【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及质谱分析领域，尤其涉及一种单颗粒的元素与同位素分析系统与方法。
技术介绍
1、纳米至微米级的颗粒物在整个地球动力学系统中发挥着重要的作用，但人们对颗粒物的认识仍不够清晰。颗粒物的元素与同位素信息包含了有关样品来源和传输过程的丰富信息，然而单颗粒之间具有非常大的特异性；样本在整体水平的同位素信息掩盖了单颗粒之间的元素与同位素组成信息差异，忽略了单个颗粒的特异性，因此，建立一种单个颗粒水平、多维度、准确的颗粒物元素与同位素分析方法，对于探究颗粒物质的起源、循环，以及颗粒物与环境、生物相互作用的探究具有重要意义。
2、单颗粒(细胞)电感耦合等离子体质谱(spicp-ms)是一种高时间分辨率的icp-ms分析模式，为单颗粒(细胞)的元素与同位素分析提供了一种新思路。现有的spicp-ms的检测器是以二次电子倍增器为代表的低死时间离子计数器，受限于质谱仪的传统测试需求，使用这一类离子计数器依赖于一个数十微秒～数百毫秒长度的驻留/积分时间(dwelltime)，统计单位驻留/积分时间内的离子峰数量并以cps的方式输出结果，而spicp-ms的基本原理正是基于颗粒物(细胞)会在一个或几个驻留/积分时间内产生一个脉冲信号峰，脉冲信号峰在短时间内明显高于背景与暗噪音的瞬时信号，对这些脉冲信号峰进行统计分析得到单颗粒分析的统计结果。然而，驻留/积分时间的使用给单颗粒分析带来诸多难以解决的问题：(1)每个驻留/积分时间结束后需要一定的时间统计离子峰数量，产生一个不能采集检测器输出信号的盲时间，造成信号的缺失，这对持续时间仅几
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术搭建高速示波器与质谱仪连用的“事件触发捕捉”系统(etsc)，本专利技术目的是针对单个颗粒物(细胞)的元素与同位素的高通量、高灵敏度、高准确度、高精密度分析过程。
2、该专利技术利用高速示波器高通量、大存储深度、高采集频率等优点，完整的收集了经过质谱仪筛选后的单颗粒(细胞)中特定元素与同位素信号团簇的信号轮廓，同时实现了高灵敏度、信号无损失和单颗粒(细胞)事件轮廓获取这两大功能，而且etsc系统具备高分析通量的能力，将其与多检测器通道、高离子提取效率的mc-icp-ms连用，可以实现数个纳米粒径的纳米颗粒物(细胞)中元素/同位素比值的精准测定。本专利技术从硬件和原理角度解决了单个颗粒(细胞)中多元素/同位素分析的困难，为单颗粒/单细胞相关的重大科学问题的解决提供了技术手段，该方法对于单颗粒(细胞)质谱仪器的开发同样具有一定的指导意义。
3、具体的来说，本专利技术提出一种单颗粒的元素与同位素分析系统，系统包括：
4、质谱仪、高速离子计数检测器、高速示波器与数据处理系统；
5、所述质谱仪与所述高速离子计数检测器通过对应连接线连接；
6、所述高速离子计数检测器与所述高速示波器通过对应连接线连接；
7、所述高速示波器与所述数据处理系统通过对应连接线连接。
8、一种单颗粒的元素与同位素分析方法，应用于所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，包括以下步骤：
9、s1、将质谱仪与高速离子计数检测器电性连接；将每个高速示波器的输入通道与高速离子计数器的一个检测通道连接，并配置示高速示波器的触发采集条件；
10、s2、将颗粒物样品处理为胶体/悬浮液，同时采用雾化进样系统雾化后，将大体积液体转换为含有颗粒物的小液滴，喷入到icp离子化系统中进行离子化；采用质量分析器筛选出特定同位素组成的离子团簇，得到筛选后的离子团簇；
11、s3、根据高速示波器的触发采集条件，每个高速示波器通道收集对应高速离子计数检测器传输的电信号，并在一个动态时间窗口内记录筛选后离子团簇产生的原始信号轮廓；原始信号轮廓同时被高速示波器转换成简化信号；
12、s4、数据处理系统统计简化信号中单个颗粒物的多维度信息与同批次大量颗粒物的统计信息，并将信息输出。
13、本专利技术提供的有益效果是：
14、(1)本专利技术中所述的分析系统(etsc系统)是一种无信号损失获取单颗粒(细胞)事件的系统。etsc系统的采集速率可以达到甚至优于500皮秒/点，可以完整的记录单个颗粒(细胞)产生的离子到达检测器时，每个离子轰击检测器产生的脉冲电流信号，因此本方法完整的记录了单颗粒(细胞)在icp离子化后的离子团簇，不存在任何计数信号的损失，实现了更准确、更高精密度的单颗粒事件收集，所得单颗粒(细胞)事件轮廓也用于剔除收集的错误事件，进一步提升了后续分析结果的准确性。
15、(2)本专利技术中所述的etsc系统是一种高效识别单颗粒(细胞)事件的系统。对比常规系统，etsc系统设置了单颗粒(细胞)事件的触发条件，只有单颗粒(细胞)离子化后的离子团簇在检测器内产生密集出现的脉冲峰才可以被示波器进行特异性识别和存储，不满足此条件的信号无法触发示波器，因此并不会被保存，避免了冗余背景的采集，降低了数据处理难度。
16、(3)本专利技术中所述的etsc系统是一种高通量的单颗粒(细胞)分析系统。对比常规方法所使用的检测器，etsc系统内时间窗口的帧-帧刷新时间非常短(～1μs)，可以被视为一种连续扫描检测器输出信号的技术；经验证，etsc系统分析单颗粒事件达到每秒识别900个以上事件的分析通量，这是其他系统难以达到的分析速度。
17、(4)本专利技术中所述的etsc系统是一种高灵敏度的单颗粒(细胞)分析系统。对比传统采用驻留时间的方法，本系统中示波器无损失的记录检测器获取的单颗粒(细胞)事件，并可以在高浓度离子存在的条件下识别出溶液中的纳米粒子(细胞)信号，显著降低背景离子的干扰；理论上，etsc系统实现了单个离子的信号收集；当etsc系统与一台常规的mc-icp-ms连用时，可靠收集和分析的颗粒物最小粒径达到了8nm，绝对检测质量达到了2.80阿克。
18、(5)本专利技术中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：系统包括：
2.如权利要求1所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述质谱仪内设置有：雾化进样系统、ICP离子化系统和质量分析器；
3.如权利要求2所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述高速离子计数检测器用于检测质谱仪传输的筛选后的离子团簇，将其转换为电流/电压脉冲的形式。
4.如权利要求3所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述高速示波器将所述电流/电压脉冲转换为简化信号。
5.如权利要求4所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述数据处理系统处理所述简化信号，得到包括单个颗粒物的粒径和同位素比值在内的多维度信息，并统计同批次分析的大量颗粒物，得到统计结果。
6.如权利要求4所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述高速示波器以一个持续时间可调的动态时间窗连续扫描所述高速离子计数检测器输出的信号，并在触发采集条件满足时，展示并存储该时间窗内的所有数据点。
7.如权利要求6所述的一种单
8.如权利要求5所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述数据处理系统处理所述简化信号的具体过程为：
9.如权利要求6所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述动态时间窗的时间持续时间为0.4ms～2ms。
10.一种单颗粒的元素与同位素分析方法，应用于如权利要求1～9任一项所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：系统包括：
2.如权利要求1所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述质谱仪内设置有：雾化进样系统、icp离子化系统和质量分析器；
3.如权利要求2所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述高速离子计数检测器用于检测质谱仪传输的筛选后的离子团簇，将其转换为电流/电压脉冲的形式。
4.如权利要求3所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述高速示波器将所述电流/电压脉冲转换为简化信号。
5.如权利要求4所述的一种单颗粒的元素与同位素分析系统，其特征在于：所述数据处理系统处理所述简化信号，得到包括单个颗粒物的粒径和同位素比值在内的多维度信息，并统计同批次分析的大量颗粒物，得到统计结果。
6.如权利要求4所述的一...
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