[发明专利]一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法及系统。

背景技术

飞行时间质谱仪测量浓度的动态检测范围是飞行时间质谱仪的主要参数指标之一。在实际应用中，由于样品中的组分十分复杂，通常需要同时检测一些含量跨越5个数量级以上的组分，常检测的目标物的浓度范围为1ppb-100ppm。然而当前的飞行时间质谱仪一般情况下使用单通道ADC采集卡进行数据采集，若采集卡量程设为a，则8位单通道采集卡能采到的信号大小范围为a/2⁸到a，则动态检测范围为256:1。检测较大浓度的样品时，信号就会出现饱和，因此无法满足同时测量含量差别超过5个数量级的样品的需求。

为了能快速便捷地对信号进行区分采集，提高飞行时间质谱仪器检测样品的测量离子动态线性范围。在中国发明专利说明书CN102543647中公开了气溶胶飞行时间质谱仪信号采集装置及方法，该装置包括电子倍增器MCP、限幅器、衰减器及信号合成器，限幅器、衰减器分别连接在电子倍增器MCP与信号合成器之间，信号合成器内设有ADC采集卡；所述电子倍增器MCP根据电压幅值将检测器信号输入限幅器或衰减器：小于预设值的小信号输入限幅器，且被ADC采集卡采集后由CPU处理，大于预设值的大信号进入衰减器，可使大信号通过不同倍数衰减有效保留，且被ADC采集卡采集后由CPU处理，不会烧坏ADC采集卡。

中国发明专利说明书CN102648510中公开了一种具有宽动态范围的质谱仪，该质谱仪的检测器产生的模拟信号经下游的信号处理和转换级划分为两个信号A1=mA和A2=nA，其中m>n，模数转换器用于将所述模拟信号A1和A2转换为两个数值D1和D2；控制器将数值D1和D2作为输入接收，如果D1小于所述转换器的标度终点值，控制器则提供等于D1的单个值作为输出，或者如果D1等于所述转换器的标度终点值，控制器则提供等于（m/n）D2的值作为输出。

这两种技术的原理有相似的地方，均使用了衰减器对信号进行处理，其缺点是当信号大小不同时，衰减器无法保证稳定不变的衰减比例，将会影响最终输出的信号的准确性。另外除了衰减器，两种技术还分别使用了限幅器和用于放大信号的运算放大器进行信号处理，其缺点是整个装置多使用一个部件就会增加装置出故障的概率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能提高采样精度，减少故障概率的一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法及系统。

本发明所采取的技术方案是：

一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法，包括以下步骤：

A、通过电离室的离子源将物质分子电离成离子；

B、将离子经过离子传输区传输进入加速区；

C、将离子通过加速区加速引出，凭惯性进入无场区自由飞行再被反射区反射后，按不同质荷比分离，并最终进入到MCP离子检测器；

D、所述的MCP离子检测器接收到离子后产生电子流，并以电信号形式通过信号线输入功率分割器，所述功率分割器将输入的信号分割后输出至高速数据采集卡进行采集。

作为所述的一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法的进一步改进，所述功率分割器具有1个信号输入通道和n个信号输出通道，用于将输入信号平均分成n份后输出，其中，n为正整数。

作为所述的一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法的进一步改进，所述高速数据采集卡为8位多通道ADC采集卡，用于采集离子检测信号，具有n个信号输入通道，这n个通道均可单独设置通道量程，其中，n为正整数。

作为所述的一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法的进一步改进，所述步骤D包括：

D1、对高速数据采集卡其中一个信号输入通道的量程设置为量程设置值下限a，另一个信号输入通道量程设置为量程设置值上限b，并将其余信号输入通道的量程设置为a～b之间的任意值；

D2、所述MCP离子检测器接收到的离子后产生电子流，并以电信号形式通过信号线输入功率分割器，所述功率分割器将输入信号平均分成n份后分别输出至高速数据采集卡的n个信号输入通道；

D3、读取高速数据采集卡中每个信号输入通道的信号并计算MCP离子检测器输出的电信号大小。

作为所述的一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法的进一步改进，所述步骤D3中的计算MCP离子检测器输出的电信号大小，其具体为：