[发明专利]基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统

说明书

本发明提供一种基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统，该系统包括：取样喷嘴、差分室、电离室、采样室、压力传感器、触发单元和采集单元；所述取样喷嘴设置于燃烧室端部，用于对样品进行持续取样；所述差分室通过机械泵控制气压，以使取样后的样品形成分子束；所述触发单元，通过所述压力传感器获取燃烧室压力值，在所述燃烧室压力值达到阈值后，触发电子枪向所述电离室发送电子束，以对所述分子束进行电离，从而得到样品离子；所述采集单元，对采样室的样品离子进行飞行时间质谱检测。通过本发明的系统，能够对全时段的多组分进行测量，不限于中间组分和特定组分，在每次满足检测条件时可进行快速高效的检测。

技术领域

本发明涉及快速压缩机组分诊断领域，尤其涉及一种基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统。

背景技术

快速压缩机是一种用于研究高压、中低温条件下化学反应动力学的瞬时反应器，对于理解燃料的负温度效应等基础燃烧理论以及研究内燃机实际燃烧过程具有重要意义。除了对于燃烧室压力、温度等宏观参数的测量外，对于中间组分的定性和定量测量可以为燃烧过程的研究提供更多的微观信息。

目前，快速压缩机的组分诊断系统包括：基于快速采样装置的色谱诊断法以及基于吸收光谱的激光诊断法。快速采样-色谱诊断法须将样品取出并使反应迅速淬熄，以正确反映采样时刻反应进程，因此，该系统每次只能测量一个时间点的物种组成及浓度。为得到随时间变化的浓度曲线，需要在同一工况下多次进行重复实验，测量效率低，且只能够对稳定中间组分进行测量，不具备快速性及完备性。基于吸收光谱的激光诊断法能够实时测量中间稳定组分及活泼自由基浓度随时间的变化，但是由于激光光源的单色性，一种激光器只能测量特定的某一种或有限几种中间组分，若要扩大测量目标，需要不同的激光器，成本高且实验光路布置复杂，不具备广泛性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统。

本发明提供一种基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统，包括：取样喷嘴、差分室、电离室、采样室、压力传感器、触发单元和采集单元；

所述取样喷嘴设置于燃烧室端部，用于对样品进行持续取样；

所述差分室通过机械泵控制气压，以使取样后的样品形成分子束；

所述触发单元，通过所述压力传感器获取燃烧室压力值，在所述燃烧室压力值达到阈值后，触发电子枪向所述电离室发送电子束，以对所述分子束进行电离，从而得到样品离子；

所述采集单元，对采样室的样品离子进行飞行时间质谱检测。

根据本发明一个实施例的基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统，还包括漏斗，所述漏斗靠近所述取样喷嘴端具有通孔，用于将样品送入差分室，另一端与差分室固定连接。

根据本发明一个实施例的基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统，还包括波纹管，所述波纹管包裹于差分室外围，一端与燃烧室外壁连接。

根据本发明一个实施例的基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统，所述差分室通过机械泵控制气压值，所述电离室和所述采样室均通过分子泵控制气压值；

所述燃烧室的第一气压值、所述差分室的第二气压值、所述电离室的第三气压值和所述采样室的第四气压值，压力值依次递减；

所述第三气压值用于实现分子束电离，所述第四气压值用于实现飞行时间质谱检测。

根据本发明一个实施例的基于快速压缩机的超快时间分辨质谱诊断系统，所述第一气压范围为10～40bar，所述第二气压值等级为10^-2Pa、所述第三气压值等级为10^-4Pa，所述第四气压值等级为10^-6Pa