质谱检测装置及方法与流程

本发明涉及质谱检测领域，尤其涉及一种质谱检测装置及方法。

背景技术：

1、等离子体，又称电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质。等离子体的形状和体积与气体一样，都是不固定的，会依着容器而改变。等离子体导电率较高，也会在磁场的作用下，显现出各种三维结构，例如丝状物、圆柱状物和双层等。

2、在实现本发明构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：相关技术中对等离子体环境下的检测方法无法检测未知物质，并且不能同时检测多种物质和自由基的浓度。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种质谱检测装置及方法。

2、根据本发明的第一个方面，提供了一种质谱检测装置，包括：

3、反应器模块，包括石英管、多孔陶瓷塞、两个电极片和加热带，上述多孔陶瓷塞设置在上述石英管的内部，在上述多孔陶瓷塞远离上述石英管进气端的一侧被配置为放置催化剂，上述石英管内部包括反应区，两个上述电极片设置在与上述石英管的上述反应区相对应的外表面，上述加热带设置在上述石英管和两个上述电极片的外表面；上述反应器模块，配置为从上述石英管的进气端通入待处理气体，上述待处理气体经过上述多孔陶瓷塞在上述反应区经过上述催化剂的催化剂处理、两个上述电极片的电离处理以及上述加热带的加热处理，得到等离子体；

4、电离控制模块，包括高频交流电源，上述高频交流电源的正极连接两个上述电极片中的一个，上述高频交流电源的负极连接两个上述电极片中的另一个，上述电离控制模块配置为向两个上述电极片提供用于进行上述电离处理的电压信号；

5、加热控制模块，与上述加热带连接，配置为向上述加热带提供用于上述加热处理的控制信号；

6、质谱处理模块，包括采样探头、锥孔体和质谱仪，上述采样探头设置在上述石英管的出气端，靠近上述反应区，上述锥孔体的尖头端与上述采样探头连接，上述锥孔体的圆头端与上述质谱仪连接，上述质谱处理模块配置为通过采样探头对上述等离子体进行采样后通过锥孔体形成分子束，利用上述质谱仪的窄线宽四波混频可调谐激光光源对上述分子束进行软电离产生离子，对上述离子加速后进行电信号检测，得到离子电信号检测结果，并根据上述离子电信号检测结果确定上述待处理气体经过等离子体处理后的气体成分。

7、根据本发明的实施例，上述质谱仪包括一级真空室、二级真空室、离子检测器和信号处理单元；

8、上述一级真空室与上述锥孔体连接，配置为接收上述分子束并对上述分子束进行真空处理；

9、上述二级真空室，与上述一级真空室连接，配置为利用上述窄线宽四波混频可调谐激光光源对真空处理后的分子束进行软电离产生离子，并对电离后的离子进行加速；

10、上述离子检测器，配置为对加速后的离子进行电信号检测，得到离子电信号检测结果；

11、上述信号处理单元，配置为根据上述离子电信号检测结果确定上述待处理气体经过等离子体处理后的气体成分。

12、根据本发明的实施例，上述石英管的出气端包括出气分支和采样分支，上述采样分支的形状为锥体，上述锥孔体嵌套在上述采样分支内。

13、根据本发明的实施例，上述电离控制模块还包括示波器、电压探头、高压探头和取样电容，上述示波器通过上述电压探头与上述取样电容连接、通过上述高压探头与两个上述电极片连接，上述示波器配置为利用上述电压探头和上述取样电容记录两个上述电极片在进行上述电离处理的情况下产生的电荷信号，利用上述高压探头记录两个上述电极片在进行上述电离处理的情况下产生的电压信号。

14、根据本发明的实施例，上述加热控制模块包括热电偶，上述热电偶设置在上述加热带内部，上述热电偶用于在上述加热处理中检测上述加热带的温度，以使上述加热控制模块能够根据上述加热带的温度向上述加热带提供用于上述加热处理的控制信号。

15、根据本发明的实施例，上述窄线宽四波混频可调谐激光光源的线宽小于1mev，波长范围为110nm～170nm；

16、上述一级真空室的压力为10-5托，上述二级真空室的压力为10-7托。

17、根据本发明的实施例，上述采样探头与上述反应区之间的距离小于1mm，上述采样分支的开口直径为0.1mm，上述采样探头的开口直径为1mm。

18、根据本发明的实施例，上述石英管为长度100mm、宽度7mm、高度4mm的长方体，上述石英管的壁厚为1mm，上述电极片的长度为30mm、宽度为7mm。

19、根据本发明的实施例，上述信号处理单元，还配置为根据上述离子电信号检测结果，利用重构离子电流法确定上述待处理气体经过等离子体处理后的气体成分。

20、本发明的第二方面提供了一种质谱检测方法，应用于如本发明实施例的质谱检测装置，包括：

21、从石英管的进气端通入待处理气体；

22、上述待处理气体经过多孔陶瓷塞在上述石英管的反应区经过催化剂的催化剂处理、两个电极片的电离处理以及加热带的加热处理，得到等离子体；

23、通过采样探头对上述等离子体进行采样后通过锥孔体形成分子束；

24、利用质谱仪的窄线宽四波混频可调谐激光光源对上述分子束进行软电离产生离子；

25、对上述离子加速后进行电信号检测，得到离子电信号检测结果；

26、根据上述离子电信号检测结果确定上述待处理气体经过等离子体处理后的气体成分。

27、根据本发明提供的质谱监测装置及方法，通过电离处理、催化剂处理以及加热处理三种催化方式对待测量气体进行催化得到等离子体，增加了催化方式的多样化，并且可以对等离子体进行原位采样，利用窄线宽四波混频可调谐激光光源进行电离，确定测量结果，不需要已知数据进行对比就可以实现对未知物质的检测，并且不需要根据被测物质选择激光，提升了激光就可以对不同物质进行测量。

技术特征：

1.一种质谱检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述质谱仪包括一级真空室、二级真空室、离子检测器和信号处理单元；

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述石英管的出气端包括出气分支和采样分支，所述采样分支的形状为锥体，所述锥孔体嵌套在所述采样分支内。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电离控制模块还包括示波器、电压探头、高压探头和取样电容，所述示波器通过所述电压探头与所述取样电容连接、通过所述高压探头与两个所述电极片连接，所述示波器配置为利用所述电压探头和所述取样电容记录两个所述电极片在进行所述电离处理的情况下产生的电荷信号，利用所述高压探头记录两个所述电极片在进行所述电离处理的情况下产生的电压信号。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述加热控制模块包括热电偶，所述热电偶设置在所述加热带内部，所述热电偶用于在所述加热处理中检测所述加热带的温度，以使所述加热控制模块能够根据所述加热带的温度向所述加热带提供用于所述加热处理的控制信号。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述窄线宽四波混频可调谐激光光源的线宽小于1mev，波长范围为110nm～170nm；

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述采样探头与所述反应区之间的距离小于1mm，所述采样分支的开口直径为0.1mm，所述采样探头的开口直径为1mm。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述石英管为长度100mm、宽度7mm、高度4mm的长方体，所述石英管的壁厚为1mm，所述电极片的长度为30mm、宽度为7mm。

9.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元，还配置为根据所述离子电信号检测结果，利用重构离子电流法确定所述待处理气体经过等离子体处理后的气体成分。

10.一种质谱检测方法，应用于如权利要求1～9中任一项所述的装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种质谱检测装置及方法，可以应用于质谱检测技术领域。该装置包括：反应器模块，包括石英管、多孔陶瓷塞、两个电极片和加热带；反应器模块，配置为从石英管的进气端通入待处理气体，得到等离子体；电离控制模块，包括高频交流电源，电离控制模块配置为向两个电极片提供用于进行电离处理的电压信号；加热控制模块，配置为向加热带提供用于加热处理的控制信号；质谱处理模块，包括采样探头、锥孔体和质谱仪，质谱处理模块配置为通过采样探头对等离子体进行采样后通过锥孔体形成分子束，利用质谱仪的窄线宽四波混频可调谐激光光源对分子束进行软电离产生离子，并根据离子电信号检测结果确定待处理气体经过等离子体处理后的气体成分。技术研发人员：乔海清,赵皓,郭书言受保护的技术使用者：青岛市产品质量检验研究院（青岛市产品质量安全风险监测中心）技术研发日：技术公布日：2024/7/29