一种离子源保护电路的制作方法

1.本发明涉及离子源仪器仪表技术领域，尤其涉及一种离子源保护电路。


背景技术：

2.气体是控制离子源温度的关键要素，当质谱仪器遭遇突然断电时，质谱仪器停止供气，但离子源依然处于高温状态，且供气不足会使得离子源温度在原高温状态的基础上再快速上升。而高温状态会对离子源造成较大损伤，从而造成质谱仪损坏或严重影响性能，缩短使用寿命。
3.因此，有必要研究一种离子源保护电路来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种离子源保护电路，能够在质谱设备突然断电时控制气路电磁阀重新开启，从而实现对质谱设备中加热棒和喷雾器的降温，起到保护作用。
5.本发明提供一种离子源保护电路，所述离子源保护电路包括具有特定容量的充电电源和控制单元，所述充电电源的输出端与所述控制单元的供电端电连接；所述离子源保护电路嵌设在离子源设备中，其中：
6.所述充电电源与所述离子源设备的供电模块连接，用于实现自身充电；
7.所述控制单元的输入端与所述离子源设备上的气路控制模块连接，用于采集所述气路控制模块的电压状态；
8.所述控制单元的输出端与所述离子源设备中用于实现气路开闭的电磁阀连接，用于根据采集的所述气路控制模块的电压状态控制所述电磁阀动作。
9.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制单元为减法器；
10.所述减法器的电源端与所述充电电源的输出端电连接；
11.所述减法器的负极输入端通过第一电阻与所述充电电源的正极输出端连接；所述减法器的正极输入端分两路，一路通过第二电阻与所述气路控制模块电连接，另一路通过第三电阻与地端连接；所述减法器的负极输入端通过第四电阻与所述减法器的输出端电连接；
12.所述减法器的输出端与所述电磁阀电连接。
13.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一电阻和所述第二电阻阻值相等，所述第三电阻和所述第四电阻阻值相等。
14.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电磁阀为断电自动关闭的电磁阀。
15.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述充电电源的容量为维持所述电磁阀开启1min-3min的容量。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制单元还可以是cpu，通过cpu中程序控制电磁阀的开启和/或关闭。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述充电电源为聚合物锂电池。
18.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述离子源设备为带有离子源的质谱仪器，所述质谱仪器中的气路与所述质谱仪器中的喷雾器和/或加热器件所在空间连接，通过通入辅助气实现对所述喷雾器和/或所述加热器件的降温。
19.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述离子源保护电路控制所述电磁阀开启从而通入辅助气对所述喷雾器降温，温度降至合适温度后再控制所述电磁阀关闭。
20.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述合适温度具体为不高于100℃。
21.与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明通过设置离子源保护电路，能够在质谱设备突然断电气路电磁阀关闭时，控制其重新开启，从而继续通入辅助气，实现对质谱设备中加热棒和喷雾器的降温，起到保护作用；
22.上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明通过一个少量蓄电的充电电源和一个减法器(差分放大电路)及少量电阻，根据气路原控制电压的变化情况，自动实现对电磁阀的重新开启，电路简单、可靠性强，能够广泛应用在众多离子源设备中。
23.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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。
25.图1是本发明一个实施例提供的离子源保护电路的部分电路图；
26.图2是本发明一个实施例提供的离子源保护电路在仪器中的连接框图；
27.图3是本发明一个实施例提供的采用离子源保护电路后离子源温度随时间的变化曲线图。
具体实施方式
28.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
29.应当明确，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做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。
30.本发明提供一种离子源保护电路，在气路环境异常时，如仪器突然断电导致气路的供应突然停止等情况下，对离子源进行保护。
31.该离子源保护电路为硬件模块，如图1所示，包括一个独立带有少量蓄电功能的电
源(可以是普通的聚合物锂电池或其他充电电源)和一个减法器，离子源保护电路接于质谱仪器电路内。具体地，如图2所示，该离子源保护电路的独立电源与仪器供电电路连接，用于依靠仪器供电电路实现自身充电；减法器(差分放大电路)的第一端与独立电源连接，第二端与气路板上的电源输出端连接，用于采集气路板对电磁阀控制电压的反馈信息，第三端与电磁阀连接，用于在意外断电电磁阀关闭的情况下控制该电磁阀重新启动，从而为离子源提供辅助气进行降温。上述的电磁阀是指用于控制离子源辅助气路启停的电磁阀。
32.离子源保护电路包含一个减法器(差分放大电路)，其中，u1检测独立电源电压，u2检测气路板正常工作时的反馈电压，如图1所示。其输出公式为：uo＝(r2+r4)
×
r3
×
u1/[(r1+r4)
×
r2]-r4
×
u2/r2。r1、r2、r3、r4均为电阻，uo、u1、u2代表图1中所示三个点和电位。设置r1、r2、r3、r4的大小，可取r1＝r2，r3＝r4，则输出电压为：uo＝(u1-u2)
×
r4/r1。使得当质谱仪器正常工作时，uo输出不足以开启电磁阀。
[0033]
当仪器突然断电或异常时，电源u1电压一般不变化，气路板上反馈电压异常(即将为0)，根据上述uo＝(u1-u2)
×
r4/r1的公式可知，uo会突然增大并高于电磁阀的开启电压，电磁阀开启，大流量辅助气进入离子源为离子源降温。
[0034]
由于本技术独立电源是带有少量蓄电功能的电源，也就是储电容量是比较小的，一般在重新启动电磁阀供辅助气进入为离子源降温一段时间后即可用完，从而实现电磁阀的再次关闭。
[0035]
离子源加热部分的加热棒等内部结构在没有气体保护的情况下可承受的温度上限一般在250℃左右，但出于保护目的，将100℃设为目标温度。目前通常使用的离子源温度一般在450℃以内，测试过程中将离子源温度设为485℃，待温度稳定一段时间后，模拟仪器断电过程，瞬间停止离子源加热并暂时停止气路板辅助气的输出，随后瞬间将控制辅助气的电磁阀打开至最大值，记录温度下降过程。最终多次测试得到温度在35s内可从485℃降至安全温度250℃，在85s内降至理想温度100℃内，如图3所示。
[0036]
本发明离子源保护电路连接入质谱仪器的气路板电路环路内，仪器正常工作时，该离子源保护电路处于气路板电路中充当一个负载进行充电；当质谱仪器异常断电导致供气不足而可能对离子源造成损伤时，该离子源保护电路将对气路板上控制辅助气的电磁阀进行供电，使电磁阀打开，为离子源提供一个较大的辅助气的气流量(测试用气流量大约在15l/min左右)，辅助气进入加热棒与喷雾器之间，可以有效对喷雾器进行降温，从而达到保护离子源的目的。
[0037]
以上对本技术实施例所提供的一种离子源保护电路，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，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技术的限制。
[0038]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
[0039]
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。