高动态范围检测器校正算法制造技术

本发明专利技术提供用以执行空载时间校正的系统及方法。使用质谱仪的非可瘫痪检测系统获得所观测离子计数率。所述检测系统包含离子检测器、比较器/鉴别器、单稳态电路及计数器。所述非可瘫痪检测系统在高计数率下展现空载时间扩展。所述空载时间扩展的发生是由于所述单稳态电路需要上升沿来触发且仅可在来自所述比较器/鉴别器的输出脉冲已变低之后再次被触发。这允许恰好在由第一比较器/鉴别器脉冲开始的所述空载时间的结束之前到达的第二比较器/鉴别器脉冲将所述空载时间扩展到所述第二比较器/鉴别器脉冲的后沿。通过执行所述所观测离子计数率的空载时间校正来计算真实离子计数率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高动态范围检测器校正算法相关申请案交叉参考本申请案主张2012年5月18日提出申请的第61/648,653号美国临时专利申请案的权益，所述美国临时专利申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
技术介绍
四极质谱仪中的离子检测系统由离子检测器、电流/电压前置放大器、比较器/鉴别器、单稳态电路及计数器构成。所述离子检测器针对撞击其的每一离子产生一电流脉冲；这些电流脉冲传递到电流/电压前置放大器，在所述电流/电压前置放大器处所述电流脉冲被转换成电压脉冲。电压脉冲传递到在所述电压脉冲的前沿超过鉴别器阈值时产生逻辑脉冲的比较器/鉴别器。所述逻辑脉冲在电压脉冲的后沿降到低于鉴别器阈值电平时结束。所述比较器/鉴别器通过仅传输超过阈值的电压脉冲来移除噪声。所述逻辑脉冲传递到产生设定时间周期的逻辑脉冲的单稳态电路，且接着传递到记录所观测计数的计数器。所述单稳态电路具有在一个脉冲到达之后看不到另一脉冲的到达的临界周期；此称为空载时间或空载时间周期。举例来说，检测系统空载时间为17.5ns。来自单稳态电路的输出是宽度为8.75ns的逻辑脉冲。然而，单稳态电路在其准备好接受来自比较器/鉴别器的另一脉冲之前需要额外的8.75ns(逻辑脉冲宽度的两倍)。单稳态电路也可在其可产生另一逻辑脉冲之前需要额外的100ps。因此，单稳态电路逻辑脉冲具有仅为空载时间的约一半的宽度。空载时间损耗不同于饱和。当检测器在于输入处接收若干个离子之后无法快速地供应足以产生输出脉冲的电流时，发生饱和。在所述情况中，从检测器输出的电流脉冲具有降低的振幅并开始降到低于鉴别器阈值电平且不会被检测到。离子在检测器处的到达视为时间随机过程，这可使用泊松(Poisson)分布来描述。用于将所观测计数率转换成真计数率的方程式取决于用来处置检测器的输出的信号处置电子器件的类型。当太多离子在一时间周期内到达且如上所述检测器未饱和时，那么损耗通常称为空载时间损耗。这是因为电流脉冲仍在那里，但仅不对其进行计数而已。存在测量质谱仪的检测器的若干种不同方式。一种测量检测器的输出的方式使用脉冲计数系统。举例来说，在脉冲计数系统中，一个离子产生一个脉冲。一种类型的脉冲计数系统对来自鉴别器的脉冲进行计数。在此情况中，不存在设定空载时间，因为来自鉴别器的逻辑脉冲的宽度由输入到鉴别器的模拟信号保持高于阈值的时间确定。并不针对空载时间损耗校正计数率，且通常发生高于几百万cps的与线性度的偏差。另一类型的脉冲计数系统为可瘫痪系统。在可瘫痪系统中，当来自检测器的传入脉冲在先前脉冲的前沿的恒定空载时间周期(即，17.5ns)内到达时，所述脉冲的前沿将空载时间扩展所述恒定空载时间周期(即，17.5ns)。在充分高计数率下，来自信号处置电子器件的输出保持高达经扩展时间周期，从而导致将多个脉冲计数为单个脉冲。在充分高的真计数率下，所观测计数率随着脉冲变得越来越重叠而开始降低。又一种类型的脉冲计数系统为非可瘫痪系统。在非可瘫痪系统中，在先前脉冲的恒定空载时间周期(即，17.5ns)内来自检测器的脉冲的到达不会致使将空载时间扩展额外的恒定空载时间周期(即，17.5ns)。一旦来自所计数脉冲的空载时间结束，系统便准备好进行计数。在此情况中，在真计数率增加时，所观测计数率也增加。然而，在高计数率下，采用非瘫痪电子器件的高动态范围检测系统也可展现由于非瘫痪电子器件的特性所致的空载时间扩展。因此，需要用于非可瘫痪高动态范围检测系统的空载时间校正以便在高计数率下进行计数的系统及方法。附图说明所属领域的技术人员将理解，下文所描述的图式仅用于图解说明目的。所述图式并非打算以任何方式限制本专利技术的范围。图1是图解说明根据各种实施例的计算机系统的框图。图2是根据各种实施例的基于未针对空载时间校正的利血平的第二、第三及第四同位素的所测量计数率对所计算真计数率的偏差的示范性曲线图。图3是根据各种实施例使用用于非可瘫痪系统的空载时间校正方程式(1)转换为真计数率的用于图2的数据的示范性曲线图。图4是根据各种实施例的检测系统的示范性时序图，其展示产生空载时间脉冲的边沿触发电路可如何使空载时间脉冲扩展。图5是根据各种实施例与所计算空载时间调整因子的指数拟合的示范性曲线图。图6是根据各种实施例使用用于非可瘫痪系统的包含调整因子的空载时间校正方程式(2)转换为真计数率的用于图2的数据的示范性曲线图。图7是根据各种实施例用于针对质谱仪的非可瘫痪检测系统执行空载时间校正的系统，所述非可瘫痪检测系统在高计数率下展现为非瘫痪电子器件的特性的结果的空载时间扩展。图8是展示用于针对质谱仪的非可瘫痪检测系统执行空载时间校正的方法的示范性流程图，所述非可瘫痪检测系统在高计数率下展现为非瘫痪电子器件的特性的结果的空载时间扩展。图9是根据各种实施例的系统的示意图，所述系统包含执行用于针对质谱仪的非可瘫痪检测系统执行空载时间校正的方法的一或多个相异软件模块，所述非可瘫痪检测系统在高计数率下展现为非瘫痪电子器件的特性的结果的空载时间扩展。在详细描述本专利技术教示的一或多个实施例之前，所属领域的技术人员将了解，本专利技术教示在其应用方面并不限于以下详细描述中陈述的或图式中图解说明的构造细节、组件布置及步骤布置。而且，应理解，本文中所使用的措辞及术语用于描述目的且不应视为具有限制性。具体实施方式计算机实施的系统图1是图解说明可在其上实施本专利技术教示的实施例的计算机系统100的框图。计算机系统100包含用于传达信息的总线102或其它通信机构，及与总线102耦合用于处理信息的处理器104。计算机系统100还包含存储器106，其可为耦合到总线102用于存储待由处理器104执行的指令的随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置。存储器106还可用于在待由处理器104执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。计算机系统100进一步包含耦合到总线102用于存储用于处理器104的静态信息及指令的只读存储器(ROM)108或其它静态存储装置。提供例如磁盘或光盘等存储装置110且其耦合到总线102用于存储信息及指令。计算机系统100可经由总线102耦合到例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)等显示器112以向计算机用户显示信息。包含字母数字键及其它键的输入装置114耦合到总线102，以将信息及命令选择传达到处理器104。另一类型的用户输入装置为用于将方向信息及命令选择传达到处理器104且用于控制显示器112上的光标移动的光标控制件116，例如鼠标、轨迹球或光标方向键。此输入装置通常具有在两个轴(第一轴(即，x)及第二轴(即，y))上的两个自由度，这允许所述装置规定在一平面中的位置。计算机系统100可执行本专利技术教示。依照本专利技术教示的某些实施方案，由计算机系统100响应于处理器104执行存储器106中所含有的一或多个指令的一或多个序列而提供结果。可将此类指令从例如存储装置110等另一计算机可读媒体读取到存储器106中。存储器106中所含有的指令序列的执行致使处理器104执行本文中所描述的过程。或者，可代替或组合软件指令而使用硬连线电路来实施本专利技术教示。因此，本专利技术教示的实施方案并不限于硬件电路与软件的任何特定组合。如本文中所使用的术语“计算机可读媒体”是指参与将指令提供到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于针对质谱仪的非可瘫痪检测系统执行空载时间校正的系统，所述非可瘫痪检测系统在高计数率下展现为非瘫痪电子器件的特性的结果的空载时间扩展，所述系统包括：质谱仪的非可瘫痪检测系统，其包含离子检测器、比较器/鉴别器、单稳态电路及计数器，其中所述单稳态电路需要来自所述比较器/鉴别器的脉冲的上升沿来触发且仅可在所述脉冲已变低之后再次被触发，从而允许恰好在由第一比较器/鉴别器脉冲开始的空载时间的结束之前到达的第二比较器/鉴别器脉冲将所述空载时间扩展到所述第二比较器/鉴别器脉冲的后沿；以及处理器，其与所述计数器进行数据通信，所述处理器从所述计数器接收所观测离子计数，根据所述所观测离子计数计算所观测离子计数率，以及使用另外包含调整因子函数的用于非可瘫痪检测系统的真实离子计数率的方程式来执行所述所观测离子计数率的空载时间校正，所述调整因子函数考虑到所述空载时间的所述扩展。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.18 US 61/648,6531.一种用于针对质谱仪的非可瘫痪检测系统执行空载时间校正的系统，所述非可瘫痪检测系统在高计数率下展现为非瘫痪电子器件的特性的结果的空载时间扩展，所述系统包括：质谱仪的非可瘫痪检测系统，其包含离子检测器、比较器/鉴别器、单稳态电路及计数器，其中所述单稳态电路需要来自所述比较器/鉴别器的脉冲的上升沿来触发且仅可在所述脉冲已变低之后再次被触发，从而允许恰好在由第一比较器/鉴别器脉冲开始的空载时间的结束之前到达的第二比较器/鉴别器脉冲将所述空载时间扩展到所述第二比较器/鉴别器脉冲的后沿；以及处理器，其与所述计数器进行数据通信，所述处理器从所述计数器接收所观测离子计数，根据所述所观测离子计数计算所观测离子计数率，以及使用另外包含调整因子函数的用于非可瘫痪检测系统的真实离子计数率的方程式来执行所述所观测离子计数率的空载时间校正，所述调整因子函数考虑到所述空载时间的所述扩展,其中所述调整因子函数adj_fac包括adj_fac＝y0+aeb(observed_count_rate)其中yo、a及b为系数，observed_count_rate为所观测离子计数率；以及其中另外包含调整因子函数adj_fac的用于非可瘫痪检测系统的真实离子计数率true_count_rate的方程式包括其中dead_time为空载时间。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系数yo、a及b是通过将所述调整因子函数与调整因子对校准样本的所观测计数率的曲线图拟合而确定的。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述调整因子函数取决于所述质谱仪。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述调整因子函数取决于所述离子检测器的偏置电位及所述鉴别器的阈值电平。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述质谱仪包含一或多个四极。6.一种用于针对质谱仪的非可瘫痪检测系统执行空载时间校正的方法，所述非可瘫痪检测系统在高计数率下展现为非瘫痪电子器件的特性的结果的空载时间扩展，所述方法包括：使用质谱仪的非可瘫痪检测系统来获得所观测离子计数，所述非可瘫痪检测系统包含离子检测器、比较器/鉴别器、单稳态电路及计数器，其中所述单稳态电路需要来自所述比较器/鉴别器的脉冲的上升沿来触发且仅可在所述脉冲已变低之后再次被触发，从而允许恰好在由第一比较器/鉴别器脉冲开始的空载时间的结束之前到达的第二比较器/鉴别器脉冲将所述空载时间扩展到所述第二比较器/鉴别器脉冲的后沿；使用处理器根据所述所观测离子计数计算所观测离子计数率；以及使用所述处理器，通过使用另外包含调...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·安德鲁·科林斯，马尔蒂安·迪玛，G·伊沃什夫，
申请(专利权)人：DH科技发展私人贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG