检索结果-南通市图书馆

作者：付玉四川大学

学位级别：硕士

质子转移反应飞行时间质谱仪(Proton transfer reaction time of flight mass spectrometer,PTR-TOF-MS)是一种对物质成分进行快速测定的仪器,其基本原理是:离子源在短时间内形成的离子与引入漂移管中的挥发性有机化合物(Volatile organ... 详细信息

质子转移反应飞行时间质谱仪(Proton transfer reaction time of flight mass spectrometer,PTR-TOF-MS)是一种对物质成分进行快速测定的仪器,其基本原理是:离子源在短时间内形成的离子与引入漂移管中的挥发性有机化合物(Volatile organic compounds,VOCs)发生质子转移反应,离子化后的待测物经离子传输系统聚焦、冷却,获得相同的初始动能,但是因为质荷比不同,其在质量分析器的恒定电场中运动时,经过相同距离所需时间也不同。该仪器依据这个原理对物质成分或结构进行快速定性、定量分析,具有检测范围广,扫描速度快、仪器结构简单等优点,被广泛应用在环境监测、食品安全、人体健康监测、防恐、宇宙探索等领域。目前,随着研究人员对该技术的不断探索,PTRTOF-MS的应用领域也在不断拓展。与国外成熟的质谱技术相比,我国在这方面的研究起步较晚,处于核心技术国产化的阶段。为了推动仪器的研制工作,并为后续实验研究奠定基础,本文根据仪器组成原理及结构特点,对PTR-TOFMS测控系统进行开发。质谱仪器精密复杂,需要进行控制的电学参数、外围设备较多,质谱仪的使用者往往并非研发人员,若依赖人工调节不但耗时还会引入误差,因此仪器需要集成化的测控系统,通过友好的上位机交互界面控制PTR-TOF-MS各个外围设备有序工作。根据质谱仪组成结构,将仪器控制系统划分为多个模块,包括高压直流分析器电源,射频电源、脉冲电源、中低压电源等,各个模块之间相互独立。据此,本文将主要工作内容归纳为以下几点:(1)按照模块化设计思路,提出了基于CAN总线的测控网络,将各个模块作为CAN总线中的节点,接入测控网络中,CAN总线通信速率可达1 Mbps,满足通信需求。模块化的设计思路有利于仪器智能化、标准化设计,方便后期仪器维护及更新。(2)针对每一个模块的功能需求,分别从硬件电路、底层软件、性能调试等方面实现了独立控制板的设计,各个控制板间既互相独立又能相互通信。(1)主控制板中集成了ARM处理器,并移植了u C/OS-III嵌入式实时操作系统,能实时管理多个任务。主控制板与上位机之间通过以太网建立连接,主控制板将上位机的控制命令发送至CAN总线网络中,并实现对真空状态(<10-3 Pa)的监控。(2)高压直流电源控制板选用高精度高压电源模块结合数模转换芯片和模数转换芯片实现电源输出及读取,利用分段线性插值的方法使电源的输出精度达到0.1V。(3)射频电源信号源控制板用于产生射频信号,输出频率范围为1MHz,频率设置误差小于0.5%,当输出频率为3 MHz时,信号源在3小时内的稳定度为0.13%,配合后级放大装置,用于四极杆离子传输系统,以提高离子传输效率。(3)将各个功能模块接入测控网络中,构建PTR-TOF-MS的测控系统。利用搭建了该测控系统的自制小型高性能PTR-TOF-MS对人体呼吸气进行测试。测试结果表明,PTR-TOF-MS仪器整体性能优良,运行稳定、可靠。

关键词：质子转移反应飞行时间质谱仪测控系统 CAN总线以太网通信高压直流电源射频信号源

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深圳市春夏BVOCs浓度变化、来源及影响因素研究

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中国环境科学 2025年

作者：孙溢华皇甫宜博袁斌何贤俊张春生刘爱明杨红龙邵敏暨南大学环境与气候学院粤港澳环境质量创新联合实验室深圳市国家气候观象台

为研究城市地区BVOCs的浓度变化、来源特征及与相关环境因素的关系，于2024年春夏季节在深圳市气象梯度塔，应用质子转移反应飞行时间质谱仪(PTR-ToF-MS)对100米处BVOCs浓度开展了测量.结果显示，观测期间异戊二烯、MVK+MACR和单萜烯的... 详细信息

为研究城市地区BVOCs的浓度变化、来源特征及与相关环境因素的关系，于2024年春夏季节在深圳市气象梯度塔，应用质子转移反应飞行时间质谱仪(PTR-ToF-MS)对100米处BVOCs浓度开展了测量.结果显示，观测期间异戊二烯、MVK+MACR和单萜烯的浓度分别为0.24±0.29pppb、0.20±0.22ppb和0.11±0.14ppb.由于环境条件差异以及向上空传输过程的氧化消耗，异戊二烯的浓度低于文献报导中的北京春夏季节研究中观测到的地面浓度.时间特征上，BVOCs浓度高值出现在温度和光照最高的中午;空间特征上，BVOCs浓度高值出现在风向为植被旺盛的南向等时段.结合产物浓度计算获得的初始异戊二烯浓度远远高于异戊二烯的观测浓度，表明观测气团的老化程度较高.基于示踪物的来源解析结果显示人为源对单萜烯浓度的平均贡献仅为9.9%，但在夜间其贡献可达21.7%.温度是影响BVOCs浓度的重要环境因素，研究发现相比于异戊二烯观测浓度，初始异戊二烯浓度与温度拟合的经验系数与MVK+MACR的更加一致，表明初始异戊二烯能够更好的代表植物排放时对温度的依赖.本研究对于了解城市大气边界层内BVOCs分布来源特征以及与相关环境因素关系的认识具有重要意义.

关键词：天然源挥发性有机物时空特征质子转移反应飞行时间质谱仪环境因素

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