摘要：漂移管是质子转移反应质谱仪(PTR-MS)的核心部件之一,对漂移管进行技术创新是改善仪器性能的重要途径。近年来,聚焦型漂移管(focusing drift tube, FDT)因具有离子利用率高的优点逐渐被重视。本研究报道了一种结合射频四极杆及电阻玻璃管的聚焦型漂移管的设计与仿真,四极杆用于提供射频聚焦场,电阻管用于产生均匀分布的直流梯度电场。基于设计的3D结构,在SIMION 8.1中构建仿真模型,采用m/z 19、55和100等3种离子对四极杆的杆体直径、射频场频率及电压幅值等参数进行系统性探究。结果表明,射频场的引入对减小离子束半径非常有效,较大直径的杆体有利于提高装置的聚焦能力,特别是对于低质荷比离子。当频率约2 MHz时,聚焦效率最高,随着电压幅值的提高,离子束半径迅速减小,随后逐渐趋平。另外,超过85%的离子能够顺利透过直径为1.0 mm的采样孔,传输效率比传统漂移管提升了约28倍。该研究对射频四极杆聚焦型漂移管(RFQ-FDT)的结构设计、SIMION建模及离子透射率均做了详细阐述,可为装置的实际应用提供一定的理论支持。

摘要：近年来,挥发性有机物(VOCs)快速、在线分析的应用需求促进了各类VOCs在线分析质谱仪的发展。本研究自行研制基于膜进样技术的小型紫外光电离飞行时间质谱仪,并阐述设计原理、性能表征及其对工作场所VOCs的检测应用。仪器采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为进样界面,既保证了仪器的真空,又起到富集VOCs并降低检出限的作用。电离源使用发射10.6 eV光子的氪灯作为光源,可电离低于10.6 eV电离能的VOCs,并产生分子离子峰,这一特性便于谱图识别与高通量分析。飞行时间质量分析器采用小型化设计,总长度小于360 mm。结果表明,该仪器在m/z 170处全高半峰宽(FWHM)分辨率为2 000,苯、甲苯、对二甲苯的检出限在5×10^-10^3×10^-9 mol/mol之间。将该仪器用于工作场所中苯系物成分分析,取得了良好的靶向分析结果。

摘要：为了实时有效地控制飞行时间质谱仪的各工作模块,简化各系统之间的通讯方式,提出了基于CAN总线的测控网络,各模块集成了微处理器和CAN总线接口,作为CAN总线中的节点,在仪器内部实现点对点的数据传输,从而提高了仪器的可扩展性。此外,为给飞行时间质谱仪分析器提供连续可调、均匀稳定的高精度电场,提出了一种模块化、小型化的电源系统设计方案,该方案使用数模转换芯片实现输出电压的数字化控制,通过线性差值优化了电源的性能。将其配合自制的飞行时间质谱仪对实际样品进行测试。结果表明:采用该方案的飞行时间质谱仪控制系统稳定、可靠,分析器电源系统控制精度满足仪器设计要求。

摘要：设计一种基于AB类推挽功放原理的射频线性电源,可调频率为1~6 MHz,电压≥900 V。由ARM控制器通过检波电路检测输出峰峰值构成闭环控制来稳定输出电压。通过串口设定输出频率、电压以及实时显示电压。实验测得1.420 MHz、3.086 MHz和5.347 MHz输出电压分别为2020 V、1960 V和928 V;在3.094 MHz测得电压和频率稳定性分别为0.44%和0.096%。该电源已用于质谱仪射频六级杆离子传输且运行稳定。

摘要：为了应对突发场景及灾难环境下的救援作业任务,避免救援人员暴露在危险环境中,本论文提出一款移动救援机器人,“撼地者”。凭借履带式底盘、六自由度灵巧机械臂及各种传感器及控制器的组合,撼地者得以拥有跨越多样地形和完成精细作业的能力。具体来说,首先,撼地者独特的摆臂-推铲机构设计,在提高了清障能力的同时,增加了上下楼梯的稳定性;其次,通过多模态遥操作系统使撼地者得以适应各种复杂的通讯环境;同时,基于深度相机辅助的灵巧机械臂与抓手实现了半自主操纵;最终,利用激光雷达实现了在未知环境中的自主导航。正是凭借这些特别的系统,撼地者在以应急救援为主题的“智创杯”前沿技术挑战赛锦标赛中,从全球40个机器人中脱颖而出并成功夺冠,展示了其系统集成的有效性及控制理念的先进性。