本文介紹了一種基于ARM 微控制器的真空測量及控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由ARM 微控制器、ADC 采集電路、CAN 通訊接口、HM-TRP 無線收發(fā)模塊、上位機和真空規(guī)組成。將其應(yīng)用于四極桿質(zhì)譜儀，能同時測量接口、離子傳輸和四極桿三個部分的真空度，并據(jù)此實現(xiàn)了儀器單元的級聯(lián)控制和儀器的流程控制；同時，將各個部分的真空度上傳至上位機顯示以及通過無線模塊傳送至顯示終端進行顯示和控制。

　　將該系統(tǒng)應(yīng)用于鋼研納克檢測技術(shù)有限公司的PlasmaMS 300 儀器，實驗表明，該系統(tǒng)能準(zhǔn)確且穩(wěn)定地實時監(jiān)測儀器的真空度，確保了儀器的正常工作及關(guān)鍵部件的安全;同時，部件間的級聯(lián)控制和整機流程控制進一步提高了儀器的自動化程度和可靠性。

　　質(zhì)譜儀是當(dāng)今科學(xué)儀器中應(yīng)用最廣、發(fā)展前景最好的科學(xué)儀器之一。可快速同時檢測周期表上幾乎所有元素，成為公認(rèn)的最有力的元素分析手段，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要有原子能、生命科學(xué)、臨床和醫(yī)藥科學(xué)、化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、食品安全、檢驗檢疫、法醫(yī)學(xué)、刑偵科學(xué)、化工、石油化工、電子和地質(zhì)學(xué)等。四極桿質(zhì)譜儀是質(zhì)譜儀中最常見的一種，是采用四極電場進行質(zhì)量分離的動態(tài)質(zhì)譜儀。

　　四極桿質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由進樣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、離子檢測系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)組成，其中真空系統(tǒng)主要由接口部分、離子傳輸部分、質(zhì)量分析器部分和真空泵組成。離子化的樣品首先被引入接口部分（腔室1），在此處離子形成超聲射流，通過截取錐而進入低真空的離子傳輸系統(tǒng)（腔室2），經(jīng)電壓加速和聚焦，傳輸至高真空的四極桿質(zhì)量分析器（腔室3），離子通過四極場的分離，按照質(zhì)量數(shù)由低到高的順序，到達離子檢測系統(tǒng)(腔室3)，最后經(jīng)過電信號的處理形成譜圖。

　　為了保證，1、四極桿質(zhì)量分析器和倍增器在施加高壓的過程中不致放電；2、離子束在與真空狀態(tài)下存在的氣體分子碰撞過程中不致過于嚴(yán)重?fù)p失，必須要確保質(zhì)譜儀在工作時，各腔室的真空度達到并穩(wěn)定的控制在預(yù)定范圍內(nèi)。另外，根據(jù)各腔室的真空度來實現(xiàn)離子源、離子透鏡單元和氣路單元等部件的級聯(lián)控制以及整機的流程控制，可以進一步提高儀器的自動化和智能化程度。

圖1 四極桿質(zhì)譜儀結(jié)構(gòu)圖

　　1、系統(tǒng)組成

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　　2、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

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　　3、軟件設(shè)計

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　　4、測試結(jié)果

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　　5、總結(jié)

　　本文介紹了一種用于四極桿質(zhì)譜儀的真空測量與控制系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)硬件電路及軟件設(shè)計等，在鋼研納克檢測技術(shù)有限公司的PlasmaMS 300 儀器上，實現(xiàn)了儀器真空系統(tǒng)真空度的測量和儀器其他單元的級聯(lián)控制和儀器的流程控制，其測試結(jié)果符合要求，確保了儀器的正常工作，提高了儀器的自動化程度和可靠性。