基于FAIMS的高场非对称方波电源系统设计

设计了一种用于FAIMS(高场非对称波形离子迁移谱)系统的高场高频非对称方波电源。电源由驱动电路、脉冲成型电路、高通滤波器和补偿电压电路四部分组成。选用半桥结构产生脉冲电压,利用高通滤波器滤除高频方波中的直流分量,把正脉冲变成正负面积相等的非对称脉冲。建立了电路模型,通过实验验证了高场非对称脉冲电源模型建立的正确性。该电路能够输出峰峰值电压为1000 V,方波频率为500 kHz。     

FAIMS系统用高频高压非对称脉冲电源设计

据高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)系统对非对称脉冲电源的要求,提出了一种FAIMS系统用高频高压非对称脉冲电源的设计方案。该方案依托于通用的半桥电路,辅之以Atmega16为核心的PWM生成电路、可靠的栅极驱动及高压功率MOSFET动态静态保护电路。该电源输出非对称方波幅值达2kV,当频率为200kHz,功耗仅为90W。测试结果表明该设计方案实际可行,能满足FAIMS检测系统的工作需求,且具有电路结构简单、频率占空比可调、功耗低等特点。     

FAIMS迁移管中离子运动分析及迁移管结构的初步设计

根据牛顿第二定律,分析了离子在高场不对称波形离子迁移谱(High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry,FAIMS)迁移管中的受力及运动情况。当作用的电场大小和占空比一定时,离子在迁移管中的运动仅仅与其本身的性质有关,而当FAIMS迁移管周围存在磁场干扰时,离子处于电场和磁场的复合作用下而作余摆线运动。电场的作用使离子定向漂移,而磁场的干扰使离子的运动变得复杂,从而大大降低了FAIMS的可靠性和稳定性。为了降低磁场对迁移管中离子运动的干扰,提出了具有屏蔽电磁干扰的FAIMS迁移管结构。     

高场非对称波形离子迁移谱分离电压的温度非线性误差建模与补偿

介绍了高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)技术的基本原理,从理论上分析了驱散电压与分离电压间的线性关系。在确定驱散电压的作用下实验了分离电压的温度非线性特性。采用二次曲面方程建立了常温下分离电压的温度漂移误差补偿模型。在22.8~27.8℃的温度补偿范围内测试,结果表明,该温度补偿模型对分离电压的温度漂移具有理想的补偿效果。在不同温度条件下实现了分离电压对特定物质离子表征的唯一性。同时,该补偿方法也为迁移管的无恒温控制系统的设计提供了理想的解决方案,简化了迁移管的结构设计。     

基于场流分离技术分离表征血清中的脂蛋白

采用非对称场流分离系统与多角度激光光散射检测器、荧光检测器联用技术分离表征冠心病患者血清中脂蛋白.研究了恒定交叉流流速和指数衰减交叉流流速对非对称场流分析血清的影响.利用非对称场流分离系统分离并收集了血清主要成分片段,通过动态激光光散射仪对收集的样品片段进行了表征.研究结果表明,血清中游离的蛋白质和脂蛋白能被非对称场流分离系统分开;指数衰减交叉流流速不仅缩短了分析时间,而且提高了脂蛋白亚类片段的分离度.结果证明,非对称场流分离与多角度激光光散射检测器、荧光检测器联用技术是一种潜在的血清中脂蛋白的分离表征方法.     

FAIMS分离电压的温度非线性误差建模与补偿

介绍了高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)技术的基本原理,从理论上分析了驱散电压与分离电压间的线性关系。在确定驱散电压的作用下实验研究了分离电压的温度非线性特性,采用二次曲面方程建立了常温下分离电压的温度漂移误差补偿模型。在22.8℃～27.8℃的温度补偿范围内测试,结果表明,该温度补偿模型对分离电压的温度漂移具有理想的补偿效果,在不同温度条件下实现了分离电压对特定物质离子表征的唯一性。同时,该补偿方法也为迁移管的无恒温控制系统的设计提供了理想的解决方案,简化了迁移管的结构设计。     

基于非对称场流分离研究玉米淀粉糊化

研究了氢氧化钠溶解法和二甲基亚砜溶解法对玉米淀粉结构的影响.采用非对称场流分离系统与多角度激光光散射检测器、示差折光检测器联用技术分离表征了玉米淀粉.同时,通过扫描电子显微镜、X线衍射、傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热法对不同溶解方法得到的玉米淀粉凝胶的形貌和结构进行了表征.研究结果表明,氢氧化钠溶解法可以分解直链淀粉-脂质复合物,使非对称场流分离联用技术测得的玉米淀粉的粒径和摩尔质量分布更精确.     

优化的RBF神经网络实现FAIMS分离电压温度补偿研究

针对高场非对称波形离子迁移谱仪(FAIMS)分离电压温度漂移造成的其物性表征的不确定性问题,提出了一种采用径向基函数(RBF)神经网络对分离电压进行温度补偿的方法。为了提高算法的实时性,加快函数逼近速度,采用指数下降惯性权重(EDIW)动量因子策略对RBF神经网络参数进行了优化。在20～120℃的温度范围内对该算法及线性下降惯性权重(LDIW)动量因子策略优化的RBF神经网络和传统RBF神经网络等3种补偿算法进行对比。结果表明,指数下降惯性权重动量因子策略优化的RBF神经网络模型具有更少的迭代次数和更短的运算耗时,使分离电压很好地保证了对特定物质离子表征的唯一性,同时验证了该模型还具有较强的泛化能力。对分离电压采用温度补偿的方法也为实现迁移管无恒温控制提供了理论依据。     

优化的径向基函数(RBF)神经网络实现高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)分离电压温度补偿研究

针对高场非对称波形离子迁移谱仪(FAIMS)分离电压温度漂移造成的其物性表征的不确定性问题,提出了一种采用径向基函数(RBF)神经网络对分离电压进行温度补偿的方法。为了提高算法的实时性,加快函数逼近速度,采用指数下降惯性权重(EDIW)动量因子策略对RBF神经网络参数进行了优化。在20~120℃的温度范围内,对该算法及线性下降惯性权重(LDIW)动量因子策略优化的RBF神经网络和传统RBF神经网络等3种补偿算法进行对比。结果表明,指数下降惯性权重动量因子策略优化的RBF神经网络模型具有更少的迭代次数和更短的运算耗时,使分离电压很好地保证了对特定物质离子表征的唯一性,同时验证了该模型还具有较强的泛化能力。对分离电压采用温度补偿的方法也为实现迁移管无恒温控制提供了理论依据。     

中频离子氮化脉冲电源的控制电路设计

介绍了自行研制的中频离子氮化脉冲电源的结构.利用UC 3825B设计了中频离子氮化脉冲电源的逆变控制电路,同时设计了一种新的灭弧保护电路.该控制电路已成功用于离子氮化脉冲电源,解决了高频变压器的偏磁问题,保护电路能快速可靠地灭弧,灭弧时间约为2.5μs.