[发明专利]一种信号发生器辅助射频电源调谐方法

说明书

本发明公开了一种信号发生器辅助射频电源调谐方法，包括：信号处理模块、内部时钟模块、功率放大模块、隔离变压器模块、四极杆总成、反馈控制模块；通过先用信号发生器进行大范围频率扫描，找到调谐频率，根据测出四极杆的电容值和LC谐振频率计算公式算出需要调节的电感，再选择合适的磁芯数量，通过改变特殊设计的电感元件中的磁芯，调整到计算出的电感值，从而达到要求频率，实现谱峰的调节，进而省去了大体积可调电容，提高了系统稳定性，又能适应大范围快速寻找调谐点的需求，该发明具有低成本，高效，高质量解决技术问题等优点。

技术领域

本发明涉及化学分析领域，尤其是涉及一种信号发生器辅助射频电源调谐方法。

背景技术

从20世纪60年代开始，质谱就广泛应用于有机化合物分子结构的测定。作为化学分析仪器的一种，质谱仪因为可以直接给出化学物质的分子量信息，越来越成为一种最重要的化学分析手段。其中，四极杆质谱仪具有高通量，高动态范围，易维护操作成为主流的质谱检测仪器。

四极杆及其射频电源是四极杆质谱仪的核心部件。四极杆通常由四个柱状电极按特定的空间分布组成，其中两个电极杆组成一对正极杆，另外两个电极杆组成一对负极杆。工作时，需在正极杆上施加电压V1＝U+Vcos(ωt)，同时在负极杆上施加电压V2＝-(U+Vcos(ωt))，其中U为DC直流电压，V为高频交流电压。通过调整U和V的大小及比例，可以使特定荷质比的离子通过四极杆的中心通道达到检测器，从而实现离子筛选得到质谱数据。其中，离子选出用射频与四极杆的组装制作精度决定了质谱的分辨率，灵敏度，质量范围，质量准确性等质谱的主要性能指标。

因为四极杆的负载电容通常只有10-50pF之间，而且其电容值受环境影响较大的空间分布电容，常常会因仪器的安装状态等有微小变化，而且射频电源的电子元器件也有精度限制，所以设计好的射频电源与输出电容负载之间仍需要进行匹配调谐。

根据LC共振的公式：F=1/[2π×√(L×C)]，目前四极杆质谱仪器厂家调谐的方式主要有三种：调节电容、调节频率和调节电感。

调节电容方式，由于普通电容在耐高压，耐大电流，稳定性（需要电容具有温漂低，电压系数低）等限制，没有合适，廉价的电容。国外厂家采用可调空气电容，但是体积比较大，调节范围窄（如：5pF-20pF），制作成本较高，最关键的，空气电容在不同的环境中（如湿度大幅变化时），电容值会有相应波动，影响调谐效果。

调节频率，调节频率可以快速达到调谐的效果，但是因为不同的频率值下，对应的谱峰质量轴会有差异，需要再校正，电压值要再调节才能获得相应的质量数范围，分辨率等，调节频率的DDS源质量通常低于高质量晶振的频率源，会导致谱峰质量有下降现象。

电感调节，当偏差较大时，初期不容易找到调节的方向。大范围调节电感时，需要增减磁芯，寻找连续大范围变化的电感值比较困难。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，提出一种可以平稳、高精度、低成本地实现信号发生器辅助射频电源调谐方法，该方法包括采用信号发生器输出扫描信号进行频率扫描，找到与四极杆总成产生谐振的射频电源频率，固定射频电源频率和电感值，选择标准电容代替所述四极杆总成，通过所述标准电容的串和/或并联，使所述标准电容与所述射频电源调谐，通过计算所述标准电容的电容值得到的电容值为四极杆总成的分布电容值；再次采用所述信号发生器输出扫描信号进行频率扫描，找到调谐频率，根据公式和所述四级杆总成的分布电容值计算电感值，调节隔离变压器模块，调整为所计算出的电感值，调节所述信号发生器输出信号,实现谱峰的调节。