一種用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，特別是一種用于電感耦合等離子體四極桿質(zhì)譜儀中的離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源。所述電源包括：微處理器，繼電器驅(qū)動(dòng)，繼電器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可控正高壓電源模塊，可控負(fù)高壓電源模塊；其中，微處理器的入端用于接收外部控制命令，兩個(gè)出端分別接繼電器驅(qū)動(dòng)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的入端；數(shù)模轉(zhuǎn)換器的出端接可控正高壓電源模塊和可控負(fù)高壓電源模塊；可控正高壓電源模塊和可控負(fù)高壓電源模塊的出端分別接繼電器的第二、三入端，繼電器的出端接儀器離子透鏡。本發(fā)明的通用電源很好地適應(yīng)了電感耦合等離子體四極桿質(zhì)譜儀中離子光學(xué)系統(tǒng)需要多路電源，和對(duì)電壓可調(diào)范圍各不相同的需求，降低了硬件成本和技術(shù)的復(fù)雜程度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，特別是一種用于電感耦合等離子體四極桿質(zhì)譜儀中的離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源。

【背景技術(shù)】
[0002]電感耦合等離子體四極桿質(zhì)譜儀主要用于痕量元素分析，樣品在電感耦合等離子體光源下被離子化，樣品離子流經(jīng)過(guò)采樣錐、截取錐后到達(dá)離子光學(xué)系統(tǒng)。離子光學(xué)系統(tǒng)對(duì)離子流進(jìn)行偏轉(zhuǎn)和聚焦，使離子流沿著既定的軌跡高效、無(wú)損失地傳輸?shù)剿臉O桿篩選器，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜分析。
[0003]其中，離子光學(xué)系統(tǒng)由一些有序布置的金屬電極所構(gòu)成。在這些電極上加載一定的電壓后，可用于聚焦、偏轉(zhuǎn)離子流，使離子流沿著既定的軌跡進(jìn)行傳輸。這些電極加載的電壓范圍在-2000V至+2000V間。根據(jù)每個(gè)電極所處的位置和作用不同，其加載電壓的可調(diào)范圍及調(diào)節(jié)精度的要求也不相同。例如，其中一個(gè)電極的電壓要求-500V到+200V間可調(diào)，另外一個(gè)電極的電壓要求是-100V到+300V間可調(diào)。
[0004]由于需求的電壓范圍較大，統(tǒng)一定制范圍-2000V至+2000V可調(diào)電源的成本很高，并且損失了電壓的調(diào)節(jié)精度。另外由于各電極的電壓需求范圍各不一樣，分別針對(duì)定制的成本也很高。而單極性的高壓可控電源的成本則相對(duì)低廉。若能用兩個(gè)極性不同的高壓可控電源來(lái)實(shí)現(xiàn)其正負(fù)范圍內(nèi)的電壓需求，則可降低硬件成本及降低技術(shù)的復(fù)雜程度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于電感耦合等離子體四極桿質(zhì)譜儀中離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，其采用兩個(gè)極性不同的高壓可控電源。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0007]一種用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，其中:
[0008]所述電源包括:微處理器，繼電器驅(qū)動(dòng)，繼電器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可控正高壓電源模塊，可控負(fù)高壓電源模塊；
[0009]其中，微處理器有三個(gè)端口，入端用于接收外部控制命令，兩個(gè)出端分別接繼電器驅(qū)動(dòng)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的入端；
[0010]所述繼電器驅(qū)動(dòng)的出端接繼電器的第一入端；
[0011]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的出端分別接可控正高壓電源模塊和可控負(fù)高壓電源模塊的入端;
[0012]所述可控正高壓電源模塊的出端接繼電器的第二入端，可控負(fù)高壓電源模塊的出端接繼電器的第三入端；
[0013]所述繼電器的出端接儀器離子透鏡；
[0014]其中，可控正高壓電源模塊輸出電壓極性為正，可控負(fù)高壓電源模塊輸出電壓極性為負(fù)，可控正高壓電源模塊和可控負(fù)高壓電源模塊的輸出電壓值大小由數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)設(shè)定；
[0015]微處理器根據(jù)外部控制命令的正負(fù)極性要求來(lái)控制繼電器驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而控制繼電器，繼電器選擇相應(yīng)極性的可控高壓電源模塊作為輸出源，從而實(shí)現(xiàn)儀器離子透鏡對(duì)電壓極性的要求；
[0016]微處理器接受外部控制命令的同時(shí)也獲得儀器離子透鏡所需電壓值的大小，微處理器根據(jù)電壓值大小的要求控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)定可控高壓電源模塊輸出電壓值的大小。
[0017]微處理器的第一出端接多個(gè)并聯(lián)的繼電器驅(qū)動(dòng)，第二出端接多個(gè)并聯(lián)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0018]所述微處理器采用單片機(jī)芯片、ARM芯片、可編程邏輯器件(CPLD)芯片及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)芯片中的一種。
[0019]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出范圍是O?+5V，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片是16通道，數(shù)模轉(zhuǎn)換精度12bitSo
[0020]所述可控正高壓電源模塊的控制輸入范圍為O?+5V，輸出范圍為O?+2000V。
[0021]所述可控負(fù)高壓電源模塊的控制輸入范圍為O?+5V，輸出范圍為O?-2000V。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0023]本發(fā)明的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源很好地適應(yīng)了電感耦合等離子體四極桿質(zhì)譜儀中離子光學(xué)系統(tǒng)需要多路電源，且對(duì)電壓可調(diào)范圍各不相同的需求，大幅降低了硬件成本和技術(shù)的復(fù)雜程度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明，本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例1
[0028]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源的結(jié)構(gòu)框圖。
[0029]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源包括:有3個(gè)端口的微處理器101，繼電器驅(qū)動(dòng)102，有4個(gè)端口的繼電器103，數(shù)模轉(zhuǎn)換器104，可控正高壓電源模塊105，可控負(fù)高壓電源模塊106。
[0030]其中，微處理器101的第I端口用于接收外部的控制命令，微處理器101的第2端口接繼電器驅(qū)動(dòng)102，微處理器101的第3端口接數(shù)模轉(zhuǎn)換器104。繼電器驅(qū)動(dòng)102的另一端接繼電器103的第I個(gè)端口。數(shù)模轉(zhuǎn)換器104的另一端接可控正高壓電源模塊105和可控負(fù)高壓電源模塊106?？煽卣邏弘娫茨K105的另一端接繼電器103的第2個(gè)端口?？煽刎?fù)高壓電源模塊106的另一端接繼電器103的第3個(gè)端口。繼電器103的第4個(gè)端口接儀器尚子透鏡。
[0031]其中，可控正高壓電源模塊105輸出電壓極性為正，輸出電壓值大小由數(shù)模轉(zhuǎn)換器104來(lái)設(shè)定?？煽刎?fù)高壓電源模塊106輸出電壓極性為負(fù)，輸出電壓值大小由數(shù)模轉(zhuǎn)換器104來(lái)設(shè)定。
[0032]微處理器101通過(guò)外部控制命令獲得儀器離子透鏡需要的電壓的正負(fù)極性，微處理器101根據(jù)外部命令的正負(fù)極性要求來(lái)控制繼電器驅(qū)動(dòng)102，進(jìn)而控制繼電器103，繼電器103選擇相應(yīng)極性的可控高壓電源模塊作為輸出源。從而實(shí)現(xiàn)儀器離子透鏡對(duì)電壓極性的要求。
[0033]微處理器101通過(guò)外部控制命令同時(shí)也會(huì)獲得儀器離子透鏡所需電壓值的大小，微處理器101根據(jù)電壓值大小的要求控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器104，數(shù)模轉(zhuǎn)換器104設(shè)定可控高壓電源模塊輸出電壓值的大小。
[0034]微處理器101可采用單片機(jī)芯片，ARM芯片，復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)芯片及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)芯片中的一種。
[0035]數(shù)模轉(zhuǎn)換器104的輸出范圍可以但不限于是O?+5V，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片可以但不限于是16通道，數(shù)模轉(zhuǎn)換精度可以但不限于12bits。
[0036]可控正高壓電源模塊105的控制輸入范圍可以但不限于O?+5V，輸出范圍可以但不限于O?+2000V?？煽刎?fù)高壓電源模塊106的控制輸入范圍可以但不限于O?+5V，輸出范圍可以但不限于O?-2000V。例如，當(dāng)儀器離子透鏡所需要的電壓范圍是-350V?+450V，為了達(dá)到最好的控制精度，則可控正高壓電源模塊105的輸出范圍選擇為O?+450V，可控負(fù)高壓電源模塊106的輸出范圍選擇為O?-350V。
[0037]實(shí)施例2
[0038]采用本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源可實(shí)現(xiàn)離子光學(xué)系統(tǒng)中其中一路電極的供電控制。但是，通常情況下，電感耦合等離子體四極桿質(zhì)譜儀中的離子光學(xué)系統(tǒng)需要不止一路電源。這時(shí)，我們可以方便快速地?cái)U(kuò)展出第二路電源。采用本發(fā)明的第二實(shí)施例的可用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源可實(shí)現(xiàn)離子光學(xué)系統(tǒng)中兩路電極的供電控制。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源的結(jié)構(gòu)框圖。
[0039]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源包括:微處理器201，繼電器驅(qū)動(dòng)202a，繼電器203a，數(shù)模轉(zhuǎn)換器204a，可控正高壓電源模塊205a，可控負(fù)高壓電源模塊206a，繼電器驅(qū)動(dòng)202b，繼電器203b，數(shù)模轉(zhuǎn)換器204b，可控正高壓電源模塊205b，可控負(fù)高壓電源模塊206b。
[0040]其中，微處理器201有3個(gè)端口，微處理器201的第I端口用于接收外部的控制命令，微處理器201的第2端口接繼電器驅(qū)動(dòng)202a及繼電器驅(qū)動(dòng)202b，微處理器201的第3端口接數(shù)模轉(zhuǎn)換器204a及數(shù)模轉(zhuǎn)換器204b。
[0041]繼電器驅(qū)動(dòng)202a的另一端接繼電器203a的第I個(gè)端口。數(shù)模轉(zhuǎn)換器204a的另一端接可控正高壓電源模塊205a和可控負(fù)高壓電源模塊206a?？煽卣邏弘娫茨K205a的另一端接繼電器203a的第2個(gè)端口?？煽刎?fù)高壓電源模塊206a的另一端接繼電器203a的第3個(gè)端口。繼電器203a的第4個(gè)端口接儀器離子透鏡a。
[0042]繼電器驅(qū)動(dòng)202b的另一端接繼電器203b的第I個(gè)端口。數(shù)模轉(zhuǎn)換器204b的另一端接可控正高壓電源模塊205b和可控負(fù)高壓電源模塊206b?？煽卣邏弘娫茨K205b的另一端接繼電器203b的第2個(gè)端口?？煽刎?fù)高壓電源模塊206b的另一端接繼電器203b第3個(gè)端口。繼電器203b的第4個(gè)端口接儀器離子透鏡b。
[0043]微處理器201通過(guò)外部控制命令獲得儀器離子透鏡a或儀器離子透鏡b所需電壓值的極性，并通過(guò)繼電器203a或繼電器203b控制儀器離子透鏡a或儀器離子透鏡b連接到相應(yīng)極性的可控高壓電源模塊。
[0044]微處理器201通過(guò)外部控制命令也會(huì)獲得儀器離子透鏡a或儀器離子透鏡b所需電壓值的大小。根據(jù)電壓值大小，微處理器201控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器204a或數(shù)模轉(zhuǎn)換器204b，數(shù)模轉(zhuǎn)換器204a或數(shù)模轉(zhuǎn)換器204b設(shè)定a路可控高壓電源模塊(205a和206a)或b路可控高壓電源模塊(205b和206b)輸出電壓值的大小。
[0045]圖2中微處理器201與圖1中微處理器101是同一芯片?？刹捎脝纹瑱C(jī)芯片，ARM芯片，復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)芯片及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)芯片中的一種。
[0046]數(shù)模轉(zhuǎn)換器204a和數(shù)模轉(zhuǎn)換器204b可以是同一數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的不同通道，也可以是不同的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的輸出范圍可以但不限于是O?+5V，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片可以但不限于是16通道，數(shù)模轉(zhuǎn)換精度可以但不限于12bits。
[0047]可控正高壓電源模塊205a的控制輸入范圍可以但不限于O?+5V，輸出范圍可以但不限于O?+2000V?？煽刎?fù)高壓電源模塊206a的控制輸入范圍可以但不限于O?+5V，輸出范圍可以但不限于O?-2000V。例如，當(dāng)儀器離子透鏡a所需要的電壓范圍是-500V?+700V，為了達(dá)到最好的控制精度，則可控正高壓電源模塊205a的輸出范圍選擇為O?+700V，可控負(fù)高壓電源模塊206a的輸出范圍選擇為O?-500V。
[0048]可控正高壓電源模塊205b的控制輸入范圍可以但不限于O?+5V，輸出范圍可以但不限于O?+2000V?？煽刎?fù)高壓電源模塊206b的控制輸入范圍可以但不限于O?+5V，輸出范圍可以但不限于O?-2000V。例如，當(dāng)儀器離子透鏡b所需要的電壓范圍是-800V?+1200V，為了達(dá)到最好的控制精度，則可控正高壓電源模塊205a的輸出范圍選擇為O?+1200V，可控負(fù)高壓電源模塊206b的輸出范圍選擇為O?-800V。
[0049]采用本發(fā)明的第二實(shí)施例的可用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源可實(shí)現(xiàn)離子光學(xué)系統(tǒng)中兩路電極的供電控制。依據(jù)本發(fā)明所給的兩個(gè)實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員不做任何創(chuàng)新的情況下，即可拓展出這種用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源的多路形式。
【權(quán)利要求】
1.一種用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，其特征在于: 所述電源包括:微處理器，繼電器驅(qū)動(dòng)，繼電器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可控正高壓電源模塊，可控負(fù)高壓電源模塊； 其中，微處理器有三個(gè)端口，入端用于接收外部控制命令，兩個(gè)出端分別接繼電器驅(qū)動(dòng)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的入端； 所述繼電器驅(qū)動(dòng)的出端接繼電器的第一入端； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的出端分別接可控正高壓電源模塊和可控負(fù)高壓電源模塊的入端； 所述可控正高壓電源模塊的出端接繼電器的第二入端，可控負(fù)高壓電源模塊的出端接繼電器的第三入端； 所述繼電器的出端接儀器離子透鏡； 其中，可控正高壓電源模塊輸出電壓極性為正，可控負(fù)高壓電源模塊輸出電壓極性為負(fù)，可控正高壓電源模塊和可控負(fù)高壓電源模塊的輸出電壓值大小由數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)設(shè)定； 微處理器根據(jù)外部控制命令的正負(fù)極性要求來(lái)控制繼電器驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而控制繼電器，繼電器選擇相應(yīng)極性的可控高壓電源模塊作為輸出源，從而實(shí)現(xiàn)儀器離子透鏡對(duì)電壓極性的要求； 微處理器接受外部控制命令的同時(shí)也獲得儀器離子透鏡所需電壓值的大小，微處理器根據(jù)電壓值大小的要求控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)定可控高壓電源模塊輸出電壓值的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，其特征在于: 微處理器的第一出端接多個(gè)并聯(lián)的繼電器驅(qū)動(dòng)，第二出端接多個(gè)并聯(lián)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，其特征在于: 所述微處理器采用單片機(jī)芯片、ARM芯片、可編程邏輯器件(CPLD)芯片及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)芯片中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，其特征在于: 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出范圍是0?+5V，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片是16通道，數(shù)模轉(zhuǎn)換精度12bits0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，其特征在于: 所述可控正高壓電源模塊的控制輸入范圍為0?+5V，輸出范圍為0?+2000V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離子光學(xué)系統(tǒng)的通用電源，其特征在于: 所述可控負(fù)高壓電源模塊的控制輸入范圍為0?+5V，輸出范圍為0?-2000V。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104460417SQ201410597189
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】李明, 唐興斌, 李凱, 王希博, 任立志, 呂海馬 申請(qǐng)人:鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司