[發明專利]一種飛行時間核酸質譜儀的PIE控制器電路及其控制方法

在審

• 申請號: 202110303709.9
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113013016A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 汪松炯
• 申請（專利權）人: 浙江迪譜診斷技術有限公司
• 主分類號: H01J49/02
• 分類號: H01J49/02;G01N27/62
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 鐘斌

本發明公開了一種飛行時間核酸質譜儀的PIE控制器電路及其控制方法，其包括直流電源模塊，LDO穩壓芯片，FPGA延時模塊、邏輯器件、光耦隔離控制電路和MOSFET級聯控制模塊，上述電路單元在直流電源模塊到MOSFET級聯控制模塊傳輸方向上依序連接，還包括觸發信號整形電路、反相器、單穩態定時器電路，LDO穩壓芯片給觸發信號整形、反相器和單穩態定時器電路供電。該飛行時間核酸質譜儀的PIE控制器電路通過該PIE控制器使得不同時間形成的相同離子將至于同一起跑線上，且通過控制器產生一個3KV的延時電壓使得不同質量的離子在該電場租用下離子間隔拉大，保證質譜分析的分辨率。

技術領域：

本發明涉及分子診斷核酸質譜領域，特定言之，本發明涉及一種飛行時間核酸質譜儀的PIE控制器電路及其控制方法。

背景技術：

現有的飛行時間核酸質譜儀技術方案采用激光器的內部觸發信號到延時模塊，在控制模數轉換器和高壓脈沖模塊達到離子延時的目的，提高質量分析分辨率的功能,但激光器輸出的外部中斷信號不是很好，存在震蕩，畸形等情況,在需要捕捉電路和擴展電路進行捕捉和擴展時，很容易受到外界的干擾而導致功能失效；并且是通過MCU進行激光同步信號的捕捉，MCU計數延時后輸出給高壓脈沖模塊和采集卡，脈沖信號是隨機的，那么MCU抓取信號的時間誤差為一個周期，要達到穩定需要+-200ps以內的穩定，抓取信號難度大，最后就是現有技術方案僅通過單穩態或者定時器電路來做簡單的延時，或者是通過延時芯片和mcu控制較為復雜且精度低。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題是，提供一種使得不同時間形成的相同離子將至于同一起跑線上，且通過控制器產生一個延時電壓使得不同質量的離子在該電場作用下離子間隔拉大，保證質譜分析的分辨率的飛行時間核酸質譜儀的PIE控制器電路。

本發明的技術解決方案是，提供一種飛行時間核酸質譜儀的PIE控制器電路，其包括直流電源模塊，LDO穩壓芯片，FPGA延時模塊、邏輯器件、光耦隔離控制電路和MOSFET級聯控制模塊，上述電路單元在直流電源模塊到MOSFET級聯控制模塊傳輸方向上依序連接，還包括觸發信號整形電路、反相器、單穩態定時器電路，LDO穩壓芯片給觸發信號整形、反相器和單穩態定時器電路供電，觸發信號整形、反相器和單穩態定時器電路依次將PIE觸發信號整形、反相、進行展寬信號后輸送到FPGA延時模塊，通過邏輯器件同步輸出信號控制，其中，一路信號通過光耦隔離控制電路控制MOSFET級聯控制模塊導通使得RC電路的高壓電容的一端高壓3KV接地，另外一路信號輸出觸發高速采集卡使能。

作為優選，觸發信號整形電路為三極管。

作為優選，單穩態定時器電路為耦合電感。

本發明還提供一種飛行時間核酸質譜儀的PIE控制器電路的控制方法，包括以下步驟，

首先，LDO穩壓芯片將主電源變壓輸出20KV、3KV至PIE控制器，輸出5V至FPGA延時模塊，此時主電源輸出24V經過LDO穩壓芯片變壓輸出VCC給PIE控制器中的電路單元提供能量，同時24V直接給耦合電感供電；

其次，當質譜飛行時，主機通過232線輸出激光控制信號使激光器激發，同時輸出激光延時信號，經三極管信號的整形優化，反相器信號反相及單穩態定時器電路進行展寬信號，再經FPGA(xc7k70tf)延時模塊的高精度精準延時(FPGA延時模塊可以通過上位機來設置延時時間)，然后通過邏輯器件同步輸出信號控制；

接著，一路信號通過耦合電感控制MOSFET級聯控制模塊導通使得高壓電容的一端高壓3KV接地，使得電容兩端電壓存在3KV的壓差延時加速，使得不同時間形成的離子將至于同一起跑線上，也使不同質量的離子間隔拉大，保證質譜分析的分辨率；另外一路信號輸出觸發高速采集卡使能，當離子飛行到離子檢測器進行增益放大，高速采集卡將模擬信號轉換為數字信號至主機上位機形成質譜圖。