【摘要】：四極質(zhì)譜儀是目前被廣泛應(yīng)用的質(zhì)譜儀器。通過(guò)對(duì)四極質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)、場(chǎng)分、加工工藝等問(wèn)題的進(jìn)一步研究,有助于改善其性能。本文采用理論推導(dǎo)和有限元分析軟件COMSOL Multiphysics5.2相結(jié)合的方法,圍繞四極質(zhì)譜儀的技術(shù)要求,對(duì)四極質(zhì)譜儀進(jìn)行了仿真研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要內(nèi)容如下:(1)基于四極場(chǎng)離子運(yùn)動(dòng)理論基礎(chǔ),結(jié)合低能粒子碰撞的極化散射理論,建立了帶電粒子在四極質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)仿真理論基礎(chǔ),同時(shí)結(jié)合有限元仿真軟件,得到了四極質(zhì)譜儀分析器有限元仿真的理論基礎(chǔ)。(2)構(gòu)建四極質(zhì)譜儀分析器仿真模型,對(duì)四極質(zhì)譜儀分析器電場(chǎng)分布和離子運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了仿真研究。利用碰撞頻率表征壓強(qiáng),對(duì)環(huán)境壓強(qiáng)的影響進(jìn)行了仿真研究,結(jié)果表明當(dāng)環(huán)境壓強(qiáng)高于10~(-2)Pa時(shí),離子通過(guò)率會(huì)明顯下降。對(duì)Mathieu參數(shù)a、q值的影響進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明,在參數(shù)選定時(shí),需要對(duì)二者綜合考慮。對(duì)入射離子能量,角度的影響進(jìn)行了仿真研究,同時(shí)探討了釋放離子位置的影響,結(jié)果表明,離子準(zhǔn)直入射到分析器能顯著提升通過(guò)率。對(duì)離子電荷正負(fù)性對(duì)離子軌跡的影響進(jìn)行了研究探討,得到了分析器內(nèi)正負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)軌跡�；谏漕l相位角與時(shí)間的關(guān)系,對(duì)射頻電場(chǎng)相位角的影響進(jìn)行了探討分析,并對(duì)離子入口孔徑的影響進(jìn)行了仿真研究,結(jié)果表明,當(dāng)入射孔徑的大小在中心軸線0.05R_0的范圍內(nèi),離子進(jìn)入到分析器內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的通過(guò)率。(3)基于四極質(zhì)譜儀分析器的仿真研究結(jié)果和使用要求,結(jié)合聚焦透鏡相關(guān)理論,以提高離子通過(guò)率為目的,對(duì)聚焦透鏡系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對(duì)無(wú)聚焦透鏡、有聚焦透鏡無(wú)靜電屏蔽、有聚焦透鏡有靜電屏蔽三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真研究,得到了在分析器前端施加聚焦透鏡,并施加靜電屏蔽能夠顯著提高離子通過(guò)率并改善質(zhì)譜性能的結(jié)論。本文的研究方法為四極質(zhì)譜儀的生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供了理論支撐和仿真技術(shù)上的支持,仿真研究結(jié)果為四極質(zhì)譜儀的參數(shù)選定和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了一定的參考。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH843
【圖文】：

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文LVAC 都是最早開始進(jìn)行四極質(zhì)譜儀商業(yè)化研究生極質(zhì)譜儀的國(guó)家之一，國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、北京儀器 ZHL-01 型四極質(zhì)譜儀。但由于研究基礎(chǔ)薄弱和錯(cuò)我國(guó)在四極質(zhì)譜儀的研發(fā)和生產(chǎn)方面仍然處于發(fā)展對(duì)四極質(zhì)譜儀的研究多集中在四極質(zhì)譜儀離子源的穩(wěn)定圖區(qū)研究、射頻信號(hào)優(yōu)化等方面。同時(shí)，隨著來(lái)越多的研究人員利用該技術(shù)對(duì)四極質(zhì)譜儀進(jìn)行研

交變電場(chǎng)離子運(yùn)動(dòng)理論和粒子碰撞理論，建立四極質(zhì)譜儀用有限元軟件分析研究四極質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器交變電場(chǎng)空質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)電場(chǎng)的影響。(4)分析模擬離子在四步研究相關(guān)參數(shù)對(duì)離子通過(guò)率和質(zhì)譜性能的影響。(5)分析統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究聚焦系統(tǒng)電場(chǎng)對(duì)分析器電場(chǎng)的影響。(6)分析統(tǒng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化聚焦結(jié)構(gòu)并研究聚焦電壓對(duì)離子通過(guò)率和質(zhì)路和方法的研究思路如圖 1.2 所示，針對(duì)四極桿部分，主要從基本型，離子軌跡、電場(chǎng)分布仿真模擬，離子通過(guò)率、質(zhì)譜性行研究設(shè)計(jì)。結(jié)合研究結(jié)果，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析。同時(shí)究結(jié)果，對(duì)四極質(zhì)譜儀聚焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行搭建，并進(jìn)數(shù)對(duì)聚焦性能的影響，結(jié)合離子通過(guò)率和質(zhì)譜性能的仿真的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。具體方法如下：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2738471