一種用于揮發(fā)性有機化合物在線檢測專用質譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于揮發(fā)性有機化合物在線檢測專用質譜儀，它包括主機、樣品接口、氣路接口、進樣單元、真空單元、離子源單元、質量分析器單元、檢測器單元、微處理器單元、譜圖數(shù)據(jù)庫及觸摸屏液晶顯示。其中，采用進樣單元可以實現(xiàn)樣品在線連續(xù)進樣。在微處理器單元的控制下，樣品經處理分析后，檢測結果與譜圖數(shù)據(jù)庫比對在觸摸屏液晶顯示上顯示出來。本發(fā)明可以用于揮發(fā)性有機化合物（TVOC）在線痕量檢測。
【專利說明】一種用于揮發(fā)性有機化合物在線檢測專用質譜儀【技術領域】[0001]本發(fā)明屬于化學分析領域，涉及一種簡便、準確、快速的揮發(fā)性有機化合物(TVOC) 在線痕量檢測系統(tǒng)，具體涉及一種用于地表水或飲用水中揮發(fā)性有機化合物(TVOC)的在線 痕量檢測儀器?！颈尘凹夹g】[0002]質譜分析法是通過將樣品轉化為運動的氣態(tài)離子，按質荷比(Mass to Charge Ratio離子的質量和所帶電荷的比值，簡寫為M/Z)大小進行分離并記錄其信息的分析方 法。所得結果以圖譜形式表達形成質譜圖。質譜分析法通過質譜儀來實現(xiàn)。質譜儀一般由 離子源、質量分析器、檢測器、真空系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及進樣系統(tǒng)組成。揮發(fā)性有機化合物 (TVOC)在地表水或飲用水中的濃度都很低，樣品中待測物的富集很復雜，而檢測物中的水 分也很難去除，因此不能用普通質譜儀直接在線測量。
【發(fā)明內容】
[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可用于對地表水或飲用水中揮發(fā)性有 機化合物(TVOC)進行在線痕量檢測的專用質譜儀。[0004]本發(fā)明一種用于揮發(fā)性有機化合物在線檢測專用質譜儀，包括主機、樣品接口、氣 路接口、廢液接口、進樣單元、真空單元、離子源單元、質量分析器單元、檢測器單元、微處理 器單元及液晶觸摸屏，所述液晶觸摸屏安裝在主機體前上部，所述樣品接口、氣路接口和廢 液接口設于主機的側面，所述進樣單元、真空單元、離子源單元、質量分析器單元、檢測器單 元和微處理器單元安裝在主機內；所述樣品接口與進樣單元連接，進樣單元、離子源單元、 質量分析器單元、檢測器單元順序連接并分別和微處理器單元電連接，真空單元設于離子 源單元和質量分析器單元內，微處理器單元與液晶觸摸屏電連接。[0005]其中，所述進樣單元包括霧化模塊、去溶模塊、捕集模塊和毛細管模塊，其中:所述 霧化模塊將液體樣品霧化成濕氣溶膠；所述去溶模塊將濕氣溶膠處理為干氣溶膠；所述捕 集模塊將干氣溶膠中TVOC吸附于其捕集劑中；所述毛細管模塊，將從捕集劑中脫附的TVOC 解吸出各組分并引入離子源單元。[0006]進一步:所述霧化模塊含有樣品引入單元、載氣控制單元、樣品霧化單元和霧化氣 體加熱單元；所述樣品引入單元包括蠕動泵和樣品瓶，液體樣品置于樣品瓶中，蠕動泵將液 體樣品泵入所述樣品霧化單元；所述樣品霧化單元包括氣動霧化器和霧化室，氣動霧化器 的入口與蠕動泵的輸出端相連，出口通向霧化室；所述載氣控制單元為載氣流量控制器； 所述氣動霧化器上設有載氣接口與載氣流量控制器連通，載氣流量控制器通過主機側面的 所述氣路接口與外接載氣連通；所述霧化氣體加熱單元包括熱氣溶膠加熱器，其為帶有加 熱元件的加熱管，與霧化室連通，熱氣溶膠加熱器中設有第一溫度傳感器用于反饋熱氣溶 膠溫度；霧化室與熱氣溶膠加熱器相接處底端設有廢液口，廢液口接廢液瓶，廢液瓶內廢液 通過廢液接口弓I至主機之外。[0007]所述氣動霧化器為軸向內外套管形式，內管設霧化器入口與蠕動泵的輸出端相 連，外管與霧化器入口相對端設縮口的霧化器出口，該霧化器出口伸入霧化室當中；所述氣 動霧化器的載氣接口設于外管上。[0008]所述去溶模塊由雙層玻璃冷凝器構成，其外層通入冷卻循環(huán)水，內層為玻璃螺旋 管，玻璃螺旋管下端與去溶模塊的出口連通，上端連通捕集模塊的入口。[0009]所述捕集模塊由捕集管、鋁基體和半導體致冷器構成；捕集管中填充有高效捕集 劑聚二乙烯基苯，其與去溶模塊的出口連通，其整體嵌入鋁基體中，出口連通所述毛細管模 塊；半導體致冷器與鋁基體貼合以使鋁基體致冷，設第二溫度傳感器裝于鋁基體上以反饋 捕集管的溫度。[0010]所述毛細管模塊由鋁制圓筒、毛細管柱、加熱電阻絲和第三溫度傳感器構成，所述 毛細管柱的毛細管內部涂有聚硅氧烷材料，毛細管螺旋繞于所述鋁制圓筒形成毛細管柱， 其氣體入口連通捕集模塊的出口，其氣體出口連通離子源單元；所述鋁制圓筒上中安裝有 加熱電阻絲，第三溫度傳感器裝配于熱電阻絲附近以反饋其溫度。[0011]以上所述質譜儀中，所述離子源單元由離子源及其電路系統(tǒng)構成，離子源為電子 電離源；離子源的進樣通道與進樣單元的毛細管模塊連通，離子源的離子束通道通入質量 分析器單元，離子源的電路系統(tǒng)接入微處理器單元；所述質量分析器單元由質量分析器及 其電路系統(tǒng)構成，所述質量分析器為四極桿質量分析器，所述電路系統(tǒng)接入微處理器單元， 質量分析器的離子入口與離子源的離子束通道連通，離子出口正對檢測器單元的打拿極； 所述檢測器單元包括順序電連接的打拿極、電子倍增器、運算放大器和數(shù)字轉換器，數(shù)字轉 換器與微處理器單元電連接；所述真空單元包括渦輪分子泵和機械真空泵，渦輪分子泵一 端與離子源或質量分析器的空腔相連，另一端連通機械真空泵，機械真空泵出氣端與大氣 連通。[0012]以上所述質譜儀中，微處理器單元對進樣單元的進樣實施控制，微處理器單元還 分別控制真空單元、離子源單元和質量分析器單元；所述微處理器單元采用ARM1176JZF， 運行LINUX操作系統(tǒng)；所述微處理器單元設SSD存儲模塊，其處理結果輸入該存儲模塊中構 成譜圖數(shù)據(jù)庫。微處理器單元對進樣單元的進樣實施控制主要包括:通過控制蠕動泵的速 度來調整進樣量，控制載氣流量控制器的壓力及流量來調整霧化量，通過第一溫度傳感器 的反饋控制熱氣溶膠氣體加熱器的加熱溫度，通過第二溫度傳感器的反饋控制半導體致冷 器的加熱及致冷溫度，通過第三溫度傳感器的反饋控制加熱電阻絲的加熱溫度。[0013]本發(fā)明采用上述技術方案，其顯著特點是:[0014]1、采用進樣單元進樣，可以實現(xiàn)樣品在線連續(xù)進樣。[0015]2、采用進樣單元實現(xiàn)樣品在線連續(xù)進樣，可以實現(xiàn)樣品在線連續(xù)檢測。[0016]3、采用自建譜圖數(shù)據(jù)庫，使檢測操作簡單、使用方便。[0017]4、采用ARM系列芯片,可以運行LINUX操作系統(tǒng),實用性強?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0018]圖1為本發(fā)明外部結構示意圖。[0019]圖2為本發(fā)明工作原理示意圖。[0020]圖3為本發(fā)明電路原理示意圖。[0021]圖4為本發(fā)明中進樣單元構成。[0022]圖5為本發(fā)明中進樣單元的捕集模塊外部結構示意圖。[0023]圖6為本發(fā)明中進樣單元的毛細管模塊外部結構示意圖。[0024]圖7為用本發(fā)明質譜儀對樣品中TVOC各組分檢測譜圖?！揪唧w實施方式】[0025]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。[0026]如圖1所示,本發(fā)明包括一主機體I,還包括進樣單元5、真空單元6、離子源單元 7、質量分析器單元8、檢測器單元9、微處理器單元10、譜圖數(shù)據(jù)庫及液晶觸摸屏11，其中， 進樣單元5、真空單元6、離子源單元7、質量分析器單元8、檢測器單元9、微處理器單元10 安裝在主機體I中，液晶觸摸屏11安裝在主機體I前上部。主機體I的側下前部還設有樣 品接口 2通過硅膠管連至外部液體樣品中，主機體I側下中部設有廢液接口 3用于排出進 樣過程中產生的廢液,主機體I的側上部設有氣路接口 4用于接通外部載氣。主體機I適 當位置還裝配有電源開關、網絡(數(shù)據(jù)輸出)接口等，不在圖中一一示出。主機體I內部各單 元的主要構成及相互關聯(lián)見圖2。[0027]質譜儀中，所述進樣單元5為霧化去溶捕集樣品引入系統(tǒng)，順序包括霧化模塊、去 溶模塊、捕集模塊和毛細管模塊，液體樣品經樣品接口 2首先進入霧化模塊，經其處理后生 成濕氣溶膠，濕氣溶膠經去溶模塊處理后生成干氣溶膠，干氣溶膠到達捕集模塊被捕集，再 經脫附后到達毛細管模塊，經過吸附和解吸得到TVOC中的各組分作為待測物。以上為樣品 經過進樣單元的處理過程。樣品經過進樣單元處理后得到不含水汽的揮發(fā)性有機化合物 (TVOC)各組分的待測物，經毛細管模塊的毛細管出口 383 (參見圖6)可以直接進入離子源 單元7。[0028]具體的一種霧化去溶捕集樣品引入系統(tǒng)構成參見圖4。[0029]該霧化去溶捕集樣品引入系統(tǒng)包括霧化模塊、去溶模塊、捕集模塊和毛細管模塊， 其中:[0030]所述霧化模塊含有樣品引入單元、樣品霧化單元、載氣控制單元、霧化氣體加熱單 元。樣品引入單元由蠕動泵52和樣品瓶51構成，液體樣品經樣品接口 2進入樣品瓶51中， 并通過蠕動泵52將液體樣品泵入樣品霧化單元，液體樣品引入量為0.5-2.0ml/min ;樣品 霧化單元包括氣動霧化器54和霧化室57，氣動霧化器54為軸向內外套管形式，內管設霧 化器入口 53與蠕動泵52的輸出端相連，外管與霧化器入口 53相對端設縮口的霧化器出口 56，外管還設有接口 41 ;通過蠕動泵52將樣品瓶51中的液體樣品泵入霧化器入口 53 ;氣動 霧化器54的霧化器出口 56伸入一柱腔式霧化室57當中；載氣控制單元包括氣體流量控制 器55，其一端51接入氣路接口 4上以與外部載氣連通，另一端與氣動霧化器54的外管上的 載氣接口 41連通，將一定壓力的載氣壓入氣動霧化器54的外管中，并通過該氣體流量控制 器55控制氣體流速，將載氣與內管出口的液體樣品在霧化器出口 56處交匯噴出，內管中的 樣品在出口 56處霧化生成濕氣溶膠，并進入霧化室57中，濕氣溶膠流速通過氣體流量控制 器55控制在0.3—0.6L/min ;霧化氣體加熱單元包括熱氣溶膠加熱器58，其為帶有加熱元 件的加熱管，與霧化室57連通，熱氣溶膠加熱器58中設有第一溫度傳感器59 (PTlOOO)用 于監(jiān)測熱氣溶膠溫度，霧化室57中進入的濕氣溶膠通過該熱氣溶膠加熱器58后被加熱(熱氣溶膠加熱器溫度為120°C)形成熱氣溶膠，濕氣溶膠多余的廢液由設于霧化室57與熱氣 溶膠加熱器58相接處底端的廢液口 25排出，進入廢液瓶24中。以上部分構成霧化模塊。[0031]所述去溶模塊由雙層玻璃冷凝器31構成，其外部冷卻循環(huán)水設備22通入10°C冷 卻循環(huán)水(冷卻循環(huán)水設備內部有壓縮機制冷，通過泵使水循環(huán))，內部為玻璃螺旋管32，玻 璃螺旋管32與熱氣溶膠加熱器58出口連通，熱氣溶膠由下向上流經內部玻璃螺旋管32，在 與管外冷卻循環(huán)水的熱交換中，熱氣溶膠中水蒸氣遇冷后凝結成水，由設于玻璃螺旋管32 下端的出液口 23排出，進入廢液瓶24中，而熱氣溶膠氣體中揮發(fā)性有機化合物(TVOC)則 以干氣溶膠形式向上從玻璃螺旋管32上部出口逸出，進入所述捕集模塊。[0032]參見圖4和圖5所示:所述捕集模塊由捕集管34、鋁基體37、第二溫度傳感器36、 半導體致冷器35和半導體致冷器散熱片26 (參見圖5)構成。捕集管34與玻璃螺旋管32 上部出口連通，其整體嵌入鋁基體37中，出口連通所述毛細管模塊；半導體致冷器35與鋁 基體37貼合以使鋁基體37致冷，第二溫度傳感器(PT1000) 36設于鋁基體37上以反饋捕 集管34的溫度，干氣溶膠需要降溫才能在捕集管34中被捕集，控制致冷捕集溫度在0°C? 室溫之間，捕集管34中填充0.3?0.5gPDVB (聚二乙烯基苯，顆粒狀)捕集劑，這種I3DVB捕 集劑具有最大的比表面積(1219m2/g)和不受水汽影響的性能，而且在50— 70°C條件下具有 優(yōu)良的脫附功能，可重復使用。通過捕集模塊的持續(xù)工作，從玻璃螺旋管32上部出口逸出 的干氣溶膠(TVOC)進入捕集管34中，TVOC被其中捕集劑吸附，待TVOC捕集到一定濃度，這 時可以調整半導體致冷器35至5(T70°C將TVOC從捕集劑中脫附，并進入毛細管模塊中。[0033]參見圖4和圖6所示，所述毛細管模塊主體由鋁制圓筒39、毛細管柱38、加熱電阻 絲21和第三溫度傳感器20組成。毛細管柱38和加熱電阻絲21并行纏繞在鋁制圓筒39 上，第三溫度傳感器20在鋁制圓筒上用于反饋毛細管柱38的溫度。毛細管柱一般采用內 徑50 — IOOum玻璃毛細管(毛細管長度可在30—50米間變化)，內部涂專用材料聚硅氧烷來 吸附TV0C。在本實施例中毛細管柱38可采用內直徑在50-100 μ m的玻璃毛細管，其氣體入 口 382連通捕集管34的出口，其氣體出口 383連通離子源單元7，第三溫度傳感器(PT1000) 20裝配于鋁制圓筒39上反饋毛細管柱38的溫度(50— 300°C )，通過加熱電阻絲21改變毛 細管柱38的溫度以分離TVOC的不同組分。從捕集管34中脫附的TVOC樣品經過毛細管柱 38時被其中的聚硅氧烷吸附，調整加熱電阻絲21使毛細管模塊的溫度控制在50-300°C之 間，通過改變溫度使TVOC中的不同組分分別解吸，解吸后的TVOC氣體各組分分次從毛細管 柱38的出口 383被引入質譜儀的離子源單元7用于檢測。[0034]質譜儀中，所述離子源單元7由離子源及電路系統(tǒng)構成。離子源(1n source)的 作用是電離分析樣品，得到帶有樣品信息的離子。用于揮發(fā)性樣品的離子源一般采用電子 電離源(Electron 1nization EI),即EI離子源。揮發(fā)性樣品TVOC的各組分(有機分子) 以氣體形式進入EI離子源，由燈絲發(fā)出的電子與樣品分子發(fā)生碰撞使樣品分子電離。在一 般情況下，燈絲與接收極之間的電壓為70伏。因此，在70ev電子碰撞作用下，有機物分子 可能被打掉一個電子形成分子離子，也可能會發(fā)生化學鍵的斷裂形成碎片離子。由分子離 子可以確定化合物分子量，由碎片離子可以得到化合物的結構。所以在70ev下制作出本發(fā) 明譜圖數(shù)據(jù)庫。離子源單元7使用已有的EI離子源及其配套的電路系統(tǒng)，離子源的進樣通 道與進樣單元5的毛細管模塊氣體出口 383連通，離子源的離子束通道通入質量分析器單 元8，離子源配套的電路系統(tǒng)接入微處理器單元10。[0035]質譜儀中，所述質量分析器單元8由質量分析器及電路系統(tǒng)構成。檢測揮發(fā)性有 機化合物(TVOC)各組分的質量分析器一般采用四極桿質量分析器，在一般情況下，四極桿 質量分析器由四根平行的圓柱形金屬極桿組成，相對的極桿以對角方式連接起來，構成兩 組電極。在兩組電極之間加上數(shù)值相等方向相反的直流電壓Ud。和射頻交流電壓urt。四根 極桿內所包圍的空間在電壓的作用下產生雙曲線形四極電場。從離子源入射的加速離子穿 過四極桿雙曲線形四極電場時，會受到四極電場作用，只有選定的m/z離子以限定的頻率 穩(wěn)定地通過四極電場到達檢測器。在保持VdcZVrt不變的情況下改變Vrt值，對應于一個Vrt 值，四極電場只允許一種質荷比的離子通過，其余離子則振幅不斷增大，最后碰到四極桿而 被吸收?？刂茩z測范圍實際上是設置V-值的變化范圍。當Vrt值由一個值變化到另一個值 時，檢測器檢測到的離子就會從ml變化到m2，也即得到ml到m2的質譜。本發(fā)明中質量分 析器單元8采用已有的四極桿質量分析器及配套電路系統(tǒng)，配套的電路系統(tǒng)接入微處理器 單元10，四極桿質量分析器的離子入口與離子源的離子束通道連通，離子出口正對檢測器 單元9的打拿極。[0036]質譜儀中，所述檢測器單元9包括打拿極、電子倍增器、運算放大器和數(shù)字轉換 器，由四極桿質量分析器離子出口出來的離子打到打拿極上產生電子，經電子倍增器產生 電信號，電信號經OP系列運算放大器放大后到Ad系列數(shù)字轉換器成數(shù)字信號，再傳輸至微 處理器單元10。[0037]質譜儀中，所述真空單元6采用德國Hipace系列潤輪分子泵和Penta系列高端雙 級旋片機械真空泵。EI離子源和四極桿質量分析器都必須在高于10_5mbar的真空度才能 工作。在一般情況下，渦輪分子泵直接與離子源或質量分析器的空腔相連，抽出的氣體再由 與渦輪分子泵相連的機械真空泵排到體系之外。[0038]質譜儀中，所述微處理器單元10，采用ARM1176JZF，主頻700M，配有256M內存， SSD32G固態(tài)硬盤存儲器，運行LINUX操作系統(tǒng)。微處理單器元10可以對檢測器單元9傳輸 的數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)信號)進行處理和控制。由微處理器處理后建立工作曲線可以得到譜圖數(shù)據(jù)， 對應不同的揮發(fā)性有機化合物(TVOC)譜圖，微處理器單元10還設存儲模塊SSD12，不同譜 圖記錄于該存儲模塊SSD12中匯聚成譜圖數(shù)據(jù)庫。在做樣品檢測時，所得的譜圖與譜圖數(shù) 據(jù)庫比對，就可以得出待檢測揮發(fā)性有機化合物(TVOC)的成分、含量。[0039]微處理器單元10的控制過程參見圖2所示，微處理器單元10控制真空單元6的渦 輪分子泵和機械真空泵使體系達到檢測需要的真空度；微處理器單元10對進樣單元5的進 樣實施控制，主要是:通過控制蠕動泵52的速度來調整進樣量，控制載氣流量控制器55的 壓力及流量來調整霧化量，通過第一溫度傳感器59的反饋控制熱氣溶膠氣體加熱器58的 加熱溫度，通過第二溫度傳感器36的反饋控制半導體致冷器35的加熱及致冷溫度，通過第 三溫度傳感器20的反饋控制加熱電阻絲21的加熱溫度；微處理器單元10還分別控制離子 源單元7和質量分析器單元8。進樣單元5在微處理器單元10控制下，待檢測樣品中TVOC 各組分解吸后進入離子源單元7，再進入質量分析器單元8，檢測器單元9將檢測數(shù)據(jù)傳輸 給微處理單器元10，由其中裝載的通用質譜分析算法進行處理，并將檢測結果在液晶觸摸 屏11顯示出來。相關的電路連接請參考圖3，該電路僅為實現(xiàn)前述功能的一種具體電路連 接方式，不作為對其他可能的電路連接的限制。[0040]本發(fā)明質譜儀工作過程:[0041]首先將外部載氣與氣路接口 4安裝緊密，在微處理器單元10的控制下，啟動離子源單元7和質量分析器單元8電源。[0042]然后啟動真空單元6，關閉該單元內的所有閥門，開啟雙級旋片機械真空泵，打開前級閥，將真空單元6內部抽真空；開啟渦輪分子泵，將渦輪分子泵內部氣體通過雙級旋片機械真空泵排空；開啟閘板閥，將真空單元6內部進一步抽真空由雙級旋片機械真空泵排空；開啟超高閥，由雙級旋片機械真空泵將離子源單元7和質量分析器單元8抽真空；開啟微調閥由渦輪分子泵將離子源單元7和質量分析器單元8抽真空達符合真空度。真空單元 6工作完畢。[0043]將樣品瓶51接入樣品接口 2，啟動進樣單元5，開啟冷卻循環(huán)水設備22 ;開啟蠕動泵52 ;將樣品引入霧化器54，同時開啟載氣流量控制系統(tǒng)55，使引入樣品霧化形成濕氣溶膠，濕氣溶膠經過去溶模塊處理后生成干氣溶膠，干氣溶膠到達捕集模塊被持續(xù)捕集，捕集到一定量后再脫附，進而到達毛細管模塊，經毛細管柱的吸附和解吸后進入離子源單元7。 以上為樣品經過進樣單元的處理過程?？梢詫崿F(xiàn)在線進樣。[0044]樣品經過進樣單元處理后得到不含水汽的揮發(fā)性有機化合物(TVOC)各組分樣品， 可以直接進入離子源單元7，檢測開始。[0045]經質量分析器單元8、檢測單元9將檢測所得數(shù)據(jù)傳送至微處理器單元10處理，檢測結果在液晶觸摸屏11上顯示出來。[0046]利用本發(fā)明質譜儀進行水中揮發(fā)性有機化合物(TVOC)的檢測實例:[0047]檢測樣品:用濃度為0.01mg/ml的TVOC混標1ml,混合于1Oml甲醇溶劑,再將配制后的溶液溶于1000ml的水中(此溶液中TVOC濃度為1ppb)。TVOC含有的組分為苯、甲苯、乙酸丁脂、乙苯、對間二甲苯、苯乙烯、鄰二甲苯和正十一烷。[0048]檢測過程:按前述操作，并調整質譜儀的進樣壓力設定為0.12MP，毛細管柱采用外直徑0.47mm內直徑0.3mm的玻璃毛細管，控制毛細管柱溫度(第三溫度傳感器反映的溫度)始溫50°C，升溫速度10°C /min，升溫時間20min，終溫250°C。用質譜儀對樣品中解吸的各組分進行檢測，檢測譜圖如圖7所示。[0049]以上檢測數(shù)據(jù)顯示利用本發(fā)明質譜儀對TVOC濃度僅有Ippb的樣品溶液進行檢測，仍可有效測出其中TVOC各組分的含量，表明利用該系統(tǒng)的檢測方法靈敏度較高；而同樣的樣品由于水汽過多不能用常規(guī)質譜儀進行檢測。
【權利要求】
1.一種用于揮發(fā)性有機化合物在線檢測專用質譜儀，其特征在于，包括主機、樣品接口、氣路接口、廢液接口、進樣單元、真空單元、離子源單元、質量分析器單元、檢測器單元、 微處理器單元及液晶觸摸屏，所述液晶觸摸屏安裝在主機體前上部，所述樣品接口、氣路接口和廢液接口設于主機的側面，所述進樣單元、真空單元、離子源單元、質量分析器單元、檢測器單元和微處理器單元安裝在主機內；所述樣品接口與進樣單元連接，進樣單元、離子源單元、質量分析器單元、檢測器單元順序連接并分別和微處理器單元電連接，真空單元設于離子源單元和質量分析器單元內，微處理器單元與液晶觸摸屏電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述質譜儀，其特征在于，所述進樣單元包括霧化模塊、去溶模塊、 捕集模塊和毛細管模塊，其中:所述霧化模塊將液體樣品霧化成濕氣溶膠；所述去溶模塊將濕氣溶膠處理為干氣溶膠；所述捕集模塊將干氣溶膠中TVOC吸附于其捕集劑中；所述毛細管模塊，將從捕集劑中脫附的TVOC解吸出各組分并引入離子源單元。
3.根據(jù)權利要求2所述質譜儀，其特征在于，所述霧化模塊含有樣品引入單元、載氣控制單元、樣品霧化單元和霧化氣體加熱單元；所述樣品引入單元包括蠕動泵和樣品瓶，液體樣品置于樣品瓶中，蠕動泵將液體樣品泵入所述樣品霧化單元；所述樣品霧化單元包括氣動霧化器和霧化室，氣動霧化器的入口與蠕動泵的輸出端相連，出口通向霧化室；所述載氣控制單元為載氣流量控制器；所述氣動霧化器上設有載氣接口與載氣流量控制器連通，載氣流量控制器通過主機側面的所述氣路接口與外接載氣連通；所述霧化氣體加熱單元包括熱氣溶膠加熱器，其為帶有加熱元件的加熱管，與霧化室連通，熱氣溶膠加熱器中設有第一溫度傳感器用于反饋熱氣溶膠溫度；霧化室與熱氣溶膠加熱器相接處底端設有廢液口，廢液口接廢液瓶，廢液瓶內廢液通過廢液接口引至主機之外。
4.根據(jù)權利要求3所述質譜儀，其特征在于，所述氣動霧化器為軸向內外套管形式，內管設霧化器入口與蠕動泵的輸出端相連，外管與霧化器入口相對端設縮口的霧化器出口， 該霧化器出口伸入霧化室當中；所述氣動霧化器的載氣接口設于外管上。
5.根據(jù)權利要求2或3或4所述質譜儀，其特征在于，所述去溶模塊由雙層玻璃冷凝器構成，其外層通入冷卻循環(huán)水，內層為玻璃螺旋管，玻璃螺旋管下端與去溶模塊的出口連通，上端連通捕集模塊的入口。
6.根據(jù)權利要求2至5任一所述質譜儀，其特征在于，所述捕集模塊由捕集管、鋁基體和半導體致冷器構成；捕集管中填充有高效捕集劑聚二乙烯基苯，其與去溶模塊的出口連通，其整體嵌入鋁基體中，出口連通所述毛細管模塊；半導體致冷器與鋁基體貼合以使鋁基體致冷，設第二`溫度傳感器裝于鋁基體上以反饋捕集管的溫度。
7.根據(jù)權利要求2至6任一所述質譜儀，其特征在于，所述毛細管模塊由鋁制圓筒、毛細管柱、加熱電阻絲和第三溫度傳感器構成，所述毛細管柱的毛細管內部涂有聚硅氧烷材料，毛細管螺旋繞于所述鋁制圓筒形成毛細管柱，其氣體入口連通捕集模塊的出口，其氣體出口連通離子源單元；所述鋁制圓筒上中安裝有加熱電阻絲，第三溫度傳感器裝配于熱電阻絲附近以反饋其溫度。
8.根據(jù)權利要求1至7任一所述質譜儀，其特征在于，所述離子源單元由離子源及其電路系統(tǒng)構成，離子源為電子電離源；離子源的進樣通道與進樣單元的毛細管模塊連通，離子源的離子束通道通入質量分析器單元，離子源的電路系統(tǒng)接入微處理器單元；所述質量分析器單元由質量分析器及其電路系統(tǒng)構成，所述質量分析器為四極桿質量分析器，所述電路系統(tǒng)接入微處理器單元，質量分析器的離子入口與離子源的離子束通道連通，離子出口正對檢測器單元的打拿極；所述檢測器單元包括順序電連接的打拿極、電子倍增器、運算放大器和數(shù)字轉換器，數(shù)字轉換器與微處理器單元電連接；所述真空單元包括渦輪分子泵和機械真空泵，渦輪分子泵一端與離子源或質量分析器的空腔相連，另一端連通機械真空泵，機械真空泵出氣端與大氣連通。
9.根據(jù)權利要求1至8任一所述質譜儀，其特征在于，微處理器單元對進樣單元的進樣實施控制，微處理器單元還分別控制真空單元、離子源單元和質量分析器單元；所述微處理器單元采用ARM1176JZF，運行LINUX操作系統(tǒng)；所述微處理器單元設SSD存儲模塊，其處理結果輸入該存儲模塊中構成譜圖數(shù)據(jù)庫。
10.根據(jù)權利要求9所述質譜儀，其特征在于，微處理器單元對進樣單元的進樣實施控制主要包括:通過控制蠕動泵的速度來調整進樣量，控制載氣流 制器的壓力及流量來調整霧化量，通過第一溫度傳感器的反饋控制熱氣溶膠氣體加熱器的加熱溫度，通過第二溫度傳感器的反饋控制半導體致冷器的加熱及致冷溫度，通過第三溫度傳感器的反饋控制加熱電阻絲的加熱溫度。
【文檔編號】G01N27/62GK103512943SQ201210213129
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月26日 優(yōu)先權日:2012年6月26日
【發(fā)明者】白崗, 孔祥麗, 霍陽 申請人:吉林省維遠科技有限公司