处理镜像电荷/电流信号的方法技术

一种处理代表进行振荡运动的被囚禁的离子的多个图像电荷/电流信号的方法，例如在离子阱质谱仪中所使用的。该方法包括通过使用多个预定系数来生成多个镜像电荷/电流信号的线性组合，预定系数已经被选择以便在多个镜像电荷/电流信号的线性组合内抑制镜像电荷/电流信号的至少一个谐波分量。

【技术实现步骤摘要】
处理镜像电荷/电流信号的方法
本专利技术涉及处理代表进行振荡运动的被囚禁的离子的多个镜像电荷/电流信号的方法，例如离子阱质谱仪中所使用的方法。本专利技术同样涉及相关的方法和装置。
技术介绍
通常，离子阱质谱仪通过囚禁离子来工作，以至于被囚禁的离子进行振荡运动，例如沿着线形路径前后振荡或者在环形轨道中振荡。离子阱质谱仪可以产生磁场、电动力场或者静电场、或者是这些场的组合以便囚禁离子。如果离子是使用静电场被囚禁，则离子阱质谱仪通常被称为“静电”离子阱质谱仪。通常，离子阱质谱仪中的被囚禁的离子的振荡频率取决于离子的质荷比，这是因为与具有较小的荷质质荷比的离子相比，具有较大质荷比的离子通常需要更长的时间来进行振荡运动。利用镜像电荷/电流检测器，可以在时域中无损地获得代表正进行振荡运动的被囚禁离子的镜像电荷/电流信号。这个镜像电荷/电流信号可以被变换成频域，例如使用傅里叶变换(“FT”)。因为被囚禁离子的振荡频率取决于质荷比，因此在频域中的镜像电荷/电流信号可以被看做是提供关于已经被囚禁的离子的质荷比分布的信息的质谱数据。傅里叶变换离子回旋共振法(“FTICR”)是一种已知的将超导体磁场应用于囚禁离子并实现这些原理的质谱技术。静电离子阱质谱仪的已知的实例是AlexanderMakarov开发的“Orbitrap”。在Orbitrap中，由静电场囚禁的离子围绕着中心电极在螺旋形轨道中循环。离子阱质谱仪的另一个已知的实例是Zajfman等人提出，WO02/103747(A1)所揭示的静电离子束阱(“EIBT”)。在EIBT中，离子通常沿着线形轨道前后地振荡，因此这样的离子阱同样被称为“线性静电离子阱”。由Verenchikov提出的，WO2011/086430公开了一种用于静电阱质谱仪的设备与操作方法，包括测量多个同步的离子振荡的频率。为了提高吞吐量以及空间电荷容量，阱基本上在一个Z方向上被延伸，形成再现的(reproduced)二维场。为阱的Z延伸(Z-extension)提供了多种几何结构。通过对静电阱的复用，分析的吞吐量得到提高。这个文档还建议频率分析可以通过镜像电流信号的小波拟合分析(wavelet-fitanalysis)或是通过使用对每次振荡的离子的小部分采样的飞行时间检测器中任一个来完成。当前未公开的GB1103361.0描述了另一个静电阱质谱仪。由LiDing(本专利技术的专利技术人之一)提出的，US2011/0240845(同样参见CN101752179)公开了一种基于离子镜像电流的检测的质谱分析仪和分析方法。在一个实施例中，该方法包括使用静电反射器或者静电偏转器来使得脉冲离子能够在分析仪中进行多次周期性运动，在其离子飞行区域的部分形成时间会聚，并且在空间中形成封闭的离子束；使得离子束周期性地穿过多个沿着离子束轴线方向被串联地布置的管状镜像电流检测器，使用低噪声的电子放大器装置来有差异地检测由多个管状检测器拾取的镜像电流，并且使用例如最小二乘回归的数据转换方法以获得质谱。专利技术人已经发现使用离子阱质谱仪获得的镜像电荷/电流信号通常没有完美的谐波。换句话说，使用离子阱质谱仪获得的镜像电荷/电流信号常常在时域中具有尖脉冲的波形，这会导致镜像电荷/电流信号在频域中具有多个谐波分量。当代表具有不同的质荷比且进行振荡运动的被囚禁的离子的镜像电荷/电流信号被变换为频域时，例如使用傅里叶变换，专利技术人已经发现，如果出现多个谐波分量，那么每个谐波分量被表示为一组峰，其中该组峰中具有的每一个峰是由不同的质荷比的被囚禁的离子(即不同的离子类型)引起的。如果被囚禁的离子具有较窄范围的质荷比，那么每个谐波分量将被表示为一组密集的峰，该组峰很容易被识别。然而，如果被囚禁的离子具有较宽范围的质荷比，那么每个谐波分量将被表示为一组稀疏的峰，该组峰可能会互相重叠。重叠谐波峰可以使得难以获得关于被囚禁的离子的质荷比分布的有用信息而不限制为了获得镜像电荷/电流信号而使用的离子的质荷比的范围。这些难点将在下面通过参考附图1a-c来更详细地描述。为了应对能够由被包含在通过使用离子阱质谱仪而获得的镜像电荷/电流信号中多个谐波分量造成的这些难点，已经做出过尝试。但是，这种尝试倾向于包括集约计算方法(computationallyintensivemethods)。举例来说，“Multi-ionquantitativemassspectrometrybyorthogonalprojectionmethodwithperiodicsignalofelectrostaticionbeamtrap”，QiSun，ChangxinGu，以及LiDing(本专利技术的一个专利技术人)，J.Mass.Spectrum.2011，46，417-424，公开了使用“正交投影方法”以提供更加易读的质谱来分析镜像电荷/电流信号。但是，这个论文所提出的方法是集约计算(computationallyintensive)。作为另一个实例，“Acomb-samplingmethodforenhancedmassanalysisinlinearelectrostaticiontraps”，J.B.Greenwood等人，ReviewofScientificInstruments,82,043103(2011)公开了一种用于从由拾取电极(pickup-electrodes)从在线性的静电阱中振荡的离子束流(ionbunches)的镜像电荷中获得的信号中提取质谱信息的“梳状采样(comb-sampling)”算法。再次强调，这个论文所提出的方法是集约计算。
技术实现思路
本专利技术是考虑到这些因素而做出的。总体上，本专利技术的第一方面是提供一种处理多个镜像电荷/电流信号的方法，该方法包括使用多个预定系数来生成多个镜像电荷/电流信号的线性组合。从以下的讨论中可见，通过适当的选择预定的系数，可以在多个镜像电荷/电流信号的线性组合内抑制镜像电荷/电流信号的至少一个不需要的谐波分量。因此，本专利技术的第一个方面可以提供一种处理多个镜像电荷/电流信号的方法。因为在多个镜像电荷/电流信号的线性组合内镜像电荷/电流信号的至少一个谐波分量被抑制(最好是基本上消除，见下文)，所以线性组合可以被用于获得关于较宽的质荷比范围的被囚禁的离子的质荷分布的有用信息而不需要遇到由于重叠谐波分量(具有不同的阶次(orders))引起的难点，并且是以不需要是集约计算的方式。可选择地，术语“目标的”或者“不需要的”可以被用于识别在线性组合中要被抑制的某个或每个谐波分量。同样可选地，术语“非目标的”或者“需要的”可以被用于识别没有被包括在要被抑制的至少一个谐波分量中的谐波分量(即识别将不被抑制的谐波分量)，例如来识别已经被选择用于获得关于被囚禁的离子的质荷比分布的信息的谐波分量。然而，这些术语是可选择的并且目的是在于被简单地作为标志来使用。这些术语不应当被解释为需要该方法包括要被做出的关于例如谐波分量是否实际上被人需要/作为目标的认知决定。这里，使用多个系数来生成多个镜像电荷/电流信号的线性组合较佳地包括使多个镜像电荷/电流信号中的每一个镜像电荷/电流信号与各个系数(可能是复数，见下文)相乘。如以下更详细的说明，用于这个乘法的镜像电荷/电流信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理代表正进行振荡运动的被囚禁的离子的多个镜像电荷/电流信号的方法，其特征在于，所述方法包括：使用多个预定系数来生成所述多个镜像电荷/电流信号的线性组合，所述预定系数已被选择以便在所述多个镜像电荷/电流信号的所述线性组合内抑制镜像电荷/电流信号的至少一个谐波分量。

【技术特征摘要】
2012.03.19 GB 1204817.91.一种处理代表正进行振荡运动的被囚禁的离子的多个镜像电荷/电流信号的方法，其特征在于，所述方法包括：生成离子，其中所述被生成的离子包括具有基准质荷比的离子；囚禁所述离子以使得所述被囚禁的离子进行振荡运动；获得代表正进行振荡运动的所述被囚禁的离子的多个第一镜像电荷/电流信号，其中所述多个第一镜像电荷/电流信号包括由具有基准质荷比的离子引起的多个谐波分量；在频域中提供所述多个第一镜像电荷/电流信号；设定线性方程，所述线性方程是目的在于在所述多个第一镜像电荷/电流信号的线性组合内抑制或者消除所述第一镜像电荷/电流信号的多个谐波分量中的至少一个谐波分量，其中设定所述线性方程包括使用多个未定系数来生成在多个频率下所采样的所述多个第一镜像电荷/电流信号的线性组合，其中所述多个频率中的每一个频率都对应于由具有所述基准质荷比的离子引起的多个谐波分量中的各自的一个谐波分量；其中使用多个未定系数在多个谐波频率中的一个谐波频率下所采样的所述多个第一镜像电荷/电流信号的至少一个线性组合被设置为等于0或者等于一个值，所述值是小于使用所述未定系数在所述多个谐波频率中的另一个谐波频率下所采样的所述多个第一镜像电荷/电流信号的另一个线性组合；以及通过求解方程来选择预定系数；以及通过以下方式处理多个第二镜像电荷/电流信号代表正进行振荡运动的所述被囚禁的离子：使用多个预定系数来生成所述多个第二镜像电荷/电流信号的线性组合以便在所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合内抑制第二镜像电荷/电流信号的至少一个谐波分量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在频域中提供所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合以便提供关于所述被囚禁的离子的质荷比分布的信息。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用离散傅里叶变换来在频域中提供所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合。4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述多个第二镜像电荷/电流信号最初是在时域中被获得，并且在频域中提供所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合是通过以下的任一方法来实现的：(a)在时域中生成所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合，然后将所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合从时域变换到频域；或者(b)将所述多个第二镜像电荷/电流信号中的每一个第二镜像电荷/电流信号从时域变换到频域，然后在频域中生成所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个第二镜像电荷/电流信号最初是在时域中被获得，并且在频域中生成所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合是通过在所述时域中生成所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合，然后将所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合从时域变换到频域而实现的。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定系数被选择以便抑制与另一个谐波分量相关的所述镜像电荷电流信号的至少一个谐波分量，其中，所述另一个谐波分量已经被选择并用于获得关于所述被囚禁的离子的所述质荷比分布的信息。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定系数被选择以便在所述多个第二镜像电荷/电流信号的所述线性组合内实质上消除所述多个第二镜像电荷/电流信号的至少一个谐波分量。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定系数被选择以便抑制或者实质上消除最初n个谐波分量中的n-1个谐波分量，其中，n大于等于2。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定系数被选择以便抑制或者实质上消除具有n到n+m之间的阶次的谐波分量中的m个谐波分量，其中n是正整数并且m大于等于2。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定系数是复数。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括显示在频域中的所述多个第二镜像电荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁力，兰詹·巴德卡，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：