用于确定谱图的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于确定包含一种或多种组成部分的样品的谱图的方法和设备，该方法和设备是基于该一种或多种组成部分经历物理过程或化学过程所需的时间。该谱图通过以下方式确定：通过调制单元将该样品分成检验物，对于这些检验物，能够根据调制模式(23)定时地相继启动该物理过程或化学过程，该调制模式是包括N个连续的调制函数(23.1，23.2，23.3)的函数，其中N为2或更大；在N个连续的循环(25.1，25.2，25.3)中用检测器测量该样品的这些组成部分完成该物理过程或化学过程时的时间，其中在相继的循环(25.1，25.2，25.3)中，每个循环(25.1，25.2，25.3)被指派给该调制模式(23)内这些调制函数(23.1，23.2，23.3)中的连续的一个调制函数，其中每个循环(25.1，25.2，25.3)与其所指派的调制函数(23.1，23.2，23.3)的起点(22.1，22.2，22.3)相比以时间上的偏置(26.1，26.2，26.3)开始，其中对于每个循环(25.1，25.2，25.3)而言该偏置(26.1，26.2，26.3)是不同的，其中该检测器提供检测器信号，该检测器信号提供在何时多少数目的组成部分已经完成了该物理过程或化学过程的信息，并且其中该检测器信号具有检测时间分辨率(31)，其中这些偏置(26.1，26.2，26.3)中的至少一个偏置具有不同于零、不同于该检测时间分辨率(31)且不同于该检测时间分辨率(31)的倍数的绝对值；以及用计算单元计算该检测器信号与该调制模式(23)的相关性。

【技术实现步骤摘要】
用于确定谱图的方法和设备
本专利技术涉及用于确定包含一种或多种组成部分的样品的谱图的方法和设备，该方法和设备是基于该一种或多种组成部分经历物理过程或化学过程所需的时间。
技术介绍
关于上述
的方法和设备是已知的。例如US2009/0294647A1(KarstenMichelmann)描述了一种与质谱仪联用的离子迁移谱仪和一种对应的测量方法。在此例中，样品包括离子。这些离子的束根据连续的调制函数进行调制，其中调制函数的调制频率在较大频率范围上变化。为了进行测量，经调制的离子束通过漂移区域，此后用质谱仪检测离子，该质谱仪用作离子迁移谱仪的检测器。为了获得离子迁移谱，将由检测器提供的检测器信号与用于对离子束进行初始调制的调制函数相关。在US7,417,222B1(Sandia公司)中披露了另一种离子迁移谱仪和对应的方法。其中也根据调制函数来调制离子束并且将所测量的信号与调制函数相关。但是，与US2009/0294647A1不同，调制函数也可以是二进制函数。这些已知的方法和设备的共同点是样品包括离子。根据调制函数来调制这些离子的束。在调制之后，离子通过漂移区域并且在漂移区域的终点由检测器检测，该检测器提供检测器信号。通过计算调制函数与检测器信号的相关性，获得离子迁移谱。采用这种用于获得离子迁移谱的过程是因为(与直接测量离子的飞行时间的情况下不同)它不要求知道每种单独离子的开始时间。因此，可以使多于一个离子脉冲或包在同一时间通过漂移区域。其优点是，可以在同一时间段内测量多种离子的离子迁移率，由此能够得到更高的数据收集率。然而，这些方法和设备的缺点是，所测量的谱图的分辨率受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是创造与开篇提及的
相关的方法和设备，该方法和设备能够以更好的分辨率和高数据收集速率来确定谱图。本专利技术的解决方案通过权利要求1的特征来详述。根据本专利技术，该谱图通过以下方式确定：通过调制单元将该样品分成检验物，对于这些检验物，能够根据调制模式定时地相继启动该物理过程或化学过程，该调制模式是由N个连续的调制函数构成的函数，其中N为2或更大，在N个连续的循环中用检测器测量该样品的这些组成部分完成该物理过程或化学过程时的时间，其中在相继的循环中，每个循环被指派给该调制模式内这些调制函数中的连续的一个调制函数，其中每个循环与其所指派的调制函数的起点相比以在时间上的偏置(offset)开始，其中对于每个循环而言该偏置是不同的，其中该检测器提供检测器信号，该检测器信号提供在何时多少数目的组成部分已经完成了该物理过程或化学过程的信息，并且其中该检测器信号具有检测时间分辨率，其中这些偏置中的至少一个偏置具有不同于零、不同于该检测时间分辨率且不同于该检测时间分辨率的倍数的绝对值，以及用计算单元计算该检测器信号与该调制模式的相关性。根据本专利技术的设备包括：调制单元，用于将该样品分成检验物，对于这些检验物，能够根据调制模式定时地相继启动该物理过程或化学过程，该调制模式是由N个连续的调制函数构成的函数，其中N为2或更大。另外，该设备包括：检测器，用于在N个连续的循环中测量该样品的这些组成部分完成该物理过程或化学过程时的时间，其中在相继的循环中，每个循环被指派给该调制模式内这些调制函数中的连续的一个调制函数，其中该检测器使得每个循环能够与其所指派的调制函数的起点相比以时间上的偏置开始，其中对于每个循环而言该偏置是不同的，其中该检测器能够提供检测器信号，该检测器信号提供在何时多少数目的组成部分已经完成了该物理过程或化学过程的信息，其中该检测器信号具有检测时间分辨率，其中这些偏置中的至少一个偏置具有不同于零、不同于该检测时间分辨率且不同于该检测时间分辨率的倍数的绝对值。额外地，该设备包括：计算单元，用于计算该检测器信号与该调制模式的相关性。如开篇提及的，该样品包括一种或多种组成部分。这些组成部分可以例如是颗粒状的气溶胶、分子或离子并且具有共同的物理或化学特性。物理特性可以是例如质量、质荷比、迁移率或通过气相色谱柱花费的时间。化学特性可以例如是组成部分经历特定化学反应花费的时间。无论如何，对于样品中不同的组成部分，共同特性的量值(magnitude)可以是不同的。在本专利技术的上下文中，术语谱图指数据点的阵列并且代表根据共同化学或物理特性的量值排序的该样品的一种或多种组成部分。每个数据点被指派给该共同的化学或物理特性的特定量值或特定量值范围，并且每个数据点指示在样品中具有与被指派给对应数据点的该特定量值匹配或在指派给对应数据点的特定量值范围中的共同化学或物理特性量值的组成部分的量。因此，谱图及其数据点提供了样品中相对于该一种或多种组成部分的共同化学或物理特性量值而言所述组成部分的分布的信息。为了提供这种信息，这些数据点无需表达具有与指派给对应数据点的特定量值相匹配或在指派给对应数据点的特定量值范围中的化学或物理特性量值的组成部分的确切量。而是，这些数据点提供与确切量成比例的数字、从而指示组成部分的量就足够了。因此，谱图中的每个数据点可以是单个数字。在此情况下，每个单个数字指示具有与指派给对应数据点的特定量值相匹配或在指派给对应数据点的特定量值范围中的化学或物理特性量值的组成部分的量。在变体中，谱图中的每个数据点可以包括两个数字。在此情况下，每个数据点的第一个数字指示具有与指派给对应数据点的特定量值相匹配或在指派给对应数据点的特定量值范围中的化学或物理特性量值的组成部分的量，而每个数据点的第二个数字指示对应数据点所指派的化学或物理特性的量值或量值范围。根据本专利技术，由调制单元将该样品分成检验物，对于这些检验物，根据该调制模式定时地相继启动该物理过程或化学过程。对于组成部分的共同的物理或化学特性的量值，这些检验物优选包括基本上与样品相同的组成部分分布。在变体中，这些检验物包括，对于组成部分的共同的物理或化学特性的量值，与样品相同的组成部分分布。然而，取决于调制单元的效率，也可以出现从完全相同分布的偏离。然而，在一个优选变体中，这些检验物包括，对于组成部分的共同的物理或化学特性的量值，与样品类似的组成部分分布，其中分布可以随时间从检验物到检验物变化。在该谱图为离子迁移谱的示例中，样品可以包括在离子束中的离子。这个离子束被由离子门形成的调制单元调制成经调制的离子束。在这种情况下，经调制的离子束包括多批或多群离子，这些批或群是包括基本上与样品相同的组成部分分布的检验物。对于这些检验物，由调制单元(即离子门)根据调制模式定时地相继地启动通过漂移区域的物理过程。在该谱图是气相色谱的另一个示例中，样品可以例如具有液体或气体的形式。在液体样品的情况下，样品可以被注入单元分成检验物，该注入单元根据调制模式定时地将这些检验物相继注入蒸发室中或直接注入气相色谱柱中(如果蒸发室整合在气相色谱柱中)。在蒸发室内，通过蒸发液体来启动通过气相色谱柱的物理过程。在另一个变体中，整个样品可以一次性引入到蒸发室中。在这个变体中，样品可以被加热装置分成检验物，该加热装置根据调制模式定时地用加热脉冲来加热样品。因此，所采用的加热装置形成了调制单元并启动穿过气相色谱柱的物理过程。另一方面，在气态样品的情况下，调制单元可以是气体入口，该气体入口通过将气体脉冲注入气相色谱柱中而本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定包含一种或多种组成部分的样品的谱图的方法，该方法是基于所述一种或多种组成部分经历物理过程或化学过程所需的时间，其中所述谱图通过如下确定：a)通过调制单元(2，102)将所述样品分成检验物，对于这些检验物，根据调制模式(23)定时地相继启动所述物理过程或化学过程，所述调制模式是包括N个连续的调制函数(23.1，23.2，23.3)的函数，其中N为2或更大；b)在N个连续的循环(25.1，25.2，25.3)中用检测器(4，104)测量所述样品的组成部分完成所述物理过程或化学过程时的时间，其中在相继的循环(25.1，25.2，25.3)中，每个循环(25.1，25.2，25.3)被指派给所述调制模式(23)内调制函数(23.1，23.2，23.3)中的连续的一个调制函数，其中每个循环(25.1，25.2，25.3)与其所指派的调制函数(23.1，23.2，23.3)的起点(22.1，22.2，22.3)相比以时间上的偏置(26.1，26.2，26.3)开始，其中对于每个循环(25.1，25.2，25.3)而言，所述偏置(26.1，26.2，26.3)是不同的，其中所述检测器(4，104)提供检测器信号，所述检测器信号提供在何时多少数目的组成部分已经完成了所述物理过程或化学过程的信息，并且其中所述检测器信号具有检测时间分辨率(31)，其中所述偏置(26.1，26.2，26.3)中的至少一个具有不同于零、不同于所述检测时间分辨率(31)且不同于所述检测时间分辨率(31)的倍数的绝对值；以及c)用计算单元(5，105)计算所述检测器信号与所述调制模式(23)的相关性。...

【技术特征摘要】
2016.10.12 EP 16193562.21.用于确定包含一种或多种组成部分的样品的谱图的方法，该方法是基于所述一种或多种组成部分经历物理过程或化学过程所需的时间，其中所述谱图通过如下确定：a)通过调制单元(2，102)将所述样品分成检验物，对于这些检验物，根据调制模式(23)定时地相继启动所述物理过程或化学过程，所述调制模式是包括N个连续的调制函数(23.1，23.2，23.3)的函数，其中N为2或更大；b)在N个连续的循环(25.1，25.2，25.3)中用检测器(4，104)测量所述样品的组成部分完成所述物理过程或化学过程时的时间，其中在相继的循环(25.1，25.2，25.3)中，每个循环(25.1，25.2，25.3)被指派给所述调制模式(23)内调制函数(23.1，23.2，23.3)中的连续的一个调制函数，其中每个循环(25.1，25.2，25.3)与其所指派的调制函数(23.1，23.2，23.3)的起点(22.1，22.2，22.3)相比以时间上的偏置(26.1，26.2，26.3)开始，其中对于每个循环(25.1，25.2，25.3)而言，所述偏置(26.1，26.2，26.3)是不同的，其中所述检测器(4，104)提供检测器信号，所述检测器信号提供在何时多少数目的组成部分已经完成了所述物理过程或化学过程的信息，并且其中所述检测器信号具有检测时间分辨率(31)，其中所述偏置(26.1，26.2，26.3)中的至少一个具有不同于零、不同于所述检测时间分辨率(31)且不同于所述检测时间分辨率(31)的倍数的绝对值；以及c)用计算单元(5，105)计算所述检测器信号与所述调制模式(23)的相关性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于所述调制模式(23)内的每个调制函数(23.1，23.2，23.3)，对应的调制函数(23.1，23.2，23.3)的自相关性是双值函数，其中所述自相关性在零处具有峰值并且在所有其他点处具有恒定值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述调制模式(23)内的每个调制函数(23.1，23.2，23.3)是二进制函数。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述调制模式(23)内的每个调制函数(23.1，23.2，23.3)是伪随机序列。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调制模式(23)内的每个调制函数(23.1，23.2，23.3)是最大长度序列、GMW序列、Welch-Gong变换序列、二次剩余序列、六次剩余序列、孪生素数序列、Kasami幂函数序列、超椭圆序列或从3或5个最大长度序列衍生的序列。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，这些偏置(26.1，26.2，26.3)彼此不同，其中这些偏置(26.1，26.2，26.3)中任何两者之间的差是所述检测时间分辨率(31)的分数或是所述检测时间分辨率(31)的分数的倍数。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，每个循环(25.1，25.2，25.3)的所述检测器信号的所述检测时间分辨率(31)是相同的。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述相关性通过计算循环互相关性、逆哈达马变换、傅里叶变换、拉普拉斯变换或M变换来计算。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，为了计算所述检测器信号与所述调制模式(23)的相关性，每个循环(25.1，25.2，25.3)和对应的循环(25.1，25.2，25.3)指派的调制函数(23.1，23.2，23.3)被处理为具有局部时间线的实体(21.1，21.2，21.3)，其中对于每个实体(21.1，21.2，21.3)而言，对应的实体(21.1，21.2，21.3)的调制函数(23.1，23.2，23.3)在对应的实体(21.1，21.2，21.3)的局部时间线上的对于所有实体(21.1，21.2，21.3)而言均相同的预定时间处开始，其中每个循环(25.1，25.2，25.3)的所述检测器信号被认为是对应的循环(25.1，25.2，25.3)的分开的信号并且因此被认为是所述对应的循环(25.1，25.2，25.3)所属于的实体(21.1，21.2，21.3)的分开的信号，其中这些分开的信号中的每一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·戈南，C·坦纳，
申请(专利权)人：托夫沃克股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH