一種用于四極桿質譜儀的控制與數據采集系統，屬于質譜儀技術領域。該數據采集系統包括：數模轉換模塊，用于產生控制電壓；電平轉換模塊，用于將前放傳來的脈沖信號進行調制；數據采集模塊，耦接于電平轉換模塊，用于對調制后的信號進行采集計數；控制模塊，耦接于數模轉換模塊和數據采集模塊，用于根據計算機設置值經數模轉換模塊轉換之后輸出控制電壓；同時，按照數據采集流程控制數據采集模塊進行數據采集，并將采集數據傳輸至計算機進行數據處理。本發明專利技術提出的控制采集系統同時實現了四極桿射頻電源的控制和儀器的數據采集，提高了儀器的精密控制和自動化程度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于質譜儀
，特別是涉及一種四極桿質譜儀中用于射頻電源控制和數據采集的控制采集系統。
技術介紹
質譜儀是一種分離和檢測不同同位素的儀器，其原理是根據帶電粒子在電磁場中能夠偏轉的原理，按物質原子、分子或分子碎片的質量差異進行分離和檢測物質組成的一類儀器。質譜儀主要由以下幾部分組成:樣品引入系統、離子源、接口部分、離子聚焦系統、質量分析器、檢測系統等，其中，質量分析器是其核心部分。根據質量分析器的種類和原理不同，質譜儀可以分為磁偏轉式質譜儀、離子阱質譜儀(IT-MS)、飛行時間質譜儀(TOF-MS)、傅里葉變換離子回旋共振質譜儀(FTICR-MS)和四極桿質譜儀(Q-MS)等。而其中，四極桿質譜儀是目前最成熟且應用最廣泛的一種。四極桿質量分析器一般由4根相同長度和直徑的圓柱形或雙曲面的金屬棒組成，長度一般為150?200mm，直徑大約10mm，工作頻率為2?3MHz，主要起到將離子按照質荷比分離的作用，該功能的實現是通過控制電路控制射頻電源，將幅度為U和V的直流和射頻施加在每根極棒上，一對極棒為正，另一對極棒為負，施加在每對極棒上的電壓都具有同樣的幅度，但相位相差180°。被分析的離子沿軸向被引進四極桿裝置的一端，施加的射頻電壓使所有離子偏轉進入一個振蕩路徑而通過極棒，適當地選擇射頻和直流電壓，則只有給定的m/z離子才能獲得穩定的路徑而通過極棒，從其另一端輸出，其他離子將被過分偏轉，與極棒碰撞，并在極棒上被中和而丟失，從而實現了分離離子的功能。四極桿質量分析器系統將離子按質荷比分離后最終引入檢測器，檢測器將離子轉換成電子脈沖，然后將此微弱小信號經前放模塊處理放大，發送給數據采集模塊進行采集計數。計數值的大小與樣品中分析離子的濃度有關，通過與已知濃度的標準比較，實現未知樣品的痕量元素的定量分析。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種用于四極桿質譜儀的控制與數據采集系統，采用ARM和FPGA相結合的架構，利用ARM芯片外設豐富、通訊功能強大及控制能力強的優點與計算機進行通訊；利用FPGA芯片并行處理能力強和速度快的優點進行電壓控制與數據采集計數。具體如下:—種控制采集系統，用于質譜儀中射頻電源的控制，進而實現被測離子的篩選，同時對檢測器系統出來的電子脈沖信號進行采集計數，并上傳至計算機進行數據處理。包括控制模塊、通訊模塊、數模轉換模塊、數據采集模塊、電平轉換模塊和運放調制模塊。其中控制模塊，與通訊模塊通過CAN總線相連，并耦接于數模轉換模塊和數據采集模塊，用于根據計算機設置值經數模轉換模塊轉換之后輸出控制電壓；同時，按照數據采集流程控制數據采集模塊進行數據采集，并將采集數據傳輸至計算機進行數據處理。通訊模塊，耦接于控制模塊和計算機，用于控制模塊和計算機之間的數據通訊。數模轉換模塊，耦接于控制模塊和運放調制模塊，用于產生四極桿射頻電源的控制電壓。數據采集模塊，耦接于控制模塊和電平轉換模塊，用于對調制后的信號進行采集計數。電平轉換模塊，耦接于數據采集模塊，用于將前放傳來的脈沖信號進行調制。運放調制模塊，耦接于數模轉換模塊，用于對數模轉換模塊輸出的電壓進行調制得到所需的電壓值。由上可知，本專利技術所提出的控制采集系統中，控制模塊通過通訊模塊根據計算機設置值，一方面控制數模轉換模塊輸出控制電壓，該控制電壓經運放調制模塊調制后，輸出給四極桿射頻電源產生四極桿所需電壓；另一方面控制模塊根據整個數據采集流程，控制電平轉換模塊將脈沖信號輸入到數據采集模塊進行采集計數，并將計數值通過通訊模塊傳給計算機進行數據處理?！靖綀D說明】圖1為本專利技術的實施方式的控制采集系統的模塊示意圖?！揪唧w實施方式】為了使本領域相關技術人員更好地理解本專利技術的技術方案，下面將結合本專利技術實施方式的附圖，對本專利技術實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述。關于本文中所出現的“耦接”，可以指兩模塊(或單元、元件)的直接連接，也可以指兩模塊(或單元、元件)的間接連接，即兩模塊(或單元、元件)間還存在其他模塊(或單元、元件)。參照圖1，圖1繪示了本專利技術一實施方式的控制采集系統的模塊示意圖。本實施方式中，控制模塊，與通訊模塊通過CAN總線相連，并耦接于數模轉換模塊和數據采集模塊，用于根據計算機設置值經數模轉換模塊轉換之后輸出控制電壓；同時，按照數據采集流程控制數據采集模塊進行數據采集，并將采集數據傳輸至計算機進行數據處理。通訊模塊，耦接于控制模塊和計算機，用于控制模塊和計算機之間的數據通訊。數模轉換模塊，耦接于控制模塊和運放調制模塊，用于產生四極桿射頻電源的控制電壓。數據采集模塊，耦接于控制模塊和電平轉換模塊，用于對調制后的信號進行采集計數。電平轉換模塊，耦接于數據采集模塊，用于將前放傳來的脈沖信號進行調制。運放調制模塊，耦接于數模轉換模塊，用于對數模轉換模塊輸出的電壓進行調制得到所需的電壓值。以上僅表達了本專利技術的部分實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本專利技術專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本專利技術的保護范圍?！局鳈囗棥?.一種用于四極桿質譜儀的控制與數據采集系統，其特征在于，包括控制模塊、通訊模塊、數模轉換模塊、數據采集模塊、電平轉換模塊和運放調制模塊； 控制模塊與通訊模塊通過CAN總線相連，并耦接于數模轉換模塊和數據采集模塊，用于根據計算機設置值經數模轉換模塊轉換之后輸出控制電壓；同時，按照數據采集流程控制數據采集模塊進行數據采集，并將采集數據傳輸至計算機進行數據處理； 通訊模塊耦接于控制模塊和計算機，用于控制模塊和計算機之間的數據通訊； 數模轉換模塊耦接于控制模塊和運放調制模塊，用于產生四極桿射頻電源的控制電壓； 數據采集模塊耦接于控制模塊和電平轉換模塊，用于對調制后的信號進行采集計數； 電平轉換模塊耦接于數據采集模塊，用于將前放傳來的脈沖信號進行調制； 運放調制模塊耦接于數模轉換模塊，用于對數模轉換模塊輸出的電壓進行調制得到所需的電壓值。【專利摘要】一種用于四極桿質譜儀的控制與數據采集系統，屬于質譜儀
該數據采集系統包括：數模轉換模塊，用于產生控制電壓；電平轉換模塊，用于將前放傳來的脈沖信號進行調制；數據采集模塊，耦接于電平轉換模塊，用于對調制后的信號進行采集計數；控制模塊，耦接于數模轉換模塊和數據采集模塊，用于根據計算機設置值經數模轉換模塊轉換之后輸出控制電壓；同時，按照數據采集流程控制數據采集模塊進行數據采集，并將采集數據傳輸至計算機進行數據處理。本專利技術提出的控制采集系統同時實現了四極桿射頻電源的控制和儀器的數據采集，提高了儀器的精密控制和自動化程度。【IPC分類】G01N27/62, H01J49/42【公開號】CN105097417【申請號】CN201510524762【專利技術人】李凱, 李明, 宋春苗, 宮小燕, 何小意, 唐興斌, 劉述清, 呂海馬 【申請人】鋼研納克檢測技術有限公司【公開日】2015年11月25日【申請日】2015年8月24日本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于四極桿質譜儀的控制與數據采集系統，其特征在于，包括控制模塊、通訊模塊、數模轉換模塊、數據采集模塊、電平轉換模塊和運放調制模塊；控制模塊與通訊模塊通過CAN總線相連，并耦接于數模轉換模塊和數據采集模塊，用于根據計算機設置值經數模轉換模塊轉換之后輸出控制電壓；同時，按照數據采集流程控制數據采集模塊進行數據采集，并將采集數據傳輸至計算機進行數據處理；通訊模塊耦接于控制模塊和計算機，用于控制模塊和計算機之間的數據通訊；數模轉換模塊耦接于控制模塊和運放調制模塊，用于產生四極桿射頻電源的控制電壓；數據采集模塊耦接于控制模塊和電平轉換模塊，用于對調制后的信號進行采集計數；電平轉換模塊耦接于數據采集模塊，用于將前放傳來的脈沖信號進行調制；運放調制模塊耦接于數模轉換模塊，用于對數模轉換模塊輸出的電壓進行調制得到所需的電壓值。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李凱，李明，宋春苗，宮小燕，何小意，唐興斌，劉述清，呂海馬，
申請(專利權)人：鋼研納克檢測技術有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
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