一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路制造技术

本发明专利技术提供一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路，通过CPLD信号源电路输出频率和幅度可调的高频方波信号；然后由驱动电路对高频方波信号进行放大，生成驱动信号；再由射频变压电路根据驱动信号和反馈电路输出的反馈信号，生成正弦波射频信号，并输出至导引杆；反馈信号为正弦波射频信号超过预设范围时，对正弦波射频信号进行反向调节的信号。也即，质谱仪的四极导引杆射频电源电路，可以通过软件设定高频方波信号的频率和幅度，并通过反馈信号调节正弦波射频信号，从而控制正弦波射频信号的频率和电压，以适用于不同质量范围的离子。

Quadrupole guide rod radio frequency power supply circuit for mass spectrograph

The invention provides a quadrupole mass spectrometer guide rod RF power supply circuit, high frequency by frequency and amplitude of the CPLD signal source circuit with adjustable output signal; and then by the drive circuit of high frequency square wave signal amplification, signal generated by driving; radio frequency transformer circuit according to the feedback signal of the driving signal and the output of the feedback circuit. Generate sine wave RF signal, and output to the guide rod; the feedback signal is a sine wave signal exceeds the preset range, the signal of sine wave RF signal reverse regulation. That is, the quadrupole mass spectrometer guide rod RF power supply circuit, frequency and amplitude of high-frequency square wave signals can be set by software, and the feedback signal regulated sinusoidal RF signal, frequency and voltage to control the sinusoidal RF signal, applied to different ion mass range.

【技术实现步骤摘要】
一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路
本专利技术涉及电子仪器
，尤其涉及一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路。
技术介绍
质谱仪是一种化学分析仪器，用于分离和检测不同的同位素；四极导引杆射频电源电路是质谱仪的四极杆离子导引部分的驱动电源，用于输出高频的交流信号，在质谱仪四级杆周围产生交变电场，将离子聚焦成离子束，使之朝一个方向运动，以减少离子在传输过程中的损失，进而实现样品的高灵敏度分析。由于四极导引杆对工作稳定性的要求非常高，导致对驱动四极导引杆的射频电源有很高的要求；因此，传统的射频电源一般比较复杂，使用较多的射频电源都是采用触发器、电感电容震荡产生高频信号，输出单一频率和幅度固定的高频电压信号，因此，这种射频电源用于质谱仪中只能适用于较小质量范围内的离子；如果需要测试其他范围内的离子，则需要更换射频电源组件，流程繁琐并且增加了实验成本，浪费大量的时间。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路，以解决现有技术由于输出的高频电压信号频率单一且幅度固定而导致的适用离子的质量范围小的问题。为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路，包括：CPLD信号源电路，用于输出频率和幅度可调的高频方波信号；驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述CPLD信号源电路的输出端相连；所述驱动电路用于对所述高频方波信号进行放大，生成驱动信号；射频变压电路，所述射频变压电路的输入端与所述驱动电路的输出端相连；所述射频变压电路用于根据所述驱动信号和反馈信号，生成正弦波射频信号，并输出至导引杆；反馈电路，所述反馈电路的输入端与所述射频变压电路的输出端相连，所述反馈电路的输出端与所述射频变压电路的反馈端相连；所述反馈电路用于根据所述正弦波射频信号，生成所述反馈信号；所述反馈信号为所述正弦波射频信号超过预设范围时，对所述正弦波射频信号进行反向调节的信号。优选的，所述射频变压电路中的升压变压器为采用锰锌铁氧体材质的磁环绕制而成的升压变压器。优选的，所述驱动电路包括：第一电阻、加速电路、驱动芯片及其外围电路；其中：所述第一电阻的一端为所述驱动电路的输入端；所述第一电阻的另一端与所述驱动芯片的输入端相连；所述驱动芯片的输出端与所述加速电路的一端相连；所述加速电路的另一端为所述驱动电路的输出端。优选的，所述加速电路包括：并联连接的第二电阻、第一电容及第二电容。优选的，所述射频变压电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电感及所述升压变压器；其中：所述第一MOS管的栅极为所述射频变压电路的输入端；所述第一MOS管的源级通过所述第三电阻接地；所述第一电感与所述第四电容串联连接的支路与所述第三电容及所述第四电阻，均与所述第三电阻并联；所述第一MOS管的漏极与所述第五电容的一端、所述第六电容的一端及所述升压变压器初级线圈的一端相连；所述第五电容的另一端、所述第六电容的另一端及所述升压变压器初级线圈的另一端与所述第八电容的一端及所述第二MOS管的源级相连；所述第八电容的另一端接地；所述第二MOS管的栅极为所述射频变压电路的反馈端；所述第二MOS管的漏极接收第一电源电压，并通过所述第七电容接地；所述升压变压器次级线圈的两端为所述射频变压电路的输出端。优选的，所述反馈电路包括：阻抗变化电路，所述阻抗变化电路的输入端为所述反馈电路的输入端，所述阻抗变化电路用于对所述正弦波射频信号进行整流滤波，生成低压直流信号；差分放大电路，所述差分放大电路的输入端与所述阻抗变化电路的输出端相连，所述差分放大电路的输出端为所述反馈电路的输出端；所述差分放大电路用于在所述低压直流信号与参考信号存在偏差时，生成所述反馈信号。优选的，所述阻抗变化电路包括：第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第二电感及整流器；其中：所述第九电容的一端与所述第二电感的一端相连，连接点为所述阻抗变化电路的输出端；所述第二电感的另一端与所述第十电容的一端及所述整流器的直流端正极相连；所述整流器的一个交流端通过所述第十一电容与所述第十二电容的一端相连，连接点为所述阻抗变化电路的一个输入端；所述整流器的另一交流端通过所述第十三电容与所述第十四电容的一端相连，连接点为所述阻抗变化电路的另一输入端；所述第九电容的另一端、所述第十电容的另一端、所述第十二电容的另一端、所述第十四电容的另一端及所述整流器的直流端负极接地。优选的，所述差分放大电路包括：运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻及第三电感；其中：所述第七电阻的一端为所述差分放大电路的输入端；所述第七电阻的另一端与所述差分放大器的反相输入端相连；所述第五电阻连接于所述差分放大器的反相输入端及输出端之间；所述差分放大器的输出端与所述第三电感的一端相连；所述第三电感的另一端为所述差分放大电路的输出端；所述差分放大器的同相输入端依次通过所述第六电阻和所述第九电阻接地；所述第六电阻与所述第九电阻的连接点通过所述第八电阻接收第二电源电压。优选的，还包括：电压源电路；所述电压源电路用于为所述反馈电路和所述驱动电路供电。优选的，所述电压源电路包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一二极管、第二二极管、第十五电容、第十六电容、第十七电容、第四电感、保险丝及开关稳压器；其中：所述保险丝的一端接收第一电源电压；所述保险丝的另一端分别与所述第十六电容的一端、所述第十七电容的一端及所述开关稳压器的VIN接口相连；所述开关稳压器的OUT接口与所述第二二极管的阴极及所述第四电感的一端相连；所述第四电感的另一端与所述第十五电容的一端、所述第十一电阻的一端及所述第十电阻的一端相连；所述第十一电阻的另一端与所述开关稳压器的FB接口及所述第十二电阻的一端相连；所述第十电阻的另一端与所述第一二极管的阳极相连；所述第十六电容的另一端、所述第十七电容的另一端、所述开关稳压器的ON/OFF接口和GND接口、所述第二二极管的阳极、所述第十五电容的另一端、所述第十二电阻的另一端及所述第一二极管的阴极均接地。由上述方案可知，本专利技术提供了一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路，通过CPLD信号源电路输出频率和幅度可调的高频方波信号；然后由驱动电路对所述高频方波信号进行放大，生成驱动信号；再由射频变压电路根据所述驱动信号和反馈电路输出的反馈信号，生成正弦波射频信号，并输出至导引杆；所述反馈信号为所述正弦波射频信号超过预设范围时，对所述正弦波射频信号进行反向调节的信号。也即，所述质谱仪的四极导引杆射频电源电路，可以通过软件设定所述高频方波信号的频率和幅度，并通过所述反馈信号调节所述正弦波射频信号，从而控制所述正弦波射频信号的频率和电压，以适用于不同质量范围的离子。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的质谱仪的四极导引杆射频电源电路的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的质谱仪的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路，其特征在于，包括：CPLD信号源电路，用于输出频率和幅度可调的高频方波信号；驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述CPLD信号源电路的输出端相连；所述驱动电路用于对所述高频方波信号进行放大，生成驱动信号；射频变压电路，所述射频变压电路的输入端与所述驱动电路的输出端相连；所述射频变压电路用于根据所述驱动信号和反馈信号，生成正弦波射频信号，并输出至导引杆；反馈电路，所述反馈电路的输入端与所述射频变压电路的输出端相连，所述反馈电路的输出端与所述射频变压电路的反馈端相连；所述反馈电路用于根据所述正弦波射频信号，生成所述反馈信号；所述反馈信号为所述正弦波射频信号超过预设范围时，对所述正弦波射频信号进行反向调节的信号。

【技术特征摘要】
1.一种质谱仪的四极导引杆射频电源电路，其特征在于，包括：CPLD信号源电路，用于输出频率和幅度可调的高频方波信号；驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述CPLD信号源电路的输出端相连；所述驱动电路用于对所述高频方波信号进行放大，生成驱动信号；射频变压电路，所述射频变压电路的输入端与所述驱动电路的输出端相连；所述射频变压电路用于根据所述驱动信号和反馈信号，生成正弦波射频信号，并输出至导引杆；反馈电路，所述反馈电路的输入端与所述射频变压电路的输出端相连，所述反馈电路的输出端与所述射频变压电路的反馈端相连；所述反馈电路用于根据所述正弦波射频信号，生成所述反馈信号；所述反馈信号为所述正弦波射频信号超过预设范围时，对所述正弦波射频信号进行反向调节的信号。2.根据权利要求1所述的质谱仪的四极导引杆射频电源电路，其特征在于，所述射频变压电路中的升压变压器为采用锰锌铁氧体材质的磁环绕制而成的升压变压器。3.根据权利要求1或2所述的质谱仪的四极导引杆射频电源电路，其特征在于，所述驱动电路包括：第一电阻、加速电路、驱动芯片及其外围电路；其中：所述第一电阻的一端为所述驱动电路的输入端；所述第一电阻的另一端与所述驱动芯片的输入端相连；所述驱动芯片的输出端与所述加速电路的一端相连；所述加速电路的另一端为所述驱动电路的输出端。4.根据权利要求3所述的质谱仪的四极导引杆射频电源电路，其特征在于，所述加速电路包括：并联连接的第二电阻、第一电容及第二电容。5.根据权利要求2所述的质谱仪的四极导引杆射频电源电路，其特征在于，所述射频变压电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电感及所述升压变压器；其中：所述第一MOS管的栅极为所述射频变压电路的输入端；所述第一MOS管的源级通过所述第三电阻接地；所述第一电感与所述第四电容串联连接的支路与所述第三电容及所述第四电阻，均与所述第三电阻并联；所述第一MOS管的漏极与所述第五电容的一端、所述第六电容的一端及所述升压变压器初级线圈的一端相连；所述第五电容的另一端、所述第六电容的另一端及所述升压变压器初级线圈的另一端与所述第八电容的一端及所述第二MOS管的源级相连；所述第八电容的另一端接地；所述第二MOS管的栅极为所述射频变压电路的反馈端；所述第二MOS管的漏极接收第一电源电压，并通过所述第七电容接地；所述升压变压器次级线圈的两端为所述射频变压电路的输出端。6.根据权利要求1或2所述的质谱仪的四极导引杆射频电源电路，其特征在于，所述反馈电路包括：阻抗变化电路，所述阻抗变化电路的输入端为所述反馈电路的输入端，所述阻抗变化电路用于对所述正弦波射频信号进行整流滤波，生成低压直流信号；差分放大电路，所述差分放大电路的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，彭秀球，黄腾，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34