流量调节阀都与第一级真空腔体相连接；
5、第一级真空腔体内部设置有离子聚焦和传输系统，所述第二级真空腔体内部设置有离子导引系统，所述质谱接口安装在第一级真空腔体的左侧开口位置；
6、所述气体流量调节阀外侧装配有用于连通第一级真空腔体与前级真空泵的电控切换阀；
7、所述电控切换阀外侧面上螺纹装配有外置式空气过滤机构。
8、所述气体流量调节阀可以是比例阀或电磁阀。
9、所述控制模块的控制算法或方法包括且不限于pid控制、模糊控制、神经网络控制。
10、所述第一级真空腔体的目标压力值可以为1-10 mbar之间。
11、所述电控切换阀包括固定套接在气体流量调节阀外侧的外部调节阀壳、活动装配在外部调节阀壳内部的内部调节阀芯、固定在气体流量调节阀外侧面上用于控制内部调节阀芯转动的外部调节电机、固定在外部调节阀壳外侧弧形面上与第一级真空腔体内部相连通的第一连接导管和固定在外部调节阀壳外侧弧形面上与前级真空泵之间的第二连接导管。
12、所述内部调节阀芯侧壁上开设有弧形调节齿槽，所述外部调节电机通过调节轴上的调节齿轮插入弧形调节齿槽内部与内部调节阀芯传动连接。
13、所述第一级真空腔体内侧面位于气体流量调节阀连通端之间开设有侧向装配口，所述侧向装配口内部固定有可拆卸式内置装配座。
14、所述可拆卸式内置装配座包括安装在侧向装配口内部的外部安装座、安装在侧向装配口内侧的内部闭合板、螺栓固定在内部闭合板侧面上的第一内置弧形导流板和第二内置弧形导流板。
15、所述真空规固定安装在外部安装座侧壁上。
16、本技术的有益效果是：
17、（1）本技术的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统中控制电路、真空规、气体流量调节阀和第一级真空规腔体共同构成一个闭环控制系统，通过控制模块实时读取真空规的测量值，并与其设定的目标气压进行比较，基于比较误差对气体流量调节阀的开度进行实时控制，提升控制精度，保持维持第一级真空腔压力稳定；
18、（2）即使质谱接口前端的气流扰动、质谱接口的流阻变化和前级真空泵的抽速波动这些不稳定的干扰因素存在，本系统也能保持第一级真空腔体内的压力恒定，自始至终使离子聚焦和传输装置工作在最佳的气压条件下，保证仪器的高灵敏度和长期稳定性；
19、（3）整个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征在于：由差级真空腔体、质谱接口（1）、前级真空泵（2）、真空规（3）、气体流量调节阀（4）和控制模块（5）构成；
2.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述气体流量调节阀（4）可以是比例阀或电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述控制模块（5）的控制算法或方法包括且不限于PID控制、模糊控制、神经网络控制。
4.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述第一级真空腔体（6）的目标压力值可以为1-10 mbar之间。
5.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述电控切换阀（11）包括固定套接在气体流量调节阀（4）外侧的外部调节阀壳（111）、活动装配在外部调节阀壳（111）内部的内部调节阀芯（112）、固定在气体流量调节阀（4）外侧面上用于控制内部调节阀芯（112）转动的外部调节电机（113）、固定在外部调节阀壳（111）外侧弧形面上与第一级真空腔体（6）内
6.根据权利要求5所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述内部调节阀芯（112）侧壁上开设有弧形调节齿槽（116），所述外部调节电机（113）通过调节轴上的调节齿轮（117）插入弧形调节齿槽（116）内部与内部调节阀芯（112）传动连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述第一级真空腔体（6）内侧面位于气体流量调节阀（4）连通端之间开设有侧向装配口，所述侧向装配口内部固定有可拆卸式内置装配座（13）。
8.根据权利要求7所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述可拆卸式内置装配座（13）包括安装在侧向装配口内部的外部安装座（131）、安装在侧向装配口内侧的内部闭合板（132）、螺栓固定在内部闭合板（132）侧面上的第一内置弧形导流板（133）和第二内置弧形导流板（134）。
9.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述真空规（3）固定安装在外部安装座（131）侧壁上。
...【技术特征摘要】
1.一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征在于：由差级真空腔体、质谱接口（1）、前级真空泵（2）、真空规（3）、气体流量调节阀（4）和控制模块（5）构成；
2.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述气体流量调节阀（4）可以是比例阀或电磁阀。
3.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述控制模块（5）的控制算法或方法包括且不限于pid控制、模糊控制、神经网络控制。
4.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述第一级真空腔体（6）的目标压力值可以为1-10 mbar之间。
5.根据权利要求1所述的一种用于大气压接口质谱仪的真空系统，其特征是：所述电控切换阀（11）包括固定套接在气体流量调节阀（4）外侧的外部调节阀壳（111）、活动装配在外部调节阀壳（111）内部的内部调节阀芯（112）、固定在气体流量调节阀（4）外侧面上用于控制内部调节阀芯（112）转动的外部调节电机（113）、固定在外部调节阀壳（111）外侧弧形面上与第一级真空腔体（6）内部相连通的第一连接导管（11...
【专利技术属性】
技术研发人员：马俊刚，王现玲，谭晓春，高健，姚国庆，王磊，
申请(专利权)人：苏州聚阳环保科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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