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在線過(guò)程質(zhì)譜儀的磁扇掃描原理解析
在線過(guò)程質(zhì)譜儀作為一種先進(jìn)的分析儀器，其磁扇掃描原理是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分析的核心。這一原理基于離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特性，通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)和精確的控制，能夠?qū)?fù)雜混合物中的成分進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定性和定量分析。
樣品在離子源中被電離成正離子或負(fù)離子。常見(jiàn)的離子源有電子轟擊源等，電子轟擊源通過(guò)加熱燈絲產(chǎn)生熱電子，這些熱電子與樣品分子碰撞，使樣品分子電離。電離后的離子進(jìn)入加速電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下獲得動(dòng)能，沿著直線方向運(yùn)動(dòng)。加速電壓的大小決定了離子獲得的動(dòng)能大小。具有一定動(dòng)能的正離子進(jìn)入垂直于離子速度方向的均勻磁場(chǎng)區(qū)域。在磁場(chǎng)中，離子受到洛倫茲力的作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)并做圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)左手定則，正離子將向左偏轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)磁扇區(qū)分離后的離子依次到達(dá)檢測(cè)器。檢測(cè)器將離子流轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到質(zhì)譜圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品成分的分析。
在線過(guò)程質(zhì)譜儀由RMS多流路快速進(jìn)樣系統(tǒng)導(dǎo)入氣體分子樣品；經(jīng)過(guò)離子源將該樣品轉(zhuǎn)為離子態(tài)片段或氣體離子，然后按照樣品離子的質(zhì)荷比不同，對(duì)經(jīng)過(guò)磁扇區(qū)進(jìn)行分離，分離過(guò)程遵循如下基本物理公式：
M/e=(β²·r²)/2V
其中：
r為離子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
M是粒子的質(zhì)量；
V是加速電壓（1KV）；
β是磁場(chǎng)強(qiáng)度；
e是離子的電子電荷。
只有在一定的V及β的條件下，具有特定質(zhì)荷比M/e的正離力才能通過(guò)運(yùn)動(dòng)半徑為r的軌道進(jìn)入檢測(cè)器。當(dāng)V、r固定，M/e與β²成正比，連續(xù)改變掃描磁場(chǎng)強(qiáng)度，就可使具有不同的M/e離子順序到達(dá)離子檢測(cè)器。被選定的離子進(jìn)入檢測(cè)器后形成微弱的電流信號(hào)，檢測(cè)器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)板載微處理器轉(zhuǎn)換，最終輸出的信號(hào)表征樣氣中各個(gè)組分的濃度。
在整個(gè)分析過(guò)程中，質(zhì)譜儀工作在真空狀態(tài)。該真空系統(tǒng)，由兩部分組成：由選裝機(jī)械泵提供的初級(jí)真空和由渦輪分子泵提供的高度真空。
在線過(guò)程質(zhì)譜儀的磁扇掃描原理是基于離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特性，通過(guò)精確控制加速電場(chǎng)和連續(xù)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同質(zhì)荷比離子的分離和檢測(cè)。該原理具有高分辨率、高精度、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在線過(guò)程質(zhì)譜儀的性能和應(yīng)用前景將更加廣闊。
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