【摘 要】
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离子阱质谱仪在现场检测领域应用中备受关注,包括食品检测、毒品检测以及大气挥发性有机物监测等。离子阱质谱仪的原理是先对样品进行电离,然后使其在交变电场中依据样品离子的质荷比进行分离然后检测。离子阱质谱在结构上可分为电离源、离子阱质量分析器、测控系统以及真空系统等部分。其中测控系统对整个质谱系统的工作至关重要,它决定了整个仪器的工作流程和扫描模式。本文基于数字离子阱技术设计了一套数字离子阱质谱仪的测控
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离子阱质谱仪在现场检测领域应用中备受关注,包括食品检测、毒品检测以及大气挥发性有机物监测等。离子阱质谱仪的原理是先对样品进行电离,然后使其在交变电场中依据样品离子的质荷比进行分离然后检测。离子阱质谱在结构上可分为电离源、离子阱质量分析器、测控系统以及真空系统等部分。其中测控系统对整个质谱系统的工作至关重要,它决定了整个仪器的工作流程和扫描模式。本文基于数字离子阱技术设计了一套数字离子阱质谱仪的测控系统。并提出了一种创新的激发方法,在不增加质谱仪工作流程的基础上实现了三级谱分析。本文主要工作如下:1、介绍了离子阱质谱仪的工作原理以及测控系统工作流程,并分析了设计需求;2、参与了硬件电路设计并完成了 FPGA（现场可编程逻辑门阵列）的软件设计;3、在阱的两个方向同时添加共振激发信号（AC信号）实现了双向解离,并用甲基苯丙胺样品进行验证。4、提出了双向解离直接实现三级谱的方法,同时给出了另外一路AC信号的频率的计算过程,并对常见的大气挥发性有机物样品进行了测试。设计完成的测控系统用于课题组的数字离子阱质谱仪中,对甲基苯丙胺及4氢大麻酚的测试表明,在10000Th/s的扫速下,分辨率（半峰宽）达到了 0.3Th。使用双向解离进行串级谱分析的实验结果如下:1、甲基苯丙胺的二级谱分析实验表明双向解离能提高二级谱中样品的CID（碰撞破碎解离）效率;2、双向解离实现三级谱,增强了甲基苯丙胺的某一子离子的信号强度,并区分了乙酸正丁酯以及乙酸异丁酯这一对同分异构体,两者在高浓度下易产生二聚体,因此二级谱难以进行区分。以上实验结果表明,利用双向解离实现三级谱的方式,增强了离子阱质谱仪在串级质谱分析时的灵敏度以及定性能力,有利于其在现场快速检测领域中的应用。
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