CN211627834U - 一种高压带电粒子锥形喷雾检测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种高压带电粒子锥形喷雾检测器，涉及电喷雾检测技术领域。本实用新型包括电喷雾单元，靶板单元，信号处理单元及人机交互单元连接组成。所述电喷雾单元包括试纸毛细管或高压电纳喷管支撑架，高压直流压电源及试纸毛细管或高压电纳喷管连接构成；所述靶板单元包括基板、靶点阵列、输出端及金属导线构成。所述信号处理单元输入端经金属导线与靶板单元对应的输出经信号放大电路并输送至模数转换电路输出至后续人机交互单元连接；通过传输电路将数据上传至上位机，并在显示系统上显示各靶点的信号强度，并计算出单位面积喷雾密度。如上所述，本实用新型具有结构简单，操作方便，直观反映出电喷雾的喷雾形状，喷雾强度，喷雾时间等特点。

Description

一种高压带电粒子锥形喷雾检测器

技术领域

本实用新型涉及电喷雾检测技术领域，具体指一种高压带电粒子锥形喷雾检测器。

背景技术

电喷雾(ESI)是近年来发展起来的一种产生气相离子的软电离技术，因其能够将液态样品直接离子化，因此电喷雾应用范围广泛，可分析的物质包括：合成有机化合物、药物及其代谢产物、天然产物、违禁药物、蛋白质、糖类、核苷酸与DNA、类脂、聚合物、无机物及金属有机化合物、富勒烯、表面活性剂甚至是自组装膜与胶束等。随着技术进步和理论研究的深入，电喷雾技术将在化学、材料科学、新药研发以及生命科学领域等发挥更加重要的作用。现有电喷雾的检测，一般只能通过连接仪器后通过质谱信号间接反应，但基于电喷雾的喷雾状况，如喷雾强度、稳定性等，是直接影响质谱仪器性能的重要参数。且质谱仪价格昂贵，不是检测电喷雾部件的理想方法；虽然使用激光笔照射检测也是一种手段，但只能通过肉眼分辨出是否有喷雾信号。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种高压带电粒子锥形喷雾检测器。

一种高压带电粒子锥形喷雾检测器，包括电喷雾单元，靶板单元，信号处理单元及人机交互单元组成。

所述电喷雾单元包括试纸毛细管或高压电纳喷管支撑架，高压直流电源及试纸毛细管或高压电纳喷管连接构成；

其中，所述支撑架与试纸毛细管或高压电纳喷管固定连接；

所述高压直流电源输出端连接试纸毛细管或高压电纳喷管中的液体。

所述靶板单元包括一个基板、靶点阵列、输出端及金属导线构成。

所述信号处理单元输入端经金属导线与靶板单元对应的输出端连接；

所述信号处理单元包含信号选择电路、信号放大电路、模数转换电路；

所述信号处理单元接收来自靶板的信号，所述信号选择电路根据控制信号，选择相应的输入信号，输送至信号放大电路。信号放大电路将信号由微安级(1×10^-6A)放大并转化至伏级(1×10⁰V)，并输送至模数转换电路，所述模数转换电路将模拟信号转至数字信号，输出至后续人机交互单元连接；

所述数字信号转化频率为1000次/秒。

所述人机交互单元为单片机或其他处理器，通过对数字信号的实时高频率采集和处理，将各靶点的信号转化成强度数据，存储数据并通过传输电路将数据上传至上位机，供后续处理；同时，在显示系统上显示各靶点的信号强度，以电压值或电流值的形式显示，并计算出单位面积喷雾密度。

如上所述，本实用新型是设计一种能够直接对电喷雾状况进行检测的装置，保证电喷雾离子源在生产过程中的性能一致性。结构简单，操作方便，能够直观反映出电喷雾的喷雾形状，喷雾强度，喷雾时间等，也方便对各电喷雾部件间的个体差异做出分析。

附图说明

图1为本实用新型一种高压带电粒子锥形喷雾检测器的结构框图；

图2为本实用新型实施例结构示意图；

图3为本实用新型实施例喷雾单元结构示意图；

图4为本实用新型实施例靶板单元结构示意图；

图5为本实用新型实施例信号处理单元结构示意图；

图6为本实用新型实施例人机交互单元结构示意图；

图7为本实用新型实施例人机交互单元一种显示方式图。

标号说明：

1：为电喷雾单元；

2：为靶板单元；

3：信号处理单元；

4：人机交互单元；

11：为试纸毛细管或高压电纳喷管支撑架；

12：为高压直流压电源；

13：为及试纸毛细管或高压电纳喷管；

21：为基板；

22：为靶点阵列；

23：为输出端；

24：为金属导线；

31：为信号选择电路；

32：为信号放大电路；

33：为模数转换电路；

41：为传输电路；

42：为显示系统；

43：为单片机。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述

一种高压带电粒子锥形喷雾检测器(如附图1所示)，包括电喷雾单元1，靶板单元2，信号处理单元3及人机交互单元4连接组成。

所述电喷雾单元1(如附图3所示)包括试纸毛细管或高压电纳喷管支撑架11，高压直流压电源12及试纸毛细管或高压电纳喷管13连接构成；

其中，所述支撑架11与试纸毛细管或高压电纳喷管13固定连接；

所述高压直流电源12为可调压1000-3500伏，其输出端与试纸毛细管或高压电纳喷管13中的液体连接。

所述靶板单元2(如附图4所示)包括一个基板21、靶点阵列22、输出端23及金属导线24连接构成。

所述信号处理单元3(如附图5)包含信号选择电路31、信号放大电路32、模数转换电路33连接组成。

所述信号处理单元3输入端经金属导线24与靶板单元2输出端23连接。

所述人机交互单元4(如附图6所示)包括单片机43，通过传输电路41将数据上传至上位机；同时与显示系统42连接。

进一步，所述基板21其材质为耐高压绝缘材质。

所述靶点阵列22为金属材质，均匀分布于基板21的一面。

所述靶点阵列22为若干数量的靶点等间距、等密度、密集分布，形成阵列，每一个靶点透过基板21，以导体与输出端23单独连接。

所述信号选择电路31输送至信号放大电路32；信号放大电路32输送至模数转换电路 33，所述模数转换电路33与人机交互单元4连接。

所述数字信号转化频率为1000次/秒。

实施例，

一、将试纸毛细管或高压电纳喷管13固定在支撑架11上，调整支撑架11位置，使试纸毛细管或高压电纳喷管13喷雾的出口对准靶板单元2中心位置。

所述支撑架11为铁架台，其夹持部分为耐高压绝缘材质。

调整距离，按照测试方案自行调节喷雾出口与靶板单元2直线距离。

二、在试纸毛细管13上(远离靶板单元一端)加载高压直流电源12(1000V～3500V)，根据检测要求调整电压。

所述高压直流电源12为可调压1000-3500伏，可使用SRS.INC的PS350型号高压直流电源。

三、靶板单元2接收电喷雾，靶点阵列22产生电流信号，将信号通过导线24和信号输出端23，向信号处理单元3输出。

所述基板21为环氧玻璃布板；所述靶点阵列22材质为铜箔。

四、信号处理单元3中，信号选择电路31的引脚IN1～INn(n＝靶点阵列22的靶点数量)与靶板单元2的输出引脚分别连接，并根据控制脚CTRL的信号选择一路，传输至信号放大电路32；信号放大电路32将信号由微安级(1×10^-6A)放大并转化至伏级(1×10⁰V)，并输送至模数转换电路33，所述模数转换电路33将数字信号输出至人机交互单元4。

所述信号选择电路31由多个TMUX1111单刀单掷4通道精密开关芯片组成。

所述信号放大电路32为跨阻放大电路，运放采用LM358芯片。

所述模数转换电路采用CS5532-BSZR芯片。

五、人机交互单元4中，单片机43通过对数字信号的实时高频率采集和处理；频率为 1000次/秒。将各靶点的信号转化成强度数据，存储数据并通过传输电路41以串口通讯将数据上传至上位机，供后续处理；同时，在显示系统42上显示各靶点的信号强度，以电压值或电流值的形式显示，并计算出单位面积喷雾密度。进一步地，如附图7所示的圆形图，以颜色深浅或色彩表示喷雾信号的强度。

所述单片机43采用STM32F767IGT6；传输电路41中串口芯片选用MAX3232，将单片机TTL信号转为串口信号，与上位机通讯，将数据上传至上位机，供后续处理。显示系统选用奇美EJ080NA-05B 3.5英寸彩色液晶显示器，由单片机43驱动显示。

综上所述，与现有技术比较具有以下特点

(1)直观描述和反映出了带电喷雾的喷雾形状，喷雾强度，喷雾时间。

(2)实现了观测喷雾强度随时间变化的趋势以及变化速率。

(3)实现了便捷地进行试纸毛细管或高压电纳喷管的质量检测。

(4)方便研究带电喷雾的喷雾距离，为电喷雾-质谱联用的方法提供了具体数值。

(5)通过靶点阵列接收信号的方法，详细描述了电喷雾的状态。

(6)通过高频率的数据采集，实时反应喷雾变化。

(7)将喷雾强度转化为各种电子设备普遍使用的数字信号，实现了数据的通用性和远距离传输可能性及保存数据的便捷性。

Claims (6)

1.一种高压带电粒子锥形喷雾检测器，其特征在于：由电喷雾单元(1)，靶板单元(2)，信号处理单元(3)及人机交互单元(4)组成；

所述电喷雾单元(1)包括试纸毛细管或高压电纳喷管支撑架(11)，高压直流电源(12)及试纸毛细管或高压电纳喷管(13)连接构成；

其中，所述支撑架(11)与试纸毛细管或高压电纳喷管(13)固定连接；

所述高压直流电源(12)为可调压1000-3500伏，其输出端与试纸毛细管或高压电纳喷管(13)中的液体连接。

2.如权利要求1所述的一种高压带电粒子锥形喷雾检测器，其特征在于：所述靶板单元(2)包括一个基板(21)、靶点阵列(22)、输出端(23)及金属导线(24)构成。

3.如权利要求1所述的一种高压带电粒子锥形喷雾检测器，其特征在于：所述信号处理单元(3)包含信号选择电路(31)、信号放大电路(32)、模数转换电路(33)连接组成；

所述信号处理单元(3)输入端经金属导线(24)与靶板单元(2)输出端(23)连接。

4.如权利要求1所述的一种高压带电粒子锥形喷雾检测器，其特征在于：所述人机交互单元(4)包括单片机(43)，通过传输电路(41)将数据上传至上位机；同时与显示系统(42)连接。

5.如权利要求2所述的一种高压带电粒子锥形喷雾检测器，其特征在于：所述基板(21)其材质为耐高压绝缘材质；

所述靶点阵列(22)为金属材质，均匀分布于基板(21)的一面；

所述靶点阵列(22)为若干数量的靶点等间距、等密度、密集分布，形成阵列，每一个靶点透过基板(21)，以导体与输出端(23)单独连接。

6.如权利要求3所述的一种高压带电粒子锥形喷雾检测器，其特征在于：所述信号选择电路(31)输送至信号放大电路(32)；信号放大电路(32)输送至模数转换电路(33)，所述模数转换电路(33)与人机交互单元(4)连接。

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