CN112782263A - 一种六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，所述方法包括：设定六氟化硫气体组分中被矫正离子的标准质量数；设定被矫正离子的质量数矫正系数；对六氟化硫气体样品进行检测，得到被矫正离子的探测量；基于被矫正离子的探测量计算得到所对应的质量数；基于所对应的质量数得到最优化的质量数校正系数；基于最优化的质量数校正系数计算得到最优的质量数数据。本发明实施例利用六氟化硫气体产生的质谱信号对其它组分的质谱信号进行实时校正，以提高质量数稳定性和质谱信号强度的稳定性。

Description

一种六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，特别涉及一种六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法。

背景技术

电力行业普遍采用检测分析六氟化硫气体组分含量的方法来实现六氟化硫电气设备内部故障的诊断。质谱分析技术兼备优异的定性分析能力和高灵敏度，在电力行业六氟化硫气体组分检测领域具有广泛的应用前景。

六氟化硫电气设备数量庞大、现场检测需求量大，需要使用便携式质谱仪来完成现场检测工作。在实际应用中，便携式质谱仪在质量数、离子检测信号强度等方面的稳定性不足影响了该技术的应用前景。便携式质谱仪，对六氟化硫气体中各组分电离得到的离子信号强度受其电离源关键部件，如激光发生器、加热放电钨丝、真空紫外灯等的稳定性影响很大。在连续运行过程中，激光发生器、加热放电钨丝、真空紫外灯等会不可避免的发生衰减，造成质谱检测信号的波动。

现有技术中，现场标定可避免因信号波动带来检测结果的偏离，但是需要携带多种标准气体，会影响现场工作效率。部分研究人员采用同时接入样品气体和内标物气体，通过内标物质谱信号强度对样品质谱信号进行实时校正的方法，来解决现场测试中信号波动的问题。但是该方法一方面需要携带和不断消耗内标物气体，影响质谱仪的便携性；另一方面需要精确控制和匹配内标物气体与样品气体的压力和流速，操作难度大，不利于现场实施。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题，提供一种六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，利用六氟化硫气体产生的质谱信号对其它组分的质谱信号进行实时校正，以提高质量数稳定性和质谱信号强度的稳定性。

本发明实施例提供一种六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，所述方法包括：

设定六氟化硫气体组分中被矫正离子的标准质量数；

设定被矫正离子的质量数矫正系数；

对六氟化硫气体样品进行检测，得到被矫正离子的探测量；

基于被矫正离子的探测量计算得到所对应的质量数；

基于所对应的质量数得到最优化的质量数校正系数；

基于最优化的质量数校正系数计算得到最优的质量数数据。

所述设定六氟化硫气体组分中被矫正离子的标准质量数包括：

设定SF₅ ⁺的标准质量数y₁，y₁取值为126.96；SF₃ ⁺的标准质量数y₂，y₂取值为88.97；SF⁺标准质量数y₃，y₃取值为50.97；F⁺标准质量数y₄，y₄取值为19.00。

所述设定被矫正离子的质量数矫正系数包括：

设定质量数校正系数初始值w_o。

所述对六氟化硫气体样品进行检测，得到被矫正离子的探测量包括：

开启质谱仪，对六氟化硫气体样品进行检测，得到SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的探测量，其中：SF₅ ⁺对应探测量为x₁，SF₃ ⁺对应探测量为x₂，SF⁺对应探测量为x₃，F⁺对应探测量为x₄。

所述基于被矫正离子的探测量计算得到所对应的质量数包括：

根据所用的质谱仪的质量分析器的原理，离子的质量数y与质谱仪的探测量x满足以下的理论函数：

y＝f(x，w) 公式(1)

其中w＝[w₁，w₂，...w_n]^T为质量数校正系数；

将x₁、x₂、x₃、x₄分别带入公式(1)计算得到所对应的质量数f(x_i，w_o)，其中：i＝1，2，3，4。

所述基于所对应的质量数得到最优化的质量数校正系数包括：

这里得到最优化的质量数校正系数w_t，使得SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的质量数与标准质量数之间差值的平方根为最小。

所述方法还包括：通过F⁺的信号强度与预设信号强度的比较，对各组分离子的信号强度进行实时线性校正。

相比于现有技术，本发明实施例利用六氟化硫气体产生的质谱信号对其它组分的质谱信号进行实时校正，以提高质量数稳定性和质谱信号强度的稳定性，以及利用六氟化硫气体作为内标物进行校正，可有效提高六氟化硫气体组分质谱检测信号的稳定性。利用六氟化硫气体产生的质谱信号对其它组分的质谱信号进行实时校正，提高使用质谱分析六氟化硫气体组分时质谱仪质量数稳定性和信号强度的稳定性的方法，以提高测试结果的可靠性。其不需要使用全氟三丁胺调谐液，在现场通过六氟化硫气体产生的质谱信号即可实现对质谱的调谐；不需要携带标准气体，在现场通过六氟化硫气体产生的质谱信号即可实现对各组分的离子信号可靠校正；解决了因激光发生器、加热放电钨丝、真空紫外灯等电离源关键发生衰减，造成质谱检测信号波动的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法流程图；

图2是本发明实施例中的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法另一流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例涉及的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，具体来说就是在使用质谱分析六氟化硫气体组分时，将六氟化硫作为内标物，利用六氟化硫气体产生的质谱信号对其它组分的质谱信号进行实时校正，以提高质量数稳定性和质谱信号强度的稳定性。

本发明实施例利用六氟化硫气体产生的质谱信号对其它组分的质谱信号进行实时校正，提高使用质谱分析六氟化硫气体组分时质谱仪质量数稳定性和信号强度的稳定性的方法，以提高测试结果的可靠性。

实施例一：

本发明实施例所涉及的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，其方法包括：设定六氟化硫气体组分中被矫正离子的标准质量数；设定被矫正离子的质量数矫正系数；对六氟化硫气体样品进行检测，得到被矫正离子的探测量；基于被矫正离子的探测量计算得到所对应的质量数；基于所对应的质量数得到最优化的质量数校正系数；基于最优化的质量数校正系数计算得到最优的质量数数据。

所述设定六氟化硫气体组分中被矫正离子的标准质量数包括：

设定SF₅ ⁺的标准质量数y₁，y₁取值为126.96；SF₃ ⁺的标准质量数y₂，y₂取值为88.97；SF⁺标准质量数y₃，y₃取值为50.97；F⁺标准质量数y₄，y₄取值为19.00。

所述设定被矫正离子的质量数矫正系数包括：

设定质量数校正系数初始值w_o。

所述对六氟化硫气体样品进行检测，得到被矫正离子的探测量包括：

开启质谱仪，对六氟化硫气体样品进行检测，得到SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的探测量，其中：SF₅ ⁺对应探测量为x₁，SF₃ ⁺对应探测量为x₂，SF⁺对应探测量为x₃，F⁺对应探测量为x₄。

所述基于被矫正离子的探测量计算得到所对应的质量数包括：

根据所用的质谱仪的质量分析器的原理，离子的质量数y与质谱仪的探测量x满足以下的理论函数：

y＝f(x，w) 公式(1)

其中w＝[w₁，w₂，...w_n]^T为质量数校正系数；

将x₁、x₂、x₃、x₄分别带入公式(1)计算得到所对应的质量数f(x_i，w_o)，其中：i＝1，2，3，4。

所述基于所对应的质量数得到最优化的质量数校正系数包括：

这里得到最优化的质量数校正系数w_t，使得SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的质量数与标准质量数之间差值的平方根为最小。

所述方法还包括：通过F⁺的信号强度与预设信号强度的比较，对各组分离子的信号强度进行实时线性校正。

实施例二：

图1示出了本发明实施例中的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法流程图，其通过SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的质量数检测值与标准质量数的比较，对质谱仪的质量数进行实时校正，具体步骤如下：

根据所用的质谱仪的质量分析器的原理，离子的质量数y与质谱仪的探测量x满足以下的理论函数：

y＝f(x，w) (1)

其中w＝[w₁，w₂，...w_n]^T为质量数校正系数

S101、设定标准质量数：设定SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的标准质量数y_i(i＝1，2，3，4)分别为126.96，88.97，50.97和19.00；

S102、设定质量数校正系数：设定质量数校正系数初始值w_o；

S103、产生离子质量数数据：开启质谱仪，对六氟化硫气体样品进行检测，得到SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的探测量x_i(i＝1，2，3，4)，带入函数(1)计算得到质量数f(x_i，w_o)；

步骤S101、S102、S103按照上述顺序循环进行，直到得到最优化的质量数校正系数w_t，使得SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的质量数与标准质量数之间差值的平方根为最小；

S104、质量数校正：利用最优化的质量数校正系数w_t，计算得到最优的质量数数据f(x_i，w_t)。

图2示出了本发明实施例中的六氟化硫气体组分质谱信号强度的校正方法，通过F⁺的信号强度与预设信号强度的比较，对各组分离子的信号强度进行实时线性校正，具体步骤如下：(S1中校正的数据为离子的质量数，即质谱图中的X轴，S2中校正的数据为离子的信号强度，即质谱图中的Y轴)

S201设定F⁺的理想信号强度：设定单次测试条件下，F⁺的理想信号强度γ_s；

S202、产生离子信号强度数据：开启质谱仪，对六氟化硫气体样品进行检测，得到F⁺的信号强度γ₁和组分离子i的信号强度γ_i,0；

S203、计算离子信号强度校正系数：离子信号强度校正系数η＝γ₁/γ_s；

S204、组分离子信号强度校正：对各组分离子的信号强度进行线性补偿校正，得到组分离子i校正后的信号强度γ_i,t＝γ_i,0/η＝(γ_i,0*γ_s)/γ₁。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、不需要使用全氟三丁胺调谐液，在现场通过六氟化硫气体产生的质谱信号即可实现对质谱的调谐；

2、不需要携带标准气体，在现场通过六氟化硫气体产生的质谱信号即可实现对各组分的离子信号可靠校正；

3、解决了因激光发生器、加热放电钨丝、真空紫外灯等电离源关键发生衰减，造成质谱检测信号波动的问题。

使用便携式飞行时间质谱仪，对以六氟化硫为平衡气的浓度为50.5μL/L的二硫化碳标准气体在一定间隔时间测试6次，采用所述的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，通过SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的质量数检测值与标准质量数的比较，对质谱仪的质量数进行实时校正。校正后测得二硫化碳产生的CS₂ ⁺离子的质量数为75.95，CS₂ ⁺离子的标准质量数为75.94；6次测试得到的二硫化碳产生的CS₂ ⁺离子的信号强度如图1所示，采用所述的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，通过F⁺的信号强度与预设信号强度的比较，对CS₂ ⁺离子的信号强度进行实时线性校正，校正后信号重复性RSD由9.16％提升至0.71％，可见自动校正技术显著提高了测试结果的稳定性。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，其特征在于，所述方法包括：

设定六氟化硫气体组分中被矫正离子的标准质量数；

设定被矫正离子的质量数矫正系数；

对六氟化硫气体样品进行检测，得到被矫正离子的探测量；

基于被矫正离子的探测量计算得到所对应的质量数；

基于所对应的质量数得到最优化的质量数校正系数；

基于最优化的质量数校正系数计算得到最优的质量数数据。

2.如权利要求1所述的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，其特征在于，所述设定六氟化硫气体组分中被矫正离子的标准质量数包括：

设定SF₅ ⁺的标准质量数y₁，y₁取值为126.96；SF₃ ⁺的标准质量数y₂，y₂取值为88.97；SF⁺标准质量数y₃，y₃取值为50.97；F⁺标准质量数y₄，y₄取值为19.00。

3.如权利要求2所述的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，其特征在于，所述设定被矫正离子的质量数矫正系数包括：

设定质量数校正系数初始值w_o。

4.如权利要求3所述的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，其特征在于，所述对六氟化硫气体样品进行检测，得到被矫正离子的探测量包括：

开启质谱仪，对六氟化硫气体样品进行检测，得到SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的探测量，其中：SF₅ ⁺对应探测量为x₁，SF₃ ⁺对应探测量为x₂，SF⁺对应探测量为x₃，F⁺对应探测量为x₄。

5.如权利要求4所述的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，其特征在于，所述基于被矫正离子的探测量计算得到所对应的质量数包括：

根据所用的质谱仪的质量分析器的原理，离子的质量数y与质谱仪的探测量x满足以下的理论函数：

y＝f(x，w) 公式(1)

其中w＝[w₁，w₂，...w_n]^T为质量数校正系数；

将x₁、x₂、x₃、x₄分别带入公式(1)计算得到所对应的质量数f(x_i，w_o)，其中：i＝1，2，3，4。

6.如权利要求5所述的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，其特征在于，所述基于所对应的质量数得到最优化的质量数校正系数包括：

这里得到最优化的质量数校正系数w_t，使得SF₅ ⁺、SF₃ ⁺、SF⁺和F⁺的质量数与标准质量数之间差值的平方根为最小。

7.如权利要求1至6任一项所述的六氟化硫气体组分质谱信号的校正方法，其特征在于，所述方法还包括：通过F⁺的信号强度与预设信号强度的比较，对各组分离子的信号强度进行实时线性校正。

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