基于离子回旋共振有质动力加速的螺旋波推力器原理

基于离子回旋共振有质动力加速(ICR/PA)的螺旋波等离子体推力器为一种先进概念的无电极推力器,具有无电极烧蚀、比冲高、寿命长的优点,在未来的深空探测和卫星的动力系统中具有广泛的应用。分析了该推力器的结构组成、工作原理、发展现状,并利用准线性理论推导了基于ICR/PA加速方式的离子获得能量的过程,给出了推力计算公式。理论分析结果为后续推力器的设计提供指导。

用于质子直线加速器的强流电子回旋共振离子源

研制了一台用于加速器驱动次临界系统 (ADS)的强流电子回旋共振离子源。在 30keV能量下 ,引出的氢离子最大束流达到 1 0 0mA ,质子比好于 85 % ,引出束流密度最高可达 34 0mA/cm2 。初步测定的发射度约为 0 1 1πmm·mrad。已通过了 1 0 0h的连续运行考验。

基质与样品的相互作用对于傅立叶变换离子回旋共振质谱测定低分子量多肽的影响

通过比较两种极性差异较大的基质2,5-二羟基苯甲酸(DHB)和2',6'-二羟基苯乙酮(DHAP)按不同比例混合时,AngiotensinⅡ的基质辅助激光解析电离-傅立叶变换离子回旋共振质谱(MALDI-FT/ICRMS)谱图的不同,并结合基质-AngiotensinⅡ在不同结晶方式下的共结晶和基质晶体的扫描电镜照片,发现基质为10μmol/L DHB和15μmol/L DHAP以体积比4:1组成的混合物时,基质结晶为致密的层状结构,而以薄层法与AngiotensinⅡ生成的共结晶,AngiotensinⅡ在基质晶体上面形成分散的柱状小晶体,此时得到的MALDI-FT/ICRMS质谱图优于干滴法。

液相基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱研究

选用液相基质制样 ,考察了激光强度、回旋池开门时间等因数对基质辅助激光解吸电离 傅里叶变换离子回旋共振质谱 (MALDI FT ICR MS)检测结果的影响 ,优化了实验条件。使用液相制样方法对 5类实际样品进行了MALDI FT ICR MS检测 ,结果表明 :液相基质具有很好的通用性 ,质谱信号稳定、持久。利用FT ICR MS特有的超高分辨率与准确度 。

傅里叶变换-离子回旋共振质谱

本文介绍了傅里叶变换-离子回旋共振质谱(FT-ICRMS)的基本原理、发展历史、仪器特点。与其它类型质谱相比较,FT-ICRMS具有超高质谱分辨率、高质量测量准确度、回旋池内现场反应等显著优点,有望在多种学科的研究中得到更广泛的应用。

基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱技术用于食用油中甘油三酯的快速分析

食用油中甘油三酯(Triacylglycerols,TAGs)的含量及种类快速高效的检测方法对保障人体健康具有重要意义。本研究基于基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱(MALDI-FTICR-MS)技术建立了一种用于食用油中TAG的直接快速定性分析方法。采用2,5-二羟基苯甲酸(DHB)的丙酮溶液作为基质,二氯甲烷作为食用油的溶剂,在激光能量为15%、频率为100 Hz、辐照次数为100 Shots条件下可以获得重复稳定的信号(RSD<9%)。利用一级质谱和二级质谱对食用油中TAG进行了初步的分类分析。在置信度为95%的条件下,采用主成分分析(PCA)方法可对34种食用油进行很好的分类。利用本方法可以直接识别出橄榄油中掺杂5%的菜籽油,表明本方法可以用于食用油样品的快速筛查分析。

基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱法快速测定全血及尿液中的百草枯

该文建立了一种利用基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱(MALDI-FTICR-MS)快速测定全血及尿液中百草枯的分析方法。采用含1%甲酸的乙腈溶液从生物样品中提取百草枯,并与2,5-二羟基苯甲酸溶液混合后直接进样分析。结果表明,全血、尿液和水中的百草枯在10~5000μg/L质量浓度范围内线性良好,相关系数(r)为0.9955~0.9992;3种基质下的方法检出限(LOD,S/N=3)为0.6~3.0μg/L,定量下限(LOQ,S/N=10)为2.0~10μg/L;百草枯在全血和尿液中的平均回收率为85.2%~110%,相对标准偏差(RSD)为0.40%~7.3%。该方法具有所需样品和溶剂用量少,操作简单,分析速度快,灵敏度高,且稳定可靠等特点,可满足临床及司法鉴定相关的中毒快检需求。

基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱法快速测定蔬菜中百草枯与敌草快

该文基于基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱技术(MALDI-FTICR-MS)建立了冬瓜、黄瓜、小白菜、上海青、韭菜、芹菜和生菜共7种蔬菜中百草枯和敌草快的快速测定方法。研究对比了低浓度2,5-二羟基苯甲酸(2,5-DHB)和α-氰基-4-羟基肉桂酸(CHCA)两种MALDI基质对百草枯和敌草快响应的影响,同时考察了不同浓度CHCA分别与纯标准溶液和样品基质标准溶液等比例混合点样后的分析结果,并优化了样品提取条件。最优的前处理方法为:蔬菜样品匀浆后采用含1%甲酸的乙腈溶液快速超声提取,提取液与2 g/L CHCA溶液混合后直接进样分析。结果表明,不同浓度CHCA作MALDI基质对不同样品基质中百草枯和敌草快的离子化效率影响较大,当CHCA为2 g/L时,纯标液和样品基质配制的标液响应相近,更适用于检测方法的建立。百草枯和敌草快在2~200μg/L质量浓度范围内线性良好,相关系数(r)为0.9972~0.9996;在7种蔬菜基质中的方法检出限分别为1.0~1.5μg/kg和5.0~7.5μg/kg,定量下限分别为3.0~4.5μg/kg和15~23μg/kg;百草枯的回收率为73.0%~109%,相对标准偏差(RSD)为1.0%~8.2%;敌草快的回收率为81.7%~117%,RSD为1.0%~7.0%;该方法可在30 min内获得分析结果,具有分析速度快、灵敏度高、结果稳定可靠、所需溶剂用量少、操作简单等特点,可用于蔬菜中百草枯和敌草快的高通量快速分析和检测。

中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之傅立叶变换离子回旋共振质谱分析技术

中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所于2012年引进了傅立叶变换离子回旋共振质谱（Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, FT-ICR MS）, 该仪器超导磁体强度为12T（特斯拉）。

低密等离子体通道中的非共振激光直接加速

在低密等离子体通道中,横向有质动力可以有效调制电子的横向振荡过程.一方面,横向有质动力可以向外推动电子,增大电子横向振荡振幅,减小失相率,使电子获得能量增益;另一方面,横向有质动力也可以通过对失相率的非线性调制来降低失相率,在电子横向振荡振幅很小的情况下导致激光直接加速.横向有质动力调制的大小由等离子体密度、激光强度和束宽共同决定.三维模型结果也证实可以通过参数放大实现激光直接加速,弥补了准二维模型的局限性.

强激光对于电子的回旋共振加速

粒子的激光加速是下一代高能加速器的主要原理。一种可能的方案是在等离子体中射入强激光以加速粒子。当电磁波强度足够大时,必须把电子处理为相对论的。如果等离子体密度足够低。

外场下等离子体中波的增强和带电粒子流的加速

在不考虑碰撞机制的情况下,研究了外加高频电磁场(泵波)下等离子体中Langmuir波和离子声波的增强以及带电粒子流的加速。基于流体力学方程,推导了描述等离子体参量不稳定性的振动方程,进一步得到描述带电粒子流加速的数学表达式和有质动力的数学表达式。结果表明,在等离子体参量不稳定性的激发过程中,Langmuir波和离子声波得以增强以及带电粒子流由于泵波与Langmuir波(离子声波)的耦合而加速;有质动力的产生是由于泵波与Langmuir波(离子声波)的耦合而且它是参量不稳定过程的策动力,另外有质动力不仅存在高频分量,还存在低频分量。

基于MALDI源红外光解离质谱-光谱技术的金属-氨基酸配合物离子的结构研究

红外光解离(IRPD)质谱-光谱技术是研究气相离子结构的有力工具。本工作结合傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)和台式光学参量振荡器(OPO)红外激光系统,针对气相中铷-组氨酸和铷-赖氨酸配合物离子进行红外光解离光谱研究。实验中配合物离子通过基质辅助激光解吸电离(MALDI)产生,而非由常用的电喷雾离子源(ESI)产生。光谱结果显示,两种配合物离子[His+Rb]+和[Lys+Rb]+分别在3 500 cm-1和2 935 cm-1处存在最大吸收。通过密度泛函理论(DFT)计算方法对[His+Rb]+的结构进行进一步研究,结果表明,[His+Rb]+离子主要来源于His+Rb-03,而非其最低能量构型His+Rb-01。

近临界密度等离子体中超强激光导引与尾波场离子加速

通过二维粒子模拟仿真实验(PIC),当一束合适参数下的超短超强激光脉冲与近临界密度等离子体相互作用时,电子受到电场力,磁场力和有质动力的影响,会形成空泡结构分布。而氚离子作为背景离子,对空泡结构的形成和氦离子的加速有着重要的作用。激光脉冲能在近临界密度等离子体中有效传输数个瑞利长度,且氦离子能够获得较长的加速距离并获得更多的能量,其最高能达到~4.5GeV。

天然气净化厂废水处理过程中溶解性有机物的变化

溶解性有机物(DOM)是废水达标排放标准的重要考虑因素,综合分析废水中DOM的分子组成是对其高效去除的前提。以某天然气净化厂废水为研究对象,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱法(FT-ICR MS)和三维荧光光谱(3D-EEMs)从分子层面深入分析氧化过程中DOM的荧光性质、分子组成、质荷比、分子转化。EEM结果表明,废水中主要以类腐殖质物质为主,其次为富里酸类物质。O_(3)/H_(2)O_(2)氧化降低了类腐殖质物质的荧光强度,但DOM降解受限于臭氧与富含电子有机物的反应特性;而O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton联合氧化能大幅降低总荧光强度,有效去除类腐殖质。FT-ICR MS结果表明,O_(3)/H_(2)O_(2)氧化去除了部分CHO类、CHON类DOM,但对CHOS类、CHONS类DOM的去除效果欠佳。多环芳烃和高度不饱和的化合物被臭氧降解为脂肪族类化合物,增加了CHO类DOM含氧量。O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton氧化对CHOS类、CHONS类DOM具有较好的去除效果,去除了大部分多酚化合物,生成具有含氧量更低和饱和度更高的DOM。同时,联合氧化极大地缓解了超滤膜污染,去除了大部分可逆污染和不可逆污染。

应用超高分辨质谱成像技术研究脂类分子在小鼠肝组织中的分布

利用基质辅助激光解吸电离-傅里叶变换离子回旋共振质谱仪对磷脂类分子在小鼠肝组织中的分布进行了研究,建立了质谱成像技术检测小鼠肝组织中磷脂类分子分布的分析方法。以7g/Lα-腈基-4-羟基肉桂酸的50%甲醇溶液(含0.2%三氟乙酸)作为基质,采用正离子采集模式,准确鉴定了5类13种磷脂类分子,其分子量主要分布在700～900Da之间,且观察到它们在组织内分布呈现不均匀性。本研究表明,以超高分辨和超高精度的质谱仪开展组织成像研究,不仅可以探究脂类分子在组织中的分布,而且可以直接准确鉴定相关分子,真正实现分子水平上的组织成像。

激光与固体靶相互作用中低密度预等离子体对高能电子产生的影响

对线极化、圆极化的超短超强激光脉冲与靶前有一段低密度预等离子体的固体靶的相互作用进行了理论和粒子模拟研究。激光通过有质动力加速机制加速预等离子体中的电子,研究了电子获得的最大能量随激光强度和预等离子体密度的变化。当激光脉冲与靶直接作用时,靶中的电子由于J×B机制而得到加速,所获得的能量比预等离子体中电子低。研究表明,在超短超强激光脉冲与固体靶相互作用中,预等离子体的存在有利于高能电子的产生。

超短超强激光与固体靶相互作用中发射质子的截止能量估算

根据超短超强激光与固体靶相互作用中质子靶前表面加速和靶后表面加速两种机制,对在SI-LEX-I激光器上进行的质子加速实验中获得的质子最大截止能量进行了估算,认为实验中质子产生的主要机制是靶后表面加速。同时结果表明:对该装置的实验条件,靶前表面加速机制可以产生质子的最大能量约为2MeV;靶后表面加速机制可以产生的质子的最大能量约11 MeV。另外用Multi2005程序计算了激光器信噪比对靶后表面加速机制的影响。计算表明:SILEX-I激光器信噪比达到108∶1时,预脉冲对用5μm靶时鞘层加速电场的影响可以忽略。

重质油炼化污水生化处理出水的污染特征分析

将傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)与气相色谱-质谱(GC-MS)结合,实现了对有机污染物微观组成的全分析,在此基础上形成了炼化污水水质剖析方法。对重质油炼化污水系统生化工艺出水进行污染物组成分析发现,其有机负荷基本由难降解的大分子极性有机污染物构成,不可生物降解的非极性大分子烷烃类也有一定贡献。极性有机污染物总数量达到376种,Ox、NxOx与SxOx是主要类型;推测为有机酸类、酯类与杂环化合物,分子结构复杂且不饱和,普遍带有芳香环、稠环以及杂环。含N杂环化合物还与硝酸盐氮一起构成了高浓度的总氮。根据生化工艺出水的污染特性,优化生化工艺的COD降解与脱氮效能,并利用臭氧催化氧化技术深度处理,将有助于实现全面达标排放。