用于校准电子倍增器中增益的系统和方法_2

文档序号:9827120阅读:来源:国知局
精神和范围内。
[0043] 本申请中引用的所有文献和类似材料,包括但不限于,专利、专利申请、文章、书 籍、论文和因特网网页,出于任何目的以其全部内容通过引用清楚地结合。除非另外说明, 在此使用的所有的技术和科学术语具有如在此所描述的不同实施例所属领域中的普通技 术人员通常所理解的含义。
[0044] 应当理解的是在本发明的传授内容中所讨论的温度、浓度、时间、基础数(number of bases)、覆盖范围等之前存在隐含的"约",使得轻微和非实质的偏差是在本传授内容 的范围之内。在本申请中,除非另有特别说明,单数的使用包括复数。此外,使用"包括 (comprise) ","包括了(comprises) ","包括着(comprising) ","含有(contain) ","含有了 (contains) ","含有着(containing) ","包含(include) ","包含了(includes) " 和"包含 着(including)"不旨在是限制性的。应该理解的是前述概括说明和以下详细说明都只是 示例性和解释性的并且不限制本传授内容。
[0045] 如本文所用,"一个/ 一种"也可以指"至少一个"或"一个或多个"。此外,使用 "或"是包含性的,使得当"A"是真的,"B"是真的,或者"A"和"B"两者均是真的时,短语"A 或B"为真的。此外,除非上下文另有要求,单数术语应当包括复数并且复数术语应当包括 单数。
[0046] "系统"阐述多个部件(真实的或抽象的)的集合,包括以下整体,其中每个部件与 该整体内至少一个其他部件相互作用或相关。
[0047] 图1是说明根据不同实施例的电子倍增器的性能的图。该电子倍增器可以具有高 增益极限102和低增益极限104。高于高增益极限,该电子倍增器可能变得饱和或过载。低 于低增益极限,该电子倍增器可能不能产生足够的信号来检测离子。此外,该图示出了对于 第一极性的增益校准数据和模拟该第一极性的校准数据的增益函数。此外,该图示出了对 于第二极性的计算的"理想"增益函数。显著地,该第二极性的增益函数可以是该第一极性 的增益函数的偏移。该偏移可以是电子倍增的特性并且可以根据经验确定。
[0048] 在不同实施例中,随着电子倍增器老化,效率可能会降低,使得需要调整这些增益 参数。可以进行校准程序以更新对于该第一极性的增益函数。然而,当仅以第一极性操作 持续延长的时间段时,对于第二极性所保存的校准参数可能是过时的。在一些情况下,对于 第二极性所保存的校准参数可能是如此远离的以致由电子倍增器产生不足信号来进行第 二极性中的新校准。在具体的实施例中,对于第一极性的增益函数可以用来计算对于第二 极性的理想增益函数,该理想增益函数可以用来更新对于第二极性所保存的增益参数。以 这种方式,对于第二极性所保存的增益参数可以保持在使第二极性的校准成为可能的范围 内,即使在电子倍增器只在以第一极性操作而不使用在第二极性中的定期校准之后。 数学形式体系
[0049] 在不同实施例中,增益函数可以表示为取决于所施加的电压U和两个参数(增益 因子A和增益因子B)的函数 G = G(A,B,U) (1)
[0050] 参数A可用于增益函数值的归一化/缩放并且参数B可以与确定增益斜率相关。 总体而言,这种类型的功能分配可以类似于数学物理中广泛使用的分离变量法。
[0051] 所开发的形式体系可以适用于能满足对于方程(1)给出的说明的任何模型函数。
[0052] 通过举例的方式,方程(2)可以提供增益函数的显式形式 G = A exp {B*U) (2)
[0053] 电子倍增器的校准可以产生对于正模式值以及对于负模式的 A***' ?·' 值。在不同实施例中,关于U求解方程G = Const可以得到EM电压设定,该设定提供相应 极性所要求的增益:
0)
[0054] 其中上标H、L指表达式(3)、(4)的高和低增益值。
[0055] 在不同实施例中,对于负极性的校准曲线可以类似于正极性曲线,但负极性曲线 可以朝着更负的值偏移S伏。在不同实施例中,δ可以为大约100伏,但是可以取决于电 子倍增器。
[0056] 在其中正极性是经校准的但是负极性是过时的实施例中,对于电子倍增器的唯 一可靠的参考校准值是在最近完成的校准中获得的那些对于负极性的 ο "理想"增益函数可以通过使正极性曲线偏移-δ来计算。
(5) (6)
[0057] 在显式形式中,体系(5、6)可以是:
(7) (8)
[0058] 在表达式(5)-⑶中,上标"i"代表"理想的"。将方程(7)除以方程(8),可以发 现
(9)
[0059] 从方程(9)推出
(10)
[0060] 将方程(10)代入方程(7)可以得到
(11)
[0061] 因此,"理想"增益函数可以被表示为
(12)
[0062] 在不同实施例中,正常增益与最小可接受的增益的比率可被定义为N。因为对于强 信号所观察到的强度可以是与标称增益值和电流增益值的比率成比例的,N可以描述由于 过时的电子倍增器增益校准的最大可允许强度降低。这样,当对于负极性在最后校准的电 压下使用理想函数估计的增益值比在该电压下的标称增益小N倍时,对于负增益的参数可 以进行更新:
(13)
[0063] 这里以及另外的上标H和L被省略并且所有的计算可以只对于低增益来完成,N是 正数。代表对于低增益使用旧值^计算的EM电压。对于由方程⑵给出的 模型函数,这产生: (14)
[0064] 在不同实施例中,更新的增益校准参数可以提供足以进行质量或增益校准的信 号,但它应该避免倍增器过载或饱和。目标增益(此后用上标"t"表示)值可以是低增益 的分数,即其中M是正数。对于理想的增益函数,这种情况发生在电压下:
(15)
[0065] 解析或数值地求解方程(15)可以显示[0066]
(16)
[0067] 当在下估算时,目标增益函数可以等于低增益。这可能产生对于的方 程:
[0069] 通过将方程(15)乘以M并且使结果等同于方程(17)的LHS[0070]
[0068] (17)
{18)
[0071] 求解方程(18),所有的未知数可以通过最近校准值来 表示。使用由方程⑵给出的G显式模型:
(19)
[0072] 该增益函数更新可源自正极性最近完成的增益校准: (20)
[0073] 目标电压可以通过使用以下等式找到:
[0074] 其产生
[0075] 最后,更新条件,方程(13),以及对于增益因子A的更新值,方程(10),和增益因子 B,方程(19),得到以下显式形式
(23) (24) (25)
[0076] 在其中正极性是经校准的但是负极是过时的实施例中,该更新的增益函数可以是 与前一种情况对称的。"理想"正极性增益函数可以是:
(26) (2,
[0077] 呈显式形式:
[0078] 方程(28)、(29)可以产生 (28) (29)
[0079] 将表达式(30)、(31)代入方程(2)可产生 (30) (31)
(32)
[0080] 具有更新的标准可以是:
(33)
[0081] 其中 (34)
[0082] 对于更新校准,目标电压,'&·_可满足
(35)
[0083] 关于1§.求解方程(35)可以提供EM电压,该电压提供所希望的信号强度。
[0084] 目标增益函数可满足等式
(36)
[0085] 表达式(36)可以是对于的方程。该解可以类似于先前描述的找到并且它满足 从结合方程(35)和方程(36)导出的方程。
(37)
[0086] 对于由方程(2)给出的显式形式,目标增益函数可以发现如下:
(38) (39)
[0087] 目标电压可以相应地根据以下等式找到:
(40)
[0088] 在不同实施例中,更新条件,方程(33),以及对于增益因子A的更新值,方程(38), 和增益因子B,方程(30),可以如下:
(43) (44) (45)
[0089] 图2是表示用于操作质谱仪的离子检测器的方法200的示例流程图。在202处,以 第一极性进行电子倍增器增益校准。增益校准可以将已知量的离子供给至离子转换元件, 该离子转换元件触发离子与电子倍增器相互作用。来自电子倍增器的信号可以与已知量的 离子相关联。电子倍增器的电压可以调节,以确定对于第一极性的增益曲线。此外,增益曲 线可以被模拟以确定对于增益函数的一组参数,以对于第一极性拟合该增益曲线。
[0090] 在204,基于以第一极性校准增益时确定的该组参数可以计算对于第二极性的一 组"理想"增益参数。
[0091] 在206,可以检索对于第二极性的校准参数。对于第二极性的校准参数可能从最后 一次对于第二极性在电子倍增器上进行增益校准已存储。可替代地,校准参数可已经基于 先前对于第一极性的校准而计算。
[0092] 在208,如果满足更新条件,则它可以被确定。在某些示例性实施例中,这种确定可 以通过使用理想增益曲线和最后校准的电压评估是否在最后校准电压下的标称增益小于 最小可接受的增益阈值来进行。最小可接受的增益阈值可以是正常增益的指定的分数,如 正常增
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