一种用于质谱仪分析的反应气供应装置的制作方法

1.本发明涉及检测设备的反应气体供应模组有关技术领域，尤其涉及一种用于质谱仪分析的反应气供应装置。


背景技术：

2.使用质谱仪(如icp-ms、mc-icp-ms、sims等)进行元素或同位素比值测试时，大量存在的质谱干扰如多原子离子、双电荷离子、同质异位素离子等会影响分析结果的准确度和精密度。碰撞/反应池技术是消除上述干扰问题的有效方法之一，近年来得到了长足的发展和广泛的应用。四级杆型电感耦合等离子体质谱仪的碰撞/反应池一般设置在离子透镜和质量分析器之间，进行测试时，需要往池体内注入一种或多种碰撞或反应性气体，基于离子-分子反应(如电荷转移、质子转移、缔合反应、碰撞诱导解离反应等)的原理消除干扰。在实际应用中，由于反应过程的高度靶向性，针对不同的干扰往往需要选择不同类型的反应气体，目前有h2、he、n2、o2、ch4、nh3等几十种高纯气体及其混合气应用的研究报道。然而，现有商用四极杆型电感耦合等离子体质谱仪的碰撞/反应池一般只允许最多同时接入2路反应气体，更多种类反应气体的使用需要手动完成气源的切换，不但费时、费力，而且不能实现一次进样测试期间多种反应气体的灵活切换和多种易受干扰元素的同时准确测定。因此，需要一种能够解决质谱仪测试过程中多种反应气供应问题的技术方案。


技术实现要素：

3.本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种用于质谱仪分析的反应气供应装置，基于质谱仪分析过程中反应气的实际使用需求和商用碰撞/反应池设计的特点，将此装置与质谱仪的碰撞/反应池连接，可灵活提供多种用于去除干扰所需的靶向性反应气体。此装置包括：六角形气瓶安全柜、6进2出式多连体电磁阀门、压力控制器、质量流量计、单向控制阀及相应的连接管路等，各组件的开关和示值可由自动控制系统进行设置和控制。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于质谱仪分析的反应气供应装置，该装置包括六角形气瓶安全柜、6位气体输入端和6进2出式多连体电磁阀；所述六角形气瓶安全柜包含6个存放气体的钢瓶，分别和6位气体输入端的6个管路相连接；所述6位气体输入端中6个管路结构相同，均包括依次连接的气源、第一压力控制器、质量流量计、第二压力控制器和单向控制阀，6位气体输入端中的6个单向控制阀分别连接至6进2出式多连体电磁阀的6个输入端，6进2出式多连体电磁阀的两个输出端和质谱仪的碰撞/反应池连接。
5.进一步地，所述六角形气瓶安全柜其内部设置6个钢瓶存放位置，均匀分布在等边六角形的边部中心；每个位置的空间尺寸为直径
×
高度＝250mm
×
1600mm；安全柜底端设置有6个万向轮，总承重能力大于500kg。
6.进一步地，所述6位气体输入端中的6个管路相互独立，互不影响。
7.进一步地，所述第一压力控制器、质量流量计、第二压力控制器、6进2出式多连体
电磁阀均和自动控制系统连接。
8.本发明的有益效果：本发明通过对反应气供应管路的自动控制，可实现质谱仪一次进样测试期间至少6种反应气体的灵活切换和多种易受干扰元素的同时准确测定，避免了气源手动切换带来的各种缺陷(如切换过程繁琐、反应气泄露等)，提高了质谱仪运行的效率和测试数据的质量。
附图说明
9.本发明实施例附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。此处所说明的附图构成本技术的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
10.图1示出本发明6角型气瓶安全柜横切断面示意图；
11.图2示出本发明管路结构示意图；
12.图3示出6进2出式多连体电磁阀门结构示意图。
具体实施方式
13.以下结合附图，对本发明做进一步的详细说明。
14.如图1所示，本发明涉及一种用于质谱仪分析的反应气供应装置，主要包含有六角形气瓶安全柜、6进2出式多连体电磁阀ii、压力控制器、质量流量计、单向控制阀以及配套的自动控制系统等。所述六角形气瓶安全柜内部设置6个钢瓶存放位置，均匀分布在等边六角形的边部中心；每个位置的空间尺寸为直径高度＝250mm 1600mm；安全柜底端设置有6个万向轮(总承重能力大于500kg)，方便柜体移动和转向。
15.如图2所示，本发明主要由一个6进2出式多连体电磁阀ii(其内部结构示意图见图3)，将6位气体输入端i通过6进2出式多连体电磁阀ii和质谱仪的碰撞/反应池iii连接起来，通过自动控制系统对压力控制器、质量流量计、6连体电磁阀门等实施控制，使得反应气的切换、质谱仪数据采集等协调进行，可实现质谱仪一次进样测试期间多种易受干扰元素的同时准确测定。
16.前述6位气体输入端i可选择性接入h2、he、n2、o2、ch4、nh3等几十种高纯气体或预先配制好的混合气体，气体主要由6个40l的标准气体钢瓶提供(也可以使用小容量的气体钢瓶，部分气体还可以使用气体发生器制备)，每1位气体输入端(#1至#6)都可以独立控制，分别依次连接有气源a-第一压力控制器b-质量流量计c-第二压力控制器d-单向控制阀e，第一压力控制器b用于控制气源到质量流量计c之间的压力，质量流量计c用于控制气源a气体的流量，第二压力控制器d用于控制输出气体的压力，单向控制阀e用于防止气体回流。
17.前述的自动控制系统，通过分别安装在气源、压力控制器、质量流量计、多连体电磁阀门上的气体探测器、压力传感器、流量传感器、电压传感器采集信号，实时显示输入气体的种类、压力、流量值以及电磁阀门输入/输出端的开/关状态等，并可手动进行示值或开/关设定；在6进2出式多连体电磁阀门的2位气体输出端安装有气体探测报警器，报警信号可以反馈到多连体电磁阀门上的开关控制系统，防止能产生易燃易爆反应的两种气体同时输出到碰撞/反应池。
18.前述的反应气供应装置可多台并联使用和控制，满足6种以上高纯气体的供应需
求。
19.通过控制前述6进2出式多连体电磁阀ii的输入/输出端的开关，在某一时刻可以选择任何1种或2种气体从第一输出端out-1和第二输出端out-2输出到质谱仪的碰撞/反应池iii，反应气在6位气体输入端i和6进2出式多连体电磁阀ii内不设置混合管路。在实际应用过程中，第一压力控制器b和第二压力控制器d的压力一般设置为10～20psi，质量流量计c一般设置为0～10ml/min，这样进入碰撞/反应池的气体压力也为10～20psi，气体混合比例因而可以通过流量随意控制。
20.主要以3路反应气的情况来对本发明使用方法进行介绍：
21.步骤一，通过自动控制系统设置所有第一压力控制器b和第二压力控制器d的压力为一固定值(比如15psi)，质量流量计c根据需要进行设定(比如he气一般设置为4.5ml/min)，6进2出式多连体电磁阀ii的输入/输出端均处于关闭状态。
22.步骤二，在质谱仪中设置测试元素、测量时间以及受干扰元素测试时使用的碰撞/反应池通道(比如3路反应气mode1、mode2、mode3对应的碰撞/反应池通道依次定义为cct1、cct2、cct1，因此碰撞/反应池通道cct1在一次进样测试期间相当于启用了2次)，自动控制系统通过接收碰撞/反应池通道cct1和cct2的开关信号来控制多连体电磁阀输入/输出端的开关。
23.步骤三，运行质谱仪，完成测试，6进2出式多连体电磁阀ii的输入/输出端又全部恢复到关闭状态。
24.因此，使用本发明可以对反应气供应管路进行灵活控制，可实现质谱仪一次进样测试期间至少6种反应气体的灵活切换和多种易受干扰元素的同时准确测定。若6种气体供应还是不能满足使用需求，可以将多连体电磁阀门更换成12进2出式型号，或者将多台此类设备并联使用。
25.以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。