[发明专利]高动态范围检测器校正算法

说明书

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。

背景技术

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发明的范围。

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。