本发明涉及质谱测量与应用技术领域，特别是涉及一种提高质谱灵敏度方法和装置。
背景技术：
质谱仪又称为质谱计，是一种根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器，在生命科学领域应用非常广泛。尤其是飞行时间质谱仪凭借其特有的高灵敏度和高质量检测范围，推动了质谱技术在生命科学领域的广泛的应用和发展，如药物代谢研究、核糖核酸检测、多肽及蛋白质分析等。
飞行时间质谱通常由检测系统(包括进样系统、离子源、质量分析系统和离子检测器)、真空系统、电学系统(包括电源和控制电路)以及数据处理系统组成。飞行时间质谱的原理是离子质荷比与时间的平方成正比，只要测定出离子飞行时间，就可计算出质荷比。在检测时，质荷比小的先到达检测器、质荷比大的后到达检测器。飞行时间质谱具有较高的灵敏度，然而对于一些大分子的检测，离子量往往不够，导致强度不够；而对于小分子的检测，离子量太大，检测器经常出现过饱和的现象，这些原因将导致飞行时间质谱的灵敏度降低。目前，针对大分子的检测，通常采用增加激光强度来提高电离效率，以及采用离子聚焦透镜的方法减少离子发散，从而增强飞行质谱的传输效率来提高灵敏度。然而，上述的方法会增加碎片离子的强度，且无法针对实际离子量来进行有效的检测，并且无法解决小分子容易造成检测器过饱和的问题。
技术实现要素：
基于此，有必要针对目前质谱仪对大分子检测会增加碎片离子的强度，而对小分子检测容易造成检测器过饱和的问题，提供一种提高质谱灵敏度方法和装置。
一种提高质谱灵敏度方法，包括以下步骤：
获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、所述离子检测器的基准电压值和所述离子检测器的电压调节函数，其中所述电压调节函数用于记录施加在所述离子检测器的工作电压随离子飞行时间变化的对应关系；
根据所述初始时间值、所述基准电压值和所述电压调节函数，计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，并将所述目标电压值发送至所述飞行时间质谱的控制电路，以使所述控制电路根据所述的目标电压值来调节施加在所述离子检测器的工作电压，其中，施加在所述离子检测器的工作电压用于提高质谱仪的灵敏度。
一种提高质谱灵敏度装置，包括
信息获取模块，用于获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、所述离子检测器的基准电压值和所述离子检测器的电压调节函数，其中所述电压调节函数用于记录施加在所述离子检测器的工作电压随离子飞行时间变化的对应关系；
目标电压值计算模块，用于根据所述初始时间值、所述基准电压值和所述电压调节函数，计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值；
目标电压值发送模块，用于将所述目标电压值发送至所述飞行时间质谱的控制电路，以使所述控制电路根据所述的目标电压值来调节施加在所述离子检测器的工作电压，其中，施加在所述离子检测器的工作电压用于提高质谱仪的灵敏度。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、所述离子检测器的基准电压值和所述离子检测器的电压调节函数，其中所述电压调节函数用于记录施加在所述离子检测器的工作电压随离子飞行时间变化的对应关系；
根据所述初始时间值、所述基准电压值和所述电压调节函数，计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，并将所述目标电压值发送至所述飞行时间质谱的控制电路，以使所述控制电路根据所述的目标电压值来调节施加在所述离子检测器的工作电压其中，施加在所述离子检测器的工作电压用于提高质谱仪的灵敏度。
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、所述离子检测器的基准电压值和所述离子检测器的电压调节函数，其中所述电压调节函数用于记录施加在所述离子检测器的工作电压随离子飞行时间变化的对应关系；
根据所述初始时间值、所述基准电压值和所述电压调节函数，计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，并将所述目标电压值发送至所述飞行时间质谱的控制电路，以使所述控制电路根据所述的目标电压值来调节施加在所述离子检测器的工作电压其中，施加在所述离子检测器的工作电压用于提高质谱仪的灵敏度。
上述的提高质谱灵敏度方法和装置，首先获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、离子检测器的基准电压值和电压调节函数，其中电压调节函数主要是离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，然后根据初始时间值、基准电压值和电压调节函数来计算预设的离子飞行时间内的目标电压值(即随离子飞行时间的变化来确定目标电压值)，将计算的目标电压值发送至飞行时间质谱的控制电路，控制电路根据接收到的目标电压值来调节施加在离子检测器的工作电压。可见，上述的提高质谱灵敏度的方法，是根据离子的离子量(其中离子量可以由飞行时间确定)来确定施加在离子检测器的工作电压，即在离子检测器上施加变化的电压，提高检测器对离子检测的增益从而提升质谱仪的检测灵敏度，该方法操作过程简单，且检测灵敏度高提高效果显著。
附图说明
图1为本发明的提高质谱灵敏度方法在其中一个实施例中的流程示意图；
图2为本发明的微通道板检测器的工作原理的示意图；
图3为本发明的提高质谱灵敏度方法在其中一个实施例中的流程示意图；
图4为本发明的离子检测器的工作电压随离子飞行时间呈线性增长的函数在一个实施例的结构图；
图5为本发明的提高质谱灵敏度方法在其中一个实施例中的流程示意图；
图6为本发明的离子检测器的工作电压随离子飞行时间呈线性增长的函数在一个实施例的结构图；
图7为本发明的离子检测器的工作电压随离子飞行时间呈线性增长的函数在一个实施例的结构图；
图8为本发明的提高质谱灵敏度装置在其中一个实施例中的流程示意图；
图9为本发明的计算机设备在一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
图1为本发明的提高质谱灵敏度方法在一个实施例中的流程示意图，如图1所示，本发明实施例中的提高质谱灵敏度方法，包括以下步骤：
步骤S110，获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、离子检测器的基准电压值和离子检测器的电压调节函数，其中电压调节函数用于记录施加在离子检测器的工作电压随离子飞行时间变化的对应关系。
步骤S120，根据初始时间值、基准电压值和电压调节函数，计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，并将目标电压值发送至飞行时间质谱的控制电路，以使控制电路根据的目标电压值来调节施加在离子检测器的工作电压，其中，施加在所述离子检测器的工作电压用于提高质谱仪的灵敏度。
飞行时间质谱分析器是根据离子飞行时间来区分离子，小质量数的离子到达检测器快、大质量数的离子到达检测器时间慢，而小质量数的离子离子量大。另外，飞行时间质谱的离子质荷比与时间的平方成正比，只要测定出离子飞行时间，就可计算出质荷比。在检测时，质荷比小的先到达离子检测器、质荷比大的后到达离子检测器。离子检测器在检测质荷比小的离子时，需要比较小的工作电压(即施加在离子检测器上的电压较小)，在检测质荷比大的离子时，需要比较大的工作电压(即施加在离子检测器的电压较大)。
微通道板(Micro-Channel Plate，MCP)检测器为飞行时间质谱中常用的离子检测器，如图2所示，微通道板检测器包括MCP板(2块)、R1-R3三个电阻、阳极管、电容C1、信号输出端和MCP加电端，其中离子撞击(到达)MCP上产生电子，电子从MCP输出飞向阳极管，并产生电流信号从信号输出端输出。MCP家电端加的电压越高，MCP产生的二次电子越多，灵敏度越高。在利用MCP检测器检测离子时，小质量数的离子离子量大，在MCP检测器很容易得到检测，容易出现过饱和现象，此时可通过降低MCP检测器的电压来解决该现象；而大质量数的离子离子量小，需要提高MCP检测器的电压提高灵敏度。由于，离子的离子量与飞行时间有关，因此可以根据飞行时间来确定MCP检测器的电压。
在离子生成到第一个离子到达MCP检测器前，MCP检测器的电压维持不变化，将此时的电压记为基准电压值。随后当离子(即当第一个离子)到达MCP检测器时，MCP检测器电压也应该随着变化。
在本实施例中，以MCP检测器为例进行详细说明。获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、离子检测器的基准电压值和离子检测器的电压调节函数，其中电压调节函数用于记录施加在离子检测器的工作电压随离子飞行时间变化的对应关系，然后根据初始时间值、基准电压值和电压调节函数来计算随离子飞行时间变化而MCP检测器电压值(即目标电压值)，然后根据计算的MCP检测器电压值来调节施加在MCP检测器的电压。
所述预设的离子飞行时间范围内是指小于最大离子飞行时间的任意值。
应当理解，所述的离子检测器不只是包括MCP检测器，还可以是电子倍增检测器、光电倍增检测器、闪烁检测器等以及可以用在飞行时间质谱中用于离子检测的其他离子检测器，本领域技术人员可以根据自己的需要选择合适的离子检测器。
上述的提高质谱灵敏度方法，首先获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、离子检测器的基准电压值和电压调节函数，其中电压调节函数主要是离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，然后根据初始时间值、基准电压值和电压调节函数来计算预设的离子飞行时间内的目标电压值(即随离子飞行时间的变化来确定目标电压值)，将计算的目标电压值发送至飞行时间质谱的控制电路，控制电路根据接收到的目标电压值来调节施加在离子检测器的工作电压。可见，上述的提高质谱灵敏度的方法，是根据离子的离子量(其中离子量可以由飞行时间确定)来确定施加在离子检测器的工作电压，即在离子检测器上施加变化的电压，提高检测器对离子检测的增益从而提升质谱仪的检测灵敏度，进而提高质谱仪的灵敏度，该方法操作过程简单，且检测灵敏度高提高效果显著。
在其中一个实施例中，如图3所示，在计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值的步骤中，包括：
步骤S121，采用增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而增加。
具体地，增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，即增量电压调节函数表示离子检测器的工作电压与离子飞行时间的对应关系，其中离子检测器的工作电压为因变量，离子飞行时间为自变量。
根据飞行时间质谱的原理可知，质荷比小(即离子量大)的离子飞行时间小，先到达离子检测器；质荷比大(即离子量小)的离子飞行时间大，后到达离子检测器，离子检测器在检测质荷比小(即离子量大)的离子时需要较小的电压，而在检测质荷比小(即离子量大)的离子时需要较大的电压，因此，应该增量电压调节函数，即采用离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而增加的电压调节函数来计算目标电压值，即离子飞行时间越长，离子检测器的工作电压越大。上述的目标电压值计算方式，根据离子本身的特性在离子检测器上施加变化的电压，能最大程度地提高质谱仪的灵敏度。
在其中一个实施例中，在采用增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值的步骤中，包括：
采用线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈线性增加。
增量线性电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，即线性增量电压调节函数表示离子检测器的工作电压与离子飞行时间的对应关系，其中离子检测器的工作电压为因变量，离子飞行时间为自变量。
线性关系是指两个变量之间存在一次函数关系，离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈线性增加的电压调节函数是指离子检测器的工作电压值随着离子飞行时间的增加成线性的增加，采用线性的计算方式，计算过程数据处理简单，能快速计算出离子检测器的工作电压。
在其中一个实施例中，采用以下的线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值；
其中，V表示目标电压值，U为基准电压值，W表示最后一个离子到达离子检测器时施加在离子检测器的工作电压，t表示离子飞行时间的变量，tL表示初始时间值，tw表示最后一个离子到达离子检测器的时间。
具体地，如图4所示，离子检测器的工作电压随离子飞行时间呈线性增长的函数图。其中，V表示离子飞行时间为t时离子检测器的工作电压(即t时刻目标电压)，离子生成时，离子检测器的工作电压维持在U，记为基准电压值，第一个离子经过飞行时间tL到达离子检测器，离子检测器的工作电压以基准电压值U开始，在以离子飞行时间t为变量下，于一个离子包产生的最后一个离子到达时刻(tL+tW)，离子检测器的工作电压达到最大值W。采用上述的计算公式，计算过程数据处理简单，能快速计算出离子检测器的工作电压。
在其中一个实施例中，如图5所示，在计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值的步骤中，还包括：
步骤S122，采用非线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，非线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈非线性增加。
非线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，即非线性增量电压调节函数表示离子检测器的工作电压与离子飞行时间的对应关系，其中离子检测器的工作电压为因变量，离子飞行时间为自变量。
非线性关系，是指两个(或多个)变量之间不是呈直线的变化关系，即函数图像不是一条直线。在用质谱检测离子时，质谱的参数较多以及受测试条件等的影响，离子检测器的工作电压与离子飞行时间呈线性变化的可能性较小，因此，在实际应用中，采用非线性增量电压调节函数，即采用离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈非线性增加的电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值(即离子检测器的工作电压)，即离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈非线性增加。采用上述的离子检测器的工作电压计算方式，在计算出的离子检测器的工作电压是综合考虑了质谱仪的实际使用条件，得到的结果更加准确，能最大程度地提高离子检测器的灵敏度。
在其中一个实施例中，采用非线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值的步骤中，包括：
采用第一非线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，第一非线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈曲线增加。
具体地，如图6所示，离子检测器的工作电压随离子飞行时间呈曲线增长的函数图。其中，V表示离子飞行时间为t时离子检测器的工作电压(即t时刻目标电压)，离子生成时，离子检测器的工作电压维持在U，记为基准电压值，第一个离子经过飞行时间tL到达离子检测器，离子检测器的工作电压以基准电压值U开始，在以离子飞行时间t为变量下，于一个离子包产生的最后一个离子到达时刻(tL+tW)，离子检测器的工作电压达到最大值W。采用上述的计算方式，在计算出的离子检测器的工作电压时综合考虑了质谱仪的实际使用条件，得到的结果更加准确，能最大程度地提高离子检测器的灵敏度。
另外，曲线增加可以是S型曲线或J型曲线。用户可以很据一些历史的离子飞行时间和离子检测器的工作电压值为训练模型，得到子飞行时间和离子检测器的工作电压的对应关系，即电压调节函数。
在其中一个实施例中，采用非线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值的步骤中，还包括：
采用第二非线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，第二非线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈指数或阶梯状增加。
具体地，如图7所示，离子检测器的工作电压随离子飞行时间呈阶梯状增长的函数图。其中，V表示离子飞行时间为t时离子检测器的工作电压(即t时刻目标电压)，离子生成时，离子检测器的工作电压维持在U，记为基准电压值，第一个离子经过飞行时间tL到达离子检测器，离子检测器的工作电压以基准电压值U开始，在以离子飞行时间t为变量下，于一个离子包产生的最后一个离子到达时刻(tL+tW)，离子检测器的工作电压达到最大值W。采用上述的计算方式，在计算出的离子检测器的工作电压时综合考虑了质谱仪的实际使用条件，得到的结果更加准确，能最大程度地提高离子检测器的灵敏度。
另外，也可以采用离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈指数增加的电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值
图8为本发明的提高质谱灵敏度装置在一个实施例中的结构示意图。如图8所示，该实施例中的提高质谱灵敏度装置，包括：
信息获取模块10，用于获取第一个离子到达离子检测器的初始时间值、离子检测器的基准电压值和离子检测器的电压调节函数，其中电压调节函数用于记录施加在离子检测器的工作电压随离子飞行时间变化的对应关系；
目标电压值计算模块20，用于根据初始时间值、基准电压值和电压调节函数，计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值；
目标电压值发送模块30，用于将目标电压值发送至飞行时间质谱的控制电路，以使控制电路根据的目标电压值来调节施加在离子检测器的工作电压，其中，施加在离子检测器的工作电压用于提高质谱仪的灵敏度。
在其中一个实施例中，还包括：
目标电压值计算模块20，还用于采用增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而增加。
在其中一个实施例中，提高质谱灵敏度装置，还包括：
目标电压值计算模块20，还用于采用线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈线性增加。
在其中一个实施例中，提高质谱灵敏度装置，还包括：
目标电压值计算模块20，还用于采用以下的线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值；
其中，V表示目标电压值，U为基准电压值，W表示最后一个离子到达离子检测器时施加在离子检测器的工作电压，t表示离子飞行时间的变量，tL表示初始时间值，tw表示最后一个离子到达离子检测器的时间。
在其中一个实施例中，提高质谱灵敏度装置，还包括：
目标电压值计算模块20，还用于采用非线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，非线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈非线性增加。
在其中一个实施例中，提高质谱灵敏度装置，还包括：
目标电压值计算模块20，还用于采用第一非线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，第一非线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈曲线增加。
在其中一个实施例中，还包括：
目标电压值计算模块20，还用于采用第二非线性增量电压调节函数来计算在预设的离子飞行时间范围内连续变化的目标电压值，第二非线性增量电压调节函数为离子检测器的工作电压依赖于离子飞行时间的函数，其中离子检测器的工作电压随离子飞行时间的增加而呈指数或阶梯状增加。
上述提高质谱灵敏度装置可执行本发明实施例所提供的提高质谱灵敏度方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。至于其中各个功能模块所执行的处理方法，例如信息获取模块10、目标电压值计算模块20、目标电压值发送模块30，可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。
根据上述本发明的提高质谱灵敏度方法和装置，本发明还提供一种计算机设备，下面结合附图及较佳实施例对本发明的计算机设备进行详细说明。
图9为本发明的计算机设备在一个实施例中的结构示意图。如图9所示，该实施例中的计算机设备900，包括存储器901、处理器902及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中处理器执行程序时可实现本发明方法实施例中的所有方法步骤。
上述计算机设备900中处理器902可执行本发明实施例所提供的提高质谱灵敏度方法，具备执行方法相应的有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。
根据上述本发明的提高质谱灵敏度方法、装置和计算机设备，本发明还提供一种计算机可读存储介质，下面结合附图及较佳实施例对本发明的计算机可读存储介质进行详细说明。
本发明实施例中的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可以实现本发明方法实施例中的所有方法步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等”。
上述计算机可读存储介质用于存储本发明实施例所提供的提高质谱灵敏度方法的程序(指令)，其中执行该程序可以执行本发明实施例所提供的提高质谱灵敏度方法，具备执行方法相应有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。