[发明专利]一种在线质谱检测的断电保护装置及方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及质谱检测领域，具体涉及一种在线质谱检测的断电保护装置及方法。

背景技术

质谱仪又称质谱计,分离和检测不同同位素的仪器，即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。仪器的主要装置放在真空中。检测原理是将物质气化、电离成离子束，经电压加速和聚焦，然后通过磁场电场区，不同质量的离子受到磁场电场的偏转不同，聚焦在不同的位置，从而获得不同同位素的质量谱。

质谱仪的真空泵系统一般是由涡轮分子泵和前级泵组成，涡轮分子泵是利用高速旋转的动叶轮将动量传给气体分子，使气体产生定向流动而抽气的真空泵。

部分质谱仪前级泵为油润滑的旋转泵，工作中会有油雾产生，当断电导致涡轮分子泵和前级泵停转时，因为真空腔和泵系统的压力差，油雾和液态油可能会向上流动进入真空系统，造成真空系统污染。

质谱仪真空腔体及涡轮分子泵工作要求的清洁度高，如果断电后长时间保持真空腔的高真空状态，则环境中的有机物或水汽等物质会逐渐进入真空腔，轻者导致抽真空时间长，重者会影响涡轮分子泵的寿命甚至损坏仪器核心部件。

质谱仪检测器微通道板遇到水气会发生膨胀，进而损坏，因此不论工作与否，微通道板都应处于真空或干燥气体的保护中。

为防止关机后真空系统被外界气体或泵油侵入，行业内主要通过关机时由技术人员人工向涡轮分子泵及真空系统中充入干净的氮气。对于意外断电尚无好的解决方案。

总之，现有技术的主要缺点为：发生意外断电时因为仪器内部是真空状态，所以外部环境气体会逐渐渗入真空腔内部。主动断电时，需要操作人员不断观察腔体内的真空度和涡轮分子泵的转速，根据各项指标控制调节保护气体的输出并监督完成保护气体填充。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线质谱检测的断电保护装置及方法，以解决质谱仪应用于工业现场进行在线监测时，如果现场发生临时断电，质谱仪内部可能会被环境空气或仪器内部的润滑油等工作介质侵入，导致真空腔体污染或检测器等核心部件损坏的问题。进一步地，本发明还要解决恢复供电后质谱仪的开机保护问题。

本发明旨在提供一种在线质谱检测的断电保护装置，其特征在于，所述断电保护装置包括进样电磁阀、出口电磁阀、保护气体填充电磁阀、可编程逻辑控制器和备用电源，所述备用电源与所述可编程逻辑控制器电气连接，所述备用电源用于给所述可编程逻辑控制器提供电能；所述可编程逻辑控制器分别与所述进样电磁阀、出口电磁阀、保护气体填充电磁阀电气连接，所述可编程逻辑控制器用于控制所述进样电磁阀、出口电磁阀、保护气体填充电磁阀。

上述的装置，所述备用电源为不间断电源或带逆变器的外接电池或发电机或备用供电线路。

上述的装置，所述断电保护装置还包括电源监测装置，用于向所述备用电源和可编程逻辑控制器输出断电信号。

上述的装置，所述断电保护装置还包括掉电锁定装置，用于使质谱检测系统的电源处于断开状态。

上述的装置，所述掉电锁定装置包括漏电保护器、功率电阻和电子开关，所述电子开关用于控制所述功率电阻接通进而使所述漏电保护器工作，所述漏电保护器用于质谱检测系统的配电线路保护。

上述的装置，所述掉电锁定装置包括继电器和接触器，所述接触器用作质谱检测的供电开关，通过所述可编程逻辑控制器控制所述继电器，所述继电器再控制所述接触器工作。

上述的装置，所述断电保护装置还包括工作气体电磁阀，通过所述可编程逻辑控制器的控制工作。

本发明提供一种采用上述装置的断电保护方法，所述方法包括步骤：当质谱检测系统断电时，启动备用电源，通过可编程逻辑控制器关闭进样电磁阀和出口电磁阀，之后开启保护气体填充电磁阀，待真空腔体内部充满保护气体稳定后，关闭所述保护气体填充电磁阀。

上述的方法，所述方法还包括：监测质谱检测系统的电源，当所述电源断电时，向备用电源与可编程逻辑控制器发出电源断电信号。

上述的方法，所述方法还包括掉电锁定步骤，即将质谱检测系统的电源在断电后始终处于开路状态，该步骤包括：通过电子开关将质谱检测系统的火线和地线之间通过一个功率电阻接通，接通电流大于质谱检测系统的漏电保护器的漏电流，使得漏电保护器自动跳闸；该步骤或包括：利用接触器作为质谱检测系统的供电开关，通过可编程逻辑控制器配合继电器控制接触器，使得所述接触器始终处于断开状态。