CN107638793A - 一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于,包括：处理池，添加池，回收池，废气室，传感器组，控制器，排风扇和排风阀门；所述处理池，用以集中处理质谱仪产生的所有废气；添加池，用以自动添加处理池中的处理液；回收池，用以回收处理池中使用过的处理液；废气室，用以废气2的吸附和检测，产生可排放的废气3；传感器组，用以检测废气的各项气体参数；控制器，接收上位机的指令，接收传感器组的信息，实时传送给上位机，集中处理废气，处理液的添加和排除；控制气体的排放；排风扇，用以调整排风量的大小，控制废气排出的速度；排风阀门，连接联通排风口和废气室。

Description

一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统

技术领域

本发明涉及一种自动气体处理系统，特别涉及用于给质谱仪提供集中处理多余气体功能的自动气体处理系统。

背景技术

电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS) 是20 世纪70 年代迅速发展起来的分析测试技术，其原理是利用电感耦合等离子体将分析样品中所含的元素离子化为带电离子，通过离子传输系统将带电离子引入质量分析器中，按不同质荷比分开，经探测器将离子电流放大后，由测控系统处理给出分析结果。与其它分析技术相比，ICP-MS 具有检出限低、线性范围宽、可快速同时检测各种元素等优点。随着应用范围的扩大，ICP-MS 已发展成为本领域的一种常规的分析测试技术。

质谱仪主要由进样系统、离子源、离子导入和离子传输、质量分析器、探测器组成，而不论是进样系统，离子源的产生、导入或者传输等过程都需要高压气体参与，会产生大量的气体；同时，样品分析的过程中也会产生一定量的酸碱腐蚀气体，因此，废气的集中排除至关重要，主要问题有两点，如下：

首先，在采样系统、离子源的产生、运输时，对高压的惰性气体最终没有进行处理，气瓶中的气体工作完成后直接排放至空气中；

其次，在质谱仪工作时点火燃烧产生的废气；样品检测产生的酸、碱有腐蚀的气体通过排风口直接排除，影响周围环境，有时候因为排风口故障时，造成排除困难，甚至废气倒灌，污染实验室环境；

基于以上两点，可知气体处理的重要性，如果想解决气体排放造成的相关问题，则需要给质谱仪构建气体处理系统；目前国内质谱仪现有的气体处理方法，多采用直接排放至空气中，缺少相关的处理，具体地说，缺少对废气的集中处理，需要增加自动控制的气体处理系统。

发明内容

鉴于上述内容，有必要针对现有的废气处理的问题，提出可以集中处理多余气体的自动气体处理系统。

本发明的提出了一种自动气体处理系统，用于处理质谱仪的废气排放，包括：

处理池，用以集中处理质谱仪产生的所有废气，包括废气1和经过酸碱中和过滤处理后产生的废气2；

添加池，用以自动添加处理池中的处理液；

回收池，用以回收处理池中使用过的处理液；

废气室，用以废气2的吸附和检测，产生可排放的废气3；

传感器组，用以检废气包括压力、温度、PH等各项气体参数；

控制器，接收上位机的指令，接收传感器组的信息，实时传送给上位机，集中处理废气，相关处理液的添加和排除；控制气体的排放；

排风扇，用以调整排风量的大小，控制废气排出的速度；

排风阀门，连接联通排风口和废气室，当废气处理完后，排风阀打开，将废气排出；当排风口压力过高时，排风阀关闭，防止废气倒灌；

在第一实施方式中，处理池还包括：

与质谱仪连接的气体管道、酸性处理池、碱性处理池和活性炭吸附池；

所述酸性处理池和所述碱性处理池相邻但不相通，所述酸性处理池和碱性处理池都和活性炭吸附池相通；

废气1是从废气管道进入酸性处理池或碱处理池底部，经过酸碱中和处理后，进入吸附池进行吸附处理，然后通往传感器组检测。

在第一实施方式中，添加池还包括：

酸性处理液、碱性处理液和溶液泵，及时地添加处理液，维持处理池的酸碱度；

在第一实施方式中，回收池还包括：

回收池本体和回收阀门，所述回收池将使用过后的处理液进行回收；

在第一实施方式中，传感器组还包括：

所述传感器组还包括：pH传感器，气体压力传感器，气体温度传感器，风速传感器；

pH传感器，检测废气1的酸碱度，以区分酸碱性不同的气体，通入不同的处理池中，达到最终的酸碱平衡；气体压力传感器，当压力达到阈值时，控制器打开排气阀门和排风扇，始终保持着从质谱仪到排风口的空气对流，保证废气的正常排出；气体温度传感器，监控温度异常的气体；风速传感器，监控排风对流空气风速，实时调控排风扇风速。

在第一实施方式中，废气室还包括：

废气室本体和过滤网，所述过滤网过滤检测合格的废气2，所述废气室产生废气3，并且暂时储存即将排放的废气3。

在第一实施方式中，控制器还包括：

控制芯片，通讯接口、通讯总线及外围电路组成，解码上位机的指令，读取传感器组的参数，控制排风阀门的开度、排风扇的电机转速，返回传感器组的值至上位机，监控气体的各项参数。

在第一实施方式中，排风扇还包括：数字通讯电路、直流电机以及电机驱动电路；所述电机驱动电路完成解码控制器的驱动信号，例如PWM控制信号，实时调整排风扇的风速；所述数字通讯电路完成上位机和系统的信息交换。

在第一实施方式中，排风阀门还包括：

数字通讯电路、阀门控制器以及驱动电路；用以解码控制器的驱动信号，实时调整排风阀门的开度；当排风口的压力异常，排风阀门关断，防止废气倒灌，同时控制器向上位机发出通风系统异常的警告。

综上，本发明所提出的集中控制的自动排风系统，能提高废气处理效率，防止废气倒灌，污染实验环境，减少质谱仪工作时产生的废气对环境的影响。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1绘示了本发明实施方式的自动气体处理系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域相关技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施方式的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

关于本文中所出现的“耦接”，可以指两模块或两单元或两元件的直接连接，也可以指两模块或两单元或两元件的间接连接，即两模块或两单元或两元件间还存在其它模块或单元或元件）。

参照图1，图1绘示了本发明实施方式的自动气体处理系统的模块示意图。

在本实施方式中，自动气体处理系统主要由处理池、添加池、回收池、废气室、传感器组、控制器、排风扇、排风阀门组成，外部耦接着排风口以及质谱仪的各个废气管道，配合上位机控制，最终完成将质谱仪产生的废气集中处理、排放，并能够有效防止废气倒灌的功能，减少质谱仪工作时，对环境的影响。

如图1所示，当质谱仪进入工作模式后，由上位机下达自检指令，自动排风系统接收后，进入自检模式，中控器检测处理池中处理液的酸碱度，控制打开排风阀门、排风扇，接收各个传感器返回的数据信号，同时控制各个阀门开关，确定排风控制器状态正常后，发送待机指令给上位机；确定排风控制系统待机时，上位机发送工作指令至排风控制系统的控制器，控制器解码后，自动排风控制系统进入工作模式。

工作模式中，上位机可以直接控制排风系统的各个组件,例如风速的调控，检测废气池的酸碱度等，或者上位机可以直接交予自动排风控制器自主完成处理功能，即自动控制模式。

在排风控制器进入自动模式后，当质谱仪的废气1经过气体管道即将进入处理池时，由传感器组检测废气1的pH值，传递给由控制器处理，打开相关处理池的控制阀门，例如偏酸性气体则打开碱性处理池阀门或偏碱性气体则打开酸性处理池阀门，废气1进入处理池处理；

经过酸碱中和处理的废气1，之后进入活性炭吸附池，进行吸附处理，形成了处理过后的废气2；

废气2产生后，由管道进入传感器组检测各项指标，例如温度、pH、压力等，并通过总线将数据传输至中控器；

控制芯片接收处理完的各项气体指标，通过和控制器内部气体指标对比，达到阈值后，例如酸碱达到平衡、气体温度正常等，打开气体阀门，废气2进入废气室；

进入废气室时，废气2经过最后的过滤形成可以排放的废气3；

废气3经过短暂存储后，系统准备开始对废气的排放。

中控器通过驱动电路首先打开排气阀，输出PWM信号至排风扇，启动排风功能，当废气室与排风口建立对流后，中控器通过传感器组对废气池中产生的废气风速，自动调整PWM的值，调整排风扇的电机速度，从而保证废气排放时始终有一个稳定持续的状态排放。

在整个排风控制器工作的状态中，各项传感器实时传递着各项参数至控制器；当处理池中的处理液酸碱度下降到警戒值时，控制器打开溶液泵添加处理液，同时打开回收阀，回收使用后的处理液，直到处理液的指标正常后，关闭溶液泵和回收阀，保证了质谱仪的持续工作。

以上仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于,包括：处理池，添加池，回收池，废气室，传感器组，控制器，排风扇，排风阀门；

处理池，用以集中处理质谱仪产生的所有废气；

添加池，用以自动添加处理池中的处理液；

回收池，用以回收处理池中使用过的处理液；

废气室，用以废气2的吸附和检测，产生可排放的废气3；

传感器组，用以检测废气的各项气体参数；

控制器，接收上位机的指令，接收传感器组的信息，实时传送给上位机，集中处理废气，处理液的添加和排除；控制气体的排放；

排风扇，用以调整排风量的大小，控制废气排出的速度；

排风阀门，连接联通排风口和废气室。

2.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于, 所述处理池还包括：与质谱仪连接的气体管道，酸性处理池，碱性处理池和活性炭吸附池。

3.根据权利要求2所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于, 所述酸性处理池和所述碱性处理池相邻但不相通，所述酸性处理池和碱性处理池都和活性炭吸附池相通。

4.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于, 所述添加池还包括：酸、碱处理液，以及溶液泵。

5.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于, 所述回收池还包括：回收池本体和回收阀门，所述回收池将使用过后的处理液进行回收。

6.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于, 所述传感器组还包括：pH传感器，气体压力传感器，气体温度传感器，风速传感器。

7.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于, 所述废气室还包括：废气室本体和过滤网，所述过滤网安装在废气室本体的进气口处，所述过滤网过滤检测合格的废气2，所述废气室产生废气3，并且暂时储存即将排放的废气3。

8.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于,所述控制器还包括：控制芯片、通讯接口、通讯总线及外围电路，所述控制器解码上位机的指令，读取传感器组的参数，控制排风阀门的开度、排风扇的电机转速，返回传感器组的值至上位机，监控气体的各项参数。

9.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于, 排风扇还包括：数字通讯电路、直流电机以及电机驱动电路；所述电机驱动电路完成解码控制器的驱动信号，实时调整排风扇的风速；所述数字通讯电路完成上位机和系统的信息交换。

10.根据权利要求1所述的一种电感耦合等离子体质谱仪自动气体处理系统，其特征在于, 排风阀门还包括：数字通讯电路、阀门控制器以及驱动电路；驱动电路用以解码控制器的驱动信号，实时调整排风阀门的开度；当排风口的压力异常，排风阀门关断，防止废气倒灌，同时控制器向上位机发出通风系统异常的警告。