CN101484969A - 质谱仪 - Google Patents

Abstract

公开了一种包括含有模数转换器的离子检测器在内的飞行时间质量分析器。对离子检测器的输出信号进行数字化，并且确定与离子到达事件有关的到达时间和强度值。如果根据两个信号确定的到达时间落入同一时间窗内，则将到达时间以加权方式一起相加并且将强度值相组合。

Description

质谱仪

技术领域

本发明涉及一种质谱仪和质谱分析方法。

背景技术

一种获得质谱的已知方法是使用快速模数转换器(ADC)记录作为时间的函数的来自质量分析器的离子检测器的输出信号。已经知道，将模数转换器与扫描磁式扇形质量分析器、扫描四极质量分析器或离子阱质量分析器一起使用。

在很快地扫描质量分析器达较长时间段(例如，在色谱分离实验运转的整个持续时间内很快地扫描质量分析器)的情况下，如果使用模数转换器则显然将采集很大量的质谱数据。存储和处理大量质谱数据需要大存储器，这是不利的。另外，大量数据具有减慢后续数据处理的效应。这对于实时应用如数据相关采集(DDA)而言可能尤其成问题。

由于将模数转换器与飞行时间质量分析器一起使用的问题，通常代之以将时间数字转换器(TDC)检测器系统与飞行时间质量分析器一起使用。时间数字转换器与模数转换器不同之处在于时间数字转换器仅记录离子被记录为到达离子检测器的时间。因此，时间数字转换器产生显著减少的质谱数据，这使后续数据处理显著更容易。然而，时间数字转换器的一个缺点是：它们不输出离子到达事件所关联的强度值。因此，时间数字转换器不能区分基本上同时到达离子检测器的一个或多个离子。

常规飞行时间质量分析器将由时间数字转换器系统根据多次采集确定的离子到达时间求和。在无离子到达离子检测器的时间不记录数据。然后，形成所记录的离子到达事件的时间的合成直方图。随着根据后续采集有越来越多的离子被添加到直方图，直方图逐步增长以形成离子计数相对于飞行时间(或质荷比)的质谱。

常规飞行时间质量分析器可对根据各单独采集获得的成百上千个或甚至成千上万个单独飞行时间谱进行收集、求和或作直方图，以便产生最终合成质谱。然后，离子到达事件的质谱或直方图可存储至计算机存储器。

常规飞行时间质量分析器的一个缺点是：许多被作直方图以产生最终质谱的单个谱可能与仅记录少量离子到达事件或未记录离子到达事件的采集有关。对于在很高采集速率下工作的正交加速飞行时间质量分析器而言情况尤其如此。

已知的飞行时间质量分析器包括离子检测器，该离子检测器包括二次电子倍增器如微通道板(MCP)或分立倍增极(dynode)电子倍增器。二次电子倍增器或分立倍增极电子倍增器响应于到达离子检测器的离子而生成电子脉冲。然后电子脉冲或电流脉冲被转换成电压脉冲，然后电压脉冲可使用适当放大器来放大。

目前技术水平的微通道板离子检测器可响应于单个离子的到达而产生信号，其中该信号具有1ns到3ns的半高宽。使用时间数字转换器(TDC)来检测离子信号。如果电子倍增器所产生的信号超过预定电压阈值，则该信号可被记录为与离子到达事件有关。离子到达事件仅被记录为不具有关联的强度信息的时间值。到达时间被记录为对应于离子信号的前沿经过电压阈值的时间。记录的到达时间将仅精确到时间数字转换器的最近时钟步。目前技术水平的10GHz时间数字转换器能够记录离子到达时间精确到±50ps以内。

使用时间数字转换器来记录离子到达事件的一个优点是：通过施加信号或电压阈值，可有效地去除任何电子噪声。因此，如果离子流较小，则最终直方图质谱中不出现噪声，并且可以达到很好的信噪比。

使用时间数字转换器的另一个优点是：单个离子生成的信号的模拟宽度不加到最终直方图质谱中的特定质荷比值的离子到达包络的宽度上。由于仅记录离子到达时间，所以最终直方图质谱中的质量峰的宽度仅取决于各质量峰的离子到达时间的参差以及离子到达事件所产生的电压脉冲高度相对于信号阈值的变化。

然而，包括含有时间数字转换器系统的离子检测器的常规飞行时间质量分析器的一个重要缺点是：时间数字转换器不能区分由于单个离子到达离子检测器而产生的信号和由于多个离子同时到达离子检测器而产生的信号。不具备区分单个和多个离子到达事件的能力导致最终直方图或质谱的强度失真。另外，仅在离子检测器的输出信号超过预定电压阈值的情况下才将记录离子到达事件。

合并了时间数字转换器系统的已知离子检测器还受困于如下问题：其在离子到达事件被记录之后表现出恢复时间，在该时间期间，信号必须下降到预定电压信号阈值以下。在此死时间(dead time)期间，不能再记录离子到达事件。

在较大离子流下，在一次采集期间若干离子基本上同时到达离子检测器的概率可变得较为可观。因此，死时间效应将导致最终直方图质谱中强度和质荷比位置的失真。使用时间数字转换器检测器系统的已知质量分析器因此受困于如下问题：对于定量应用和定性应用而言都具有较为局限的动态范围。

与时间数字转换器系统的局限形成对比，使用模数转换器系统可精确地记录多个离子到达事件。模数转换器系统可记录每个时钟周期的信号强度。

已知的模数记录器可以例如2GHz的速率对信号进行数字化，同时将信号的强度记录为多达八位的数字值。这对应于每个时间数字化点处的强度值0-255。还已知道可以多达10位来记录数字强度值的模数转换器，但这样的模数转换器往往具有局限的谱重复率。

模数转换器产生与电子倍增器输出的信号对应的作为时间的函数的连续强度分布。然后可将多次采集得到的飞行时间谱一起求和以产生最终质谱。

模数转换器系统的一个有利特征是：模数转换器系统可输出强度值并因此可通过输出增大的强度值来记录多个同时离子到达事件。与之相比，时间数字转换器系统不能区分基本上同时到达离子检测器的一个或多个离子。

模数转换器不受困于可能与使用检测阈值的时间数字转换器关联的死时间效应。然而，模数转换器受困于如下问题：由于各个离子到达而产生的信号的模拟宽度加到离子到达包络的宽度上。因而，与使用基于时间数字转换器的系统产生的可比较质谱相比，最终求和质谱或直方图质谱的质量分辨率可能减小。

模数转换器还受困于如下问题：任何电子噪声也将被数字化并且将出现在每次采集所对应的每个飞行时间谱中。然后，此噪声将被求和并且将存在于最终质谱或直方图质谱中。因此，较弱的离子信号可能被掩蔽，而这可能导致与使用基于时间数字转换器的系统可获得的检测极限相比较差的检测极限。

发明内容

希望提供一种改进的质谱仪和质谱分析方法。

根据本发明的一方面，提供了一种质谱分析方法，该方法包括：

对从离子检测器输出的第一信号进行数字化以产生第一数字化信号；

确定或获得第一数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据第一数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第一离子的到达时间T₁；

确定一个或多个第一离子的强度I₁；

对从离子检测器输出的第二信号进行数字化以产生第二数字化信号；

确定或获得第二数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据第二数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第二离子的到达时间T₂；

确定一个或多个第二离子的强度I₂；并且

确定一个或多个第二离子的确定到达时间T₂是否落入一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，其中如果确定了一个或多个第二离子的确定到达时间T₂落入一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则该方法还包括：(i)确定一个或多个第一离子的T₁和一个或多个第二离子的T₂的平均到达时间T’；并且/或者(ii)确定一个或多个第一离子的I₁和一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

确定或获得第一数字化信号和/或第二数字化信号的二阶微分的步骤是高度优选的，但不是本发明所必需的。

第一和/或第二信号优选地包括输出信号、电压信号、离子信号、离子电流、电压脉冲或电子电流脉冲。

根据该优选实施例，平均到达时间T’遵循如下关系：

$T\′=\frac{T_1{I}_1+T_2{I}_2}{I_1+I_2}$

组合强度I’优选地遵循如下关系：

I′＝I₁+I₂

该方法优选地还包括用平均到达时间T’和组合强度I’替换一个或多个第一离子的确定到达时间T₁和确定强度I₁并且替换一个或多个第二离子的确定到达时间T₂和确定强度I₂。

时间段、时间窗或存储器阵列单元优选地具有一宽度，其中该宽度优选地落入从以下范围中选择的范围内：(i)<1ps；(ii)1-10ps；(iii)10-100ps；(iv)100-200ps；(v)200-300ps；(vi)300-400ps；(vii)400-500ps；(viii)500-600ps；(ix)600-700ps；(x)700-800ps；(xi)800-900ps；(xii)900-1000ps；(xiii)1-2ns；(xiv)2-3ns；(xv)3-4ns；(xvi)4-5ns；(xvii)5-6ns；(xviii)6-7ns；(xix)7-8ns；(xx)8-9ns；(xxi)9-10ns；(xxii)10-100ns；(xxiii)100-500ns；(xxiv)500-1000ns；(xxv)1-10μs；(xxvi)10-100μs；(xxvii)100-500μs；(xxviii)>500μs。

该方法优选地还包括在采集时间段内获得第一信号和/或第二信号，其中采集时间段的长度优选地选自于：(i)<1μs；(ii)1-10μs；(iii)10-20μs；(iv)20-30μs；(v)30-40μs；(vi)40-50μs；(vii)50-60μs；(viii)60-70μs；(ix)70-80μs；(x)80-90μs；(xi)90-100μs；(xii)100-110μs；(xiii)110-120μs；(xiv)120-130μs；(xv)130-140μs；(xvi)140-150μs；(xvii)150-160μs；(xviii)160-170μs；(xix)170-180μs；(xx)180-190μs；(xxi)190-200μs；(xxii)200-250μs；(xxiii)250-300μs；(xxiv)300-350μs；(xxv)350-400μs；(xxvi)450-500μs；(xxvii)500-1000μs；以及(xxviii)>1ms。

该方法优选地还包括将采集时间段细分成n个时间段、时间窗或存储器阵列单元，其中n优选地选自于：(i)<100；(ii)100-1000；(iii)1000-10000；(iv)10,000-100,000；(v)100,000-200,000；(vi)200,000-300,000；(vii)300,000-400,000；(viii)400,000-500,000；(ix)500,000-600,000；(x)600,000-700,000；(xi)700,000-800,000；(xii)800,000-900,000；(xiii)900,000-1,000,000；以及(xiv)>1,000,000。

每个时间段、时间窗或存储器阵列单元优选地具有基本上相同的长度、宽度或持续时间。

该方法优选地还包括使用模数转换器或瞬态记录器对第一信号和/或第二信号进行数字化。模数转换器或瞬态记录器优选地包括n位模数转换器或瞬态记录器，其中n优选地包括8、10、12、14或16。

模数转换器或瞬态记录器优选地具有从以下速率中选择的采样或采集速率：(i)<1GHz；(ii)1-2GHz；(iii)2-3GHz；(iv)3-4GHz；(v)4-5GHz；(vi)5-6GHz；(vii)6-7GHz；(viii)7-8GHz；(ix)8-9GHz；(x)9-10GHz；以及(xi)>10GHz。

根据一个实施例，模数转换器或瞬态记录器具有基本上均匀的数字化速率。根据一个可替选实施例，模数转换器或瞬态记录器可具有基本上非均匀的数字化速率。

该方法优选地还包括将第一数字化信号和/或第二数字化信号减去常数或恒定值。在将第一数字化信号减去常数或恒定值之后，如果第一数字化信号的一部分下降到零以下，则该方法优选地还包括将第一数字化信号的该部分重置为零。

在将第二数字化信号减去常数或恒定值之后，如果第二数字化信号的一部分下降到零以下，则该方法优选地还包括将第二数字化信号的该部分重置为零。

根据该优选实施例，该方法还包括平滑第一数字化信号和/或第二数字化信号。根据一个实施例，可使用移动平均、矩形波串积分器(boxcarintegrator)、Savitsky Golay或Hites Biemann算法来平滑第一数字化信号和/或第二数字化信号。

根据第一数字化信号的二阶微分确定一个或多个第一离子的到达时间T₁的步骤优选地包括确定第一数字化信号的二阶微分的一个或多个过零点。

该方法优选地还包括将离子到达事件的开始时间T_1开始确定或设置为对应于紧接在第一数字化信号的二阶微分下降到零或其它值以下的时间之前或之后的数字化间隔。

该方法优选地还包括将离子到达事件的结束时间T_1结束确定或设置为对应于紧接在第一数字化信号的二阶微分上升到零或其它值以上的时间之前或之后的数字化间隔。

根据一个实施例，该方法还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第一数字化信号中的一个或多个峰的强度。确定存在于第一数字化信号中的一个或多个峰的强度的步骤优选地包括确定由开始时间T_1开始和/或由结束时间T_1结束界定的存在于第一数字化信号中的一个或多个峰的面积。

根据一个实施例，该方法还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第一数字化信号中的一个或多个峰的矩。确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第一数字化信号中的一个或多个峰的矩的步骤优选地包括确定由开始时间T_1开始和/或由结束时间T_1结束界定的峰的矩。

该方法优选地还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第一数字化信号中的一个或多个峰的形心时间。

根据一个实施例，该方法还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第一数字化信号中的一个或多个峰的平均或代表时间。

根据第二数字化信号的二阶微分确定一个或多个第二离子的到达时间T₂的步骤优选地包括确定第二数字化信号的二阶微分的一个或多个过零点。

根据一个实施例，该方法还包括将离子到达事件的开始时间T_2开始确定或设置为对应于紧接在第二数字化信号的二阶微分下降到零或其它值以下的时间之前或之后的数字化间隔。

该方法优选地还包括将离子到达事件的结束时间T_2结束确定或设置为对应于紧接在第二数字化信号的二阶微分上升到零或其它值以上的时间之前或之后的数字化间隔。

该方法优选地还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第二数字化信号中的一个或多个峰的强度。确定存在于第二数字化信号中的一个或多个峰的强度的步骤优选地包括确定由开始时间T_2开始和/或由结束时间T_2结束界定的存在于第二数字化信号中的一个或多个峰的面积。

根据该优选实施例，该方法还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第二数字化信号中的一个或多个峰的矩。确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第二数字化信号中的一个或多个峰的矩的步骤优选地包括确定由开始时间T_2开始和/或由结束时间T_2结束界定的峰的矩。

该方法优选地还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第二数字化信号中的一个或多个峰的形心时间。

根据一个实施例，该方法优选地还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于第二数字化信号中的一个或多个峰的平均或代表时间。

根据一个实施例，该方法优选地还包括：

对从离子检测器输出的一个或多个另外的信号进行数字化以产生一个或多个另外的数字化信号；

确定或获得一个或多个另外的数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据一个或多个另外的数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个另外的离子的到达时间T_n；并且

确定一个或多个另外的离子的强度I_n。

该方法优选地还包括确定一个或多个另外的离子的确定到达时间T_n是否落入一个或多个其它离子的确定到达时间T₀所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，其中如果确定了一个或多个另外的离子的确定到达时间T_n落入一个或多个其它离子的确定到达时间T₀所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则该方法还包括：(i)确定一个或多个另外的离子的T_n和一个或多个其它离子的T₀的平均到达时间T_n’；并且/或者(ii)确定一个或多个另外的离子的I_n和一个或多个其它离子的I₀的组合强度I_n’。

平均到达时间T_n’优选地遵循如下关系：

$T_n\&prime;=\frac{T_n{I}_n+T_0{I}_0}{I_n+I_0}$

组合强度I_n’优选地遵循如下关系：

I_n′＝I_n+I₀

该方法优选地还包括用平均到达时间T_n’和组合强度I_n’替换一个或多个另外的离子的确定到达时间T_n和确定强度I_n并且替换一个或多个其它离子的确定到达时间T₀和确定强度I₀。

根据一个实施例，对一个或多个另外的信号进行数字化的步骤优选地包括对来自离子检测器的至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000个信号进行数字化。每个信号优选地对应于单独实验运转或采集。

该方法优选地还包括存储与一个或多个离子到达事件对应的存在于数字化信号中的一个或多个峰的确定时间或平均时间和/或强度。

根据一个实施例，该方法优选地还包括将至少一些或每个所述一个或多个另外的数字化信号减去常数或恒定值。在将一个或多个另外的数字化信号减去常数或恒定值之后，如果至少一些或每个所述一个或多个另外的数字化信号的一部分下降到零以下，则该方法优选地还包括将一个或多个另外的数字化信号的该部分重置为零。

根据一个实施例，该方法优选地还包括平滑一个或多个另外的数字化信号。可使用移动平均、矩形波串积分器、Savitsky Golay或Hites Biemann算法来平滑一个或多个另外的数字化信号。

根据每个所述一个或多个另外的数字化信号的二阶微分来确定一个或多个另外的离子的到达时间的步骤优选地包括确定一个或多个另外的数字化信号的每个二阶微分的一个或多个过零点。该方法优选地还包括将离子到达事件的开始时间T_n开始确定或设置为对应于紧接在一个或多个另外的数字化信号的二阶微分下降到零或其它值以下的时间之前或之后的数字化间隔。

根据一个实施例，该方法优选地还包括将离子到达事件的结束时间T_n结束确定或设置为对应于紧接在一个或多个另外的数字化信号的二阶微分上升到零或其它值以上的时间之前或之后的数字化间隔。

确定与离子到达事件有关的一个或多个另外的数字化信号的强度的步骤优选地包括确定由开始时间T_n开始和/或结束时间T_n结束界定的输出信号峰、电压信号峰、离子信号峰、离子电流峰或电压脉冲的面积。

该方法优选地还包括确定与离子到达事件有关的一个或多个另外的数字化信号的矩。根据一个实施例，确定与离子到达事件有关的一个或多个另外的数字化信号的矩的步骤包括确定由开始时间T_n开始和/或结束时间T_n结束界定的输出信号峰、电压信号峰、离子信号峰、离子电流峰或电压脉冲的矩。

该方法优选地还包括确定与离子到达事件有关的一个或多个另外的数字化信号的形心时间。

根据一个实施例，该方法优选地还包括确定与离子到达事件有关的一个或多个另外的数字化信号的平均或代表时间。

该方法优选地还包括存储与离子到达事件有关的一个或多个另外的数字化信号的平均或代表时间和/或强度。

根据一个实施例，该方法优选地还包括组合与有关离子到达事件的峰的时间和强度有关的数据。可使用移动平均积分器算法、矩形波串积分器算法、Savitsky Golay算法或Hites Biemann算法来组合与有关离子到达事件的峰的时间和强度有关的数据。

根据该优选实施例，优选地提供连续时间谱或质谱。

该方法优选地还包括确定或获得连续时间谱或质谱的二阶微分或二阶差分。该方法优选地还包括根据连续时间谱或质谱的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个离子、峰或质量峰的到达时间或质量或质荷比。

根据连续时间谱或质谱的二阶微分确定一个或多个离子、峰或质量峰的到达时间或质量或质荷比的步骤优选地包括确定连续时间谱或质谱的二阶微分的一个或多个过零点。

该方法优选地还包括将峰或质量峰的开始点M_开始确定或设置为对应于紧接在连续时间谱或质谱的二阶微分下降到零或其它值以下的时间点之前或之后的步进间隔。

该方法优选地还包括将峰或质量峰的结束点M_结束确定或设置为对应于紧接在连续时间谱或质谱的二阶微分上升到零或其它值以上的时间点之前或之后的步进间隔。

根据该优选实施例，该方法还包括根据连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的强度。根据连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的强度的步骤优选地包括确定由开始点M_开始和/或_结束点M结束界定的峰或质量峰的面积。

该方法优选地还包括根据连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的矩。根据连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的矩的步骤优选地包括确定由开始点M_开始和/或结束点M_结束界定的峰或质量峰的矩。

该方法优选地还包括根据连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的形心时间或质量。

根据该优选实施例，该方法还包括根据连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的平均或代表时间或质量。

该方法优选地还包括将时间数据转换成质量或质荷比数据。

该方法优选地还包括显示或输出质谱。该质谱优选地包括多个质谱数据点，其中每个数据点视为代表一种离子，且其中每个数据点包括强度值和质量或质荷比值。

根据一个优选实施例，离子检测器包括微通道板、光电倍增器或电子倍增器装置。

离子检测器优选地还包括响应于一个或多个离子到达离子检测器而产生电压脉冲的电流电压转换器或放大器。

该方法优选地还包括提供质量分析器。质量分析器优选地包括：(i)飞行时间(“TOF”)质量分析器；(ii)正交加速飞行时间(“oaTOF”)质量分析器；或(iii)轴向加速飞行时间质量分析器。可替选地，质量分析器可选自于：(i)磁式扇形质谱仪；(ii)Paul或3D四极质量分析器；(iii)2D或线性四极质量分析器；(iv)Penning阱质量分析器；(v)离子阱质量分析器；以及(vi)四极质量分析器。

根据本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括：

布置成对从离子检测器输出的第一信号进行数字化以产生第一数字化信号的装置；

布置成确定或获得第一数字化信号的二阶微分或二阶差分的装置；

布置成根据第一数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第一离子的到达时间T₁的装置；

布置成确定一个或多个第一离子的强度I₁的装置；

布置成对从离子检测器输出的第二信号进行数字化以产生第二数字化信号的装置；

布置成确定或获得第二数字化信号的二阶微分或二阶差分的装置；

布置成根据第二数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第二离子的到达时间T₂的装置；

布置成确定一个或多个第二离子的强度I₂的装置；以及

布置成确定一个或多个第二离子的确定到达时间T₂是否落入一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内的装置，其中如果确定了一个或多个第二离子的确定到达时间T₂落入一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则该设备还：(i)确定一个或多个第一离子的T₁和一个或多个第二离子的T₂的平均到达时间T’；并且/或者(ii)确定一个或多个第一离子的I₁和一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。确定或获得第一数字化信号和/或第二数字化信号的二阶微分是高度优选的，但不是本发明所必需的。

平均到达时间T’优选地遵循如下关系：

$T\&prime;=\frac{T_1{I}_1+T_2{I}_2}{I_1+I_2}$

组合强度I’优选地遵循如下关系：

I′＝I₁+I₂

该设备优选地还包括布置成用平均到达时间T’和组合强度I’替换一个或多个第一离子的确定到达时间T₁和确定强度I₁并且替换一个或多个第二离子的确定到达时间T₂和确定强度I₂的装置。

该设备优选地还包括用以对第一信号和/或第二信号进行数字化的模数转换器或瞬态记录器。模数转换器或瞬态记录器优选地包括n位模数转换器或瞬态记录器，其中n包括8、10、12、14或16。

模数转换器或瞬态记录器优选地具有从以下速率中选择的采样或采集速率：(i)<1GHz；(ii)1-2GHz；(iii)2-3GHz；(iv)3-4GHz；(v)4-5GHz；(vi)5-6GHz；(vii)6-7GHz；(viii)7-8GHz；(ix)8-9GHz；(x)9-10GHz；以及(xi)>10GHz。

模数转换器或瞬态记录器优选地具有基本上均匀的数字化速率。可替选地，模数转换器或瞬态记录器可具有基本上非均匀的数字化速率。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括如上所述设备的质谱仪。

根据一个实施例，质谱仪还包括离子源。离子源优选地选自于：(i)电喷雾电离(“ESI”)离子源；(ii)大气压光电离(“APPI”)离子源；(iii)大气压化学电离(“APCI”)离子源；(iv)基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源；(v)激光解吸电离(“LDI”)离子源；(vi)大气压电离(“API”)离子源；(vii)硅上解吸电离(“DIOS”)离子源；(viii)电子冲击(“EI”)离子源；(ix)化学电离(“CI”)离子源；(x)场电离(“FI”)离子源；(xi)场解吸(“FD”)离子源；(xii)感应耦合等离子体(“ICP”)离子源；(xiii)快原子轰击(“FAB”)离子源；(xiv)液体二次离子质谱学(“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压基质辅助激光解吸电离离子源；以及(xviii)热喷雾离子源。

质谱仪可包括连续或脉冲式离子源。

质谱仪优选地还包括质量分析器。质量分析器优选地包括：(i)飞行时间(“TOF”)质量分析器；(ii)正交加速飞行时间(“oaTOF”)质量分析器；或(iii)轴向加速飞行时间质量分析器。可替选地，质量分析器可选自于：(i)磁式扇形质谱仪；(ii)Paul或3D四极质量分析器；(iii)2D或线性四极质量分析器；(iv)Penning阱质量分析器；(v)离子阱质量分析器；以及(vi)四极质量分析器。

质谱仪优选地还包括碰撞、裂解或反应装置。碰撞、裂解或反应装置优选地被布置成通过碰撞诱发解离(“CID”)使离子裂解。可替选地，碰撞、裂解或反应装置可选自于：(i)表面诱发解离(“SID”)裂解装置；(ii)电子转移解离裂解装置；(iii)电子捕获解离裂解装置；(iv)电子碰撞或冲击解离裂解装置；(v)光诱发解离(“PID”)裂解装置；(vi)激光诱发解离裂解装置；(vii)红外辐射诱发解离装置；(viii)紫外辐射诱发解离装置；(ix)喷嘴-分液器接口裂解装置；(x)内源裂解装置；(xi)离子源碰撞诱发解离裂解装置；(xii)热或温度源裂解装置；(xiii)电场诱发裂解装置；(xiv)磁场诱发裂解装置；(xv)酶消化或酶降解裂解装置；(xvi)离子-离子反应裂解装置；(xvii)离子-分子反应裂解装置；(xviii)离子-原子反应裂解装置；(xix)离子-亚稳离子反应裂解装置；(xx)离子-亚稳分子反应裂解装置；(xxi)离子-亚稳原子反应裂解装置；(xxii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-离子反应装置；(xxiii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-分子反应装置；(xxiv)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-原子反应装置；(xxv)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳离子反应装置；(xxvi)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳分子反应装置；以及(xxvii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳原子反应装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种质谱分析方法，该方法包括：

对从离子检测器输出的第一信号进行数字化；

确定或获得第一数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据第一数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第一离子的质量或质荷比m₁；

确定一个或多个第一离子的强度I₁；

对从离子检测器输出的第二信号进行数字化；

确定或获得第二数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据第二数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第二离子的质量或质荷比m₂；

确定一个或多个第二离子的强度I₂；并且

确定一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂是否落入一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，其中如果确定了一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂落入一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，则该方法还包括：(i)确定一个或多个第一离子的m₁和一个或多个第二离子的m₂的平均质量或质荷比m’；并且/或者(ii)确定一个或多个第一离子的I₁和一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。确定或获得第一数字化信号和/或第二数字化信号的第二微分的步骤是高度优选的，但不是本发明所必需的。

平均质量或质荷比m’优选地遵循如下关系：

$m\&prime;=\frac{m_1{I}_1+m_2{I}_2}{I_1+I_2}$

组合强度I’优选地遵循如下关系：

I′＝I₁+I₂

该方法优选地还包括用平均质量或质荷比m’和组合强度I’替换一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁和确定强度I₁并且替换一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂和确定强度I₂。

根据本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括：

布置成对从离子检测器输出的第一信号进行数字化的装置；

布置成确定或获得第一数字化信号的二阶微分或二阶差分的装置；

布置成根据第一数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第一离子的质量或质荷比m₁的装置；

布置成确定一个或多个第一离子的强度I₁的装置；

布置成对从离子检测器输出的第二信号进行数字化的装置；

布置成确定或获得第二数字化信号的二阶微分或二阶差分的装置；

布置成根据第二数字化信号的二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第二离子的质量或质荷比m₂的装置；

布置成确定一个或多个第二离子的强度I₂的装置；以及

布置成确定一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂是否落入一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内的装置，其中如果确定了一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂落入一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，则该设备还：(i)确定一个或多个第一离子的m₁和一个或多个第二离子的m₂的平均质量或质荷比m’；并且/或者(ii)确定一个或多个第一离子的I₁和一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

确定或获得第一数字化信号和/或第二数字化信号的二阶微分是高度优选的，但不是本发明所必需的。

平均质量或质荷比m’优选地遵循如下关系：

$m\&prime;=\frac{m_1{I}_1+m_2{I}_2}{I_1+I_2}$

组合强度I’优选地遵循如下关系：

I′＝I₁+I₂

该设备优选地还包括布置成用平均质量或质荷比m’和组合强度I’替换一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁和确定强度I₁并且替换一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂和确定强度I₂的装置。

该设备优选地还包括用以对第一信号和/或第二信号进行数字化的模数转换器或瞬态记录器。模数转换器或瞬态记录器优选地包括n位模数转换器或瞬态记录器，其中n包括8、10、12、14或16。模数转换器或瞬态记录器优选地具有从以下速率中选择的采样或采集速率：(i)<1GHz；(ii)1-2GHz；(iii)2-3GHz；(iv)3-4GHz；(v)4-5GHz；(vi)5-6GHz；(vii)6-7GHz；(viii)7-8GHz；(ix)8-9GHz；(x)9-10GHz；以及(xi)>10GHz。

模数转换器或瞬态记录器优选地具有基本上均匀的数字化速率。可替选地，模数转换器或瞬态记录器可具有基本上非均匀的数字化速率。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括如上所述设备的质谱仪。

质谱仪优选地包括离子源。离子源优选地选自于：(i)电喷雾电离(“ESI”)离子源；(ii)大气压光电离(“APPI”)离子源；(iii)大气压化学电离(“APCI”)离子源；(iv)基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源；(v)激光解吸电离(“LDI”)离子源；(vi)大气压电离(“API”)离子源；(vii)硅上解吸电离(“DIOS”)离子源；(viii)电子冲击(“EI”)离子源；(ix)化学电离(“CI”)离子源；(x)场电离(“FI”)离子源；(xi)场解吸(“FD”)离子源；(xii)感应耦合等离子体(“ICP”)离子源；(xiii)快原子轰击(“FAB”)离子源；(xiv)液体二次离子质谱学(“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压基质辅助激光解吸电离离子源；以及(xviii)热喷雾离子源。

质谱仪优选地包括连续或脉冲式离子源。

质谱仪优选地还包括质量分析器。质量分析器优选地包括：(i)飞行时间(“TOF”)质量分析器；(ii)正交加速飞行时间(“oaTOF”)质量分析器；或(iii)轴向加速飞行时间质量分析器。可替选地，质量分析器可选自于：(i)磁式扇形质谱仪；(ii)Paul或3D四极质量分析器；(iii)2D或线性四极质量分析器；(iv)Penning阱质量分析器；(v)离子阱质量分析器；以及(vi)四极质量分析器。

根据一个实施例，质谱仪优选地还包括碰撞、裂解或反应装置。碰撞、裂解或反应装置优选地被布置成通过碰撞诱发解离(“CID”)使离子裂解。可替选地，碰撞、裂解或反应装置可选自于：(i)表面诱发解离(“SID”)裂解装置；(ii)电子转移解离裂解装置；(iii)电子捕获解离裂解装置；(iv)电子碰撞或冲击解离裂解装置；(v)光诱发解离(“PID”)裂解装置；(vi)激光诱发解离裂解装置；(vii)红外辐射诱发解离装置；(viii)紫外辐射诱发解离装置；(ix)喷嘴-分液器接口裂解装置；(x)内源裂解装置；(xi)离子源碰撞诱发解离裂解装置；(xii)热或温度源裂解装置；(xiii)电场诱发裂解装置；(xiv)磁场诱发裂解装置；(xv)酶消化或酶降解裂解装置；(xvi)离子-离子反应裂解装置；(xvii)离子-分子反应裂解装置；(xviii)离子-原子反应裂解装置；(xix)离子-亚稳离子反应裂解装置；(xx)离子-亚稳分子反应裂解装置；(xxi)离子-亚稳原子反应裂解装置；(xxii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-离子反应装置；(xxiii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-分子反应装置；(xxiv)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-原子反应装置；(xxv)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳离子反应装置；(xxvi)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳分子反应装置；以及(xxvii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳原子反应装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种质谱分析方法，该方法包括：

对从离子检测器输出的第一信号进行数字化以产生第一数字化信号；

确定一个或多个第一离子的到达时间T₁；

确定一个或多个第一离子的强度I₁；

对从离子检测器输出的第二信号进行数字化以产生第二数字化信号；

确定一个或多个第二离子的到达时间T₂；

确定一个或多个第二离子的强度I₂；并且

确定一个或多个第二离子的确定到达时间T₂是否落入一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，其中如果确定了一个或多个第二离子的确定到达时间T₂落入一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则该方法还包括：(i)确定一个或多个第一离子的T₁和一个或多个第二离子的T₂的平均到达时间T’；并且/或者(ii)确定一个或多个第一离子的I₁和一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

根据本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括：

布置成对从离子检测器输出的第一信号进行数字化以产生第一数字化信号的装置；

布置成确定一个或多个第一离子的到达时间T₁的装置；

布置成确定一个或多个第一离子的强度I₁的装置；

布置成对从离子检测器输出的第二信号进行数字化以产生第二数字化信号的装置；

布置成确定一个或多个第二离子的到达时间T₂的装置；

布置成确定一个或多个第二离子的强度I₂的装置；以及

布置成确定一个或多个第二离子的确定到达时间T₂是否落入一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内的装置，其中如果确定了一个或多个第二离子的确定到达时间T₂落入一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则该设备还：(i)确定一个或多个第一离子的T₁和一个或多个第二离子的T₂的平均到达时间T’；并且/或者(ii)确定一个或多个第一离子的I₁和一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

根据本发明的另一方面，提供了一种质谱分析方法，该方法包括：

对从离子检测器输出的第一信号进行数字化；

确定一个或多个第一离子的质量或质荷比m₁；

确定一个或多个第一离子的强度I₁；

对从离子检测器输出的第二信号进行数字化；

确定一个或多个第二离子的质量或质荷比m₂；

确定一个或多个第二离子的强度I₂；并且

确定一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂是否落入一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，其中如果确定了一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂落入一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，则该方法还包括：(i)确定一个或多个第一离子的m₁和一个或多个第二离子的m₂的平均质量或质荷比m’；并且/或者(ii)确定一个或多个第一离子的I₁和一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

根据本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括：

布置成对从离子检测器输出的第一信号进行数字化的装置；

布置成确定一个或多个第一离子的质量或质荷比m₁的装置；

布置成确定一个或多个第一离子的强度I₁的装置；

布置成对从离子检测器输出的第二信号进行数字化的装置；

布置成确定一个或多个第二离子的质量或质荷比m₂的装置；

布置成确定一个或多个第二离子的强度I₂的装置；以及

布置成确定一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂是否落入一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内的装置，其中如果确定了一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂落入一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，则该设备还：(i)确定一个或多个第一离子的m₁和一个或多个第二离子的m₂的平均质量或质荷比m’；并且/或者(ii)确定一个或多个第一离子的I₁和一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

根据一个优选实施例，优选地由优选地包括合并了模数转换器的离子检测器在内的飞行时间质量分析器来采集多个飞行时间谱。优选地对检测到的离子信号进行放大并将其转换成电压信号。然后，优选地使用快速模数转换器对电压信号进行数字化。然后，优选地处理数字化信号。

优选地确定与一个或多个离子到达离子检测器对应的存在于数字化信号中的分立电压峰的开始时间。类似地，还优选地确定每个分立电压峰的结束时间。然后，优选地确定每个分立电压峰的强度和矩。每个电压峰的确定开始时间和/或结束时间、每个电压峰的强度和每个电压峰的矩优选地被使用或者存储以供进一步处理。

然后，优选地以类似方式处理后续采集得到的数据。执行了多次采集后，优选地组合多次采集得到的数据，并且优选地形成、创建或汇编与离子到达事件有关的离子到达时间和对应强度值的列表。然后，优选地整合多次采集得到的时间和对应强度值，以形成连贯或连续谱或质谱。

优选地进一步处理连贯或连续谱或质谱。优选地确定存在于连贯或连续谱或质谱中的峰或质量峰的强度和到达时间或质量或质荷比。然后，优选地生成包括离子到达时间或者离子质量或质荷比和对应强度值在内的谱或质谱。根据该优选实施例，优选地将飞行时间数据转换成质谱数据。

根据该优选实施例，优选地确定优选地从离子检测器输出的离子或电压信号的二阶微分。优选地将存在于离子或电压信号中的电压峰的开始时间确定为数字化信号的二阶微分下降到零以下的时间。类似地，优选地将电压峰的结束时间确定为数字化信号的二阶微分上升到零以上的时间。

根据一个次优选实施例，可将电压峰的开始时间确定为数字化信号上升到预定阈值以上的时间。类似地，可将电压峰的结束时间确定为数字化信号后来下降到预定阈值以下的时间。

优选地根据由电压峰的确定开始时间界定并且以电压峰的确定结束时间结束的所有数字化测量结果之和来确定电压峰的强度。

优选地针对由电压峰的开始时间和结束时间界定的所有数字化测量结果、根据每个数字化测量结果与该数字化测量结果和电压峰开始时间或电压峰结束时间之间的数字化时间间隔的数目的乘积之和来确定电压峰的矩。

可替选地，可根据在通过将电压峰开始时间与电压峰结束时间之间的每个连续数字化测量结果相加而逐个时间间隔累进地计算峰强度时的电压峰运转强度之和来确定电压峰的矩。

优选地记录并且优选地使用每次采集得到的每个电压峰的开始时间和/或结束时间、每个电压峰的强度和每个电压峰的矩。

优选地使用电压峰的开始时间和/或结束时间、电压峰的强度和电压峰的矩来计算由离子检测器检测到的一个或多个离子的代表或平均飞行时间。然后，可优选地记录或存储代表或平均飞行时间以供进一步处理。

通过将电压峰的矩除以电压峰的强度以确定电压峰的形心时间，可确定一个或多个离子的代表或平均飞行时间。然后，视情况而定，可将电压峰的形心时间与电压峰的开始时间相加，或者可将电压峰的结束时间减去电压峰的形心时间。有利地，代表或平均飞行时间可计算至比数字化时间间隔的精度更高的精度。

优选地存储每次采集得到的每个电压峰所关联的代表或平均飞行时间和对应强度值。然后，优选地将多次采集得到的数据汇集或组合成包括时间和对应强度值的单个数据集。

然后，优选地处理包括多次采集得到的代表或平均飞行时间和对应强度值的单个数据集，使得数据被优选地整合以形成单个连贯或连续质谱。根据一个实施例，可使用积分算法来整合时间和强度对。根据一个实施例，可通过一个或多个遍次的矩形波串积分器、移动平均算法或其它积分算法来整合数据。

所得到的单个连贯或连续谱或质谱优选地包括均匀或非均匀时间、质量或质荷比间隔处的连续强度。如果单个连贯或连续谱或质谱包括均匀时间间隔处的连续强度，则这些时间间隔可对应于或可不对应于模数转换器的数字化时间间隔的简分数或整数倍。

根据该优选实施例，强度数据间隔的频率优选地使得峰或质量峰内强度数据间隔的数目大于四、更优选地大于八。根据一个实施例，峰或质量峰内强度数据间隔的数目可以是十六或更多。

然后，可进一步处理所得到的单个连贯或连续谱或质谱，使得数据或质谱数据优选地缩减为飞行时间、质量或质荷比值和对应强度值。

根据该优选实施例，优选地以与优选地处理每次采集得到的电压信号的方式类似的方式处理单个连贯或连续谱或质谱，以将连贯或连续谱或质谱缩减为多个飞行时间、质量或质荷比值和关联的强度值。可优选地通过将飞行时间数据转换成质谱数据来产生或输出分立质谱。

根据该优选实施例，优选地确定在连续谱或质谱中观察到的每个峰、质量峰或数据峰的开始时间或点。类似地，还优选地确定每个峰、质量峰或数据峰的结束时间或点。然后，优选地获得每个峰、质量峰或数据峰的强度。还优选地获得每个峰、质量峰或数据峰的矩。优选地根据峰、质量峰或数据峰的开始时间或点和/或峰、质量峰或数据峰的结束时间或点、峰、质量峰或数据峰的合成矩以及数据峰合成强度来获得每个峰、质量峰或数据峰的飞行时间。

可将峰、质量峰或数据峰的开始时间或点确定为连贯或连续谱或质谱上升到预定阈值以上的时间。可将峰、质量峰或数据峰的后续结束时间或点确定为连贯或连续谱或质谱下降到预定阈值以下的时间。

可替选地，可将峰、质量峰或数据峰的开始时间或点确定为连贯或连续谱或质谱的二阶微分下降到零或其它值以下的时间或点。类似地，可将峰、质量峰或数据峰的结束时间或点确定为连贯或连续谱或质谱的二阶微分后来上升到零或其它值以上的时间或点。

可根据由峰、质量峰或数据峰的开始时间或点以及峰、质量峰或数据峰的结束时间或点界定的所有质量或数据点的强度之和来确定峰、质量峰或数据峰的合成强度。

优选地针对由质量峰或数据峰的开始时间或点和结束时间或点界定的所有质量或数据点、根据每个质量或数据点强度与质量峰或数据峰飞行时间和开始时间或点或结束时间或点之间的时间差的乘积之和来确定每个峰、质量峰或数据峰的合成矩。

通过将峰、质量峰或数据峰的合成矩除以峰、质量峰或数据峰的合成强度以确定峰、质量峰或数据峰的形心时间，可确定峰、数据或质量峰的飞行时间。然后，视情况而定，优选地将峰、质量峰或数据峰的形心时间与峰、质量峰或数据峰的开始时间或点相加，或者将峰、质量峰或数据峰的结束时间或点减去峰、质量峰或数据峰的形心时间。峰、质量峰或数据峰的飞行时间可计算至比数字化时间间隔的精度更高的精度以及比每个峰、质量峰或数据峰的精度更高的精度。

然后，可将每个峰、质量峰或数据峰的飞行时间和对应强度值的集合转换成质量或质荷比值和对应强度值的集合。通过使用由校准过程导出的关系对数据进行转换，可执行飞行时间数据到质量或质荷比数据的转换，而这在本领域中众所周知。

附图说明

现在仅通过例子并且参照附图来描述本发明的各实施例，在附图中：

图1示出了通过使用MALDI离子源使样品离子化、并使用正交加速飞行时间质量分析器对所得到的离子进行质量分析而采集到的聚乙二醇的原始未经处理的合成质谱的一部分；

图2示出了根据单次实验运转采集到的、并且与其它谱一起求和以形成图1中所示合成质谱的一个谱；

图3示出了在根据优选实施例被处理以提供质荷比和强度对形式的数据之后的图2中所示谱；

图4示出了将48个单独的经处理的飞行时间质谱进行求和或相组合的结果；

图5示出了使用矩形波串积分算法来整合图4中所示数据对以形成连续质谱的结果；

图6示出了图5中所示连续质谱的二阶微分；以及

图7示出了通过将图5中所示连续质谱缩减为分立质谱而由图4中所示数据导出的作为结果的质量峰。

具体实施方式

根据一个优选实施例，优选地提供这样的飞行时间质量分析器：其优选地包括合并了模数转换器而不是常规的时间数字转换器的检测器系统。优选地由飞行时间质量分析器对离子进行质量分析，且优选地由离子检测器检测离子。离子检测器优选地包括微通道板(MCP)电子倍增器组件。优选地提供这样的电流电压转换器或放大器：其优选地响应于从微通道板离子检测器输出的电子脉冲而产生电压脉冲或信号。响应于单个离子到达离子检测器的电压脉冲或信号优选地具有1ns到3ns的半高宽。

优选地使用例如快速8位瞬态记录器或模数转换器(ADC)对因一个或多个离子到达飞行时间质量分析器的离子检测器而产生的电压脉冲或信号进行数字化。瞬态记录器或模数转换器的采样速率优选的是1GHz或更快。

电压脉冲或信号可被信号阈值化，其中优选地将模数转换器输出的每个数减去常数或恒定值，以去除大部分任何模数转换器噪声。在减去常数或恒定值之后，如果信号变为负的，则优选地将信号的该部分重置为零。

确定电压峰的开始时间和结束时间

优选地将平滑算法如移动平均或矩形波串积分器算法应用于从模数转换器输出的谱。可替选地，可将Savitsky Golay算法、Hites Biemann算法或其它类型的平滑算法应用于数据。例如，单遍次的以三个数字化间隔的窗进行的移动平均由下式给出：

s(i)＝m(i-1)+m(i)+m(i+1)                    (1)

其中m(i)是在模数转换器时间元i中记录的以位为单位的强度值，s(i)是平滑过程的结果。

可将多遍次的平滑算法应用于数据。

平滑了原始飞行时间ADC数据后，优选地获得或确定优选地经平滑的数据的二阶微分，以检测任何离子到达事件或峰的存在。

优选地确定二阶微分的过零点，并优选地使用这些过零点来指示或确定每个观察到的电压峰或离子信号峰的开始时间和结束时间。如果噪声水平在整个飞行时间谱中并非恒定或者如果噪声水平在各个飞行时间谱之间波动，则这种峰定位方法是特别有利的。

以三个数字化间隔的移动窗进行的简单差分计算将得到数字化信号的一阶微分D1(i)，其可由下式表示：

D1(i)＝s(i+1)-s(i-1)                  (2)

其中s(i)是针对时间元i输入的任何平滑过程的结果。

然后，可优选地以三个数字化间隔的移动窗来重复差分计算。相应地，将得到一阶微分D1(i)的二阶微分D2(i)。这可由下式表示：

D2(i)＝D1(i+1)-D1(i-1)               (3)

二阶微分由此可由下式表示：

D2(i)＝s(i+2)-2.s(i)+s(i-2)          (4)

可以不同的移动窗宽度执行此差分计算。差分窗的宽度优选的是电压脉冲半高宽的33％到100％，更优选的约为67％。

二阶微分D2(i)优选的是完整的，以定位或确定观察到的电压峰的开始时间和结束时间。电压峰的开始时间t1可以取为紧接在二阶微分下降到零以下之后的数字化间隔。电压峰的结束时间t2可以取为紧接在二阶微分上升到零以上之前的数字化间隔。可替选地，电压峰的开始时间t1可以取为紧接在二阶微分下降到零以下之前的数字化间隔，电压峰的结束时间t2可以取为紧接在二阶微分上升到零以上之后的数字化间隔。

根据一个次优选实施例，电压峰开始时间t1可得自于模数转换器输出的值m(i)上升到阈值水平以上时的数字化时间。类似地，电压峰结束时间t2可得自于模数转换器输出的值m(i)下降到阈值水平以下时的数字化时间。

确定每个电压峰的强度和矩

确定了电压峰或离子信号峰的开始时间和结束时间后，优选地确定由开始时间和结束时间界定的电压峰或离子信号峰的强度和矩。

电压或离子信号的峰强度优选地对应于峰或信号的面积，并且优选地由下式描述：

$I=\underset{i=t1}{\overset{i=t2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_i---\left(5\right)$

其中I是经确定的电压峰强度，m_i是在模数转换器时间元i中记录的以位为单位的强度值，t1是与电压峰的开始对应的模数转换器数字化时间元的编号，t2是与电压峰的结束对应的模数转换器数字化时间元的编号。

相对于电压峰的开始的矩M₁优选地由下式描述：

$M_1=\underset{i=t1}{\overset{i=t2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_i\&CenterDot;i---\left(6\right)$

相对于电压峰的结束的矩M₂优选地由下式描述：

$M_2=\underset{i=t1}{\overset{i=t2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_i\&CenterDot;(\mathrm{\&delta;t}-i+1)---\left(7\right)$

其中：

δt＝t2-t1                       (8)

尤为感兴趣的是相对于电压峰的结束的矩M₂的计算。可替选地，可使用下式计算M₂：

$M_2=\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{i=t1}{\overset{i=t2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{m}_i---\left(9\right)$

上式展示了执行起来很快的形式的计算。它可改写为如下形式：

$M_2=\underset{i=t1}{\overset{i=t2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_i---\left(10\right)$

其中I_i是执行等式(5)时各阶段计算出的强度。

由此可以在计算强度时计算该矩。优选地通过对计算强度时各阶段的强度的累计进行求和来获得该矩。

根据一个实施例，这种计算可使用现场可编程门阵列(FPGA)很迅速地执行，在FPGA中，可以本质上并行的方式执行大数据数组的计算。

优选地记录计算出的强度值和矩值以及与电压峰或离子信号的开始时间和/或结束时间对应的时间元的编号以供进一步处理。

确定每个电压峰的形心飞行时间值

通过将电压峰的矩除以电压峰的面积或强度，可计算出电压峰相对于峰的开始的形心时间C₁：

$C_1=\frac{M_1}{I}---\left(11\right)$

如果被记录为电压峰的开始的时间元是t1，则电压峰所关联的代表或平均时间t是：

t＝t1+C₁                  (12)

另一方面，电压峰相对于峰的结束的形心时间C₂可由下式算出：

$C_2=\frac{M_2}{I}---\left(13\right)$

如果被记录为电压峰的结束的时间元是t2，则电压峰所关联的代表或平均时间t是：

t＝t2-C₂                         (14)

t的计算值的精度依赖于在等式(11)或(13)中计算的除法的精度。除法计算与此过程中的其它计算相比较为缓慢，因此，所需精度越高，所需计算时间就越长。

根据一个实施例，优选地记录谱中每个电压峰的开始和结束时间t1、t2、对应的强度I和计算出的矩M₁或M₂。可离线地计算对应的离子到达时间。此方法允许计算t至任何所需精度。可替选地，可实时地计算t的值。

在呈阵列的存储器位置存储离子到达时间和对应强度值

单个飞行时间谱可包括因多个离子到达检测器而产生的若干电压峰。优选地分析每个电压峰并将其转换成时间值和对应强度值。每个电压峰的时间和强度值优选地存储在呈阵列的存储器位置之一。呈阵列的存储器位置优选地与飞行时间谱的预定时间间隔或子部分对应或有关。例如，飞行时间谱可具有100μs的持续时间，该谱可细分成呈阵列的500,000个相等时间间隔。每个时间间隔或子部分将具有200ps的宽度或持续时间。

组合来自多个飞行时间谱的时间和强度值

优选地获得后续飞行时间谱并以与上述方式类似的方式处理这些谱，即，优选地分析这些谱并优选地确定与离子到达事件对应的时间和强度值。如果来自后续飞行时间谱的经确定的离子飞行时间落入已经包含时间和对应强度值的时间间隔、子部分或存储器阵列单元内，则根据该优选实施例，优选地组合两个数据值以得到新的单个时间值和对应强度值。优选地使用加权平均或质心计算来计算新的飞行时间值t’：

$t^{,}=\frac{t_1.I_1+t_2.I_2}{I_1+I_2}---\left(15\right)$

其中t₁是来自第一飞行时间谱的离子飞行时间，I₁是对应强度值，且其中t₂是来自第二飞行时间谱的离子飞行时间，I₂是对应强度值。t₁和t₂均落入同一时间间隔、子部分或存储器阵列单元内。

优选地通过将两个强度相加来计算新的强度I’：

I′＝I₁+I₂                      (16)

优选地对所需数目的飞行时间谱重复上述针对落入同一时间间隔、子部分或存储器阵列单元内的数据以加权方式组合数据的过程。完成该处理后，优选地产生时间和对应强度值的有序列表。

合成时间和强度数据的进一步处理

然后，根据一个实施例，通过应用平滑函数来进一步处理时间和强度对，从而提供连续谱。然后，优选地以与前面针对电压峰讨论的方式类似的方式对优选地经平滑的数据进行峰检测和峰形心计算。相应地，优选地获得连续谱的二阶微分并优选地确定峰的开始时间和结束时间。优选地确定每个峰的强度和形心时间。在平滑和二重差分计算中使用的宽度和增量可与ADC的数字化速率无关。

根据该优选实施例，优选地将从多个谱得到的强度和飞行时间值汇集成单个合成列表。然后，优选地使用例如移动平均或矩形波串积分器算法来处理该合成数据集。移动窗优选地具有时间宽度W(t)，且移动窗步进的时间增量优选的是S(t)。W(t)和S(t)均可被分配彼此完全独立并且完全独立于模数转换器数字化间隔的值。W(t)和S(t)均可具有恒定值，或者可以是时间的可变函数。

根据该优选实施例，积分窗的宽度W(t)优选的是质量峰半高宽的33％到100％，更优选的约为67％。步进间隔S(t)优选地使得质量峰内的步的数目至少是四，或更优选的至少是八，进一步优选的是十六或更多。

优选地对每个窗内的强度数据求和，并优选地将每个强度和连同对应于求和所在步的时间间隔一起记录。

如果n是所在时间为T(n)的步进间隔S(t)的步的数目，则由第一遍次的简单移动平均或矩形波串积分器算法得到的和G(n)由下式给出：

$G\left(n\right)=\underset{t=T\left(n\right)-0.5.W\left(T\right)}{\overset{t=T\left(n\right)+0.5.W\left(T\right)}{\mathrm{\&Sigma;}}}I\left(t\right)---\left(17\right)$

其中T(n)是在步进间隔S(t)的n个步之后的时间，I(t)是以平均或代表飞行时间t记录的电压峰的强度，W(T)是积分窗在时间T(n)的宽度，G(n)是其中飞行时间处在以时间T(n)为中心的积分窗W(T)内的所有电压峰强度之和。

根据一个实施例，可将多遍次的积分算法应用于数据。然后，优选地提供平滑的连续合成数据集。然后，可优选地进一步分析所得到的连续合成数据集或连续质谱。

分析合成连续谱或质谱

优选地存储根据数据计算出的峰形心时间和强度，这些峰形心时间和强度代表所有采集数据的合成谱。

根据此方法，优选地在实现数据量压缩的同时保持每一单个测量结果的精度，由此减少处理需求。

根据该优选实施例，优选地将强度和对应平均或代表飞行时间对的列表转换成包括质量或质荷比值和强度的质谱数据，从而优选地产生质谱。

根据该优选实施例，优选地确定平滑的连续合成数据集或连续质谱的二阶微分。

优选地确定连续质谱的二阶微分的过零点。二阶微分的过零点指示了合成连续数据集或质谱中的峰或质量峰的开始时间和结束时间。

可通过两个相继差分计算来确定一阶微分和二阶微分。例如，以3个步进间隔的移动窗进行的差分计算将得到连续数据G的一阶微分H1(n)，其可由下式表示：

H1(n)＝G(n+1)-G(n-1)                       (18)

其中G(n)是步n处的一个或多个遍次的积分算法的最终和。

如果再次以3个数字化间隔的移动窗来重复此简单差分计算，则这将得到一阶微分H1(n)的二阶微分H2(n)。这可由下式表示：

H2(i)＝H1(i+1)-H1(i-1)               (19)

两次差分计算的组合可由下式表示：

H2(n)＝G(n+2)-2.G(n)+G(n-2)          (20)

可以不同的移动窗宽度执行此差分计算。差分窗的宽度优选的是质量峰半高宽的33％到100％，更优选的约为67％。

优选地使用二阶微分H2(n)定位在连续谱或质谱中观察到的峰或质量峰的开始时间和结束时间。峰或质量峰的开始时间T1优选的是二阶微分下降到零以下之前的步进间隔。峰或质量峰的结束时间T2优选的是二阶微分上升到零以上之后的步进间隔。可替选地，峰或质量峰的开始时间T1可以是二阶微分下降到零以下之后的步进间隔，峰或质量峰的结束时间T2可以是二阶微分上升到零以上之前的步进间隔。

根据另一个实施例，峰或质量峰的开始时间T1可通过在二阶微分下降到零以下之前和之后的步进间隔中插值得到，且峰或质量峰的结束时间T2可通过在二阶微分上升到零以上之前和之后的步进间隔中插值得到。

根据一个次优选实施例，峰或质量峰开始时间T1和峰或质量峰结束时间T2可得自于积分过程输出G的值上升到阈值水平以上并随后下降到阈值水平以下所用的步进时间。

确定了峰或质量峰的开始时间和结束时间后，优选地确定界定区域内的峰或质量峰的强度和矩所对应的值。峰或质量峰的强度和矩优选地根据由峰或质量峰开始时间以及峰或质量峰结束时间界定的峰或质量峰的强度和飞行时间来确定。

峰或质量峰强度对应于由峰或质量峰开始时间以及峰或质量峰结束时间界定的强度值之和，且可由下式描述：

$A=\underset{t=T1}{\overset{t=T2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_t---\left(21\right)$

其中A是峰或质量峰强度，I_t是飞行时间为t的峰或质量峰的强度，T1是峰或质量峰的开始时间，T2是峰或质量峰的结束时间。

每个峰或质量峰的矩优选地根据由峰或质量峰开始时间以及峰或质量峰结束时间界定的所有峰或质量峰的矩之和来确定。

峰或质量峰相对于峰的开始的矩B₁优选地根据每个峰或质量峰相对于峰或质量峰开始时间的强度和时间差来确定，且优选地由下式给出：

$B_1=\underset{t=T1}{\overset{t=T2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_t.(t-T1)---\left(22\right)$

相对于峰或质量峰结束时间的矩B₂由下式给出：

$B_2=\underset{t=T1}{\overset{t=T2}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_t.(T2-t)---\left(23\right)$

与计算相对于峰或质量峰的开始的矩B₁相比，计算相对于峰或质量峰结束时间的矩B₂没有获得特别的优点。

峰或质量峰所关联的代表或平均时间Tpk由下式给出：

$\mathrm{Tpk}=(T1+\frac{B_1}{A})=(T2-\frac{B_2}{A})---\left(24\right)$

Tpk的计算值的精度依赖于在等式(24)中计算的除法的精度，且Tpk可计算至任何所需精度。

将飞行时间数据转换成质谱数据

优选地在计算机存储器内以列表存储每个峰或质量峰的值Tpk和A。可使用峰或质量峰的飞行时间以及由校准过程导出的飞行时间与质量之间的关系为该峰或质量峰列表分配质量或质荷比。这样的校准过程在本领域中是众所周知的。

飞行时间质谱仪的时间-质量关系的最简单形式由下式给出：

M＝k.(t+t^*)²                   (25)

其中t^＊是等价于飞行时间偏移的仪器参数，k是常数，M是时间t处的质荷比。

可将更复杂的校准算法应用于数据。例如，可使用GB-2401721(Micromass)或GB-2405991(Micromass)中公开的校准过程。

其中飞行时间数据在初始时被转换成质谱数据的可替选实施例

根据一个可替选实施例，每个电压峰所关联的飞行时间值可在初始时使用如前面在等式(25)中描述的时间-质量关系被转换成质量或质荷比。优选地将质量或质荷比和对应强度值存储在呈阵列的存储器位置，这些存储器位置优选地与质谱的预定间隔或子部分对应或有关。

然后，优选地将上述积分过程应用于落入质谱的同一质量间隔、子部分或存储器阵列单元内的任何质量数据。由此形成单个合成质谱，而不是在处理中的最后阶段被转换成质谱的时间和强度值的列表。

积分窗W(m)和/或步进间隔S(m)每个都可设置为恒定值或质量的函数。例如，步进间隔函数S(m)可设置成在每个质谱峰内给出基本上恒定数目的步。

此方法具有优于其它已知方法的若干优点。相对于可能使用了信号的最大值或顶点的简单测量结果的其它布置，优选地改进了测量结果的精度和准确性。这是使用记录于测量结果内的基本上整个信号、而不是仅在顶点或顶点附近测量的结果。该优选方法还给出当因两个或更多离子基本上同时到达而导致离子信号不对称时的平均到达时间的精确表示。信号最大值测量结果将不再反映这些信号的平均到达时间或相对强度。

可以比模数转换器的数字化速率所施加的原始精度更高的精度计算每个检测到的离子信号所关联的时间值t。例如，对于2.5ns的电压峰半高宽和2GHz的模数转换器数字化速率，飞行时间通常可计算至±125ps或更高的精度。

根据此实施例，时间数据优选地在初始时被转换成质量或质荷比数据。然后，优选地使用优选地对质量或质荷比数据进行运算的组合算法。

根据此实施例，优选地在初始时将针对每个离子信号算出的到达时间取平方。由此，离子到达所关联的值现在与离子的质量或质荷比直接有关。还可将质量或质荷比值与一因子相乘以将质量或质荷比转换成标称质量。

针对每个离子信号算出的质量或质荷比值和面积(即，强度)优选地存储在与优选地细分该谱的预定质量或质荷比间隔对应的呈阵列的存储器位置之一。例如，质量或质荷比值和对应面积可存储在具有1/256个质量单位的间隔的阵列中。

如果后续数据集内的针对一离子信号记录的质量或质荷比值落入已经包含质量或质荷比值和对应强度值的预定质量或质荷比间隔、子部分或存储器阵列单元内，则优选地组合两个数据值以得到单个质量或质荷比值和单个对应强度值。优选地使用加权平均或质心计算来计算新的质量或质荷比值m’：

$m\&prime;=\frac{m_1.I_1+m_2.I_2}{I_1+I_2}---\left(26\right)$

其中m₁是来自第一数据集的离子质量或质荷比值，I₁是对应强度值，m₂是来自第二数据集的离子质量或质荷比值，I₂是对应强度值。m₁和m₂均落入同一质量或质荷比窗、间隔、子部分或存储器阵列单元内。

优选地通过将两个强度相加来计算新的强度I’：

I′＝I₁+I₂               (27)

优选地对所需数目的飞行时间谱重复上述过程，从而优选地得到质量或质荷比值和对应强度值的最终合成有序列表。

然后，可通过应用平滑函数来进一步处理合成质量或质荷比数据，以提供连续质谱。然后，优选地以基本上如上所述的方式基于连续质谱进行峰检测和峰形心计算。各检测和测量到的峰优选地对应于各个质量峰。在平滑和二重差分计算中使用的宽度和增量优选地以质量或质荷比为单位，并且优选地与ADC的数字化速率无关。

优选地存储质量峰的峰形心质量或质荷比和对应强度，这些峰形心质量或质荷比和对应强度代表所有采集数据的合成谱。

根据该实施例，每个离子到达时间在初始检测之后直接转换成质量或质荷比。

减去背景峰

根据一个实施例，对落入同一时间或质量间隔、子部分或存储器阵列单元内的时间或质量数据进行组合的处理可使用多达三个扫描范围和背景因子。第一范围(平均)优选地限定将被一起取平均以形成感兴趣化合物的代表谱的、遍及色谱峰顶的扫描的范围。

一个或两个其它范围(相减)可用来限定在峰的每一侧、从色谱的背景开始的扫描的范围。这些扫描优选地被一起取平均以形成代表背景谱。

最后，可将背景谱强度乘以背景因子(X)，然后可将取平均后的峰顶谱减去背景谱强度与背景因子(X)之积，以形成组合谱。

组合处理优选地具有三个阶段。第一阶段是划分质量标度并分别合并“平均”范围和“相减”范围内的谱，由此形成合并的平均谱和合并的相减谱。第二阶段是执行减法并形成合并的结果谱。第三阶段是重新形成质量标度。

在第一和第三阶段中，优选地基于下式计算峰质量和强度：

MassCurr＝((MassCurr＊IntCurr)+(MassNew＊IntNew))/

           (IntCurr+IntNew)

IntCurr＝IntCurr+IntNew

其中MassCurr是当前经调整的质量，MassNew是新的质量，IntCurr是当前经调整的强度，IntNew是新的强度。

根据第一阶段，质量范围可例如分割成优选地以标称质量为中心的、宽度为0.0625amu的质量窗。因而，将使用下列边界来分割41.00与42.00之间的质量范围：

40.96875          41.21875            41.46875        41.71875       41.96875

41.03125          41.28125            41.53125        41.78125       42.03125

41.09375          41.34375            41.59375        41.84375

41.15625          41.40625            41.65625        41.90625

依次使用“平均”范围内的所有扫描，于是每个峰质量优选地被分配给这些质量窗之一。如果特定质量窗中已经存在峰或峰的合并，则优选地使该峰的质量(MassNew)和强度(IntNew)值与当前值(MassCurr，IntCurr)合并以形成新的当前值。

例如，将质量为44.5791、强度为1671的峰添加至包含具有当前质量为44.5635和当前强度1556的数据在内的质量窗将启动如下合并：

MassCurr＝((44.5635＊1556)+(44.5791＊1671))/

           (1556+1671)

        ＝44.5716

IntCurr＝1556+1671＝3227

在已处理了“平均”范围内的所有扫描的所有峰后，优选地将每个窗中的强度(IntCurr)除以“平均”范围内扫描的总数，以形成合并的平均谱。

然后，优选地使用“相减”范围内的所有扫描来执行相同的处理。优选地将最终强度除以“相减”范围内的扫描的总数。如果存在两个“相减”范围，则优选地将最终强度除以两个范围内的扫描的总数。

优选地将所有强度值乘以放大因子(X)以得到合并的相减谱。

优选实施例

本发明的优选实施例的一个重要方面是：可以比ADC数字化间隔或ADC数字化间隔的简分数提供的精度显著更高的精度存储电压峰时间。

根据一个实施例，可处理数据以便产生其中每个质谱峰(离子到达包络)内步进间隔的数目基本上恒定的最终谱。已经知道，对于使用恒定数字化间隔记录的飞行时间谱(或者该飞行时间谱以恒定元宽度、使用直方图技术、由很多飞行时间谱来构造)，每质量峰(离子到达包络)的点数目随质量增加。此效应可能使进一步处理复杂化并且可能导致要存储的数据量的不必要增加。根据此实施例，没有对步进间隔选择的约束，且步进间隔函数可设置为在每个质量峰内获得恒定数目的步。

下面的分析说明了这样的步进间隔函数的一个例子。除了在低质荷比值处以外，正交加速飞行时间质谱仪的分辨率R随质荷比近似恒定：

$R=\frac{t}{2\mathrm{\&Delta;t}}---\left(28\right)$

其中R是质量分辨率，t是质量峰的飞行时间，Δt是形成质量峰的离子到达包络的宽度。

在分辨率近似恒定的情况下，峰宽度与飞行时间t成比例：

$\mathrm{\&Delta;t}=\frac{t}{2R}---\left(29\right)$

因而，为了在质量峰内获得近似恒定数目的步，步进间隔S(t)需要与飞行时间t近似成比例地增大。

对于其中分辨率与质量之间的关系更为复杂的质谱仪，可能希望使用将步进间隔S(t)与飞行时间t相联系的更复杂函数。

现在参照图1-7说明本发明的优选实施例。

图1示出了通过对聚乙二醇样品进行质量分析而获得的质谱的一部分。使用基质辅助激光解吸电离(MALDT)离子源使该样品离子化。使用正交加速飞行时间质量分析器采集质谱。图1中所示质谱是将通过发射激光48次而生成的48个单独飞行时间谱(即，获得了48个单独采集结果)相组合或求和的结果。使用2GHz8位模数转换器来采集或记录飞行时间谱。

图2示出了与图1中所示质荷比范围相同的质荷比范围内的单个谱。因各个离子到达离子检测器而产生信号。

图3示出了根据本发明的一个实施例通过使用平滑窗为七个时间数字化点的二遍次移动平均平滑函数(等式1)处理图2中所示单个谱的结果。然后，使用三点移动窗差分计算(等式4)将经平滑的信号微分两次。将二阶微分的过零点确定为该谱内感兴趣信号的开始点和结束点。然后，使用等式13确定每个信号的形心。记录每个检测到的信号的强度和等式14所确定的时间。所得到的经处理的质谱数据以强度-时间对的形式在图3中示出。针对每个离子到达而进行的形心计算的精度高于模数转换器的各个时间间隔所提供的精度。

图4示出了根据该优选实施例将每个都已使用前面结合图3描述的方法预处理的48个单独谱相组合的结果。组合包括强度-时间对的48组经处理的数据，以形成包括多个强度-时间对的合成数据集。

提供或获得了图4中所示合成数据集后，根据该优选实施例，优选地使用例如二遍次的矩形波串积分算法来整合合成数据集。根据一个实施例，积分算法可具有615ps的宽度和246ns的步进间隔。图5中示出了所得到的经整合和平滑的数据集或连续质谱。可以看出，与图1中所示的原始模数转换器数据或质谱相比，该谱内的质量分辨率和信噪比大为改进。

图6示出了图5中所示单个经处理的连续质谱的二阶微分。使用1.23ns的移动窗导出二阶微分。使用二阶微分的过零点来确定连续质谱内观察到的质量峰的开始点和结束点。

图7示出了根据该优选实施例获得的最终质荷比和对应强度值。根据该优选实施例，将图4中所示48个谱整合为连续质谱，然后将连续质谱缩减为分立质谱。使用等式(24)确定每个质量峰的飞行时间，并且使用等式(21)确定每个质量峰的强度。

对于图1-7中所示的所有谱，已使用由简单校准过程导出的时间-质量关系将时间轴转换成质荷比轴。在所示质量处，0.5ns的ADC数字化间隔近似等价于0.065道尔顿的质量。

根据该优选实施例，飞行时间检测器(二次电子倍增器)可包括微通道板、光电倍增器或电子倍增器或这些类型的检测器的组合。

ADC的数字化速率可以是均匀或非均匀的。

根据本发明的一个实施例，可将若干电压峰的计算强度I和飞行时间t组合成单个代表峰。如果谱中电压峰的数目大并且/或者谱的数目大，则电压峰的最终总数可变得很大。因此，以此方式组合数据将有利地减少存储器需求和后续处理时间。

单个代表峰可由时间范围足够窄的电压峰成分组成，以使得数据完整性不受危害并且使得质谱保持其分辨率。希望仍然可以足够的精度确定峰或质量峰开始时间和结束时间，以使得所得到的峰或质量峰由将不发生这种初始峰合并的基本上原来的电压峰组成。单个代表峰优选地具有精确地代表所有电压峰成分的组合强度和组合加权飞行时间的强度和飞行时间。所得到的峰或质量峰的强度和飞行时间无论数据处理中是否发生了电压峰的某种合并都优选地基本上相同。

虽然已参照诸优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员应理解，在不脱离如所附权利要求中阐明的本发明范围的情况下，可以对前面讨论的诸特定实施例作出形式和细节上的各种改变。

Claims (122)

1.一种质谱分析方法，包括：

对从离子检测器输出的第一信号进行数字化以产生第一数字化信号；

确定或获得所述第一数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据所述第一数字化信号的所述二阶微分或所述二阶差分来确定一个或多个第一离子的到达时间T₁；

确定所述一个或多个第一离子的强度I₁；

对从所述离子检测器输出的第二信号进行数字化以产生第二数字化信号；

确定或获得所述第二数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据所述第二数字化信号的所述二阶微分或所述二阶差分来确定一个或多个第二离子的到达时间T₂；

确定所述一个或多个第二离子的强度I₂；并且

确定所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂是否落入所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，其中如果确定了所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂落入所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的所述时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则所述方法还包括：(i)确定所述一个或多个第一离子的T₁和所述一个或多个第二离子的T₂的平均到达时间T’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个第一离子的I₁和所述一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和/或第二信号包括输出信号、电压信号、离子信号、离子电流、电压脉冲或电子电流脉冲。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述平均到达时间T’遵循如下关系：

$T\&prime;=\frac{T_1{I}_1+T_2{I}_2}{I_1+I_2}$

4.如权利要求1、2或3所述的方法，其中所述组合强度I’遵循如下关系：

I′＝I₁+I₂

5.如任一前述权利要求所述的方法，还包括用所述平均到达时间T’和所述组合强度I’替换所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁和确定强度I₁并且替换所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂和确定强度I₂。

6.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述时间段、时间窗或存储器阵列单元具有一宽度，其中所述宽度落入从以下范围中选择的范围内：(i)<1ps；(ii)1-10ps；(iii)10-100ps；(iv)100-200ps；(v)200-300ps；(vi)300-400ps；(vii)400-500ps；(viii)500-600ps；(ix)600-700ps；(x)700-800ps；(xi)800-900ps；(xii)900-1000ps；(xiii)1-2ns；(xiv)2-3ns；(xv)3-4ns；(xvi)4-5ns；(xvii)5-6ns；(xviii)6-7ns；(xix)7-8ns；(xx)8-9ns；(xxi)9-10ns；(xxii)10-100ns；(xxiii)100-500ns；(xxiv)500-1000ns；(xxv)1-10μs；(xxvi)10-100μs；(xxvii)100-500μs；(xxviii)>500μs。

7.如任一前述权利要求所述的方法，还包括在采集时间段内获得所述第一信号和/或所述第二信号，其中所述采集时间段的长度选自于：(i)<1μs；(ii)1-10μs；(iii)10-20μs；(iv)20-30μs；(v)30-40μs；(vi)40-50μs；(vii)50-60μs；(viii)60-70μs；(ix)70-80μs；(x)80-90μs；(xi)90-100μs；(xii)100-110μs；(xiii)110-120μs；(xiv)120-130μs；(xv)130-140μs；(xvi)140-150μs；(xvii)150-160μs；(xviii)160-170μs；(xix)170-180μs；(xx)180-190μs；(xxi)190-200μs；(xxii)200-250μs；(xxiii)250-300μs；(xxiv)300-350μs；(xxv)350-400μs；(xxvi)450-500μs；(xxvii)500-1000μs；以及(xxviii)>1ms。

8.如权利要求7所述的方法，还包括将所述采集时间段细分成n个时间段、时间窗或存储器阵列单元，其中n选自于：(i)<100；(ii)100-1000；(iii)1000-10000；(iv)10,000-100,000；(v)100,000-200,000；(vi)200,000-300,000；(vii)300,000-400,000；(viii)400,000-500,000；(ix)500,000-600,000；(x)600,000-700,000；(xi)700,000-800,000；(xii)800,000-900,000；(xiii)900,000-1,000,000；以及(xiv)>1,000,000。

9.如权利要求8所述的方法，其中每个所述时间段、时间窗或存储器阵列单元具有基本上相同的长度、宽度或持续时间。

10.如任一前述权利要求所述的方法，还包括使用模数转换器或瞬态记录器对所述第一信号和/或所述第二信号进行数字化。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述模数转换器或瞬态记录器包括n位模数转换器或瞬态记录器，其中n包括8、10、12、14或16。

12.如权利要求10或11所述的方法，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有从以下速率中选择的采样或采集速率：(i)<1GHz；(ii)1-2GHz；(iii)2-3GHz；(iv)3-4GHz；(v)4-5GHz；(vi)5-6GHz；(vii)6-7GHz；(viii)7-8GHz；(ix)8-9GHz；(x)9-10GHz；以及(xi)>10GHz。

13.如权利要求10、11或12中任一权利要求所述的方法，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有基本上均匀的数字化速率。

14.如权利要求10、11或12中任一权利要求所述的方法，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有基本上非均匀的数字化速率。

15.如任一前述权利要求所述的方法，还包括将所述第一数字化信号和/或所述第二数字化信号减去常数或恒定值。

16.如权利要求15所述的方法，其中在将所述第一数字化信号减去常数或恒定值之后，如果所述第一数字化信号的一部分下降到零以下，则所述方法还包括将所述第一数字化信号的所述部分重置为零。

17.如权利要求15或16所述的方法，其中在将所述第二数字化信号减去常数或恒定值之后，如果所述第二数字化信号的一部分下降到零以下，则所述方法还包括将所述第二数字化信号的所述部分重置为零。

18.如任一前述权利要求所述的方法，还包括平滑所述第一数字化信号和/或所述第二数字化信号。

19.如权利要求18所述的方法，还包括使用移动平均、矩形波串积分器、Savitsky Golay或Hites Biemann算法来平滑所述第一数字化信号和/或所述第二数字化信号。

20.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述根据所述第一数字化信号的所述二阶微分确定一个或多个第一离子的到达时间T₁的步骤包括确定所述第一数字化信号的所述二阶微分的一个或多个过零点。

21.如权利要求20所述的方法，还包括将离子到达事件的开始时间T_1开始确定或设置为对应于紧接在所述第一数字化信号的所述二阶微分下降到零或其它值以下的时间之前或之后的数字化间隔。

22.如权利要求20或21所述的方法，还包括将离子到达事件的结束时间T_1结束确定或设置为对应于紧接在所述第一数字化信号的所述二阶微分上升到零或其它值以上的时间之前或之后的数字化间隔。

23.如任一前述权利要求所述的方法，还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第一数字化信号中的一个或多个峰的强度。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述确定存在于所述第一数字化信号中的一个或多个峰的强度的步骤包括确定由所述开始时间T_1开始和/或由所述结束时间T_1结束界定的存在于所述第一数字化信号中的一个或多个峰的面积。

25.如任一前述权利要求所述的方法，还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第一数字化信号中的一个或多个峰的矩。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第一数字化信号中的一个或多个峰的矩的步骤包括确定由所述开始时间T_1开始和/或由所述结束时间T_1结束界定的峰的矩。

27.如任一前述权利要求所述的方法，还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第一数字化信号中的一个或多个峰的形心时间。

28.如任一前述权利要求所述的方法，还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第一数字化信号中的一个或多个峰的平均或代表时间。

29.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述根据所述第二数字化信号的所述二阶微分确定一个或多个第二离子的到达时间T₂的步骤包括确定所述第二数字化信号的所述二阶微分的一个或多个过零点。

30.如权利要求29所述的方法，还包括将离子到达事件的开始时间T_2开始确定或设置为对应于紧接在所述第二数字化信号的所述二阶微分下降到零或其它值以下的时间之前或之后的数字化间隔。

31.如权利要求29或30所述的方法，还包括将离子到达事件的结束时间T_2结束确定或设置为对应于紧接在所述第二数字化信号的所述二阶微分上升到零或其它值以上的时间之前或之后的数字化间隔。

32.如任一前述权利要求所述的方法，还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第二数字化信号中的一个或多个峰的强度。

33.如权利要求32所述的方法，其中所述确定存在于所述第二数字化信号中的一个或多个峰的强度的步骤包括确定由所述开始时间T_2开始和/或由所述结束时间T_2结束界定的存在于所述第二数字化信号中的一个或多个峰的面积。

34.如任一前述权利要求所述的方法，还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第二数字化信号中的一个或多个峰的矩。

35.如权利要求34所述的方法，其中所述确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第二数字化信号中的一个或多个峰的矩的步骤包括确定由所述开始时间T_2开始和/或由所述结束时间T_2结束界定的峰的矩。

36.如任一前述权利要求所述的方法，还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第二数字化信号中的一个或多个峰的形心时间。

37.如任一前述权利要求所述的方法，还包括确定与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述第二数字化信号中的一个或多个峰的平均或代表时间。

38.如任一前述权利要求所述的方法，还包括：

对从所述离子检测器输出的一个或多个另外的信号进行数字化以产生一个或多个另外的数字化信号；

确定或获得所述一个或多个另外的数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据所述一个或多个另外的数字化信号的所述二阶微分或所述二阶差分来确定一个或多个另外的离子的到达时间T_n；并且

确定所述一个或多个另外的离子的强度I_n。

39.如权利要求38所述的方法，还包括确定所述一个或多个另外的离子的确定到达时间T_n是否落入一个或多个其它离子的确定到达时间T₀所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，其中如果确定了所述一个或多个另外的离子的确定到达时间T_n落入所述一个或多个其它离子的确定到达时间T₀所落入的所述时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则所述方法还包括：(i)确定所述一个或多个另外的离子的T_n和所述一个或多个其它离子的T₀的平均到达时间T_n’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个另外的离子的I_n和所述一个或多个其它离子的I₀的组合强度I_n’。

40.如权利要求39所述的方法，其中所述平均到达时间T_n’遵循如下关系：

$T_n\&prime;=\frac{T_n{I}_n+T_0{I}_0}{I_n+I_0}$

41.如权利要求39或40所述的方法，其中所述组合强度I_n’遵循如下关系：

I_n′＝I_n+I₀

42.如权利要求39、40或41所述的方法，还包括用所述平均到达时间T_n’和所述组合强度I_n’替换所述一个或多个另外的离子的确定到达时间T_n和确定强度I_n并且替换所述一个或多个其它离子的确定到达时间T₀和确定强度I₀。

43.如权利要求39-42中任一权利要求所述的方法，其中所述对所述一个或多个另外的信号进行数字化的步骤包括对来自所述离子检测器的至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000个信号进行数字化，每个信号对应于单独实验运转或采集。

44.如任一前述权利要求所述的方法，还包括存储与一个或多个离子到达事件对应的存在于所述数字化信号中的一个或多个峰的确定时间或平均时间和/或强度。

45.如权利要求38-44中任一权利要求所述的方法，还包括将至少一些或每个所述一个或多个另外的数字化信号减去常数或恒定值。

46.如权利要求45所述的方法，其中在将所述一个或多个另外的数字化信号减去常数或恒定值之后，如果至少一些或每个所述一个或多个另外的数字化信号的一部分下降到零以下，则所述方法还包括将所述一个或多个另外的数字化信号的所述部分重置为零。

47.如权利要求38-46中任一权利要求所述的方法，还包括平滑所述一个或多个另外的数字化信号。

48.如权利要求47所述的方法，还包括使用移动平均、矩形波串积分器、Savitsky Golay或Hites Biemann算法来平滑所述一个或多个另外的数字化信号。

49.如权利要求38-48中任一权利要求所述的方法，其中所述根据每个所述一个或多个另外的数字化信号的所述二阶微分来确定所述一个或多个另外的离子的到达时间的步骤包括确定所述一个或多个另外的数字化信号的每个所述二阶微分的一个或多个过零点。

50.如权利要求49所述的方法，还包括将离子到达事件的开始时间T_n开始确定或设置为对应于紧接在一个或多个另外的数字化信号的二阶微分下降到零或其它值以下的时间之前或之后的数字化间隔。

51.如权利要求49或50所述的方法，还包括将离子到达事件的结束时间T_n结束确定或设置为对应于紧接在所述一个或多个另外的数字化信号的二阶微分上升到零或其它值以上的时间之前或之后的数字化间隔。

52.如权利要求38-51中任一权利要求所述的方法，其中所述确定与离子到达事件有关的所述一个或多个另外的数字化信号的强度的步骤包括确定由所述开始时间T_n开始和/或所述结束时间T_n结束界定的输出信号峰、电压信号峰、离子信号峰、离子电流峰或电压脉冲的面积。

53.如权利要求38-52中任一权利要求所述的方法，还包括确定与离子到达事件有关的所述一个或多个另外的数字化信号的矩。

54.如权利要求53所述的方法，其中所述确定与离子到达事件有关的所述一个或多个另外的数字化信号的矩的步骤包括确定由所述开始时间T_n开始和/或所述结束时间T_n结束界定的输出信号峰、电压信号峰、离子信号峰、离子电流峰或电压脉冲的矩。

55.如权利要求38-54中任一权利要求所述的方法，还包括确定与离子到达事件有关的所述一个或多个另外的数字化信号的形心时间。

56.如权利要求38-55中任一权利要求所述的方法，还包括确定与离子到达事件有关的所述一个或多个另外的数字化信号的平均或代表时间。

57.如权利要求38-56中任一权利要求所述的方法，还包括存储与离子到达事件有关的所述一个或多个另外的数字化信号的平均或代表时间和/或强度。

58.如权利要求38-57中任一权利要求所述的方法，还包括组合与有关离子到达事件的峰的时间和强度有关的数据。

59.如权利要求58所述的方法，还包括使用移动平均积分器算法、矩形波串积分器算法、Savitsky Golay算法或Hites Biemann算法来组合与有关离子到达事件的峰的时间和强度有关的数据。

60.如权利要求58或59所述的方法，还包括提供连续时间谱或质谱。

61.如权利要求60所述的方法，还包括确定或获得所述连续时间谱或质谱的二阶微分或二阶差分。

62.如权利要求61所述的方法，还包括根据所述连续时间谱或质谱的所述二阶微分或所述二阶差分来确定一个或多个离子、峰或质量峰的到达时间或质量或质荷比。

63.如权利要求62所述的方法，其中所述根据所述连续时间谱或质谱的所述二阶微分来确定一个或多个离子、峰或质量峰的到达时间或质量或质荷比的步骤包括确定所述连续时间谱或质谱的所述二阶微分的一个或多个过零点。

64.如权利要求63所述的方法，还包括将峰或质量峰的开始点M_{开 始}确定或设置为对应于紧接在所述连续时间谱或质谱的所述二阶微分下降到零或其它值以下的时间点之前或之后的步进间隔。

65.如权利要求63或64所述的方法，还包括将峰或质量峰的结束点M_结束确定或设置为对应于紧接在所述连续时间谱或质谱的所述二阶微分上升到零或其它值以上的时间点之前或之后的步进间隔。

66.如权利要求60-65中任一权利要求所述的方法，还包括根据所述连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的强度。

67.如权利要求66所述的方法，其中所述根据所述连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的强度的步骤包括确定由所述开始点M_开始和/或所述结束点M_结束界定的峰或质量峰的面积。

68.如权利要求60-67中任一权利要求所述的方法，还包括根据所述连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的矩。

69.如权利要求68所述的方法，其中所述根据所述连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的矩的步骤包括确定由所述开始点M_开始和/或所述结束点M_结束界定的峰或质量峰的矩。

70.如权利要求60-69中任一权利要求所述的方法，还包括根据所述连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的形心时间或质量。

71.如权利要求60-70中任一权利要求的方法，还包括根据所述连续时间谱或质谱确定峰或质量峰的平均或代表时间或质量。

72.如任一前述权利要求所述的方法，还包括将时间数据转换成质量或质荷比数据。

73.如任一前述权利要求所述的方法，还包括显示或输出质谱，其中所述质谱包括多个质谱数据点，其中每个数据点视为代表一种离子，且其中每个数据点包括强度值和质量或质荷比值。

74.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述离子检测器包括微通道板、光电倍增器或电子倍增器装置。

75.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述离子检测器还包括响应于一个或多个离子到达所述离子检测器而产生电压脉冲的电流电压转换器或放大器。

76.如任一前述权利要求所述的方法，还包括提供质量分析器。

77.如权利要求76所述的方法，其中所述质量分析器包括：(i)飞行时间(“TOF”)质量分析器；(ii)正交加速飞行时间(“oaTOF”)质量分析器；或(iii)轴向加速飞行时间质量分析器。

78.如权利要求76所述的方法，其中所述质量分析器选自于：(i)磁式扇形质谱仪；(ii)Paul或3D四极质量分析器；(iii)2D或线性四极质量分析器；(iv)Penning阱质量分析器；(v)离子阱质量分析器；以及(vi)四极质量分析器。

79.一种设备，包括：

布置成对从离子检测器输出的第一信号进行数字化以产生第一数字化信号的装置；

布置成确定或获得所述第一数字化信号的二阶微分或二阶差分的装置；

布置成根据所述第一数字化信号的所述二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第一离子的到达时间T₁的装置；

布置成确定所述一个或多个第一离子的强度I₁的装置；

布置成对从所述离子检测器输出的第二信号进行数字化以产生第二数字化信号的装置；

布置成确定或获得所述第二数字化信号的二阶微分或二阶差分的装置；

布置成根据所述第二数字化信号的所述二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第二离子的到达时间T₂的装置；

布置成确定所述一个或多个第二离子的强度I₂的装置；以及

布置成确定所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂是否落入所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内的装置，其中如果确定了所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂落入所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的所述时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则所述设备还：(i)确定所述一个或多个第一离子的T₁和所述一个或多个第二离子的T₂的平均到达时间T’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个第一离子的I₁和所述一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

80.如权利要求79所述的设备，其中所述平均到达时间T’遵循如下关系：

$T\&prime;=\frac{T_1{I}_1+T_2{I}_2}{I_1+I_2}$

81.如权利要求79或80所述的设备，其中所述组合强度I’遵循如下关系：

I′＝I₁+I₂

82.如权利要求79、80或81所述的设备，还包括布置成用所述平均到达时间T’和所述组合强度I’替换所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁和确定强度I₁并且替换所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂和确定强度I₂的装置。

83.如权利要求79-82中任一权利要求所述的设备，还包括用以对所述第一信号和/或所述第二信号进行数字化的模数转换器或瞬态记录器。

84.如权利要求83所述的设备，其中所述模数转换器或瞬态记录器包括n位模数转换器或瞬态记录器，其中n包括8、10、12、14或16。

85.如权利要求83或84所述的设备，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有从以下速率中选择的采样或采集速率：(i)<1GHz；(ii)1-2GHz；(iii)2-3GHz；(iv)3-4GHz；(v)4-5GHz；(vi)5-6GHz；(vii)6-7GHz；(viii)7-8GHz；(ix)8-9GHz；(x)9-10GHz；以及(xi)>10GHz。

86.如权利要求83、84或85中任一权利要求所述的设备，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有基本上均匀的数字化速率。

87.如权利要求83、84或85中任一权利要求所述的设备，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有基本上非均匀的数字化速率。

88.一种质谱仪，包括如权利要求79-87中任一权利要求所述的设备。

89.如权利要求88所述的质谱仪，还包括从以下离子源中选择的离子源：(i)电喷雾电离(“ESI”)离子源；(ii)大气压光电离(“APPI”)离子源；(iii)大气压化学电离(“APCI”)离子源；(iv)基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源；(v)激光解吸电离(“LDI”)离子源；(vi)大气压电离(“API”)离子源；(vii)硅上解吸电离(“DIOS”)离子源；(viii)电子冲击(“EI”)离子源；(ix)化学电离(“CI”)离子源；(x)场电离(“FI”)离子源；(xi)场解吸(“FD”)离子源；(xii)感应耦合等离子体(“ICP”)离子源；(xiii)快原子轰击(“FAB”)离子源；(xiv)液体二次离子质谱学(“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压基质辅助激光解吸电离离子源；以及(xviii)热喷雾离子源。

90.如权利要求88或89所述的质谱仪，还包括连续或脉冲式离子源。

91.如权利要求88、89或90中任一权利要求所述的质谱仪，还包括质量分析器。

92.如权利要求91所述的质谱仪，其中所述质量分析器包括：(i)飞行时间(“TOF”)质量分析器；(ii)正交加速飞行时间(“oaTOF”)质量分析器；或(iii)轴向加速飞行时间质量分析器。

93.如权利要求91所述的质谱仪，其中所述质量分析器选自于：(i)磁式扇形质谱仪；(ii)Paul或3D四极质量分析器；(iii)2D或线性四极质量分析器；(iv)Penning阱质量分析器；(v)离子阱质量分析器；以及(vi)四极质量分析器。

94.如权利要求88-93中任一权利要求所述的质谱仪，还包括碰撞、裂解或反应装置。

95.如权利要求94所述的质谱仪，其中所述碰撞、裂解或反应装置被布置成通过碰撞诱发解离(“CID”)使离子裂解。

96.如权利要求94所述的质谱仪，其中所述碰撞、裂解或反应装置选自于：(i)表面诱发解离(“SID”)裂解装置；(ii)电子转移解离裂解装置；(iii)电子捕获解离裂解装置；(iv)电子碰撞或冲击解离裂解装置；(v)光诱发解离(“PID”)裂解装置；(vi)激光诱发解离裂解装置；(vii)红外辐射诱发解离装置；(viii)紫外辐射诱发解离装置；(ix)喷嘴-分液器接口裂解装置；(x)内源裂解装置；(xi)离子源碰撞诱发解离裂解装置；(xii)热或温度源裂解装置；(xiii)电场诱发裂解装置；(xiv)磁场诱发裂解装置；(xv)酶消化或酶降解裂解装置；(xvi)离子-离子反应裂解装置；(xvii)离子-分子反应裂解装置；(xviii)离子-原子反应裂解装置；(xix)离子-亚稳离子反应裂解装置；(xx)离子-亚稳分子反应裂解装置；(xxi)离子-亚稳原子反应裂解装置；(xxii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-离子反应装置；(xxiii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-分子反应装置；(xxiv)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-原子反应装置；(xxv)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳离子反应装置；(xxvi)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳分子反应装置；以及(xxvii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳原子反应装置。

97.一种质谱分析方法，包括：

对从离子检测器输出的第一信号进行数字化；

确定或获得所述第一数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据所述第一数字化信号的所述二阶微分或所述二阶差分来确定一个或多个第一离子的质量或质荷比m₁；

确定所述一个或多个第一离子的强度I₁；

对从所述离子检测器输出的第二信号进行数字化；

确定或获得所述第二数字化信号的二阶微分或二阶差分；

根据所述第二数字化信号的所述二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第二离子的质量或质荷比m₂；

确定所述一个或多个第二离子的强度I₂；并且

确定所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂是否落入所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，其中如果确定了所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂落入所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，则所述方法还包括：(i)确定所述一个或多个第一离子的m₁和所述一个或多个第二离子的m₂的平均质量或质荷比m’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个第一离子的I₁和所述一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

98.如权利要求97所述的方法，其中所述平均质量或质荷比m’遵循如下关系：

$m\&prime;=\frac{m_1{I}_1+m_2{I}_2}{I_1+I_2}$

99.如权利要求97或98所述的方法，其中所述组合强度I’遵循如下关系：

I′＝I₁+I₂

100.如权利要求97、98或99所述的方法，还包括用所述平均质量或质荷比m’和所述组合强度I’替换所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁和确定强度I₁并且替换所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂和确定强度I₂。

101.一种设备，包括：

布置成对从离子检测器输出的第一信号进行数字化的装置；

布置成确定或获得所述第一数字化信号的二阶微分或二阶差分的装置；

布置成根据所述第一数字化信号的所述二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第一离子的质量或质荷比m₁的装置；

布置成确定所述一个或多个第一离子的强度I₁的装置；

布置成对从所述离子检测器输出的第二信号进行数字化的装置；

布置成确定或获得所述第二数字化信号的二阶微分或二阶差分的装置；

布置成根据所述第二数字化信号的所述二阶微分或二阶差分来确定一个或多个第二离子的质量或质荷比m₂的装置；

布置成确定所述一个或多个第二离子的强度I₂的装置；以及

布置成确定所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂是否落入所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内的装置，其中如果确定了所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂落入所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，则所述设备还：(i)确定所述一个或多个第一离子的m₁和所述一个或多个第二离子的m₂的平均质量或质荷比m’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个第一离子的I₁和所述一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

102.如权利要求101所述的设备，其中所述平均质量或质荷比m’遵循如下关系：

$m\&prime;=\frac{m_1{I}_1+m_2{I}_2}{I_1+I_2}$

103.如权利要求101或102所述的设备，其中所述组合强度I’遵循如下关系：

I′＝I₁+I₂

104.如101、102或103所述的设备，还包括布置成用所述平均质量或质荷比m’和所述组合强度I’替换所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁和确定强度I₁并且替换所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂和确定强度I₂的装置。

105.如权利要求101-104中任一权利要求所述的设备，还包括用以对所述第一信号和/或所述第二信号进行数字化的模数转换器或瞬态记录器。

106.如权利要求105所述的设备，其中所述模数转换器或瞬态记录器包括n位模数转换器或瞬态记录器，其中n包括8、10、12、14或16。

107.如权利要求105或106所述的设备，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有从以下速率中选择的采样或采集速率：(i)<1GHz；(ii)1-2GHz；(iii)2-3GHz；(iv)3-4GHz；(v)4-5GHz；(vi)5-6GHz；(vii)6-7GHz；(viii)7-8GHz；(ix)8-9GHz；(x)9-10GHz；以及(xi)>10GHz。

108.如权利要求105、106或107中任一权利要求所述的设备，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有基本上均匀的数字化速率。

109.如权利要求105、106或107中任一权利要求所述的设备，其中所述模数转换器或瞬态记录器具有基本上非均匀的数字化速率。

110.一种质谱仪，包括如权利要求101-109中任一权利要求所述的设备。

111.如权利要求110所述的质谱仪，还包括从以下离子源中选择的离子源：(i)电喷雾电离(“ESI”)离子源；(ii)大气压光电离(“APPI”)离子源；(iii)大气压化学电离(“APCI”)离子源；(iv)基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源；(v)激光解吸电离(“LDI”)离子源；(vi)大气压电离(“API”)离子源；(vii)硅上解吸电离(“DIOS”)离子源；(viii)电子冲击(“EI”)离子源；(ix)化学电离(“CI”)离子源；(x)场电离(“FI”)离子源；(xi)场解吸(“FD”)离子源；(xii)感应耦合等离子体(“ICP”)离子源；(xiii)快原子轰击(“FAB”)离子源；(xiv)液体二次离子质谱学(“LSIMS”)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压基质辅助激光解吸电离离子源；以及(xviii)热喷雾离子源。

112.如权利要求110或111所述的质谱仪，还包括连续或脉冲式离子源。

113.如权利要求110、111或112所述的质谱仪，还包括质量分析器。

114.如权利要求113所述的质谱仪，其中所述质量分析器包括：(i)飞行时间(“TOF”)质量分析器；(ii)正交加速飞行时间(“oaTOF”)质量分析器；或(iii)轴向加速飞行时间质量分析器。

115.如权利要求113所述的质谱仪，其中所述质量分析器选自于：(i)磁式扇形质谱仪；(ii)Paul或3D四极质量分析器；(iii)2D或线性四极质量分析器；(iv)Penning阱质量分析器；(v)离子阱质量分析器；以及(vi)四极质量分析器。

116.如权利要求110-115中任一权利要求所述的质谱仪，还包括碰撞、裂解或反应装置。

117.如权利要求116所述的质谱仪，其中所述碰撞、裂解或反应装置被布置成通过碰撞诱发解离(“CID”)使离子裂解。

118.如权利要求116所述的质谱仪，其中所述碰撞、裂解或反应装置选自于：(i)表面诱发解离(“SID”)裂解装置；(ii)电子转移解离裂解装置；(iii)电子捕获解离裂解装置；(iv)电子碰撞或冲击解离裂解装置；(v)光诱发解离(“PID”)裂解装置；(vi)激光诱发解离裂解装置；(vii)红外辐射诱发解离装置；(viii)紫外辐射诱发解离装置；(ix)喷嘴-分液器接口裂解装置；(x)内源裂解装置；(xi)离子源碰撞诱发解离裂解装置；(xii)热或温度源裂解装置；(xiii)电场诱发裂解装置；(xiv)磁场诱发裂解装置；(xv)酶消化或酶降解裂解装置；(xvi)离子-离子反应裂解装置；(xvii)离子-分子反应裂解装置；(xviii)离子-原子反应裂解装置；(xix)离子-亚稳离子反应裂解装置；(xx)离子-亚稳分子反应裂解装置；(xxi)离子-亚稳原子反应裂解装置；(xxii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-离子反应装置；(xxiii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-分子反应装置；(xxiv)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-原子反应装置；(xxv)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳离子反应装置；(xxvi)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳分子反应装置；以及(xxvii)用于使离子反应以形成加合或产物离子的离子-亚稳原子反应装置。

119.一种质谱分析方法，包括：

对从离子检测器输出的第一信号进行数字化以产生第一数字化信号；

确定一个或多个第一离子的到达时间T₁；

确定所述一个或多个第一离子的强度I₁；

对从所述离子检测器输出的第二信号进行数字化以产生第二数字化信号；

确定一个或多个第二离子的到达时间T₂；

确定所述一个或多个第二离子的强度I₂；并且

确定所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂是否落入所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内，其中如果确定了所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂落入所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的所述时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则所述方法还包括：(i)确定所述一个或多个第一离子的T₁和所述一个或多个第二离子的T₂的平均到达时间T’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个第一离子的I₁和所述一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

120.一种设备，包括：

布置成对从离子检测器输出的第一信号进行数字化以产生第一数字化信号的装置；

布置成确定一个或多个第一离子的到达时间T₁的装置；

布置成确定所述一个或多个第一离子的强度I₁的装置；

布置成对从所述离子检测器输出的第二信号进行数字化以产生第二数字化信号的装置；

布置成确定一个或多个第二离子的到达时间T₂的装置；

布置成确定所述一个或多个第二离子的强度I₂的装置；以及

布置成确定所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂是否落入所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的时间段、时间窗或存储器阵列单元内的装置，其中如果确定了所述一个或多个第二离子的确定到达时间T₂落入所述一个或多个第一离子的确定到达时间T₁所落入的所述时间段、时间窗或存储器阵列单元内，则所述设备还：(i)确定所述一个或多个第一离子的T₁和所述一个或多个第二离子的T₂的平均到达时间T’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个第一离子的I₁和所述一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

121.一种质谱分析方法，包括：

对从离子检测器输出的第一信号进行数字化；

确定一个或多个第一离子的质量或质荷比m₁；

确定所述一个或多个第一离子的强度I₁；

对从所述离子检测器输出的第二信号进行数字化；

确定一个或多个第二离子的质量或质荷比m₂；

确定所述一个或多个第二离子的强度I₂；并且

确定所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂是否落入所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，其中如果确定了所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂落入所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，则所述方法还包括：(i)确定所述一个或多个第一离子的m₁和所述一个或多个第二离子的m₂的平均质量或质荷比m’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个第一离子的I₁和所述一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

122.一种设备，包括：

布置成对从离子检测器输出的第一信号进行数字化的装置；

布置成确定一个或多个第一离子的质量或质荷比m₁的装置；

布置成确定所述一个或多个第一离子的强度I₁的装置；

布置成对从所述离子检测器输出的第二信号进行数字化的装置；

布置成确定一个或多个第二离子的质量或质荷比m₂的装置；

布置成确定所述一个或多个第二离子的强度I₂的装置；以及

布置成确定所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂是否落入所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内的装置，其中如果确定了所述一个或多个第二离子的确定质量或质荷比m₂落入所述一个或多个第一离子的确定质量或质荷比m₁所落入的质量窗或预定存储器位置内，则所述设备还：(i)确定所述一个或多个第一离子的m₁和所述一个或多个第二离子的m₂的平均质量或质荷比m’；并且/或者(ii)确定所述一个或多个第一离子的I₁和所述一个或多个第二离子的I₂的组合强度I’。

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