专利汇可以提供磁性扇区质谱仪磁体的控制专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于控制 磁性 扇区质谱仪(10)的磁体(70)的控制系统包括: 磁场 传感器 (140),其用于感测所述磁体(70)的磁场且产生表示其的输出;设定点产生器(210),其经配置以产生表示或关于所述磁体(70)的所要磁场的输出;以及数字 控制器 (130),其经配置以接收来自所述磁场传感器(140)的所述输出的可变数字输入 信号 和来自所述设定点产生器(210)的所述输出的设定点数字 输入信号 ,且产生数字输出,从所述数字输出导出 控制信号 用于控制到所述磁体(70)的 电流 以便继而控制其所述磁场;其中所述控制系统经布置以根据所述磁体(70)的所述所要磁场将多个不同控制器设定中的 选定 一者施加到所述数字控制器(130)。,下面是磁性扇区质谱仪磁体的控制专利的具体信息内容。
1.一种用于控制磁性扇区质谱仪的磁体的控制系统,其包括:
磁场传感器,其用于感测所述磁体的磁场且产生表示其的输出;
设定点产生器,其经配置以产生表示或关于所述磁体的所要磁场的输出;以及数字控制器,其经配置以接收来自所述磁场传感器的所述输出的可变数字输入信号和来自所述设定点产生器的所述输出的设定点数字输入信号,且产生数字输出,从所述数字输出导出控制信号用于控制到所述磁体的电流以便继而控制其所述磁场;以及处理器;
用于检测通过所述磁性扇区质谱仪的离子以用于感测磁场的离子检测器,所述离子检测器经配置以产生表示入射到所述检测器上的离子的量的检测器输出信号;并且其中所述处理器经布置以接收所述检测器输出信号,并且经配置以基于所述检测器处的离子的所述检测而计算控制器设定,并且
其中所述控制系统经布置以根据所述磁体的所述所要磁场将多个不同控制器设定中的选定一者施加到所述数字控制器。
2.根据权利要求1所述的控制系统,其中所述控制系统经配置以控制所述质谱仪的参数,以便使离子物质的质谱峰值的边沿与所述离子检测器对准,且通过在所述峰值边沿与所述离子检测器对准时扰动所述质谱仪参数来确定适于根据对应磁体电流控制信号产生的所述磁体的磁通量密度的控制器设定。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的控制系统,其中所述磁场传感器进一步包括模/数转换器ADC以便将表示所述磁体的磁场的模拟信号转换为所述磁场传感器处的针对所述数字控制器的所述可变数字输入信号。
4.根据权利要求3所述的控制系统,其进一步包括用于根据所述ADC和磁场传感器的温度控制所述ADC输出的温度控制布置。
5.根据权利要求4所述的控制系统,其中所述温度控制布置包含经定位以便确定所述磁场传感器处或邻近于所述磁场传感器处的温度的温度传感器。
6.根据权利要求5所述的控制系统,其中所述温度传感器具有提供到所述ADC的输出,用于由所述磁场传感器测得的所述磁体的磁场的温度校正。
7.根据权利要求6所述的控制系统,其中所述数字控制器得到表示依据由所述温度传感器测得的所述温度而变的所述磁场传感器的响应的校准曲线或查找表,所述温度传感器输出作为进一步输入供应到所述数字控制器,所述数字控制器随后根据所述温度传感器输出调节从所述磁场传感器导出的所述可变数字输入信号。
8.根据权利要求5所述的控制系统,其中所述温度控制布置进一步包括温度控制器和加热器/冷却器,所述温度传感器将测得的输入提供到所述温度控制器用于对照设定点温度输入进行比较,所述温度控制器产生到所述加热器/冷却器的控制信号输出以便减小所述设定点和测得的温度输入之间的误差。
9.根据权利要求3所述的控制系统,其进一步包括经布置以对所述ADC输出进行滤波的数字滤波器。
10.根据权利要求9所述的控制系统,其中所述数字滤波器为无限脉冲响应滤波器。
11.根据权利要求10所述的控制系统,其中所述无限脉冲响应滤波器包括契比雪夫I型滤波器。
12.根据权利要求1所述的控制系统,包括为由单一晶体形成的磁阻性传感器的第二磁场传感器。
13.根据权利要求1所述的控制系统,其进一步包括用于将所述数字控制器的所述数字输出转换为模拟信号的数/模转换器DAC布置。
14.根据权利要求13所述的控制系统,其中所述DAC布置形成所述数字控制器的一部分。
15.根据权利要求13所述的控制系统,其进一步包括所述数字控制器和所述磁体之间的模拟功率放大器,用于放大所述DAC布置的所述输出。
16.根据权利要求15所述的控制系统,其进一步包括布置在磁体和所述模拟功率放大器之间的模拟阻尼电路,所述模拟阻尼电路具有输出,所述模拟阻尼电路的所述输出与所述DAC的所述输出组合从而形成到所述模拟功率放大器的第一输入。
17.根据权利要求16所述的控制系统,其中所述模拟功率放大器为运算放大器,所述模拟阻尼电路输出和所述DAC输出的所述组合连接到所述运算放大器的非反相输入。
18.根据权利要求16所述的控制系统,其中所述模拟阻尼电路具有可切换频率响应。
19.根据权利要求13到18中任一权利要求所述的控制系统,其中所述DAC布置包括多个DAC。
20.一种磁性扇区质谱仪,其包括:
离子源,其经布置以产生具有质荷比m/z的离子束;
离子加速器,其经布置以将离子加速到电位Uo;
磁体,其在根据权利要求1-19中任一权利要求所述的控制系统的控制下,经布置以根据m/z、Uo、所述磁体内的磁通量密度沿着圆形路径转向由所述离子加速器加速的所述离子。
21.根据权利要求20所述的磁性扇区质谱仪,其进一步包括第二离子检测器,所述第二离子检测器也定位在所述磁体下游但在垂直于所述离子束的行进方向的横向方向中空间上分离;其中所述离子束包括第一和第二质荷比的离子,所述处理器经配置以控制所述质谱仪的参数以便使所述第一质荷比的离子的质谱峰值的边沿与正在感测所述磁场的所述离子检测器对准,同时所述第二质荷比的离子导向所述第二离子检测器。
22.根据权利要求21所述的磁性扇区质谱仪,其中:
所述离子源经布置以产生含有各自具有质荷比(m/z)i的多个离子物质的离子束;
所述离子加速器经布置以将所述离子束中的所述离子加速到电位Uo;
所述磁体经布置以根据(m/z)i、Uo和所述磁体内的所述磁通量密度B沿着圆形路径转向经加速的离子;
所述离子源经布置以产生包括第一牺牲离子物质的离子和第二分析物离子物质的离子的离子,所述第一牺牲离子物质的离子具有第一质荷比(m/z)1且遵循所述磁体内的第一弯曲路径,不同于所述第一牺牲离子物质的所述第二分析物离子物质的离子具有第二质荷比(m/z)2且遵循所述磁体内的不同于所述第一弯曲路径的第二弯曲路径,且进一步其中离子检测布置具有多个空间上分离的检测器;
所述控制系统经配置以在所述离子检测布置中调节所述磁通量密度B、所述电位U0和/或一或多个检测器的位置中的一或多者,使得所述第一牺牲离子物质的离子导向正在感测所述磁场的所述离子检测器以便表示第一牺牲离子物质的那些离子的质量峰值的边沿与正在感测所述磁场的所述离子检测器对准,而所述第二分析物离子物质的离子导向与正在感测所述磁场的所述离子检测器空间上分离的第二检测器,使得表示那些第二分析物离子物质的离子的质量峰值远离所述质量峰值边沿与所述第二检测器对准;
且进一步其中,正在感测所述磁场的所述离子检测器具有表示牺牲质量的所述质量峰值边沿处的强度的输出信号,从表示牺牲质量的所述质量峰值边沿处的强度的所述输出信号产生针对所述数字控制器的所述可变数字输入信号。
23.一种控制由磁性扇区质谱仪中的磁体产生的磁场的方法,其包括:
感测所述磁体的所述磁场且产生表示其的传感器输出;
产生表示或关于所述磁体的所要磁场的设定点数字信号;
将多个不同控制器设定中的一者施加到系统控制器,所施加的所述控制器设定是根据所述磁性扇区质谱仪的系统参数选择的;
在所述系统控制器处接收从所述传感器输出导出的可变数字输入信号作为第一输入,且接收所述设定点数字信号作为第二输入,并产生由所述第一和第二输入以及施加到所述系统控制器的所述控制器设定确定的数字控制信号输出;以及
基于所述数字控制信号输出控制由磁体电力供应器供应到所述磁体的电流,以便继而控制由所述磁体产生的所述磁场,所述方法进一步包括:
产生第一质荷比(m/z)1的离子;
将质荷比(m/z)1的所述离子加速到能量z1Uo,其中Uo为施加到所述离子的电位;
在所述磁体中产生具有磁通量密度Bm的磁场;
将质量(m/z)1的离子引导到所述磁体中,其中其遵循弯曲路径;以及
利用离子检测器检测已遵循由下式界定的半径rm的所述磁体内的弯曲路径的那些离子rm=Bm-1(2.Uo.(m/z)1)1/2;以及
调节所述磁性扇区质谱仪的所述参数以便致使与质量(m/z)1的所述离子对应的质量峰值的边沿与所述离子检测器对准以用于检测与所述磁场的改变对应的所述离子检测器处的离子强度的改变以用于感测所述磁体的磁场。
24.根据权利要求23所述的方法,其中所述传感器输出信号为由正在感测所述磁场的离子检测器产生的模拟传感器输出信号,所述方法进一步包括将所述模拟传感器输出信号转换为磁场传感器处或紧邻磁场传感器处的位置处的所述可变数字输入信号。
25.根据权利要求24所述的方法,其进一步包括控制第二磁场传感器的温度。
26.根据权利要求25所述的方法,其中所述磁性扇区质谱仪进一步包括邻近于所述第二磁场传感器定位的温度传感器、加热器/冷却器和温度控制器,所述方法包括:
产生温度传感器信号作为到所述温度控制器的第一输入;
至少基于到所述温度控制器的所述第一输入产生温度控制信号作为所述温度控制器的输出;以及
通过将所述温度控制信号施加到所述加热器/冷却器来控制所述第二磁场传感器的所述温度。
27.根据权利要求23所述的方法,其进一步包括对所述可变数字输入信号进行数字滤波。
28.根据权利要求23所述的方法,其进一步包括将所述数字控制信号输出转换为针对所述磁体电力供应器电流的模拟控制信号。
29.根据权利要求28所述的方法,其进一步包括放大所述模拟控制信号,随后将其供应到所述磁体电力供应器。
30.根据权利要求29所述的方法,其进一步包括在放大之前将所述模拟控制信号与来自所述磁体的模拟反馈信号组合。
31.根据权利要求23所述的方法,其中所述调节步骤包括调节所述电位Uo以便使所述峰值边沿与所述离子检测器对准。
32.根据权利要求23所述的方法,其进一步包括:
一旦所述质量峰值的所述边沿已与所述离子检测器对准,就扰动所述磁性扇区质谱仪的所述参数,从而从所施加的扰动导出供施加到所述系统控制器的针对所述磁通量密度Bm的针对所述系统控制器的第一静止场控制器设定;以及
将所述导出的第一静止场控制器设定施加到所述系统控制器,用于所述磁通量密度Bm处离子的后续检测。
33.根据权利要求32所述的方法,其进一步包括:
将质荷比(m/z)1的所述离子加速到能量z1U1,其中U1≠Uo;
在所述磁体中产生具有磁通量密度Bn的磁场,其中Bm≠Bn;
将质量(m/z)1的离子引导到所述磁体中,其中其遵循弯曲路径;以及
利用所述离子检测器检测已遵循由rn=Bn-1(2.Uo.(m/z)1)1/2界定的半径rn的所述磁体内的弯曲路径的那些离子;
其中针对Bn的所述控制器设定不同于针对Bm的所述第一静止场控制器设定。
34.根据权利要求33所述的方法,其中所述调节步骤包括调节电位U1以便使所述峰值边沿与所述离子检测器对准。
35.根据权利要求34所述的方法,其进一步包括:
一旦所述质量峰值的所述边沿已与所述检测器对准,就扰动所述磁性扇区质谱仪的所述参数;
从所施加的扰动导出供施加到所述系统控制器的针对所述磁通量密度Bn的针对所述系统控制器的第二静止场控制器设定;以及
将所述导出的第二静止场控制器设定施加到所述系统控制器用于所述磁通量密度Bn处离子的后续检测。
36.根据权利要求35所述的方法,其进一步包括确定用于从Bm到Bn的转变的转变场控制器设定;以及
当从Bm到Bn转变时将所述转变场控制器设定施加到所述系统控制器用于离子的后续检测。
37.根据权利要求36所述的方法,其中Bm>Bn。
38.根据权利要求23所述的方法,其进一步包括:
产生第二质荷比(m/z)2的离子;
将质荷比(m/z)2的所述离子加速到能量z2U1,其中U1为施加到所述离子的电位;
在所述磁体中产生具有磁通量密度Bn的磁场,从而将质量(m/z)2的所述离子引导到所述磁体中,其中其遵循弯曲路径;以及
利用所述离子检测器检测已遵循由rn=Bn-1(2.U1.(m/z)1)1/2界定的半径rn的所述磁体内的弯曲路径的那些离子;
其中:Bn≠Bm,且进一步其中针对所述系统控制器的静止场控制器设定对于Bn和Bm是不同的。
39.根据权利要求38所述的方法,其进一步包括:
调节所述磁性扇区质谱仪的所述系统参数以便致使与质量(m/z)2的所述离子对应的质量峰值的边沿与所述检测器对准。
40.根据权利要求39所述的方法,其进一步包括确定针对Bm和Bn之间磁通量密度的跳跃的转变场控制器设定,以及当在Bm和Bn之间转变时将所述转变场控制器设定施加到所述系统控制器用于离子的后续检测。
41.根据权利要求36所述的方法,其进一步包括:当所述系统控制器随后控制所述磁体以便将所述磁通量密度从Bm改变到Bn时施加经确定用于从Bm到Bn的跳跃的所述转变场控制器设定,以及当一旦已达到Bn所述磁通量密度就随后维持在Bn时施加所述第二静止场控制器设定,且其中所述第二静止场控制器设定不同于所述转变场控制器设定。
42.根据权利要求33所述的方法,其中rn=rm但Bm≠Bn。
43.根据权利要求32所述的方法,其进一步包括:
产生第二质荷比(m/z)2的离子;
将质荷比(m/z)2的所述离子加速到能量z2U1,其中U1为施加到所述离子的电位;
在所述磁体中产生具有磁通量密度Bn的磁场,从而将质量(m/z)2的所述离子引导到所述磁体中,其中其遵循弯曲路径;以及
利用所述离子检测器检测已遵循由rn=Bm-1(2.U1.(m/z)1)1/2界定的半径rn的所述磁体内的弯曲路径的那些离子;
其中rm≠rn但Uo=U1,使得(m/z)1的离子沿着与(m/z)2的离子不同的路径行进。
44.根据权利要求43所述的方法,其进一步包括设定所述磁性扇区质谱仪的所述参数使得所述第一质荷比(m/z)1的离子与正在感测所述磁场的所述离子检测器对准,而所述第二质荷比(m/z)2的离子与在空间上与所述离子检测器分离的第二离子检测器对准。
45.根据权利要求44所述的方法,其中所述磁性扇区质谱仪的所述参数经设定使得所述第二质荷比(m/z)2的离子的质量峰值的中心与所述第二离子检测器对准,而所述第一质荷比(m/z)1的离子的质量峰值的边沿与正在感测所述磁场的所述离子检测器对准。
46.根据权利要求23所述的方法,其中所述多个不同控制器设定各自界定比例、积分和/或微分控制参数中的一或多者。
47.根据权利要求44所述的方法,其中导出第一静止场控制器设定的步骤包括在所述扰动的施加之后启发式确定P、I和/或D。
48.一种确定针对系统控制器的控制器设定的方法,其中所述系统控制器控制由磁性扇区质谱仪中的磁体产生的磁场,所述方法包括以下步骤:
产生具有质荷比m/z的离子;
加速质荷比m/z的所述离子;
在所述磁体中产生具有磁通量密度Bm的磁场;
将质荷比m/z的离子引导到所述磁体中,其中其遵循朝向离子检测器的弯曲路径;
调节所述磁性扇区质谱仪的参数以便致使与质荷比m/z的所述离子对应的质量峰值的边沿与所述检测器对准;
一旦所述质量峰值的所述边沿已与所述检测器对准就扰动所述磁性扇区质谱仪的所述参数;
从所施加的扰动导出供施加到所述系统控制器的针对所述磁通量密度Bm的针对所述系统控制器的第一静止场控制器设定;以及
将所述导出的第一静止场控制器设定施加到所述系统控制器用于所述磁通量密度Bm处离子的后续检测。
49.一种确定针对系统控制器的控制器设定的方法,其中所述系统控制器控制由磁性扇区质谱仪中的磁体产生的磁场,所述方法包括以下步骤:
产生离子;
朝向所述磁体加速所述离子;
在所述磁体中产生具有第一磁通量密度Bm的第一磁场;
将离子引导到所述磁体中,其中其遵循朝向离子检测器的弯曲路径;
将所述磁体中的所述磁场调节到第二磁通量密度Bn,此时离子的质量峰值的边沿与所述离子检测器对准;
一旦所述质量峰值的所述边沿已在所述第二磁通量密度Bn处与所述检测器对准就扰动所述磁性扇区质谱仪的参数;
从所施加的扰动导出针对所述系统控制器的改变的场控制器设定,以供在所述磁通量密度从所述第一磁通量密度Bm改变到所述第二磁通量密度Bn时施加到所述系统控制器;以及
将所述导出的改变的场控制器设定施加到所述系统控制器用于Bm和Bn之间所施加的磁场的后续改变。
50.一种控制由磁性扇区质谱仪中的磁体产生的磁场的方法,其包括:
产生多个离子物质的离子,所产生的离子包括第一牺牲离子物质的离子和不同于所述第一牺牲离子物质的第二分析物离子物质的离子;
用电位U0加速所产生的离子;
将经加速的离子引导到所述磁体中,所述磁体经配置以产生磁通量密度B的磁场以便致使进入其的离子沿着弯曲路径偏转;以及
在离子检测布置处检测退出所述磁体的离子;
其中所述第一牺牲离子物质的离子具有质荷比(m/z)1且遵循所述磁体内的第一弯曲路径,而第二分析物离子物质的所述离子具有质荷比(m/z)2且遵循所述磁体内的不同于所述第一弯曲路径的第二弯曲路径;
且进一步其中,所述离子检测布置具有多个空间上分离的检测器;
所述方法进一步包括:
在所述离子检测布置中调节所述磁通量密度B、所述电位U0和/或一或多个检测器的位置中的一或多者,使得所述第一牺牲离子物质的离子导向第一检测器以便表示所述第一牺牲离子物质的那些离子的质量峰值的边沿与所述第一检测器对准,而所述第二分析物离子物质的离子导向空间上与所述第一检测器分离的第二检测器,使得表示那些第二分析物离子物质的离子的质量峰值远离所述质量峰值边沿与所述第二检测器对准;以及通过监视牺牲质量的所述峰值边沿处的检测器强度的改变来控制所述磁通量密度B,以便维持所述第二分析物离子物质的离子与所述第二检测器的所述对准。
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