科学仪器工作状态监测装置的设计与实现

建立了支持网络通讯的科学仪器工作状态监测装置。该检测装置以单片机系统为核心,运用信号检测技术获取仪器的工作状态信息,实现有效机时的记录。基于自制编码表对数据进行BASE64编码,保证了记录信息的安全;支持嵌入式互联网技术将被监测仪器的实时状态上传到远程服务器,实现大型科学仪器的网络化监测。     

录井专用型激光诱导击穿光谱仪测定岩屑中的8种元素

记录不同井深岩屑元素含量信息的岩屑录井工作是油气勘探开发的必要过程之一。本研究将西南某钻井现场的岩屑样品分为训练集和测试集,使用自行研制的小型台式激光诱导击穿光谱仪(LIBS-Trace)采集各岩屑样品谱图,对8种元素(Si、Al、Ca、K、Mg、Mn、Ti、Fe)优化建立基于支持向量机回归(SVR)的元素定量分析模型。将测试集数据用于算法模型评估验证,结果表明,8种元素预测的平均百分比误差(MPE)分别为Si 5.68%、Al 7.22%、Ca 7.45%、K 9.76%、Mg 8.79%、Mn 11.9%、Ti 11.4%和Fe 10.4%,可以满足录井工作的要求。此外,依据录井工作的流程与需求,对仪器软硬件进行修改,将优化确立的定量模型集成于仪器之中,使之成为录井专用型号。在录井工作现场进行测试,结果表明,算法模型结合仪器可快速完成岩屑元素定量分析,在油气勘探开发领域具有潜在的应用价值。     

电子探针图像的实用处理软件

基于Ｗｉｎｄｏｗｓ９５操作平台,用ＶｉｓｕａｌＣ＾＋＋５．０语言开发了电子探针图像实用处理软件,可对数字电子探针图像进行颜色转换、图像合成、内插放大、三维视图、直方图、灰度级切片、灰度级反转、灰度级平移、灰度级映射、平滑和锐化等自理灵活地运用这些处理技术,能够有效地突出数字电子探针图像中任何感兴趣信息、改善图像质量、增强视觉效果,其中,合成图像是一种表达矿物组分信息的新方法。     

便携式质谱仪的研究进展

面对大气、河流、土壤等化学污染,各种突发性爆炸事故和化学泄漏事件,以及生化武器滥用等等社会问题,迫切需要对源头进行现场原位检测分析.质谱(MS)以其检测速度快、灵敏度高、检测样品量少、可对未知物定性定量检测等特点,非常适合应用于这些现场的分析检测.然而实验室用MS的体积、重量、功耗等较大,不便于搬运,无法实现现场的原位检测.近年来,便携式质谱仪的出现,使得现场原位质谱分析成为可能,并且随着人们对原位质谱分析的要求越来越高,便携式质谱仪从质量分析器、迸样方法,以及真空系统等方面进行了不断改进,并在临床诊断、食品质量控制、法医学、环境学等多个领域发挥了重要作用.文章对近年来便携式质谱仪的发展进行了梳理,并对仪器及其相关部件的未来发展趋势进行了展望.     

飞行时间质谱仪数据采集系统设计

针对飞行时间质谱仪高分辨率、宽质量范围的特点,设计了一种高精度、大量程的数据采集系统。系统对前端信号进行放大、幅度甄别和电平转换,使用专用时间间隔测量芯片TDC-GPX测量脉冲时间间隔,应用现场可编程门阵列(FPGA)进行时序控制,通过通用串行总线(USB 2.0)接口与计算机连接,采用时分复用技术实现上位机对采集系统的控制及高速数据传输。测试结果表明,单通道测量精度小于100 ps,测量范围大于500μs,可进行8个通道测量。     

四极离子阱数字式共振激发控制技术的研发与应用

共振激发控制技术是提高四极离子阱分辨率、灵敏度,实现其多级质谱分析的关键技术。针对质谱仪小型化趋势,提出基于现场可编程门阵列(filed-programmable gate array,FPGA)软件实现直接数字合成器(direct digital synthesizer,DDS)信号幅度调制的方法,开发出数字式共振激发控制技术,研制出结构更简单的共振激发控制系统。在对性能要求较高的电喷雾离子源-矩形离子阱质谱仪中,应用这套系统实现了单质荷比选择离子、三级质谱分析和600~2000 Thomson质荷比范围的全扫描等功能。相比使用模拟技术实现幅度调制的控制单元,数字式共振激发控制单元的功耗只有其10%,系统性能也满足四极离子阱的需求。     

ICP直读光谱仪的光电测量系统

该系统基于微型机ISA总线，由负高压控制电路、负高压发生器、光电倍增管、前置放大器、程控增益放大器、V／F转换器和定时计数器等构成。负高压在294－944V间分100档程控可调，程控增益放大器在1－256间分5档，V／F转换器满童程输出频率为1MHZ，计数长度和测量时间任意设定，适用于各类ICP直读光谱仪。     

磁增强光电子电离便携式飞行时间质谱仪的研制及其在挥发性还原态硫化物测量中的应用

还原态硫化物是大气主要污染物之一。本研究利用自行研制的磁增强光电子电离便携式飞行时间质谱,对还原态硫化物的测量方法进行了研究。光电子由真空紫外灯发射的10.6 e V的光子照射金属电极表面产生,通过调节引出电压控制光电子能量发生光电子电离。为提高光电子电离的效率,在电离区中设置了环形磁铁。利用SIMION软件模拟发现磁场的引入使电子呈螺旋运动,增加电子运动路径,同时实现电子向电离区中心的汇聚。实验结果表明,磁场的引入使3种还原态硫化物H2S,SO2和CS2的灵敏度分别提高了5.3、9.4和6.9倍,50 s检测时间对3种物质的检测限分别达到0.14、0.52和0.31 mg/m3(S/N=3)。结果表明,磁增强光电子电离的便携式飞行时间质谱仪有望应用于挥发性硫化物的源排放在线监测。