微波等离子体炬离子化源的构建及其应用基础研究

摘要

质谱是一种重要的分析技术，目前已被广泛应用于物理、化学、生物学、医学等领域中。离子化源在质谱仪中处于核心地位，而常压直接离子化技术是质谱离子化技术的发展方向。本文搭建了一种新型的基于微波等离子体炬的常压离子化源。在研制离子化源的过程中开发的全固态微波源具有可靠性好、频率稳定度高、工作电压低、操作维护方便等优点。此外，设计了基于Modbus协议的控制系统，给出了硬件配置和上位机的软件程序。应用结果表明，该系统运行稳定可靠，操作简单，有效的提高了离子化源的整体性能。最后，做了相关参数的测试优化并用此离子化源做了射击残留物的分析，证明其具有无需样品预处理、灵敏度高、测定速度快等优点。
　　 论文主要包括以下内容：
　　 1.概括了质谱技术的发展，简单介绍了等离子体技术和质谱离子化技术的研究现状。
　　 2.从传统的离子化技术和新兴的常压离子化技术两方面对质谱离子化技术进行综述。归纳和总结了这些技术的原理、装置、应用及其优缺点等内容。
　　 3.构建了微波等离子体炬离子化源。对其原理和结构进行详细的描述并着重介绍了一下全固态微波源系统和智能控制系统。
　　 4.对微波等离子体炬离子化源进行应用基础研究，对离子化源的相关参数进行实验优化。用微波等离子体炬离子化源对大气背景进行了分析，设计了一种射击残留物的快速检测方法。
　　 5.总结和展望。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 质谱分析法

1.1.2 等离子体技术

1.2 质谱离子化技术的研究现状

1.3 本文的研究思路及主要内容

2 质谱离子化技术的进展

2.1 传统的离子化技术

2.2 常压的离子化技术

2.2.1 与ESI相关的常压离子化技术

2.2.2 与APCI相关的常压离子化技术

2.3 小结

3 微波等离子体炬离子化源的研制

3.1 微波等离子体炬离子化源的原理

3.2 微波等离子体炬离子化源的结构

3.2.1 微波等离子体炬装置

3.2.2 全固态微波源

3.2.3 智能控制系统

3.3 小结

4 基于Modbus协议的智能控制系统的设计

4.1 控制系统总体设计方案

4.2 控制系统的硬件设计

4.2.1 硬件需求分析

4.2.2 硬件平台选择

4.2.3 硬件的组态

4.3 基于MODBUS协议的上位机软件的设计

4.3.1 Modbus协议的介绍

4.3.2 上位机与微处理器的串口通信

4.3.3 数据的接收和发送子程序

4.3.4 上位机界面设计

4.4 小结

5 微波等离子体炬离子化源质谱法的应用基础研究

5.1 微波等离子体炬离子化源实验条件的优化

5.1.1 质谱反吹气的流速的选择

5.1.2 微波等离子体炬炬焰距离毛细管入口处的距离和角度

5.1.3 Endplate和capillary entrance的电压

5.1.4 工作气体的流速，微波源的输出功率

5.2 大气背景成分分析

5.3 基于微波等离子体炬质谱法的射击残留物的检测

5.3.1 概述

5.3.2 实验部分

5.5 小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

作者简介

作者在攻读硕士学位期间的研究成果