小型磁偏转质谱计磁场的分析计算

磁偏转质谱计是根据离子在磁分析器中运动时,不同质荷比的离子有不同的偏转半径原理来实现质量分离的。磁场大小和分布对质谱计的性能影响较大,因而设计时需要对质谱计磁场分布进行精确计算。应用有限元法建立了计算质谱计磁分析器磁场的物理模型,并利用这一模型计算了磁分析器磁感应强度在空间的分布情况。结果表明,在半径分别为20 mm和50 mm的1/4圆弧轨道上,其磁场分布规律类似。由于边缘磁场效应,在磁铁边界区域约3 mm范围内,磁感应强度基本呈直线下降,这一结果为磁分析器的结构优化和边缘场补偿提供了理论依据。

新一代电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)全谱同时测定技术

介绍了最新推出的全谱同时检测的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)仪器,它是目前市场上唯一的从6Li到238U质量范围同时测量的ICP质谱仪,实现了从时序扫描测量到全谱同时测量的新飞跃。其革命性技术的核心是双聚焦扇形场质谱仪与全新的能够同时俘获全部离子的检测器及其创新设计的离子透镜系统,展现出优越的性能和更广阔的应用前景。

用于双聚焦磁质谱仪的离子源电参数仿真研究

离子源是双聚焦磁质谱仪的重要组成部分,离子源性能对质谱仪的分辨率、灵敏度有关键影响。通过COMSOL仿真,建立了用于双聚焦磁质谱仪的电子轰击型离子源的模型,并探究了离子源中电参数对性能的影响。仿真结果表明,在设计的离子源结构中,电离电压可在100 V~140 V之间找到一特定值,使电离几率最高,引出极电压和加速极电压均会影响离子的二次聚焦位置,从而影响引出离子束的束宽、角度分散、能量分散和引出率。仿真结果对离子源的实际电参数的设计有参考意义。

利用激光气流分割技术同时测定斜长石的微量元素与Sr同位素

斜长石是火成岩中的主要造岩矿物之一。其微量元素和Sr同位素组成可以用来示踪多种地质过程。传统的斜长石研究需要进行2次独立的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析,来分别测试微量元素和Sr同位素组成。然而对于具有复杂环带结构的斜长石, 2次激光剥蚀分析获得的微量元素和Sr同位素可能是解耦的。本研究采用近几年兴起的激光气流分割技术建立了通过1次激光剥蚀同时测试斜长石微量元素和Sr同位素的方法。该方法将1台激光剥蚀系统(LA)同时与1台高分辨率扇形磁场等离子体质谱(SF-ICP-MS)和1台多接收等离子体质谱(MC-ICP-MS)联机。在1次激光剥蚀过程中,通过Y形接头将激光剥蚀产生的气溶胶分为两路,一路气溶胶进入MC-ICP-MS进行同位素组成分析,另一路气溶胶进入SF-ICP-MS进行微量元素含量分析。使用本方法分析USGS玄武玻璃标样BHVO-2G和NKT-1G的Sr同位素组成和微量元素含量,分析结果在误差范围内均与推荐值或前人报道值一致。此外,本研究利用建立的方法对满洲里巴杨山塔木兰沟组火山岩中的斜长石斑晶进行了微量元素和Sr同位素的同时测试,并利用斜长石成分计算了平衡熔体的微量元素组成。分析认为,巴杨山玄武安山岩源区为俯冲板片流体交代过的岩石圈地幔,并在岩浆上升过程中发生了少量地壳混染作用。

小型单聚焦磁偏转质谱计及校准研究

介绍了自主研制的单聚焦小型磁偏转质谱计物理单元和电路系统的设计参数及结构组成。对单聚焦小型磁偏转质谱计的质量数范围、分辨率和灵敏度进行了校准实验研究。研究结果表明,单聚焦小型磁偏转质谱计的质量数范围为1~134 amu,相对分辨率为35,电子倍增器模式下N_(2)、Ar和He的灵敏度分别为1.6×10^(-4)A/Pa、1.2×10^(-4)A/Pa和2.3×10^(-5) A/Pa。研制的单聚焦小型磁偏转质谱计在真空检漏和质谱分析领域具有广泛应用需求。

小型双聚焦磁偏转质谱计研究

为了满足我国空间探测任务不断发展的需求,研制了具有Mattauch-Herzog结构的小型双聚焦质谱计。基于离子光学原理进行设计,利用离子光学透镜模拟软件SIMION8.1仿真,研究了离子初始状态等参数变化对最终焦平面成像结果的影响,优化了相关结构。研制的质谱计对H_(2)的半峰宽(FWHM)实际测试结果为0.0875 amu(绝对分辨率),小于指标要求的0.1 amu,表明仪器的分辨本领达到了设计要求。

不同离子入射条件对双聚焦磁质谱仪的分辨能力影响的仿真研究

双聚焦磁质谱仪由磁分析器和静电分析器组成,可实现方向和能量双聚焦,具有较高的分辨本领。本文利用离子光学仿真软件对双聚焦磁质谱仪中离子轨迹进行了仿真,将仿真得到的离子束像宽和分辨率与理论值对比,探究了离子入射条件对聚焦特性的影响,并根据仿真结果对离子源输出的的离子束状态提出了设计要求。

飞行时间质谱宽能量聚焦反射器设计

离子的能量分散是影响飞行时间质谱分辨率的主要因素之一。本研究在Vlasak提出的宽能量聚焦反射器设计方法的基础上,通过同时优化飞行时间反射器各电极间的距离和电压的方法,使宽能量分布的离子具有更好的时间聚焦性能,并采用SIMION软件建立的仿真模型验证该方法的有效性。理论计算和仿真实验表明,本设计方法对极板加工和装配的误差可通过微调极板电压补偿,这有效地降低了仪器研制过程中的机械加工和装配精度的要求,从而进一步提高了方法的实用性。

双聚焦高分辨质谱仪电分析器优化设计

针对双聚焦系统中的电分析器,利用CST Studio Suite进行了结构设计与电磁场仿真。主要工作包括理论计算、柱面结构电分析器设计、弥散电场优化与屏蔽、电-磁分析系统电磁场及粒子运动轨迹模拟。研究结果表明:接地极与绝缘垫片的安装能有效降低弥散场对粒子运动状态影响;束流聚焦点与理论计算相对偏差小于1%;在紧凑、易安装结构下,在电、磁分析系统束流引出口分别实现能量聚焦及速度聚焦,且放大系数小于1。