CN210092028U - 一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，包括进气管、气压调节腔、进样管和气压缓冲腔，进气管设置于气压调节腔的上端，进气管与气压调节腔之间设有第一孔板，进样管套接于气压调节腔下端，气压调节腔的下部设置有一排气口，排气口与一气泵连接，气压调节腔和进样管的下端均与气压缓冲腔的上端连接，气压调节腔与气压缓冲腔之间设有第二孔板，第二孔板的孔径小于第一孔板的孔径，气压缓冲腔用于与气溶胶质谱仪的空气动力学透镜连接。本实用新型降低了气溶胶质谱仪***校正所消耗的成本，控制气泵抽速来维持气压缓冲腔内部气压维持在正常工作的压力环境，使得气溶胶质谱仪能够在在高空中高效、稳定地进行在线质谱检测分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及气溶胶质谱仪的技术领域，特别是涉及一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置。
背景技术
近年来，由于气溶胶对能见度、空气质量和人体健康的影响以及对气候的直接和间接影响，气溶胶引起了人们的广泛关注。为了解气溶胶的形成和增长过程，一些新型气溶胶检测仪器已经开发出来，如美国麻省理工学院Worsnop团队研制的气溶胶质谱仪(AMS，Aerosol Mass Spectrometer)、美国加州大学的Prather等人研制的气溶胶飞行时间质谱仪(ATOFMS，Aerosol Time Of Flight Mass Spectrometer)以及广州禾信仪器股份有限公司周振等人研制的单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS，Single Particle Aerosol MassSpectrometer)等在线气溶胶质谱分析仪器。通常在使用质谱法检测气溶胶样品时，需要将其聚焦成较窄的准直粒子束，以便于测径***(如：双光束测径***、粒子斩波器等)、离子化***(如：激光电离源、电子轰击电离源等)等能够有效运作。目前，美国明尼苏达大学Liu等人所研制的一种空气动力学透镜是最常见的气溶胶聚焦进样装置，已在AMS、ATOFMS、SPAMS等质谱仪器中广泛使用。空气动力学透镜前端入口通常需要控制压力在中真空环境(如2Torr左右)，而在常规检测时，通常外界环境压力约为一个标准大气压，故一般在其前端入口设置一个临界孔，以过渡外界大气压至空气动力学透镜的正常工作压力。
高空环境下进行气溶胶质谱分析时，通常将质谱仪器放置于飞行器中，随飞行器飞行进行实时检测分析。而对流层内大气压随高度增加而降低，空气动力学透镜前端压力随着外界压力的变化而变化，使得其传输效率和聚焦性能产生变化，对最终检测结果产生影响。
传统气溶胶质谱仪的进样接口通常设有一个孔径固定的临界孔，随外界环境气压变化，临界孔下游气压随之变化，无法确保空气动力学透镜能够在稳定的条件下对气溶胶样品进行有效地传输和聚焦。在检测环境变化时，由于外界压力的变化，通常需要对质谱仪测径***重新校正，产生了不必要的成本损失。因此，有必要设计一种能够实时控压的进样接口装置，来确保空气动力学透镜能够稳定运作。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，以解决上述现有技术存在的问题，使气溶胶质谱仪在不同压力环境下都能高效、稳定、实时地进行质谱检测分析，测径***无需校正。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
本实用新型提供了一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，包括进气管、气压调节腔、进样管和气压缓冲腔，所述进气管设置于所述气压调节腔的上端，所述进气管与所述气压调节腔的连接处上设置有第一孔板，所述进样管位于所述气压调节腔内，所述气压调节腔的下端与所述进样管的下端套接，所述气压调节腔的下部设置有一排气口，所述排气口与一气泵连接，所述气压调节腔和所述进样管的下端均与所述气压缓冲腔的上端连接，所述气压调节腔与所述气压缓冲腔的连接处上设置有第二孔板，所述第二孔板的孔径小于所述第一孔板的孔径，所述气压缓冲腔用于与气溶胶质谱仪的空气动力学透镜连接。
优选的，所述气压缓冲腔内设置有一压力传感器，所述压力传感器与一控制模块连接，所述控制模块与所述气泵连接，所述控制模块根据所述压力传感器测得的压力数据调控所述气泵的抽气速度。
优选的，所述第一孔板与所述第二孔板均为可拆卸连接。
优选的，所述进气管与所述气压调节腔之间以及所述气压调节腔、所述进气管与所述气压缓冲腔之间均通过法兰盘和螺栓连接。
优选的，所述第一孔板与所述第二孔板上开设有孔、喷嘴或者毛细管。
优选的，所述第一孔板上孔的直径为150-200um，且设置有不同型号。
优选的，所述第二孔板上孔的直径为80-100um，且设置有不同型号。
优选的，所述进气管距离所述第一孔板的距离为70-150cm。
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
本实用新型克服了传统气溶胶质谱仪进样压力不可控的问题，降低了气溶胶质谱仪***校正所消耗的成本，控制气泵抽速来维持气压缓冲腔内部气压维持在正常工作的压力环境，使得气溶胶质谱仪能够在在高空中高效、稳定地进行在线质谱检测分析。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置的结构示意图一；
图2为本实用新型用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置的结构示意图二；
其中：1-进气管，2-第一孔板，3-气压调节腔，4-排气口，5-气泵，6-控制模块，7-压力传感器，8-进样管，9-第二孔板，10-气压缓冲腔，11-空气动力学透镜，12-气溶胶质谱仪。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，以解决现有技术存在的问题，使气溶胶质谱仪在不同压力环境下都能高效、稳定、实时地进行质谱检测分析，测径***无需校正。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1至图2所示：本实施例提供了一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，包括进气管1、气压调节腔3、进样管8和气压缓冲腔10，进气管1设置于气压调节腔3的上端，进气管1与气压调节腔3的连接处上设置有第一孔板2，进样管8位于气压调节腔3内，气压调节腔3的下端与进样管8的下端套接，气压调节腔3的下部设置有一排气口4，排气口4与一气泵5连接，气压调节腔3和进样管8的下端均与气压缓冲腔10的上端连接，气压调节腔3与气压缓冲腔10的连接处上设置有第二孔板9，第二孔板9的孔径小于第一孔板2的孔径，气压缓冲腔10用于与气溶胶质谱仪12的空气动力学透镜11连接。
气压缓冲腔10内设置有一压力传感器7，压力传感器7也可以选择设置在压力调节腔或进气管1上。压力传感器7与一控制模块6连接，控制模块6与气泵5连接，控制模块6根据压力传感器7测得的压力数据调控气泵5的抽气速度。
进气管1、气压调节腔3、进气管1与气压缓冲腔10上均设置用于连接的法兰盘，进气管1与气压调节腔3之间以及气压调节腔3、进气管1与气压缓冲腔10之间均通过法兰盘和螺栓连接。第一孔板2与第二孔板9均为可拆卸连接。本实施例中，第二孔板9卡接于进气管1与气压缓冲腔10的连接处。
第一孔板2与第二孔板9上开设有孔、喷嘴或者毛细管。第一孔板2上孔(喷嘴或者毛细管)的直径为150-200um，且设置有不同型号；第二孔板9上孔(喷嘴或者毛细管)的直径为80-100um，且设置有不同型号。本实施例中进气管1距离第一孔板2的距离为70-150cm，使进入的气流处于层流状态，保障进气管1进气的平稳。
本实施例用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置的具体工作过程如下：
开启气泵5，待测气溶胶从进气管1进入，先通过第一孔板2后，在气压调节腔3内扩散并处于层流状态。进样管8的入口处于气溶胶样品浓度均匀地带，部分样品气溶胶随气压进入进样管8并通过第二孔板9，气压调节腔3通过排气口4上的气泵5抽出剩余气体。气溶胶样品进入气压缓冲腔10后，依次进入空气动力学透镜11、气溶胶质谱仪12。
气压缓冲腔10内设有压力传感器7，其测得的压力值以电信号的方式实时反馈到控制模块6，控制模块6通过判断气压缓冲腔10内的压力大小，输出信号控制气泵5抽速，以调节缓冲腔体的压力至正常工作压力。
本实施例结合实时反馈控制技术克服了传统气溶胶质谱仪进样压力不可实时控制的问题，降低了仪器校正所消耗的成本，维持内部腔体在正常工作的压力环境，使得气溶胶质谱仪能够在在高空中高效、稳定可靠地进行在线质谱检测分析。
本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，其特征在于：包括进气管、气压调节腔、进样管和气压缓冲腔，所述进气管设置于所述气压调节腔的上端，所述进气管与所述气压调节腔的连接处上设置有第一孔板，所述进样管位于所述气压调节腔内，所述气压调节腔的下端与所述进样管的下端套接，所述气压调节腔的下部设置有一排气口，所述排气口与一气泵连接，所述气压调节腔和所述进样管的下端均与所述气压缓冲腔的上端连接，所述气压调节腔与所述气压缓冲腔的连接处上设置有第二孔板，所述第二孔板的孔径小于所述第一孔板的孔径，所述气压缓冲腔用于与气溶胶质谱仪的空气动力学透镜连接。
2.根据权利要求1所述的用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，其特征在于：所述气压缓冲腔内设置有一压力传感器，所述压力传感器与一控制模块连接，所述控制模块与所述气泵连接，所述控制模块根据所述压力传感器测得的压力数据调控所述气泵的抽气速度。
3.根据权利要求1所述的用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，其特征在于：所述第一孔板与所述第二孔板均为可拆卸连接。
4.根据权利要求1所述的用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，其特征在于：所述进气管与所述气压调节腔之间以及所述气压调节腔、所述进气管与所述气压缓冲腔之间均通过法兰盘和螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，其特征在于：所述第一孔板与所述第二孔板上开设有孔、喷嘴或者毛细管。
6.根据权利要求5所述的用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，其特征在于：所述第一孔板上孔的直径为150-200um，且设置有不同型号。
7.根据权利要求5所述的用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，其特征在于：所述第二孔板上孔的直径为80-100um，且设置有不同型号。
8.根据权利要求1所述的用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置，其特征在于：所述进气管距离所述第一孔板的距离为70-150cm。
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| CN110400739A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-01 | 北京市人工影响天气办公室 | 一种用于机载气溶胶质谱仪的控压进样装置 |
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