[发明专利]便携式质谱计

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体分析领域，特别是一种便携式质谱计。

背景技术

氦在地壳中的含量极少，在整个宇宙中按质量计占23％，在空气中的含量 为0.0005％，氦(He)有两种天然同位素，分别是氦3(³He)、氦4(⁴He)， 其中自然界中存在的氦基本上全是⁴He，一般所称He的浓度就是⁴He的浓度。 He主要有三种来源：地幔中原始氦，地壳中放射性成因氦，以及大气中的氦。 由于放射性矿产蓄积了放射性元素，经α衰变后会产生⁴He；以及断层破坏土 壤形成高渗漏带和油气水边界垂向运移，所以可以通过测量He来监测地质灾 害和探测隐覆的矿产。

现有的测氦仪主要采用质谱分析的手段，由真空泵、质谱分析系统、电源 等几部分构成，为了提高分辨率，通常采用增大轨道半径的方式，也就必然导 致了测氦仪体积增大，此外，现有测氦仪采用了多级真空泵对测氦仪抽真空， 也使得测氦仪的整体更加庞大。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提供了一种结构小巧、使用方便、实用性强的便 携式质谱计。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种便携式质谱计，包括真 空泵、进样系统、质谱分析系统、电源单元和数据采集处理单元，所述质谱分 析系统的进气口与所述进样系统相连，所述进样系统将采样气体引入所述质谱 分析系统，所述质谱分析系统将获得的电信号输入到所述数据采集处理单元， 所述电源单元向所述质谱分析系统提供工作电压。

所述进样系统可采用四个真空阀门，其中的三个与一个针筒状注入口串 联，串联后的两端中的任一端与采样气体联通，所述三个真空阀门中的一个为 针阀，所述针筒状注入口和针阀位于串联的另两个阀门之间，第四个真空阀门 连接在所述质谱分析系统和所述针阀之间。

所述真空泵可为钛离子泵，所述钛离子泵的出气口可通过高压真空夹剪密 封。

所述电源单元可包括DC/DC电源和电源控制模块，通过所述电源控制模 块控制所述DC/DC电源向所述质谱分析系统供电输出电压。

所述质谱分析系统可离子光学系统的磁式质谱分析系统。

所述数据采集处理单元可包括信号放大模块、数据分析模块和存储/显示 模块，通过放大模块将质谱分析系统输出的电量信号放大后由数据分析模块和 标准气体的值进行比较，最后在存储/显示模块中实现存储或/和显示。

所述质谱分析系统中离子流的磁偏转角可为129°～131°，入射角可为 55°～57°。

本发明将从野外的井、泉逸出气和断层气连续流过气路，使氦和氢气连续 不断渗入进样系统，使进样系统内的氦和氢等气体含量的变化引起质谱分析系 统输出电压的变化。与传统的利用气相色谱方法的设备相比较，具有精简便携、 灵敏度和精密度高、稳定性和线性度好、测试范围宽、抗干扰性强、信息量大、 能连续测定、电量化输出等优点，实现了气相色谱法和质谱法无法实现的功能。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明中进样系统的结构示意图；

图3为本发明中质谱分析系统的结构示意图；

图4为本发明中质谱分析系统的工作原理图。

具体实施方式

如图1中所示，本发明主要由钛离子泵、进样系统、质谱分析系统、电源、 电源控制单元和数据采集处理单元构成。

所述钛离子泵的出气口通过一个高压真空夹剪密封，进气口与所述质谱分 析系统内的空间连通，所述质谱分析系统的样品注入口与进样系统连接，本发 明在携带至野外之前，首先通过外接真空系统与所述钛离子泵构成的多级真空 系统对进样系统和质谱分析系统抽真空，在所述质谱分析系统中达到真空值要 求后，通过所述高压真空夹剪将所述钛离子泵的进气口密封，再通过所述钛离 子泵的继续运转使得所述质谱分析系统始终保持所需的真空度。这样省去了多 个真空泵的重量和体积，在将所述测氦仪带出野外实地测量使用时，也更加轻 便和便携。