用于测试或调整带电粒子检测器的方法以及相关的检测系统与流程
相关申请
本申请主张于2018年2月13日提交的美国临时专利申请序号62/629,840的权益及优先权，其内容通过引用结合于本文中，如同在此全文引用一样。
本发明涉及多种质谱仪及其他多种用于检测带电粒子的仪器。
背景技术：
质谱仪是将样品电离，然后确定所形成的离子集合的质荷比的装置。飞行时间质谱仪(tofms)是一种著名的质谱仪，在这种质谱仪中，离子的质荷比取决于在电场作用下，一离子从所述离子源传输到一检测器所需的时间。tofms中的光谱质量反映了离子束加速进入一无场漂移区(fieldfreedriftregion)之前的所述离子束的初始条件。具体地，导致相同质量的离子具有不同的动能及/或从空间中的不同位点加速的任何因素都可能导致一光谱分辨率下降，从而导致一质量准确度下降。
基质辅助激光解吸电离(maldi)是一种制备用于质谱分析的气相生物分子离子的方法。maldi-tof延迟萃取技术(de)的发展使得基于maldi仪器的高分辨率分析成为常规。在de-maldi中，在激光触发电离事件及加速脉冲应用于tof源区之间增加了一个短延迟。快离子(即高能离子)比慢离子走得更远，从而将电离时的能量分布转化为加速时的一空间分布(在提取脉冲应用之前的电离区域)。
参见美国专利第5625184号、第5627369号、第5760393号及第9536726号。另请参见wiley等人的《提高分辨率的飞行时间质谱仪》，科学仪器评论期刊，第26卷，第12期，第1150至1157页(2004年)；m.l.vestal的《现代maldi飞行时间质谱法》，《质谱学期刊》，第44卷，第3期，第303至317页(2009年)；vestal等人的《基质辅助激光解析电离飞行时间的分辨率及质量准确度》，《美国质谱学会杂志》，第9卷，第9期，第892至911页(1998年)；以及vestal等人的《蛋白质组学的高性能maldi-tof质谱法》，国际质谱杂志，第268卷，第2期，第83至92页(2007年)。这些文件的内容在此以引用的方式并入本文件，如同在本文中完整地叙述一样。
技术实现要素：
本发明的实施例涉及用于测试或调整(例如：校准/调节)离子检测器或其他带电粒子检测器的方法。根据一些实施例，一种用于诊断及/或调节一仪器的一带电粒子检测器的方法可以包括从一光子源提供入射到所述带电粒子检测器的多个光子。此外，所述方法可以包括由所述带电粒子检测器检测入射到所述带电粒子检测器的所述多个光子的一响应。
在一些实施例中，所述带电粒子检测器可包括一离子检测器，所述光子源可包括一发光二极管(led)，以及所述检测包括确定所述离子检测器是否提供响应来自所述发光二极管的光的一输出信号。在一些实施例中，通过对来自所述发光二极管的所述光进行脉冲，从而提供所述多个光子。在一些实施例中，所述方法可包括：响应于所述离子检测器的所述输出信号，将所述离子检测器的一信号增益与一预定值或与另一个离子检测器的一测量信号增益进行比较。此外，所述方法可包括：响应于确定所述离子检测器的所述信号增益不匹配所述预定值及/或不匹配所述另一个离子检测器的所述测量信号增益，从而调整所述离子检测器的所述信号增益。
另外地或替代地，所述方法可包括：改变产生所述光的所述发光二极管(led)的电流，以及调整所述离子检测器的一信号增益。此外，在一些实施例中，所述发光二极管包括一紫外线(uv)发光二极管，提供所述多个光子可包括将所述紫外线发光二极管的一第一电流改变为所述紫外线发光二极管的一第二较大或较小的电流，以及所述方法可包括：响应于确定从所述离子检测器的一第一输出信号到所述离子检测器的一第二输出信号的一变化与所述紫外线发光二极管的所述第一电流到所述紫外线发光二极管的所述第二电流的所述变化成正比，从而确定所述离子检测器是正常运作的。
在一些实施例中，所述方法可包括：移除来自所述仪器的一壳体的一离子光学系统的一个或多个部分，所述仪器包括一飞行管，所述飞行管与所述带电粒子检测器连通，其中当移除所述离子光学系统的一个或多个部分时，执行提供多个光子。在一些实施例中，提供所述多个光子包括向所述光子源施加电流以提供入射在所述带电粒子检测器的一微通道板(mcp)上的所述多个光子。
另外地或替代地，所述方法可包括：确定离子是否到达所述带电粒子检测器，其中响应于确定所述离子是否到达所述带电粒子检测器，在没有向所述带电粒子检测器提供离子的情况下提供所述多个光子。此外，所述方法可包括：在确定所述离子抵达所述带电粒子检测器之前，确定所述离子是否由来自一光源的光产生。所述方法还可包括：确定没有信号由一质谱仪产生，所述质谱仪包括所述带电粒子检测器，其中响应于确定没有信号由所述质谱仪产生，执行确定所述离子是否由来自所述光源的所述光产生。
在一些实施例中，所述方法可包括：改变所述光子源的光功率。
根据一些实施例，本发明提供一种评估及/或调整一质谱仪的一带电粒子检测器的方法，所述方法包括：将电流施加到一发光二极管，所述发光二极管与所述离子检测器连通。所述方法还可包括：通过所述离子检测器检测经由施加电流到所述发光二极管所产生的一光子输出的一响应，在所述质谱仪中没有任何电离事件发生。
在一些实施例中，所述方法可包括：通过改变所述发光二极管的所述电流来测试所述离子检测器的一动态范围，以及通过所述离子检测器测量经由改变所述发光二极管的所述电流产生的一光子输出的一范围的一响应。另外地或替代地，所述方法可包括：移除来自所述质谱仪的一壳体的一离子光学系统的一个或多个部分，所述质谱仪包括一飞行管，所述飞行管与所述带电粒子检测器连通，其中当移除所述离子光学系统的一个或多个部分时，执行所述施加及检测。此外，所述方法可包括：在移除所述离子光学系统的一个或多个部分之后且在所述施加及检测之前，在所述壳体内安装所述发光二极管。
在一些实施例中，所述方法可包括：确定离子是否由来自不同于所述发光二极管的一光源的光而在所述质谱仪的内部产生。所述方法可包括：确定所述离子是否到达所述离子检测器，其中响应于确定所述离子正到达所述离子检测器，执行所述施加及检测。另外地或替代地，所述发光二极管可以市一紫外线(uv)发光二极管。
根据一些实施例，本发明提供一种检测系统，所述检测系统可包括：一壳体，封闭一分析流动路径。所述检测系统可包括：一带电粒子检测器。所述检测系统可包括：一光源，配置用以在所述壳体内提供光源以产生入射到所述带电粒子检测器的光。此外，所述检测系统可包括：一光子源，配置用以产生入射到所述带电粒子检测器的多个光子。
在一些实施例中，所述检测系统可包括：在所述壳体内的一飞行管，并且限定所述分析流动路径的一自由漂移部分。所述带电粒子检测器与所述飞行管连通，并且所述带电粒子检测器包括一微通道板(mcp)。在一些实施例中，所述光子源位于或靠近所述飞行管的一基部。
在一些实施例中，所述飞行管包括一第一圆柱及一第二圆柱，以及所述光子源位于所述第一圆柱及所述第二圆柱之间。例如：所述光子源靠近所述第一圆柱及所述第二圆柱中的一个的一穿孔部分。
另外地或替代地，所述检测系统可包括：一质谱仪，包括所述壳体、所述带电粒子检测器、所述光源、以及所述光子源。在一些实施例中，所述光源可以是一激光。
在一些实施例中，所述光子源可以是一发光二极管(led)，所述发光二极管配置用以产生发生二极管光以提供入射到所述带电粒子检测器的所述多个光子。所述发光二极管与一电阻串联，所述电阻包括介于3欧姆及19500欧姆之间的一电阻值。另外地或替代地，所述发光二极管可以是一紫外线发光二极管，所述紫外线发光二极管可释放地安装在壳体中。
在一些实施例中，所述检测系统可包括：一离子光学系统，通过所述离子光学系统，所述离子配置成通过所述带电粒子检测器。所述离子光学系统可以是一可移除的离子光学系统。另外地或替代地，所述光子源可以是永久地安装在所述壳体中或靠近所述离子光学系统。
本领域的普通技术人员将从阅读附图及随后的示例性实施例的详细描述中理解本发明的其他特征、优点及细节，这种描述仅是对本发明的说明。
应当注意，尽管未针对一个实施例来描述本发明的各个方面，但是可以将一个实施例结合到另一个实施例中。即，可以以任何方式及/或组合来组合所有实施例及/或任何实施例的特征。申请人保留更改任何原始提出的权利要求或相应地提出任何新权利要求的权利，包括能够修改任何原始提出的权利要求以依附于及/或结合任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管这些权利并非最初主张的权利。在下文阐述的说明书中详细解释了本发明的这些及其他目的及/或方面。
附图说明
图1a是根据本发明的实施例的一仪器的一立体图。
图1b是根据本发明的实施例的一仪器及一光源的一立体图。
图2a是根据本发明的实施例的一仪器及光源的一示意图。
图2b是根据本发明的实施例中，图2a的所述仪器的一处理器控制系统的一方框图。
图2c是根据本发明的实施例中，可以使用的一示例处理器及存储器的一方框图。
图3a至图3e是根据本发明的实施例的一发光二极管(led)及其他光子源的视图。特别地，图3a及图3b是带有一光子源的一仪器的一内部部分的部分透视侧面立体图。图3c是一光子源及一飞行管的一部份分解图。图3d是一仪器的一子组件的一视图，所述仪器包括一光子源及一检测器。图3e是一led及一检测器的一示意图。
图4a至图4e示出根据本发明的一些实施例中，用于测试或调整一离子检测器或其他带电粒子检测器的多种示例性方法的流程图。
图5a及图5b示出根据本发明的一些实施例中，显示基于通过一紫外线(uv)led的输入电流的一离子检测器信号强度差异的示波器轨迹图。
图6a是根据本发明的实施例的一仪器的一内部电路的一视图。
图6b是根据本发明的实施例的一仪器的一内部部分的一部份透视侧面立体图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图以更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的多个说明性实施例。相同的数字表示相同的元件，并且可以使用不同数字的上标指示符号(例如10、10’、10”、10”’)来指定相同元件的不同实施例。
在一质谱仪/系统的组装期间(及/或在操作期间)，进行诊断以确认检测器的操作(例如：通过一检测器生成一输出信号)是否在仪器/系统的正常操作范围之外可能是有利的。根据本发明的实施例，可以通过一种机制来提供这样的诊断，所述机制用于在原位测试或调整所述检测器，而且与经由例如一maldi过程及离子到达所述检测器而产生的离子无关(例如：不需要离子的产生)。例如，当没有质谱产生时，一光子源可用于测试或调整所述检测器。此外，所述光子源可以是一未聚焦的光子源，由于产生的一部分的光子可能会在所述检测器的方向上反射及/或散射，因此所述未聚焦的光子源可能会使所述光子源发生轻微的未对准。
图1a及图1b示出仪器10的一个示例，例如：一质谱仪10m。如图1a所示，所述仪器10包括具有一前壁10f的一壳体10h，所述前壁10f具有带有一用户界面的一显示器10d。所述壳体10h还具有至少一个样品端口10p，所述样品端口10p的尺寸及构造能够容纳载玻片。可以使用一个或多个端口10p。每个端口10p可以被配置为仅作为入口、仅作为出口，或者被配置为用于样品载玻片(例如：用于图2a的一样品板230)的一入口及出口，从而用于分析。
如图1b所示，根据本发明的实施例，一仪器10可以使用至少一个光源20。在一些实施例中，所述仪器10可以是一质谱仪10m，并且所述质谱仪10m的壳体10h可以包括至少一个样品进入端口10p，所述样品进入端口10p配置为接收用于质谱仪10m的载玻片。例如，所述质谱仪10m可以是一桌上型质谱仪，如经由桌子30所示。此外，可以经由一真空泵60将所述仪器10的一个或多个部分泵送/抽空至一期望的压力。所述真空泵60及/或所述光源20可以在所述壳体10h的板上(例如：内部)，或者可以作为所述仪器10的一外部插入部件而提供。
所述至少一个光源20可以提供光以在所述仪器10内产生离子。例如，所述光源20可以包括一激光器20ls，所述一激光器20ls将激光提供给所述仪器10。例如，所述激光器20ls可以是一固态激光器，例如：波长在320纳米(nm)以上的一紫外线(uv)激光器。在一些实施例中，所述固态激光器20ls可以产生一波长介于大约347纳米及大约360纳米之间的一激光束。所述固态激光器20ls可以替代地是一红外线激光器或一可见光激光器。
此外，尽管在本文中使用术语“光源”及“激光”来讨论示例，但是所述光源20可以包括通过向位于所述仪器10内部的一目标/装置供应光/能量而在所述仪器10内部产生带电粒子的任何类型的光源。例如，所述光源20可以配置为向所述仪器10中的一样品板230(图2a)提供各种类型的光/能量的脉冲之一，以产生带电粒子的一脉冲。在一些实施例中，因为来自所述光源20的光可以被引导到所述样品板230以产生离子，所以所述光源20及所述样品板230可以被共同地(或甚至单独地)称为“离子源(ionsource)”。
图2a示出了一仪器10及一光源20的一示意图。所述仪器10包括：一腔室210，所述腔室210可以是“采集腔室”、“处理腔室”、“真空腔室”、“真空环境下的腔室”或“真空室”。所述腔室210的内部是一样品板230(或其他目标230t)及一离子光学系统220，其在本文中也可称为“离子光学器件”或“离子光学组件”。
所述离子光学系统220可配置为从所述光源20接收光/能量20l，并将所述光/能量20l引导至所述样品板230。所述光/能量20l可使所述样品板230产生一离子电流230c，所述离子电流230c通过所述离子光学系统220、通过一飞行管240并进入一检测器250，例如：一离子检测器250i。所述离子电流230c在所述腔室210内可具有一第一部分230c-1，并且在所述飞行管240内具有一第二部分230c-2及/或入射到所述检测器250。所述第二部分230c-2的一量级(例如：以安培为单位)可以基于所述第一部分230c-1的量级或甚至与所述第一部分230c-1的量级相同。可以测量所述离子电流230c(例如：所述腔室210的第二部分230c-2)作为在所述仪器10中确认电离的一诊断方法/模式的一部分。因此，如本文所用，术语“诊断”是指关于所述仪器10的诊断，而不是关于患者的诊断。
除了所述离子电流230c，在一些实施例中，所述仪器10可以从一光子源260(例如：一紫外线发光二极管(uvled)260l)向所述检测器250提供光子(或“光子能量”)260p。所述光子源260可以位于所述仪器10内部的一个或多个位置，例如：在所述飞行管240的一第一(或基部)部分240b，如图2a所示。所述第一(或基部)部分240b位于所述飞行管240的一第二(或顶部)部分240t的另一端。特别地，所述第一(或基部)部分240b邻近所述离子光学系统220，而所述第二(或顶部)部分240t邻近所述检测器250。此外，尽管所述光子源260被示为位于所述飞行管240内，但是在其他位置处，所述光子源260可替代地位于所述腔室210中靠近所述第一(或基部)部分240b的一部分内。如图2a进一步所示，所述样品板230可以邻近所述采集腔室210的一第一端210e。所述采集腔室210的所述第一端210e及所述检测器250的一第二端250e可以在所述仪器10的相对端/部分上。
尽管本文的一些示例描述了一样品板230上的多种样品，但是在一些实施例中，可以将所述光20l引导至一测试板或其他目标230t而不是所述样品板230。另外地或替代地，在一些实施例中，可以将所述光源20、所述光子源260及所述检测器250的所述组合/耦合称为“系统”，例如一诊断系统。此外，由于所述光源20及所述光子源260可以分别是一光子源及一光源，因此术语(“光源”或“光子源”)可以用于指示源20、260。例如，所述源20可以被称为“第一光源/第一光子源”，并且所述源260可以被称为“第二光源/第二光子源”。
图2b示出了一处理器控制系统270c的一方框图。所述处理器控制系统270c可包括一个或多个处理器270，所述处理器270可配置为与所述光源20、所述检测器250及/或所述光子源260连通。例如，所述光源20及/或所述光子源20的操作可以在处理器270的控制下执行。此外，由所述检测器250响应于接收离子及/或光子260p而产生的数据可以被提供给所述处理器270以进行处理。所述处理器270可以在所述仪器10的内部及/或外部。
图2c示出了根据本发明的多种实施例中，可以使用的一示例性处理器270及存储器280的一方框图。所述处理器270经由一地址/数据总线290与所述存储器280连通。所述处理器270可以是例如市售或定制的微处理器。此外，所述处理器270可以包括多个处理器。所述存储器280代表包含用于实现本文所述的各种功能的软件及数据的存储装置的总体层次结构(overallhierarchy)。所述存储器280可以包括但不限于以下类型的装置：高速缓冲存储器、rom、prom、eprom、eeprom、快闪存储器、静态ram(sram)及动态ram(dram)。
如图2c所示，所述存储器280可以保存各种类别的软件及数据，例如：一操作系统283。所述操作系统283可以控制所述仪器10的操作。特别地，所述操作系统283可以管理所述仪器10的资源并且可以协调所述处理器270执行各种程序。
图3a至图3e示出了诸如一uvled260l(图3e)之类的一光子源260的视图，所述光子源260可以被设置在一仪器10的所述壳体10h内部的多个位置中的一个或多个位置上。例如，图3a示出所述光子源260可以被安装在具有保持/支撑离子光学器件220的多个介电质隔绝件(dielectricstandoffs)310的区域中。此外，在一些实施例中，所述离子光学器件220的一个或多个部分(例如：所述离子光学器件220的一个或多个偏转器)可以被移除，使得所述光子源260可以安装/放置在所述壳体10h内。用于这样移除所述离子光学器件220的一部分/区域的一示例是一个可去除的部分/区域320。
所述离子光学器件220的所述被移除的部分/部件可以从所述腔室210中完全移除，以减少所述腔室210中的任何裸露导线的电短路的风险。在一些实施例中，如果采取足够的措施以确保所述系统中不存在短路，则所述部分/部件可以保留在所述腔室210内。
参考图3b，图3b示出由所述光子源260产生的光子260p(图2a)的一光子路径260pp。所述光子路径260pp可以与一离子束路径230cp的至少一部分平行而延伸，所述离子束路径230cp通过所述离子光学器件220而朝向所述检测器250(图2a)前进。
此外，只要足够的光子260p入射到所述检测器250的一微通道板(mcp)261(图3e)，所述光子源260可以位于所述仪器10的所述壳体10h内的不同位置中的一个位置处。例如，所述光子源260可以永久性地安装在所述真空腔室210中的所述离子光学器件220的内部或附近。即使当所述光子源260安装在所述离子光学器件220中时，所述光子路径260pp也不会干扰所述离子束路径230cp。作为一个例子，所述离子束路径230cp可以以避免/抑制与所述光子路径260pp干涉的方式经由所述离子光学器件220而被引导/偏转。在一些实施例中，所述光子源260可释放地安装/设置在所述壳体10h中。用于所述光子源260的一可释放安装260m可能有多种形式。例如：胶带(例如：
尽管所述光子源260在本文中可被描述为在移除其他组件(例如：离子光学器件220的一个或多个部分)之后被临时地/可移除地安装在所述飞行管240的基座240b处或附近，所述光子源260既不限于这样的位置，也不限于临时/可移动的安装。此外，所述光子源260可以耦接(例如：串联)到一电阻器265。
参考图3c，所述飞行管240(图2a)可以包括一内管240i及一外管240o，并且所述光子源260的另一个可能的位置在所述内管240i及所述外管240o之间。所述内管240i可包括一第一圆柱，所述第一圆柱可放置在由所述外管240o提供的一第二圆柱内。此外，所述飞行管240可具有多个穿孔部(例如：一穿孔部分/区域)240p，所述穿孔部240p使得能够经由所述检测器250测量光子260p的一传输。
参考图3d，所述光子源260的另一可能位置在所述检测器250上。例如，所述光子源260可以安装到所述检测器250的一部分，所述部分偏离由所述mcp261提供的一有源区域(图3e)。所述光子源260可以串联连接到一电阻器365，所述电阻器可以在所述mcp261上提供一偏置电压。
所述电阻器365可以具有一电阻值，所述电阻值被用于基于一电阻分压器来设置所述mcp261两端的电压。例如，所述电阻器365可以具有在大约100千欧姆(kω)及大约25兆欧姆(mω)之间的一电阻值，并且可以用于诊断目的。作为一示例，所述电阻值可以是大约10mω。所述期望的mcp261的电压通常为500至1000伏特。例如，可以使用约900伏特的一mcp261的电压。所述电阻器365的所述电阻值的上限可以由所述mcp261的所述内部电阻来设置，所述内部电阻可以是大约250mω。因此，所述电阻器365的最大并联电阻值可以为约25mω，从而可重复地设置所述电压。所述电阻值的下限可以由多种因素设置，例如：mcp261的电压、影响闪烁体的电子能量、电阻器的额定功率及高压电源的额定值。
所述电阻器365可以不同于所述电阻器265，所述电阻器265在图3b中示出以及当所述光子源260位于图3a至图3c中所示的任何位置时，所述电阻器265可以与所述光子源260串联耦合。所述电阻器265的所述电阻可以低于所述电阻器365的电阻。例如，对于在4.5伏特至24伏特范围内变化的施加电压脉冲(其中24伏特是仪器内部的一通用直流电压总线)，所述电阻265的电阻范围可以介于约3ω至约19500ω。电阻系数取决于抑制/防止对所述电阻器265或所述光子源/光源260造成损坏的电压。
参考图3e，所述检测器250可以包括一mcp261、一闪烁器262及一光电倍增管(pmt)263。所述mcp261可以输出电子261e，并且所述闪烁器262可以将光子260p’输出到所述pmt263。图3e也示出所述光子源260(图2a)可以包括一led260l，例如：一uvled，输出的光子260p入射到所述mcp261，然后所述mcp261输出所述电子261e。如图3e进一步所示，所述uvled260l可以在所述真空腔室210内。替代地，所述uvled260l可以在所述飞行管240内或在所述检测器250上。
在一些实施例中，入射到所述检测器250的所述光子的一波长260p可以大于250纳米。例如，所述波长可为约378纳米。可以使用任何uv波长(10纳米到400纳米)，因为任何uv波长都可能足以触发所述检测器250处的一响应，尽管可能具有不同的检测效率。此外，在一些实施例中，可以使用紫外光谱之外的波长。
本文描述的方法可以用于调整或诊断质谱仪10m的检测器250。然而，任何使用一mcp261作为一检测器250的输入级或唯一级的检测系统，都可以使用所述方法。这些系统可能包括电子分光计、电子显示器及夜视镜等。此外，尽管在各种示例中描述了术语“离子”，但所述仪器10(例如，包括：所述检测器250)不限于使用离子，而是可以使用与离子不同的带电粒子。因此，入射到所述检测器250的所述电流230c(图2a)可以是任何类型的带电粒子电流。
图4a至图4e示出了用于测试或调整所述仪器10中的一离子检测器250i或其他带电粒子检测器250的方法的流程图。调整所述带电粒子检测器250可包括校准及/或调节所述带电粒子检测器250。在一些实施例中，图2c的所述存储器280可以是一非暂时性的计算机可读存储介质，所述存储器280包括计算机可读程序代码，当由所述处理器270执行所述计算机可读程序代码时，使得所述处理器270执行图4a至图4e中的任何一个方法。
参考图4a，所述方法可包括提供/重新配置(方框411)所述离子光学系统220，以便可以测量所述仪器10的所述腔室210内的所述离子电流230c(例如：通过所述真空腔室210外部的一电阻器来进行测量)。图4a所示的方法随后可包括确定(方框412)所述离子电流230c是否可测量。因此，可以基于方框411及412的操作来确认所述仪器10中的电离。
此外，如果所述离子电流230c是可测量的(方框412)，则所述方法可以包括确定(方框420)离子是否到达所述检测器250。另一方面，如果所述离子电流230c是不可测量的(方框420)，然后可以执行电离机构的故障排除(方框413)。
如果离子正到达所述检测器250(方框420)，则所述方法可以包括确定(方框430)所述检测器250是否正确地操作。另一方面，如果离子没有到达所述检测器250或者如果它们的到达是不确定的(方框420)，则可以提供/重新配置所述离子光学系统220(方框421)以重复地测量沿着所述离子的一路径230p的多个位点处的所述离子电流230c。
所述方法然后可以包括确定(方框422)是否检测到应当到达所述检测器250的一可测量的离子电流230c。如果是，则所述方法可以包括确定(方框430)所述检测器250是否在正确地操作。另一方面，如果所述方法未检测到应到达所述检测器250的一可测量的离子电流230c(方框422)，则对所述离子光学系统220的电压、机械组件及/或安装进行故障排除(方框423)。此外，在一些实施例中，可以在安装所述离子光学系统220之前评估所述检测器250的操作。
如果所述检测器250正在正确地操作(方框430)并且如果离子已经到达所述检测器250(方框420)，则可以确定(方框440)所述离子的所述路径230cp是合适的。此外，在一些实施例中，可以执行所述系统/仪器10的其他区域的故障排除，包括电子故障排除及/或真空故障排除。另一方面，如果所述检测器250不能正常运作或不确定操作的适当性(方框430)，则所述方法可以包括以一脉冲操作的方式打开(方框433)一uvled260l(或其他光子源260)。打开(方框433)所述uvled260l之前，所述方法可以包括确定(方框431)是否安装了所述uvled260l。如果没有，则可以安装所述uvled260l(方框432)。
在打开(方框433)所述uvled260l之后，所述方法可以包括确定(方框434)所述检测器250的所述输出信号是否在所述uvled260l的脉冲期间产生脉冲。如果是，则所述方法可以包括确定(方框436)所述检测器250的所述信号增益是否如期望的那样，诸如通过将所述信号增益与一预定值/阈值信号增益值(或与另一个检测器250的一测量信号增益值)进行比较来确定。另一方面，如果在所述uvled260l的脉冲期间，所述检测器250的输出信号没有脉冲(方框434)，则可以执行所述检测器250的故障排除(方框435)。
如果所述检测器250的所述信号增益不如预期的那样(方框436)，例如：低于一预定值/阈值信号增益值，则所述方法可以包括调整(方框437)所述检测器250的所述增益。例如，所述方法可以包括改变所述uvled260l的输出(光)功率(例如：通过改变所述二极管电流)，然后基于所测量的响应来调整所述检测器250的增益。另一方面，如果所述检测器250的所述信号增益如预期的那样(方框436)，则操作可以进行到方框440，这已在上文中描述。
在方框437中对所述检测器250的所述增益的所述调节是将检测器增益“校准”为一已知的输入信号的一个示例。对于所述检测器250，可以通过改变所述pmt263的电压来调节所述增益。也可以通过修改所述mcp261的电压来将所述增益调整到一较小的程度。
当所述检测器250对于质谱具有一已知的适当增益值时，对于到达(例如：电流/电压)及/或来自(例如：波长/能量)所述光子源260的一已知输入，可以测量所述检测器250的所述响应。给定到达/来自所述光子源260的已知输入以及所述检测器250的测量响应，可以调整一个或多个其他的检测器250(例如：在其他系统/仪器10中)以实现合适的增益值。
再次参考方框411，响应于确定(方框410)没有生成离子或者不确定述离子的生成，从而提供/重新配置所述离子光学系统220。另一方面，如果确定正在产生离子(方框410)，则所述方法可以直接执行以确定(方框420)离子是否到达所述检测器250，并且所述方框411及412的操作(方框420)可以被省略。此外，在一些实施例中，所述仪器10可以是一质谱仪，响应于确定(方框401)没有信号由所述质谱仪10m生成，可以执行方框410、411及/或412的操作。
参考图4b，本文所述的方法不限于使用一uvled260l的一脉冲操作来测试(或调整)一离子检测器250i。例如，相对于光子源260及带电粒子检测器250的各种类型，图4a的方框433及434的所述操作可以被执行。特别的，在图4b中，方框433’及434’分别修改了图4a的方框433及434，图4b示出了一种方法，所述方法包括将电流(方框433’)施加到一uvled260l或其他光子源260。然而，方框433’的操作可以包括以下任何一种操作：从一个光子源260提供光子260p到一检测器250。例如，可以提供入射到所述检测器250的一mcp261的所述光子260p。
图4b的所述方法还包括测量(方框434’)由所述检测器250对由所述光子源260输出的所述光子260p的一响应。具体地，可以在所述仪器内部10不产生质谱的情况下(即，没有任何电离事件)测量所述响应。因此，所述响应可以独立于所述仪器10内部的离子事件。例如，可以在不提供入射到所述检测器250的一离子电流230c的情况下测量所述响应。此外，在一些实施例中，方框433’及434’的操作可以在图4a的方框410至423的一个或多个电离确认操作之前进行(甚至经由方框410至423的一个或多个电离确认操作而触发)，并且在执行方框433’及434’的操作之前，可以中断在所述检测器250处的任何可测量的离子电流230c。
所述测量(方框434’)可以包括响应于入射到所述检测器250的所述光子源260的所述光子260p来确定所述检测器250是否提供输出信号。例如，所述测量可以包括：确定所述检测器250的所述输出信号在所述光子源260的光子260p的脉冲期间是否进行脉冲。
参考图4c，方框433v及434v分别修改图4b的方框433’及434’。特别的，施加(方框433’)电流的操作可包括改变(方框433v)所述光子源260的电流。例如，通过一uvled260l的电流可以改变以产生一定范围的光子260p的输出。作为一示例，所述uvled260l可以产生具有一变化的输出功率范围的光。然后可以测量所述检测器250对该输出范围的响应(方框434v)。可以执行方框433v及434v的操作以测试所述检测器250的一动态范围。
在一些实施例中，可以响应于在所述检测器250处检测到来自所述仪器10内部的所述uvled260l或另一个光子源260的这种变化的输出功率光，从而执行调整所述检测器250的所述信号增益的操作(方框437)。此外，改变(方框433v)电流的操作可以包括将所述uvled260l的一第一电流改变为所述uvled260l的一不同(更大或更低)的第二电流，并且所述方法可以进一步包括响应于确定从所述检测器250的一第一输出信号到所述检测器250的一不同的第二输出信号的一变化与第一电流到第二电流的变化成正比，从而确定所述离子检测器是正常运作的。例如，所述方法可以包括：确认通过所述uvled260l的电流的增大或减小是否分别导致所述检测器250的所述输出信号的幅度相应地增大或减小。
参考图4d，在将所述uvled260l安装在所述仪器10的所述壳体10h内之前(方框432)，可以移除所述仪器10的所述离子光学系统220的一个或多个部分(方框411’/421’)。因此，可以在不存在/移除所述离子光学系统220的一个或多个部分的情况下，执行施加电流(图4b的方框433’)或以其他方式向所述检测器250提供光子260p(411’/421’)。
参考图4e，本发明的一种方法可以包括从所述仪器10内的一led260l产生(方框433”)光子260p。方框433”的操作可以包括从所述led260l向所述检测器250提供光子260p的任何方式。例如，可以通过但不限于施加(图4b的方框433’)电流的操作来执行。在从所述led260l产生(方框433”)光子260p之后及/或期间，所述方法可以包括检测(方框434”)通过所述检测器250对所述光子260p的一响应，而无需(例如：避免)所述仪器434中的电离。方框434”的操作可以包括通过所述检测器250识别(例如：确认所述响应的发生)及/或评估(例如：所述响应的一测量值)所述响应的任何方式。
图5a及图5b示出了示波器轨迹的曲线图，所述曲线图示出了基于通过一uvled260l的输入电流而来自离子检测器250i的信号强度的差异(例如：以伏特(v)或毫伏特(mv)为单位)。所述离子检测器250i的动态范围可以通过其二极管电流来改变uvled260l的光子260p输出功率以及测量所述离子检测器250i的所述响应来测试。相对于图5a，对于所述uvled260l的二极管电流的变化，在图5b中示出了所述离子检测器250i的响应的比例减小的测量。在图5a及图5b中，第一通道指示所述离子检测器250i的一输出信号(例如：电压)vdetector，以及第二通道指示施加到一电阻器265(例如：1瓦特、680欧姆的电阻器)的一串联组合的一电压以及所述uvled260l。例如，由所述第二通道指示的所述电压可以由一信号发生器的一电压供应器提供。
在一些实施例中，在所述样品板230上的样品可以包括来自一患者的一生物样品，并且可以通过所述仪器10来分析所述样品，从而分辨所述样品中是否具有一种特定的蛋白质或微生物(例如：细菌)以用于对患者进行医学评估。例如，所述仪器10可以是一质谱仪10m，并且所述分析可以基于获得的光谱来识别样品中是否存在约150种(或更多种)不同的特定细菌种类。此外，从所述样品板230到所述检测器250的所述路径230cp在本文中可以被称为一“分析流动路径”，所述分析流动路径被所述仪器10的所述壳体10h包围。可以由所述飞行管240定义/提供所述分析流动路径的一自由漂移部分。所述目标质量范围可以在大约2,000至20,000道尔顿之间。
本发明有利地提供了独立于maldi的操作而用于测试或调节一仪器10的一检测器250。以下是本文描述的所述方法/诊断的一个非限制性示例。在这个示例中，led(例如：uvled)260l可以用于测试所述检测器250。可以移除所述仪器10的一离子光学系统220的一个或多个偏转器(或其他部分/部件)。为了维持所述仪器10的一飞行管240的一电压，所述仪器10的一内部电路可以直接连接(例如：短接)到所述飞行管240。例如，所述仪器10内部的一电阻分压器电路610(图6a)可以通过在所述飞行管240中使用的机械安装硬件而直接连接到所述飞行管240的所述基座240b。作为一示例，所述电阻分压器电路610可以在与图3c中的所述光子/光源260相对的一固定环(retainingring)附近连接。
为了这种测试的目的，可以去除离子光学器件220的多个部分(图6b的椭圆形虚线中的部分/部件)。如果将所述多个部分移除，则来自所述电阻分压器电路610的连接点c(图6a)不再可以连接至所述离子光学器件220上的连接点c。因此，可以将所述电阻分压器电路610上的连接点c进行连接，通过在所述飞行管240中使用的所述机械安装硬件直接连接到所述飞行管240的基座240b。
所述电阻分压器电路610可以包括多个电阻器611(例如：611-1至611-9)。所述电阻分压器电路610，可以被称为一高压(hv)网络(图6b)，所述电阻分压器电路610还可以包括一电容器612，并且可以连接至一导线613(可以被称为“红线”)。此外，所述腔室210内的一位点a1处的一输入电压(图6b)可以在0至100直流电压伏特(vdc)之间变化，位点a2处的一输入电压可以在－4千伏特至0伏特范围内变化(具有10微秒(μs)的一固定的脉冲宽度及大约50纳秒(ns)的一上升时间)。此外，图6b示出了所述仪器10可以包括一x-y平台620及一负载锁定密封件630，以及多个连接器(例如：连接器/连接点a1、a2、b、c、d1、d2、e1、e2)。
所述led260l可以经由一电阻器265(例如：680欧姆、1瓦的电阻器)连接到所述仪器10的一安全高压(shv)馈通线。可以通过一函数发生器施加0至10伏特的方波以打开所述led260l，所述led260l可以在378纳米处发射7毫瓦的光功率，正向电流为20毫安培。可以打开所述仪器10的高电压，这可以帮助促进所述检测器250对所述led260l的一响应。
如图5a及图5b所示，所述检测器250可以输出对来自所述led260l的所述信号(例如：光子260p)的一明确响应。因此，所述led260l可用于确认所述检测器250的适当操作及/或校准所述检测器250。此外，可以使电流步进通过所述led260l以测试所述检测器250的所述动态范围。
在一些实施例中，可以将所述检测器250的所述响应与一个或多个其他的检测器250的响应进行比较。例如，可能需要确认一组检测器250的增益是否相似。
本发明在所述仪器10内部使用光子260p，使得能够独立于离子事件而测试(或调整)所述检测器250的所述响应。在一些实施例中，这种响应是由于循环/脉冲所述光子源260的打开及关闭所致。由于改变流经led的电流可能相对容易，因此使用led260l作为所述光子源260可能是有利的。
所述led260l可用于根据所述led260l的已知输出来修改或设置所述检测器250的增益。例如，这可用于校准所述检测器250或用于二元确认(是或否)所述检测器250是否正常运作。相较于使用所述led260l，传统的质谱仪可以使用一样品，然后根据所述样品产生的一信号来调整检测器的增益。由于不同样品之间的固有可变性，本发明的实施例所使用的具有一已知波长的所述led260l被认为比使用样品的常规技术更具可重复性。作为一个示例，本发明可以有利地通过具有一已知的输出波长的所述led260l来施加一已知/恒定的电流，从而提供用于测量所述检测器250的所述响应的一相对可重复的技术。
在附图中，为了清楚起见，可能夸大某些特定层、部件或特征，除非另有说明，否则虚线示出了可选的/可移除的特征或操作。所述术语“附图”及“图式”在本申请及/或附图中与“图”一词可互换使用。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且本发明不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反地，提供这些实施例是为了使本公发明更透彻且完整，并将本发明的范围充分传达给本领域的技术人员。
应当理解，尽管所述术语“第一”、“第二”等在本文中可用于描述各种元件、部件、区域、层及/或区段，但是这些元件、部件、区域、层及/或区段不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段。因此，在不脱离本发明的教示的情况下，下文讨论的“第一”元件、部件、区域、层或区段可以被称为“第二”元件、部件、区域、层或区段。
为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语来描述图中所示的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系，例如“在...下方”、“下方”、“底部”、“下面”、“上方”、“上部”等。应当理解，除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图涵盖在不同方位使用或操作的装置。例如，如果附图中的所述装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在...下方”可以包括上方、下方及后面的方位。可以以其他方式定位所述装置(旋转90°或其他方向)，并相应解释本文中使用的所述空间相对描述语。
术语“约”是指在所述值的+/-20％的范围内的数字。
如本文所用，除非另有明确说明，单数形式“一”、“一个”及“所述”旨在同时包括复数形式。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”、“蕴含”及/或“含有”旨在表示存在所述特征、步骤、操作、元件及/或部件，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件及/或其中的群组的存在或添加。应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以经由中间元件而连接或耦合到另一个元件。如本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关联的列出的项目的任何及所有组合。此外，符号“/”与术语“及/或”具有相同的含义。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术及科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。应当进一步理解，诸如在常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在本说明书及相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在此明确定义，否则不会以理想化或过于正式的定义来进行解释。
在一些实施例中，所述质谱仪10m配置用以从一样品获得一离子信号，所述样品的一质量范围介于2000至20000道尔顿之间。
所述术语“样品”是指正在进行分析的一物质，并且可以是分子量范围很广的任何介质。在一些实施例中，正在评估所述样品是否存在诸如细菌或真菌之类的微生物。然而，所述样品可以评估是否存在其他成分，包括：毒素或其他化学物质。
术语“桌上型”是指能够安装在一标准桌面或台面上或占用相当于桌面的占地面积的一相对紧凑的单元，例如，具有约1英尺的宽度×6英尺的长度的尺寸的桌面，并且所述单元的高度通常介于约1至4英尺之间。在一些实施例中，所述仪器/系统位于28英寸至14英寸(宽)×28英寸至14英寸(深)×38英寸至28英寸(高)的一外壳或壳体中。所述飞行管240的长度为约0.8米(m)。在一些实施例中，可以使用更长或更短的长度。例如，所述飞行管240可具有介于0.4米及1米之间的一长度。所述飞行管240可以被称为与所述带电粒子检测器250“连通”。如本文所用，所述术语“与…连通”可以表示物理、光学、电气、有线及/或无线的连接。
前述内容是对本发明的说明，并且不应解释为对本发明的限制。尽管已经描述了本发明的一些示例实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离本发明的新颖教示及优点的情况下，可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这样的修改旨在包括在本发明的范围内。因此，应当理解，前述内容是对本发明的说明，不应解释为本发明限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改也包括在本发明的范围内。
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