Разработка автоматизированного комплекса мониторинга газовых сред на основе квадрупольного масс-спектрометра

• Автор: Ивченков, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

ГЛАВА 1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
1.1 Общая структура масс-спектрометрических методов анализа
щ 1.2 Системы ввода анализируемого образца
1.3. Методы ионизации анализируемого образца
1.3.1. Электронный удар (электронная ионизация) ЭУ
1.3.2. Анализ альтернативных методов ионизации
Ионизация фотонами
Химическая ионизация, ХИ
Пульсирующая химическая ионизация
Десорбционная (прямая) химическая ионизация, ДХИ
Полевая ионизация
Полевая десорбция
Плазменная десорбционная масс-спектрометрия
Ультразвуковое распыление
1.3.3.Идендификация соединений по масс-спектру
1.4. Методы разделения ионов
Магнитный секторный масс-спектрометр
Двухфокусный секторный масс-спектрометр
Квадрупольный анализатор
Ионная ловушка
Времяпролетный анализатор
Выводы и постановка задачи
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
2.1 Принципы восстановления масс-спектров газовых смесей

2.2 Анализ химических соединений в газовой смеси и их влияние на масс-спектр при ионизации методом “электронный удар”
2.3 Анализ химических соединений группы парниковых газов и их влияние на масс-спектр при ионизации методом “электронный удар”
2.4 Уменьшения влияния осколочных ионов и восстановление масс-спектра анализируемых веществ и соединений
Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ КВАДРУПОЛЬНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТР
3.1 Разработка устройства управления для дистанционной работы с квадрупольным масс-спектрометром
3.1.1 Анализ возможности управления квадрупольным масс-спектрометром и выбор средств управления
3.1.2 Разработка устройства управления квадрупольным масс-спектрометром на основе сетей передачи данных стандарта ЕС8М900/С8М1800
3.2 Разработка генератора специальных электрических сигналов перестраиваемой частоты и амплитуды
3.2.1 Теоретический анализ возможности измерения режимов работы квадрупольного фильтра масс и повышения его технических характеристик
3.2.2 Разработка генератора специальных электрических сигналов квадрупольного фильтра масс перестраиваемой частоты и амплитуды
3.3 Разработка детектора ионного тока на основе цилиндра Фарадея для
автономной работы в составе квадрупольного масс-спектрометра
3.3.1 Анализ существующих детекторов ионов
3.3.1.1. Вторично-электронный умножитель
3.3.1.2 Фотоумножитель
3.3.1.3. Решетчатый детектор
3.3.1.4. Определение возможности использования различных типов детекторов ионов в системе мониторинга приземной концентрации
3.3.2 Разработка детектора ионов на основе цилиндра Фарадея
Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ • АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА МОНИТОРИНГА ГАЗОВЫХ
СРЕД
4.1. Цели и задачи экспериментального исследования
4.2 Проведение калибровки квадрупольного масс-спектрометра и нахождения коэффициентов учитывающих появление осколочных ионов
4.3 Выявление погрешности измерения квадрупольного масс-спектрометра.
4.3 Анализ многокомпонентной газовой смеси природного газа
4.4. Сравнительный анализ экспериментальных исследований
4.5 Сравнение эксплуатационных характеристик
4.6. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ЧЕРТЕЖИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПАТЕНТ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ №59071 “СИСТЕМА КОРРОЗИОННОГО МОНИТОРИНГА И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ”

С5Н]2 -С2Н4>г СзН* -н-ус3н| 3 ^ С3Н5 _-.Н2 „ с3н;
с,н„* -^Сз„+
-н2
Молекулы азота и углекислого газа будут присутствовать в спектре в виде молекулярных ионов из-за высокой энергии связи [67].
Таким образом, возможна разработка математического аппарата для восстановления масс-спектра анализируемого вещества по его молекулярным и осколочным ионам.
Важно учесть в уравнении возможность последующего распада ионов по следующей схеме. См. масс-спектры веществ в таблице 2.2:
СН4 + е ► СН4+ + 2е —Н- >- СН3+ ——СН2+ ~Н » СН+ ~Н-> С+
С2Н6 + е-
-нж С2Н5 —Н- > С2Н4-
• С2Н6Ч 2е
-СН> сн]" ‘Н >СН2~
:й—С2Н3' С2И]-~Н >С2Н*
Н „сниН
С3Н8 + е
+ -Н ги* -Н -с2н5усн3' - СН2Сзн| + 2е С3Нб ~'Н »С3н| -
С2Н5 — *• с2Щ —н—► с2н3 —н »- с2н2 _:И
■^-*-С3Н4 - ~Н > С3Н3 'Н >
с3н* 'н » с31Т-н >с*
^ н ^ С2Н
С4Ню + е ■
с3н;-
Ли с3н|-Л >• Сзн| ~н >- с3щ -ли с3н]
-СН3 ■ С4Ню + 2е
+ -Н +
с3н2 —и-с3н
-И, Л

ЧС4Н5
н 7 -Н
н *-с4н9 —и-с4н8Ли с4н; -Ли с4Нб --н »
*■ С4Н4
•с4н3-

->• С4Н2"-
-сдгЛ1ЛИ^СНз1 '-Н > СН2* ~Н > СИ *-

с2н;_^иС2н!-
с2н3 ■
►С2н2-
*-С2Н-