CN114400178A - 一种用于质谱分析仪的光源切换装置及质谱分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于质谱分析仪的光源切换装置，包括步进电机和与步进电机输出端固定连接的旋转架，所述旋转架上沿周向设置有至少两个光源组件，光源组件能够跟随旋转架转动到工作位置并被导通进行工作。本发明通过步进电机驱动旋转架转动切换使用不同的光源组件进行工作，从而能够在光源组件因积聚的污染物导致光强下降时，切换新的光源组件保持光强，换下来的光源组件能够自然脱落进行清理或人工清理。保持监测的连续性，减少数据缺失。
Description
技术领域
本发明涉及质谱分析技术领域，尤其涉及一种用于质谱分析仪的光源切换装置及质谱分析系统。
背景技术
质谱法将待测样品分子或原子电离，再将离子按质荷比(m/z)进行分析和检测。电子轰击电离(EI)是质谱技术应用最早、最广泛的电离源之一。EI使用电加热的金属丝(钨、铼、钍铱合金或钍铼合金)产生的热电子轰击待测分子。由于电子能量通常为70eV，远高于有机分子的电离能，从而会使待测物产生大量碎片。
光电离(PI)是一种软电离源。低压光电离通常使用真空紫外灯(如：氪灯)作为光电离源。氪灯出射光子能量为10.0和10.6eV，超过大部分有机物的电离能。与EI相比，PI电离几乎可以避免或只产生很少的碎片离子，具有灵敏度高、无极性歧视、软电离等优势，越来越受到人们的关注。
低压光电离质谱常用于大气、工业环境的气体的在线监测，工作时间长，需要仪器能保持长期稳定运行。然而，由于低压光电离质谱工作压力在数帕至数百帕，且氪灯的MgF2窗片距离质谱电离区域非常近，氪灯照射区域的电离物种等容易吸附在氪灯窗片上。随着工作时间增长，氪灯表面吸附物种增多，将导致光强逐渐下降，待测物信号强度衰减，从而造成检测实验数据不准确。要恢复灯的强度，必须关灯让表面吸附物质慢慢脱附，这个一过程需要数小时甚至数日。另外一种方法是将灯从真空中取出并擦拭表面，这样必须停止数据采集，关停真空泵。此外，氪灯的寿命仅为1000-2000小时。每次更换氪灯时，也要求关停真空泵。更换以后，还需要再次抽真空恢复到工作状态，2-3天后才能恢复稳定运行，从而造成监测数据的缺失。
公开号为CN104707816A的发明专利申请公开了一种真空紫外灯的在线自清洁方法，通过检测样品强度的变化情况，确实是否需要对紫外灯进行清洁，使用清洁气通入电离区对真空紫外灯上吸附的氧化污染物进行还原清洁，但是该方法在清洁过程中也不可避免的对质谱仪的正常使用存在影响，导致监测数据的缺失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过切换光源避免光源上吸附的污染物影响质谱分析结果的光源切换装置，以使质谱分析仪能够连续正常的工作。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种用于质谱分析仪的光源切换装置，包括步进电机和与步进电机输出端固定连接的旋转架，所述旋转架上沿周向设置有至少两个光源组件，光源组件能够跟随旋转架转动到工作位置并被导通进行工作。
本发明通过步进电机驱动旋转架转动切换使用不同的光源组件进行工作，从而能够在光源组件因积聚的污染物导致光强下降时，切换新的光源组件保持光强，换下来的光源组件能够自然脱落进行清理或人工清理，保持监测的连续性，减少数据缺失。
优选的，所述旋转架包括与步进电机的输出端固定连接的旋转盘和与旋转盘同轴固接的负极导电圈，所述光源组件一端固定于负极导电圈上，另一端穿过所述旋转盘。
优选的，所述旋转盘的侧面分别设置有负极电刷和正极电刷，所述负极电刷与负极导电圈的外圆面接触，所述光源组件的负极与负极导电圈接触，所述光源组件的正极靠近所述旋转盘设置，所述光源组件转动到工作位置时，所述正极电刷与光源组件的正极接触。
优选的，所述光源组件包括真空紫外灯、和分别套设于真空紫外灯两端的法兰座和正极导电圈，所述正极导电圈内设置有正极导电弹片，所述正极电刷设置于正极导电弹片的旋转路径上，设置所述法兰座的一端还设置有与负极导电圈接触的负极导电弹片。
优选的，所述正极导电弹片包括套设于真空紫外灯外侧的导电环，所述导电环内部沿周向设置有多个弹片，所述弹片能够与真空紫外灯的外表面接触，所述导电环被限制在正极导电圈和真空紫外灯之间。
优选的，所述正极电刷和负极电刷均为黄铜弹片，正极电刷和负极电刷分别通过螺栓固定于电刷座上，所述电刷座设置于旋转架的侧面。
优选的，所述步进电机固定于一电极座上，步进电机和旋转架分处于电机座的两侧。
优选的，所述电机座的侧面通过螺栓固定有限位座，所述限位座沿竖直方向设置，限位座上与螺栓配合的位置沿水平方向开设有腰型槽；所述限位座上还设置有一微动开关，所述微动开关上设置有限位弹片，所述法兰盘上在每个光源组件的旁边分别设置有一个凸台，所述凸台能够与限位弹片接触使步进电机停止转动。
优选的，所述微动开关通过螺栓固定在限位座上，所述限位座与微动开关配合的位置沿竖直方向设置有腰型槽。
本发明还提供了使用所述的用于质谱分析仪的光源切换装置的质谱分析系统，包括依次设置的光源切换装置、推斥电极、聚焦电极和进样锥，所述推斥电极和聚焦电极之间分别设置有样品进管和内标进气管，所述内标进气管向系统提供参照内标物，所述光源切换装置上的光源组件能够发出紫外光对推斥电极和聚焦电极之间的物种进行光电离。
本发明提供的用于质谱分析仪的光源切换装置及质谱分析系统的优点在于：通过步进电机驱动旋转架转动切换使用不同的光源组件进行工作，从而能够在光源组件因积聚的污染物导致光强下降时，切换新的光源组件保持光强，换下来的光源组件能够自然脱落进行清理或人工清理，保持监测的连续性，减少数据缺失。
真空紫外光电离质谱仪电离腔体中的氪灯采用组件形式120度均布固定在旋转盘上，三组紫外灯其中一组在工位上，与电离区域同心时，另外两组是在空位区域，更换拆卸方便。假如某一只紫外灯烧坏，只要拆紫外灯组件即可更换；
两组电刷式弹片分别为三只紫外灯供电，设计结构为正极单独供电，负极并联供电，这样的设计形式当其中一个紫外灯旋转到与电离区域同心时，正极圈就触碰到正极电刷，紫外灯得电后点亮。三组紫外灯的工作状态为：其中一个灯工作时另外两个灯处于熄灭状态，在一个电离腔里装置三组紫外灯，减少真空电离腔体的拆卸；
当真空步进电机带动旋转盘转动时，旋转盘上面的凸台就会触碰到微动限位开关，反馈信号促使电机停止。当步进电机完成一组紫外灯工位切换时，微动限位开关是为了让紫外灯更精准与电离区域同心的一种修正。在结构设计上微动限位开关的横向与纵向都可以做微调整；
真空紫外光电离质谱仪在实验或过程监控中，无需终止质谱分析仪，即可预先设定好的时间进行切换新的紫外灯，提高了实验效率和实验检测持续性；
在电离区域设计了内标气体进入，旋转紫外灯的工位切换在时间上可以进行设置。参照内标物在某个时间点的衰减值同位补偿给检测物种。这样可以得出检测物种校准后的信号强度。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的用于质谱分析仪的光源切换装置的示意图；
图2为本发明的实施例提供的用于质谱分析仪的光源切换装置的侧视图；
图3为本发明的实施例提供的用于质谱分析仪的光源切换装置的俯视图；
图4为本发明的实施例提供的用于质谱分析仪的光源切换装置的光源组件的示意图；
图5为本发明的实施例提供的用于质谱分析仪的光源切换装置的光源组件的爆炸图；
图6为本发明的实施例提供的用于质谱分析仪的光源切换装置的微动开关的示意图；
图7为本发明的实施例提供的质谱分析系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供了一种用于质谱分析仪的光源切换装置，包括步进电机1和与步进电机1输出端固定连接的旋转架2，所述旋转架2上沿周向设置有至少两个光源组件3，光源组件3能够跟随旋转架2转动到工作位置并被导通电路进行工作。
本实施例通过步进电机1驱动旋转架2转动切换使用不同的光源组件3进行工作，从而能够在光源组件3因积聚的污染物导致光强下降时，切换新的光源组件3保持光强，换下来的光源组件3能够自然脱落进行清理或人工清理，保持监测的连续性，减少数据缺失。
具体的，所述旋转架2包括与步进电机1的输出端固定连接的旋转盘21和与旋转盘21同轴固接的负极导电圈22，所述光源组件3的一端固定于所述负极导电圈22上，另一端穿过所述旋转盘21，从而通过旋转盘21支撑光源组件3，本实施例中所述旋转架2上均匀设置有三个所述光源组件3。
结合图1、图2和图3，所述旋转架2的侧面分别设置有负极电刷41和正极电刷42，所述负极电刷41与负极导电圈22的外圆面接触，在旋转架2转动过程中，使负极导电圈22能够一直接入电路，持续导通，所述光源组件3的负极与负极导电圈22接触导通，所述光源组件3的正极设置于靠近旋转盘21的位置，所述光源组件3转动到工作位置时，所述正极电刷42与光源组件3的正极接触。所述正极电刷42和负极电刷41均为黄铜弹片，正极电刷42和负极电刷41分别通过螺栓固定在电刷座4上，所述电刷座4固定设置于旋转架2的侧面。
参考图4和图5，所述光源组件3包括真空紫外灯31，真空紫外灯31的两端分别套设有法兰座32和正极导电圈33，所述正极导电圈33内设置有正极导电弹片34，所述正极电刷42设置于正极导电弹片34的旋转路径上，设置所述法兰座32的一端还设置有与负极导电圈22接触的负极导电弹片35。
所述法兰座32优选为菱形法兰座，通过螺栓固定在负极导电圈22上，负极导电弹片35与负极导电圈22接触导通，在使用时，光源组件3的负极持续导通，正极在工作工位被导通，从而在工作工位被点亮工作。
所述正极导电弹片34包括套设于真空紫外灯31外侧的导电环341，所述导电环341内部沿周向设置有多个弹片342，所述弹片342围合的内径小于真空紫外灯31的外径，所述弹片342倾斜压在真空紫外灯31的表面上，方便与正极电刷42接触导电。
再参考图1，所述步进电机1固定于一电机座5上，所述步进电机1通过螺栓安装在电机座5上，旋转架2和步进电机1分处于电机座5的两侧。
结合图6，所述电机座5的侧面通过螺栓固定有限位座51，所述限位座51上与螺栓配合的位置沿水平方向设置有腰型槽，从而使限位座51能够沿水平方向滑动调整位置，所述限位座51上还设置有一微动开关52，所述微动开关52上具有限位弹片53，所述法兰盘21上在每个光源组件3的旁边分别设置有一个凸台23，在法兰盘21转到时，所述凸台23能够与限位弹片53接触，在限位弹片53被压下的情况下，微动开关52发出信号使步进电机1停止转动。在开始工作前，通过调整限位座51和微动开关52的位置，确保步进电机1停止时，所述光源组件3处于工作位置。
具体的，所述微动开关52通过螺栓固定在限位座51上，所述限位座51与微动开关52配合的位置沿竖直方向设置有腰型槽，从而使微动开关52能够沿竖直方向调整位置。通过微动开关52的设置，可以在转动过程中，当凸台23与限位弹片53接触时，时步进电机1自动停止转动，从而使光源组件3运动到工作工位后能够自动停止。
参考图7，本实施例还提供了一种基于所述的光源切换装置的质谱分析系统，包括依次设置的光源切换装置、推斥电极61、聚焦电极62和进样锥63，所述推斥电极61和聚焦电极62之间分别设置有样品进管64和内标进气管65，所述内标进气管65向系统提供参照内标物，所述光源切换装置上的光源组件3能够发出紫外光对推斥电极61和聚焦电极62之间的物种进行光电离。
在进行质谱分析时，当真空紫外灯31在长时间工作后光窗受到污染导致光强下降的情况下，可通过切换光源使信号回到原有的强度，但是在切换光源时有可能存在信号波动，影响信号的连续采集，此时可通过内标进气管65提供的参照内标物的信号对样品进管64提供的待测物的信号进行修正，从而对波动的信号进行校准，获得有效的连续监测数据。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：包括步进电机和与步进电机输出端固定连接的旋转架，所述旋转架上沿周向设置有至少两个光源组件，光源组件能够跟随旋转架转动到工作位置并被导通进行工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：所述旋转架包括与步进电机的输出端固定连接的旋转盘和与旋转盘同轴固接的负极导电圈，所述光源组件一端固定于负极导电圈上，另一端穿过所述旋转盘。
3.根据权利要求2所述的一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：所述旋转盘的侧面分别设置有负极电刷和正极电刷，所述负极电刷与负极导电圈的外圆面接触，所述光源组件的负极与负极导电圈接触，所述光源组件的正极靠近所述旋转盘设置，所述光源组件转动到工作位置时，所述正极电刷与光源组件的正极接触。
4.根据权利要求3所述的一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：所述光源组件包括真空紫外灯、和分别套设于真空紫外灯两端的法兰座和正极导电圈，所述正极导电圈内设置有正极导电弹片，所述正极电刷设置于正极导电弹片的旋转路径上，设置所述法兰座的一端还设置有与负极导电圈接触的负极导电弹片。
5.根据权利要求4所述的一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：所述正极导电弹片包括套设于真空紫外灯外侧的导电环，所述导电环内部沿周向设置有多个弹片，所述弹片能够与真空紫外灯的外表面接触，所述导电环被限制在正极导电圈和真空紫外灯之间。
6.根据权利要求3所述的一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：所述正极电刷和负极电刷均为黄铜弹片，正极电刷和负极电刷分别通过螺栓固定于电刷座上，所述电刷座设置于旋转架的侧面。
7.根据权利要求1所述的一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：所述步进电机固定于一电极座上，步进电机和旋转架分处于电机座的两侧。
8.根据权利要求7所述的一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：所述电机座的侧面通过螺栓固定有限位座，所述限位座沿竖直方向设置，限位座上与螺栓配合的位置沿水平方向开设有腰型槽；所述限位座上还设置有一微动开关，所述微动开关上设置有限位弹片，所述法兰盘上在每个光源组件的旁边分别设置有一个凸台，所述凸台能够与限位弹片接触使步进电机停止转动。
9.根据权利要求8所述的一种用于质谱分析仪的光源切换装置，其特征在于：所述微动开关通过螺栓固定在限位座上，所述限位座与微动开关配合的位置沿竖直方向设置有腰型槽。
10.使用权利要求1-9任一项所述的用于质谱分析仪的光源切换装置的质谱分析系统，其特征在于：包括依次设置的光源切换装置、推斥电极、聚焦电极和进样锥，所述推斥电极和聚焦电极之间分别设置有样品进管和内标进气管，所述内标进气管向系统提供参照内标物，所述光源切换装置上的光源组件能够发出紫外光对推斥电极和聚焦电极之间的物种进行光电离。
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2022
- 2022-01-28 CN CN202210106168.5A patent/CN114400178A/zh active Pending
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