[发明专利]用于三重四极质谱仪中射频发生系统的相位同步方法

说明书

本发明公开了一种用于三重四极质谱仪中射频发生系统的相位同步方法，包括以下步骤：正极杆及负极杆产生的正弦电压经过采样电路引到减法运算电路，得到两电压的差，即调频波；然后对所述调频波进行解调，从而得到调幅波包络的脉动电流，所述脉动电流再经一阶低通滤波器，滤去高频噪声，得到相应的调制信号，所述调制信号即为正极杆和负极杆的相位误差转化而来的误差电压；将误差电压和射频电压，引入到模拟乘法器中，完成射频电源的相位跟踪和相位补偿。本发明提出并解决了三重四极杆的射频相位同步问题，控制电压为射频系统中正极杆和负极杆的相位误差，通过相位误差的变化，来补偿射频电压的相位，较简单的实现了相位跟踪和补偿。

技术领域

本发明涉及三重四极质谱仪射频发射系统，具体说是将无线电中的调制解调技术应用在三重四极质谱仪射频发生系统进行相位跟踪。

背景技术

三重四极质谱仪由于具有高灵敏度、分析速度快、样品用量少等特点，因此作为常规的定量分析仪器，被广泛的应用在军事侦察、核工业、公安工作、及环境科学领域。三重四极质谱仪对离子的筛选采用电压扫描的方式来实现。其原理是固定射频电压V的频率，通过改变电压U和V的值，可以使不同质量数的离子依次到达检测器，从而实现对离子的筛选。

射频发生系统是三重四极质谱仪的核心零部件，产生射频电压V，一方面用于离子的选择，另一方面保证离子在四极杆中维持螺旋运动状态，以致被选择的离子最终能到达离子计数器。三重四极杆由一对正极杆和一对负极杆组成。其工作原理：待检测的离子簇首先被吸引到正极杆1，射频电压V极性发生180°反转，离子簇被吸引到负极杆1，V第二次反转180°，离子簇被吸引到正极杆2，V第三次反转180°，离子簇被吸引到负极杆2；如此循环往复，维持待检测的离子簇在四级杆腔体内做螺旋运动。由原理可知，严格保证正极杆和负极杆的相位差始终维持在180°，是待选择离子簇能顺利到达离子计数器，并且最终能顺利完成离子检测的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种用于三重四极质谱仪中射频发生系统的相位同步方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于三重四极质谱仪中射频发生系统的相位同步方法，包括以下步骤：

质谱仪正极杆产生的正弦电压U_正为U_insinω(t),负极杆产生的正弦电压U_负为U_insin[ω(t)+π+ε],其中ε为正极杆和负极杆的相位误差，首先U_正和U_负经过采样电路引到减法运算电路，得到两电压的差，即调频波；

然后对该调频波进行解调，从而得到调幅波包络的脉动电流，该脉动电流再经一阶低通滤波器，滤去高频噪声，得到相应的调制信号，该调制信号即为正极杆和负极杆的相位误差转化而来的误差电压，该误差电压即为U_d(t)，该误差电压即为和相位误差成正比的正弦电压；

将误差电压U_d(t)和射频电压V，引入到模拟乘法器中，使U_d(t)的变化量反馈到射频电压的输出，即相位的变化最终引起射频电压的变化，使误差相位ε趋近于无穷小，完成射频电源的相位跟踪和相位补偿。

所述模拟乘法器的增益为:

本方案的解调电路为双向二极管检波。

本发明提出并解决了三重四极杆的射频相位同步问题，控制电压为射频系统中正极杆和负极杆的相位误差，通过相位误差的变化，来补偿射频电压的相位，较简单的实现了相位跟踪和补偿。

附图说明

图1为本发明实施提供的一种三重四极质谱仪中射频发生系统相位跟踪电路的结构框图: