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基于DDS的四极杆射频电源设计

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第1期 198-204页

作者：甘麟潘志铭钟佳吉深圳大学电子与信息工程学院广东深圳518000

四极杆质谱仪在化学、生物、医学以及材料学等许多领域中都是非常重要的分析工具,被广泛应用于物质化学组成分析、生物大分子构成研究、血液中的生化分子检测、新材料组成研究等工作上。在四极杆质谱仪的离子筛选过程中,想要形成能筛选... 详细信息

四极杆质谱仪在化学、生物、医学以及材料学等许多领域中都是非常重要的分析工具,被广泛应用于物质化学组成分析、生物大分子构成研究、血液中的生化分子检测、新材料组成研究等工作上。在四极杆质谱仪的离子筛选过程中,想要形成能筛选特定离子的四极场,就需要给四极杆提供合适的交直流电压。因此,能提供合适电压的射频电源是四极杆质谱仪中必不可缺的一个部件。目前,四极杆质谱仪的射频电源都有使用 RLC串联谐振电路以得到交流高压。一些设计通过改变电感线圈匝数来对谐振电路进行调谐,但是这需要人工调节线圈匝数。为了改善这个缺点,本论文采用了直接数字式频率合成技术(DDS),这种设计通过指令控制电源的交流频率以进行调谐。而目前采用DDS芯片的射频电源还有频率精度不高的问题。本次的设计针对这个问题,使用了上位机控制程序以及将小数转为浮点数进行传递的方法,提高了射频电源的交流频率精度到0.1Hz,以便更精准地进行调谐。实验表明,该射频电源的交流频率精度为0.1Hz,其在10Hz~10MHz 的频率范围内都能保持稳定的交流电压,频率最大误差不超过0.070%,RSD为0.266%。另外,其还具有可调的3.8~18.9V交流电压峰峰值。

关键词：四极杆射频电源谐振电路直接数字式频率合成

四极杆-线形离子阱串联质谱法测量血清中万古霉素

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质谱学报 2023年第5期44卷 602-613,I0001页

作者：谢洁李姿颖屈子裕易可可刘浩李家练张谛黄泽建王涵文时正媛鄢丹俞晓平江游戴新华方向中国计量科学研究院前沿计量科学中心国家市场监管技术创新中心(质谱)北京100029 中国计量大学生命科学学院浙江杭州310018 安徽砺沐医疗器械有限公司安徽六安237001 首都医科大学附属北京世纪坛医院北京100038

本研究采用自主研制的QLIT-6610MD液相色谱-串联质谱系统,建立了测量血清中万古霉素的高准确度方法。样品经蛋白沉淀和液液萃取后,进入QLIT-6610MD系统分析。样本中的内源性物质在保留时间内对目标物无干扰。结果表明:在1.56~50.0 mg/L... 详细信息

本研究采用自主研制的QLIT-6610MD液相色谱-串联质谱系统,建立了测量血清中万古霉素的高准确度方法。样品经蛋白沉淀和液液萃取后,进入QLIT-6610MD系统分析。样本中的内源性物质在保留时间内对目标物无干扰。结果表明:在1.56~50.0 mg/L范围内,万古霉素的线性关系良好,相关系数(R^(2))≥0.99,检出限和定量限分别为0.19、1.56 mg/L,日内和日间精密度范围分别为1.62%~3.82%和2.07%~5.07%,血清样本的加标回收率为95.97%~97.74%,基质效应归一化因子(CV)≤7.60%,样品保存稳定性CV≤4.26%,进样长时稳定性优于2.13%。通过测定低、中、高质控品对方法进行验证,结果均在靶值范围内。采用QLIT-6610MD、AB API4000和YS EXACT 9900MD 3台液相色谱-串联质谱仪测定42例临床血清样本,经过Deming回归、Bland-Altman分析和Pearson相关性分析,结果具有良好的一致性。本研究证明了自主研制的QLIT-6610MD液相色谱-串联质谱系统能够达到三重四极杆质谱仪的定量水平,可为实时临床分析提供一种新型国产仪器方案。

关键词：四极杆线形离子阱串联质谱万古霉素血清

基于四极杆-线形离子阱串联质谱技术测量血清25OHD

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质谱学报 2023年第1期44卷 13-24页

作者：谢洁易可可高文静刘浩李家练黄泽建刘梅英余青霓王涵文江游戴新华方向中国计量科学研究院前沿计量科学中心国家市场监管技术创新中心(质谱)北京100029 常州磐诺仪器有限公司江苏常州213163 安徽砺沐医疗器械有限公司安徽六安237001

本研究基于自主研制的QLIT-6610MD四极杆-线形离子阱液相色谱-质谱联用仪,建立了准确测量血清25OHD的同位素稀释质谱法。血清样品用甲醇沉淀蛋白,正己烷液-液萃取,上清液用氮气吹干,初始流动相复溶,QLIT-6610MD测定。采用基质匹配标准... 详细信息

本研究基于自主研制的QLIT-6610MD四极杆-线形离子阱液相色谱-质谱联用仪,建立了准确测量血清25OHD的同位素稀释质谱法。血清样品用甲醇沉淀蛋白,正己烷液-液萃取,上清液用氮气吹干,初始流动相复溶,QLIT-6610MD测定。采用基质匹配标准曲线定量,25OHD 2和25OHD 3分别在0.78~50μg/L和1.56~100μg/L范围内的线性决定系数R^(2)>0.9999,检出限和定量限为0.06、0.12μg/L和0.02、0.06μg/L,质控品精密度优于4.06%,血清样本添加回收率为99.25%~108.38%,变异系数≤5.10%。用QLIT-6610MD、AB 4500MD和YS EXACT 9900MD 3台液相色谱-质谱联用仪测定50例临床血清,采用Pearson系数和Bland-Altman法分析,3组数据的相关系数R≥0.9980、P四极杆质谱仪定量测定血清25OHD的水平,能够满足临床诊断需求,将为临床质谱分析提供一种新型仪器,助力国产质谱仪发展。

关键词：液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS) 同位素稀释质谱四极杆线形离子阱 25羟基维生素D(25OHD)

基于FPGA的便携式四极杆质谱控制系统设计

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质谱学报 2023年第1期44卷 87-95页

作者：葛卫敏许春华林利泉陈家新吴曼曼乔佳广州禾信仪器股份有限公司广东广州510535

针对便携式仪器小型化和低功耗的研制需求,本文设计了一套便携式四极杆质谱的下位机控制系统,基于Xilinx Spartan-6系列现场可编程的门阵列(FPGA)平台进行开发,采用FPGA单一芯片替代传统多种芯片组合的繁琐架构,去掉主控电路板上原有的W... 详细信息

针对便携式仪器小型化和低功耗的研制需求,本文设计了一套便携式四极杆质谱的下位机控制系统,基于Xilinx Spartan-6系列现场可编程的门阵列(FPGA)平台进行开发,采用FPGA单一芯片替代传统多种芯片组合的繁琐架构,去掉主控电路板上原有的W5500\MCU(微控制单元芯片)\DSP(数字信号处理专用芯片)\DDR(双倍速率同步动态随机存储器)等功能芯片,将这些芯片实现的扫描、控制、采集、存储、数据处理和高速传输等功能集成于同一FPGA片内。与现有的小型化四极杆质谱控制系统比较,本系统在功能和性能不变的前提下,不仅节省了芯片成本,而且主控硬件板卡的功耗节省了约2.7 W,约为原板卡功耗的37%,主控硬件板卡的面积减小了约20 cm^(2),约为原板卡面积的10%。本研究设计的便携式四极杆质谱下位机控制系统已成功应用于便携式四极杆质谱仪中,并且针对类似的小型化仪器有着较高的技术移植性和实用价值。

关键词：便携四极杆质谱现场可编程的门阵列(FPGA)

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四极杆并联振荡电子学系统和反馈控制

质谱学报 2020年第3期41卷 212-220,I0001页

作者：杨芃原刘颖超朱晨鑫李顺祥刘凯赵和玉贾滨复旦大学基础医学院和生物医学研究院上海200032 复旦大学化学系创新科学仪器教育部工程中心上海200438

四极杆质谱的电场是由随时间变化的射频交变电压(RF)及直流电压(DC)分别加在两对极杆上产生的。通常射频交流电压由电感电容谐振振荡电路产生,根据电感电容的连接方式不同分为并联振荡电路和串联振荡电路。本综述主要解读并联振荡电子... 详细信息

四极杆质谱的电场是由随时间变化的射频交变电压(RF)及直流电压(DC)分别加在两对极杆上产生的。通常射频交流电压由电感电容谐振振荡电路产生,根据电感电容的连接方式不同分为并联振荡电路和串联振荡电路。本综述主要解读并联振荡电子学系统及其反馈控制的核心技术原理。并联谐振的优势在于对射频振荡源的内阻要求不高,容许高内阻的振荡源,使电路的设计与研制更加简单;其缺点是需要采用双调谐振荡回路,在阻抗匹配方面有较高的要求。另外,并联振荡回路的升压主要依靠次级线圈与初级线圈的匝数比,因此仅适合于升压较小,即所需RF输出电压较低的场合。

关键词：四极杆并联振荡阻抗匹配反馈控制

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一种小型化过程检测质谱仪的设计与研制

真空 2024年第2期61卷 53-57页

作者：沈辉于佳佳侍尉庞骏德陈延龙景加荣上海裕达实业有限公司上海200240 上海卫星装备研究所上海200240

质谱仪是气体监测与分析的一种重要仪器。相比于传统气体传感器检测方式,质谱仪具有检测范围广、灵敏度高、响应速度快等优点。本文研制了一台小型化过程检测质谱仪,采用双灯丝电子轰击电离源及四极杆作为质量分析器,检测器部分采用法... 详细信息

质谱仪是气体监测与分析的一种重要仪器。相比于传统气体传感器检测方式,质谱仪具有检测范围广、灵敏度高、响应速度快等优点。本文研制了一台小型化过程检测质谱仪,采用双灯丝电子轰击电离源及四极杆作为质量分析器,检测器部分采用法拉第筒与电子倍增器双模式,电控单元以高频FPGA测控系统、大电流灯丝驱动电源、宽质量范围射频电源及高增益复合跨导放大器为核心。试验测试结果表明,该小型质谱仪各项性能指标优越,已达到市场上主流商品的水平,可广泛用于各类气体检测场合。

关键词：过程检测质谱仪四极杆分辨率

四极杆线性离子阱系统和预存干涉波的傅里叶逆变换技术

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质谱学报 2020年第3期41卷 201-211,I0001页

作者：杨芃原赵和玉刘颖超朱晨鑫李顺祥刘凯贾滨复旦大学附属闵行医院和生物医学研究院上海201100 复旦大学化学系和创新科学仪器教育部工程中心上海200438

本文在回顾四极杆线性离子阱结构和原理的基础上,阐释了线性离子阱的电子系统和串联质谱的核心技术原理,介绍了预存干涉波的傅里叶逆变换技术在四极杆线性离子阱中的应用,特别是用于选择母离子。四极杆线性离子阱的加工精度要求适中、... 详细信息

本文在回顾四极杆线性离子阱结构和原理的基础上,阐释了线性离子阱的电子系统和串联质谱的核心技术原理,介绍了预存干涉波的傅里叶逆变换技术在四极杆线性离子阱中的应用,特别是用于选择母离子。四极杆线性离子阱的加工精度要求适中、成本低、电路设计和控制(包括射频和直流)相对容易,使其在研发方面具有较大优势。线性离子阱特有的MS^n、碰撞冷却、较高的灵敏度和分辨率,以及选择性的离子储存和激发能力都使其拥有广阔的应用前景。预存干涉波的傅里叶逆变换技术的应用使得母离子被特异性驻留,而非母离子通过共振被甩出,提高了线性离子阱的分析能力。

关键词：线性离子阱四极杆线性离子阱串级质谱预存干涉波傅里叶逆变换

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四极杆离子光学和串联振荡电子学系统

质谱学报 2020年第2期41卷 101-109,I0003页

作者：杨芃原朱晨鑫刘凯刘颖超李顺祥赵和玉贾滨复旦大学基础医学院和生物医学研究院上海200032 复旦大学化学系创新科学仪器教育部工程中心上海200438

四极杆和飞行时间质谱是液相色谱-质谱(LC/MS)、三重四极杆质谱(QQQ)和四极杆-飞行时间质谱(Q TOF)等质谱仪器中必备的核心部件,也是我国亟待研发的国产化仪器。目前,国内对质谱仪器的研制热情日益高涨,得到了国家相关部门的高度认可和... 详细信息

四极杆和飞行时间质谱是液相色谱-质谱(LC/MS)、三重四极杆质谱(QQQ)和四极杆-飞行时间质谱(Q TOF)等质谱仪器中必备的核心部件,也是我国亟待研发的国产化仪器。目前,国内对质谱仪器的研制热情日益高涨,得到了国家相关部门的高度认可和广大研发人员的积极响应。本综述基于作者课题组多年的研制经验,从质谱仪器研发的角度介绍实现离子光学系统和电子学系统的技术原理。首先回顾四极杆的基本原理;然后着重讨论加工和装配精度对提高四极杆分辨率的重要性,以及四极杆尺寸选择对射频电压控制的影响;最后重点介绍四极杆串联振荡电子学系统以及在系统中起关键作用的阻抗匹配,希望能为质谱仪器研制提供参考。

关键词：四极杆离子光学串联振荡阻抗匹配

超快速液相色谱-四极杆/线性离子阱质谱同时检测猪组织中9种β-受体阻断剂残留

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色谱 2014年第6期32卷 573-581页

作者：张鸿伟许辉高建国梁成珠徐彪耿娟王凤美张晓梅程刚山东出入境检验检疫局检验检疫技术中心山东青岛266002 青岛出入境检验检疫局山东青岛266001

建立了同时检测猪组织中9种β-受体阻断剂（ BBs）残留的超快速液相色谱-四极杆/线性离子阱质谱方法。均质试样经β-葡糖醛苷酶/芳基硫酸酯酶水解，乙腈提取，硅藻土与 BondElut 分散固相萃取填料双重快速净化，以0.1％（v / v）甲酸水... 详细信息

建立了同时检测猪组织中9种β-受体阻断剂（ BBs）残留的超快速液相色谱-四极杆/线性离子阱质谱方法。均质试样经β-葡糖醛苷酶/芳基硫酸酯酶水解，乙腈提取，硅藻土与 BondElut 分散固相萃取填料双重快速净化，以0.1％（v / v）甲酸水溶液-甲醇为流动相使用 Kinetex TM C18-XB 色谱柱（150 mm＆#215;2.1 mm，2.6μm）超快速液相色谱分离，优化多反应监测（MRM）离子对后，采用预设定多反应监测（ sMRM）-信息依赖性采集（ IDA）-增强子离子扫描（EPI）模式检测，在线 EPI 谱库定性分析，内标法定量。结果表明，9种 BBs 在线性范围内的线性关系良好（ r≥0.995）；定量限（LOQ，S / N≥10）均达到0.5μg / kg；3个添加水平（0.5、1.0和5.0μg / kg）下的回收率为87.5％~111.8％；RSD 为4.0％~12.5％。该方法快速、准确、灵敏，可有效用于猪组织样品中多种 BBs 残留的同时测定。

关键词：超快速液相色谱四极杆线性离子阱质谱 β-受体阻断剂残留猪组织