快速导航采购仪器提醒

气质联用（GCMS）

版主:

入住本版

专家:

仪器信息网

居民列表

仪器社区 > 质谱 > 气质联用（GCMS）帖子详情

快速回复发表新帖最新帖

主题：【第三届原创参赛】关于某型车载四极质谱仪的射频电源电路分析提纲

浏览0 回复49 电梯直达

老高

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

发表于：2010/09/04 10:15:31 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

该帖子已被capinter设置为精华；

维权声明：本文为gaoweimass原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现的，均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。

十年前参与过某型车载四极质谱仪的研发工作，本文是对其中一个难点-射频电源电路的分析提纲，分享给大家。虽然没有细节和计算过程，但是对分析人员理解四极工作原理还是非常有帮助的。
几点说明：
1.其中第四部分我有详细的计算过程，只是没有做任何说明，非研发人员用处不大，所以就不提供了。
2.请大家重点关注其中的几个公式，非常有意义。
欢迎大家批评指正！

听从版主的意见，对提纲做了一些补充说明和修改，重新发附件。真心希望能给需要的人提供些许帮助。

运用四极质谱物理原理对某型车载质谱仪射频电源工作机理的分析

1. 关于四极质谱设计的几个基本公式

V=7.220Mf²r₀² M-amu，f-MHz，r₀-cm

这个公式实际上是马绍方程的解的一种表达方式，有兴趣的可以自己推演，需要注意单位和V是零峰值。V是射频幅值，V与M是线性关系，确定f和r₀后，V与M一一对应。

V=K_v（V_基准+V₀）

这个公式是峰位调节公式，明白这个公式就会很清楚峰位是怎么调节的，V_基准是数字量质量基准0-10V，K_v就是峰位增益（就是斜率），V₀就是峰位补偿

U=K_uV+U₀

这个公式是分辨调节公式，明白这个公式就会很清楚分辨是怎么调节的，K_u就是峰宽增益（就是斜率），U₀就是峰位补偿（就是截距）

现有常规四极质谱仪的驱动电路由变压器/LC振荡回路构成，工作频率固定。电容C由四极杆杆间电容，槽路电容和导线寄生电容决定，L由变压器电感决定。

2. 射频电源框图

3. 射频电源各个模块功能分析

平衡放大器，射频调制器，功率振荡器，射频调谐输出和直流发生功能电路，电容衰减器，检波器，峰位调节电路，分辨调节电路

4. 射频电路负反馈放大倍数和直交比的计算

V= K_v（UMASS+V_M0）

负反馈电路放大倍数K_v范围：90.27-110.22

V_M0范围：-0.005-+0.005（伏）

U=K_uV+(U_A0+UAUF)

直交比K_u调节范围：0.15-0.16

U_A0范围：-2.5-+2.5（伏）

UAUF范围：

5. 导致射频电源不线性的因素分析

A：射频放大电路

B：反馈回路

C：关键因素

6. 射频电源的重要调节参数的物理意义

M0（峰位补偿电位器），M400（峰位增益电位器），UMASS（质量基准，计算机给出）

A0（峰宽补偿电位器），A400 (峰宽增益电位器)，UAUF（峰宽补偿，数字量，计算机给出）

C40，C41（调谐时使用的两个可变电容）

GL（R107），GLSYM（R104）直流对称电位器，HFSYM（R105）射频对称电位器

7. 射频电路设计改进的建议

增加合理的测试点

减少调节参数

射频线路的屏蔽

附件：

关于某型车载质谱仪射频电源电路的分析提纲（公开）.doc

该帖子作者被版主 learner1999加 2积分， 2经验，加分理由：贡献自己的科研成果，无私！

4
赞贴
49
回帖
0
收藏
0
拍砖
版主
招募

为您推荐

近期热榜

热门活动

专属顾问快速对接

获取验证码

立即提交

symmacros

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/4 10:28:07 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

帮老高的附件帖出来，不会反对吧？

赞贴

拍砖

2010/9/6 23:44:10 Last edit by capinter

buckbee

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/4 10:58:34 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

非常好的资料，细微处见功力！
不过这些年能够沉下心来做模电的好手不多了。

赞贴

拍砖

老高

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/4 18:31:27 马扎管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

原文由 symmacros(jimzhu) 发表:
帮老高的附件帖出来，不会反对吧？

运用四极质谱物理原理对某型车载质谱仪射频电源工作机理的分析

1. 关于四极质谱设计的几个基本公式
V =7.220Mf2r02 M-amu，f-MHz，r0-cm
U=KuV+U0
V=Kv（V基准+V0）
现有常规四极质谱仪的驱动电路由变压器/LC振荡回路构成，工作频率固定。电容C由四极杆杆间电容，槽路电容和导线寄生电容决定，L由变压器电感决定。

2. 射频电源框图

3. 射频电源各个模块功能分析
平衡放大器，射频调制器，功率振荡器，射频调谐输出和直流发生功能电路，电容衰减器，检波器，峰位调节电路，分辨调节电路

4. 射频电路负反馈放大倍数和直交比的计算
V= Kv（UMASS+VM0）
负反馈电路放大倍数Kv范围：90.27-110.22
VM0范围：-0.005-+0.005（伏）
U=KuV+(UA0+UAUF)
直交比Ku调节范围：0.15-0.16
UA0范围：-2.5-+2.5（伏）
UAUF范围：

5. 导致射频电源不线性的因素分析
A：射频放大电路
B：反馈回路
C：关键因素

6. 射频电源的重要调节参数的物理意义
M0，M400，UMASS
A0，A400 ，UAUF
C40，C41
GL（R107），GLSYM（R104），HFSYM（R105）

7. 射频电路设计改进的建议
增加合理的测试点
减少调节参数
射频线路的屏蔽

多谢了!就是让大家指正的，贴出来更鲜明

赞贴

拍砖

阿宝

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/4 20:02:35 地毯管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

写的专业性很强，说实话，我没看懂，主要是我这方面的专业知识欠缺
关于四极杆不是还有个玛绍方程吗？

赞贴

拍砖

老高

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/5 10:16:14 地板管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

原文由 buckbee(buckbee) 发表:
非常好的资料，细微处见功力！
不过这些年能够沉下心来做模电的好手不多了。

呵呵，我只是学过电路基础，模电和数电，工作中只做过一块板。那时对原理性的东西很有兴趣，这个分析是从四极质谱原理的角度来看射频电源的。不过，确实跟几个电子老专家讨论过无数次，凝聚了他们的心血。正如你所说，现在肯定找不到能达到他们水平的模电好手了。

赞贴

拍砖

symmacros

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/5 10:30:46 6楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

说道模电，本人还在西安交大培训一年（业余），可惜都忘的差不多，惭愧。想请教老高，现有一台HP5972（1994年）的老的MS的射频电路有问题，射频电压无法调节，不知有没有修理的可能（原硬件手册及service manual可能找不到）？

赞贴

拍砖

老高

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/5 17:17:09 7楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

应该有修理的的可能，关键是值不值。那时候的老机器一般都给原理图和PCB图，找到就比较好办。如果确认只是射频的问题，你有兴趣可以自己试试，有些器件可能会找不到。北分组装过5970，他们和东西都有5970的图纸。

赞贴

拍砖

symmacros

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/5 20:38:13 8楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

原文由 老高(gaoweimass) 发表:
应该有修理的的可能，关键是值不值。那时候的老机器一般都给原理图和PCB图，找到就比较好办。如果确认只是射频的问题，你有兴趣可以自己试试，有些器件可能会找不到。北分组装过5970，他们和东西都有5970的图纸。

谢谢回复。我试试看，先找找原理图，你说的对，有些元器件可能是个问题。

赞贴

拍砖

老高

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/6 9:02:44 9楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

原文由 阿宝(lpr20) 发表:
写的专业性很强，说实话，我没看懂，主要是我这方面的专业知识欠缺
关于四极杆不是还有个玛绍方程吗？

第一部分的第一个公式实际上是马绍方程的解的一种表达方式，有兴趣的可以自己推演，需要注意单位和
V是零峰值。
第二个公式是分辨调节公式，明白这个公式就会很清楚分辨是怎么调节的，所谓的峰宽增益和补偿是什么含义
第三个公式是峰位调节公式，明白这个公式就会很清楚峰位是怎么调节的，所谓的峰位增益和补偿是什么含义

该帖子作者被版主 capinter加 15积分， 2经验，加分理由：参与奖

赞贴

拍砖

2010/9/6 21:56:38 Last edit by gaoweimass

徐好狗

结帖率：

100%

关注：0 |粉丝：0

新手级：新兵

2010/9/6 11:43:05 10楼管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

KYKY的吧，北分的也差不多。

那个电路我3年前研究过，比较老，还算经典，并且和张工关系搞的不错，老头指点了不少调谐的技巧。算是复旦这边四极杆起步时候最早的技术来源。

后来我们还是学习了老外的，安捷伦、布鲁克、Sciex、Finnigan、inficon的。感觉KYKY这个电路是60年代的德系的技术，后来也问了问KYKY的老人，的确是MAT的过来的。08年底，还有幸见到过德国原版的。

这个电路主要问题是：

1、RF电压太低了，只有2kVpp，德国人现在有10kVpp；
2、信号发生的过程很老，繁琐，三极管竟然用了5个，感觉像红灯；
3、调制原理上有一点相位错误，功耗就比较大，对那个中周印象很深刻！铁壳421也很暴力！中周后来琢磨出怎么绕了吧？是有技巧的。
4、调谐原理上简单，但工艺上难以保证。后来做的人损耗做的大了，那个原件用的呀，不行，怎么能和WIMA比。
5、DC的产生是由RF整流过来的，DC不高、不稳定、不对称，而且导致扫描速度上不去
6、AGC部分有点老，没保护
7、TUNE还行，印象深刻，会反过来影响RF反馈的
8、8051。。。
9、那个玻璃四极杆就算了，成本高，不如316的

感觉国有企业不是很能与时俱进，高校研究所培养也和时代脱节。后来应用做的也比较少，价钱是进口的2倍。恒平那个工业质谱就是这个玩意呀，差不多，应用做的多，卖的挺好的。

anyway，是个70年代的好东西。如果能把应用做好，这个一年也能上几千万的。现在工业质谱市场还是挺好的，就是没什么人做。

不过据那边邹工说现在做电的很少，特别是做电磁和模拟的，所以线圈绕的都是老的，模拟电路的改进不行。其实都差不多，聚光的模电也一般，离子阱才折腾了那么久还不给劲。

该帖子作者被版主 capinter加 15积分， 2经验，加分理由：精彩讨论

赞贴

拍砖

2010/9/6 11:55:23 Last edit by hoggy