CN106463329A - 用于多模式电感耦合等离子体质谱仪的自动化优化的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于多模式电感耦合等离子体质谱仪ICP‑MS的自动化调谐的方法及系统。在特定实施例中,为多模式ICP‑MS系统提供‘单击’优化方法,所述‘单击’优化方法使处于选自例如排气池模式、反应池模式(例如,动态反应池模式)及碰撞池模式(例如,动能鉴别模式)等多个模式当中的一或多个模式中的所述系统的调谐自动化。呈现提供较快、较高效且较准确调谐的包含动态范围优化技术的工作流程及计算例程。
Description
优先权
本申请案主张2014年2月14日提出申请的标题为“用于多模式电感耦合等离子体质谱仪的自动化优化的系统及方法(Systems and Methods for Automated Optimizationof a Multi-Mode Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer)”的美国临时专利申请案第61/940,349号的优先权及权益,所述临时专利申请案的内容以其全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明一般来说涉及质谱法系统的调谐。在特定实施例中,本发明涉及多模式电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的自动化调谐。
背景技术
质谱法(MS)是一种具有定量及定性应用两者的用于确定未知样本物质的元素组成的分析技术。举例来说,MS对于识别未知化合物、确定分子中的元素的同位素组成及确定特定化合物的结构(通过观察所述特定化合物的碎裂)以及对样本中的特定化合物的量进行量化为有用的。质谱仪通常通过使用许多不同可用方法中的一者来对测试样本进行电离以形成带正电荷粒子流(即,离子流)而操作。离子流接着经受质量差异化(在时间或空间上)以根据质量对电荷(m/z)比率对离子流中的不同粒子群体进行分离。下游质量分析器可检测经质量差异化粒子群体的强度以便计算所关注分析数据,例如不同粒子的群体的相对浓度、产物或碎片离子的质量对电荷比率及其它可能有用分析数据。
在质谱法中,所关注离子(“分析物离子”)可在离子流中与具有和所述分析物离子基本上相同的标称m/z比率的其它不想要的离子群体(“干扰物离子”)共存。在一些情形中,干扰物离子的m/z比率将足够接近于分析物离子的m/z比率(尽管不相同)以归属于质量分析器的分辨率内,借此使得质量分析器不能够区分两个类型的离子。改进质量分析器的分辨率是处理此类型的干扰(通常称为“同量异位素”或“质谱干扰”)的一种方法。然而,较高分辨率质量分析器趋向于具有较慢提取率及较高离子信号损失(从而需要较灵敏检测器)。还可遇到对可实现分辨率的限制。
除质谱干扰之外,在质谱法中还通常遇到额外非质谱干扰。这些可来源于中性亚稳粒子种类,且在质量范围内产生经升高背景。此经升高背景不利地影响仪器的检测极限。离子流中的一些常见非质谱干扰包含光子、中性粒子及气体分子。
电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)可作为用于执行痕量金属分析的选择的仪器而得到世界各地的实验室的赞许。ICP-MS仪器检测极限针对周期表中的大部分处于十亿分之一(ppb)等级或低于所述十亿分之一等级,分析工作范围为九个数量级,生产率优于其它技术且可容易地实现同位素分析。对ICP-MS仪器执行的大多数分析为定量的;然而,ICP-MS也可执行半定量分析(举例来说,识别未知样本以找到80种可检测可差异化元素中的任一者)。
在ICP-MS分析中,将样本作为气溶胶液滴引入到氩等离子体中。等离子体使气溶胶干燥、使分子离解,接着从组分中移除电子,借此形成引导到称为质谱仪的质量过滤装置中的单独带电荷的离子。大多数商业ICP-MS系统采用迅速扫描质量范围的四极质谱仪。在任何给定时间处,将仅允许一个质量对电荷比率从入口通过质谱仪到达出口。在退出质谱仪后,离子即刻撞击用作检测器的电子倍增器的第一倍增极。离子的冲击释放级联的电子,所述电子经放大直到其变为可测量脉冲为止。将经测量脉冲的强度与标准(其针对特定元素构成校准曲线)进行比较以确定样本中的所述元素的浓度。
大多数ICP-MS仪器包含以下组件:样本引入系统,其由雾化器及喷雾室构成;ICP焰炬与RF线圈,其用于产生用作离子源的氩等离子体;接口,其将大气压力ICP离子源链接到高真空质谱仪;真空系统,其为离子光学器件、四极及检测器提供高真空;碰撞/反应池(池),其在质谱仪之前且用于移除可使可实现检测极限降级的干扰;离子光学器件,其将所要离子导引到四极中同时确保从离子流摒弃中性种类及光子;质谱仪,其用作质量过滤器以根据离子的质量对电荷比率(m/z)将所述离子分类;检测器,其对退出四极的个别离子进行计数;及数据处置与系统控制器,其控制仪器控制及数据处置的方面以用于获得最终浓度结果。
在电感耦合等离子体离子源中,包括三个同心管(通常为石英)的焰炬的末端放置到供应有射频电流的电感线圈中。可接着将氩气流引入于所述焰炬的两个最外管之间,其中氩原子可与电感线圈的射频磁场相互作用以从氩原子释放电子。此动作产生主要包括氩原子、具有小部分氩离子及自由电子的极高温度(大概10,000K)等离子体。接着使分析物样本(举例来说,作为液体的经雾化薄雾)通过氩等离子体。经雾化样本的液滴蒸发,其中溶解于液体中的任何固体分解成原子且归因于等离子体中的极高温度而剥除其最松散结合的电子以形成单独带电荷的离子。
因此,除所关注分析物离子之外,由ICP离子源产生的离子流还通常含有大浓度的氩及基于氩的质谱干扰离子。举例来说,较常见质谱干扰中的一些质谱干扰包含Ar+、ArO+、Ar2+、ArCl+、ArH+及MAr+(其中M表示样本悬浮于其中以用于进行电离的基质金属),但还可包含其它质谱干扰(例如ClO+、MO+等等)。其它类型的离子源(包含辉光放电及电喷射离子源)也可产生不可忽略浓度的质谱干扰。质谱干扰可在MS中由其它源产生,举例来说在从源的离子提取期间(例如,归因于等离子体在其一旦经受ICP外部的真空压力时的冷却,或大概归因于与取样器或分离器(skimmer)孔口的相互作用)。存在于取样器或分离器的边缘处的动量边界表示另一可能质谱干扰源。
除使用高分辨率质量分析器来在分析物与干扰物离子之间进行区分以外,减轻离子流中的质谱干扰的影响的另一方式为选择性地消除质量分析级上游的干扰物离子。根据一种方法,可使离子流通过填充有选定气体的池(有时称为反应池(例如,动态反应池(DRC),如由珀金埃尔默公司(PerkinElmer,Inc.)所制造),所述选定气体与不想要干扰物离子反应而对于分析物离子保持或多或少惰性。术语“DRC”及“DRC模式”可在本文中与术语“反应池”及“反应池模式”互换地使用。由于离子流在DRC中与反应气体碰撞,因此干扰物离子形成不再具有与分析物离子基本上相同或类似的m/z比率的产物离子。如果产物离子的m/z比率基本上不同于分析物的m/z比率,那么可接着将常规质量过滤应用于所述池以在不显著破坏分析物离子流的情况下消除产物干扰物离子。因此,离子流可经受带通质量过滤器以仅将分析物离子以显著比例发射到质量分析级。举例来说,在美国专利第6,140,638号及第6,627,912号中描述使用DRC来消除干扰物离子,所述美国专利的全部内容以引用的方式并入本文中。
一般来说,DRC可提供极低检测极限,甚至大约万亿分之一或低于万亿分之一,此取决于所关注分析物。针对相同同位素,将特定限制或约束强加于DRC。首先,由于反应气体必须仅与干扰物离子而不与分析物反应,因此DRC对所关注分析物离子为灵敏的。可需要针对不同分析物采用不同反应气体。在其它情形中,针对特定分析物可不存在已知适合反应气体。一般而言,使用单个反应气体来解决所有质谱干扰可为不可能的。
将另一可能约束强加于以可被使用类型的池的形式的DRC。通过在伸长杆组内形成径向RF场而在所述池内提供对离子的径向局限。一般来说,此性质的局限场可具有不同阶数但通常为四极场或者某一高阶场(例如六极或八极场)。然而,如果将在碰撞池中应用质量过滤来消除产物干扰物离子,那么可将DRC限制为使用四极径向局限场。对四极杆组施加小DC电压结合所施加四极RF可使归属于窄的可调谐范围之外的m/z比率的离子不稳定,借此针对离子形成一种形式的质量过滤器。用于其它高阶极的相当技术可并不如对于四极杆组那般有效。因此,DRC可局限于具有四极场的池。
根据另一方法(其有时称为碰撞池模式(例如,动能鉴别(KED),如由珀金埃尔默公司所制造),离子流可在碰撞池内部与基本上惰性气体碰撞。术语“KED”及“KED模式”可在本文中与术语“碰撞池”及“碰撞池模式”互换地使用。分析物及干扰物离子两者均可与惰性气体碰撞,从而导致离子中的平均动能损失。归因于碰撞而损失的动能的量与离子的碰撞横截面有关,所述碰撞横截面与离子的元素组成有关。多原子离子(还称为分子离子)由趋向于具有比单原子离子(其仅由单个带电荷原子构成)大的碰撞横截面的两个或两个以上键结原子构成。此归因于多原子离子中的两个或两个以上键结原子之间的原子间隔。因此,惰性气体可优先与多原子原子碰撞以产生比将在相同m/z比率的单原子原子中所见大的平均动能损失。建立于碰撞池的下游端处的适合能量势垒可接着使显著部分的多原子干扰物陷获且阻止发射到下游质量分析器。
相对于DRC,KED具有一般来说较通用且较简单操作的益处,这是因为对惰性气体的选择并非基本上取决于特定干扰物及/或所关注分析物离子。单个惰性气体(通常为氦)可有效地移除不同m/z比率的许多不同多原子干扰,只要干扰物及分析物离子的相对碰撞横截面为如上文所描述即可。同时,特定缺点可与KED相关联。特定来说,KED可具有比DRC低的离子灵敏度,这是因为经减小能量分析物离子中的一些分析物离子将连同干扰物离子一起被陷获且被阻止到达质量分析级。因此,使用KED无法检测到相同低等级(例如,万亿分之一或低于万亿分之一)的离子。举例来说,使用KED,检测极限可相对于使用DRC差10到1000倍。
在一定程度上,KED还可在可用于碰撞池内的径向局限场的范围上受限制。与惰性气体的碰撞导致离子在杆组内的径向散射。包含六极及八极场的高阶局限场可为优选的,这是因为其可提供比四极场深的径向势阱且因此可提供较好径向局限。四极场对于KED来说并非严格要求的,这是因为不同于在DRC中,质量过滤器通常不用于对产物干扰物离子进行鉴别。在KED中,下游能量势垒就干扰物离子的平均动能来(相对于分析物离子的平均动能)对所述干扰物离子进行鉴别。对可用高阶极的使用还趋向于放松对离子流的质量(例如束的宽度及所述束中的相应离子群体的能量分布)的要求,此又可放松对质谱仪中的其它离子光学元件的要求且提供较大通用性。
当IPC-MS系统不以DRC或KED模式操作时,也就是说,当所述IPC-MS系统以排气池模式操作时,此在本文中称为标准(STD)模式。具有能够在标准(STD)、DRC及KED操作模式当中进行切换使得用户可针对特定应用选择最佳模式、接着稍后在利用仪器执行另一应用时切换到所要模式的ICP-MS系统为有益的。在美国专利第8,426,804号中描述关于能够在标准、DRC及KED模式当中进行切换的ICP-MS系统的信息,所述美国专利的文本以其全文引用的方式并入。举例来说,通过控制位于碰撞池上游的离子源及其它离子光学元件以及通过控制下游组件(例如质量分析器)以建立适合能量势垒,可使四极碰撞池变得针对KED可操作。因此,质谱仪系统中的单个碰撞池可以DRC模式(反应模式)及KED模式(碰撞模式)两者操作,且所述系统还可在不具有动态反应池且不具有动能鉴别的情况下以标准模式(STD)操作。此提供经增加应用灵活性。
举例来说,在排气池模式(例如,标准“STD”模式)中,ICP-MS系统的池气体被“关断”且所述系统像无池(non-cell)仪器一样工作,从而针对不需要干扰校正的元素提供等于碰撞池模式(例如,KED)或反应池模式(例如,DRC)的灵敏度等级。在碰撞池模式(例如,KED)中,将非反应气体引入到所述池中以与具有较大直径的干扰离子碰撞,从而减小所述干扰离子的动能,因此所述干扰离子可通过动能鉴别(KED)而被移除。在反应池模式(例如,DRC)中,将高度反应气体(或若干气体)引入到所述池中以形成可预测化学反应。任何副反应及所得新干扰可通过扫描四极立即移除,使得仅将所关注元素递送到分析四极及检测器。
需要例行地(例如,每日地)调谐或优化ICP-MS系统以确保仪器的准确且精确操作。用于多模式ICP-MS系统的调谐程序为复杂的,这是因为需要取决于操作模式来调整设定。目前为止,此主要为手动程序。频繁模式切换需要频繁调整,从而需要由专门操作者执行较多劳动,进而减小生产率。
虽然特定ICP-MS允许对定制调谐或优化序列进行编程,但这些序列为仅在检测到问题时中止程序的由ICP-MS执行的步骤的静态陈述。因此,当此类程序在被执行时,ICP-MS将必须由技术员持续地监视。
需要一种用于多模式ICP-MS系统的经改进调谐优化程序。
发明内容
本文中描述用于多模式电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的自动化调谐的方法及系统。在特定实施例中,为多模式ICP-MS系统提供‘单击’优化方法,所述‘单击’优化方法使处于选自例如排气池模式(还称为标准操作模式“STD”)、反应池模式(还称为动态反应池模式“DRC”)及碰撞池模式(还称为动能鉴别模式“KED”)等多个模式当中的一或多个模式中的所述系统的调谐自动化。此处,‘单击’是指单个用户输入(例如,按键),在输入指定(举例来说)选定模式以及对(如果适用)池气体及/或气体流速的选择的单个用户输入之后,所述单个用户输入发起自动化程序。为此,自动化程序排除对在起始程序之后操作者互动或从事调谐或优化过程的需要。所述程序提供用于以综合自动化系统方式调谐ICP-MS的方法。在一些实施方案中,系统定义一或多个最小检测等级或若干最小检测等级或者检测阈值作为用于在调谐(优化)程序期间进行的性能评价的准则。
呈现提供较快、较高效且较准确调谐的包含动态范围优化技术的工作流程及计算例程。所述例程可分割成多个等级。针对给定调谐程序,在用户起始之后,优化例程从一个等级前进到下一等级直到已实现ICP-MS的成功调谐(如由仪器性能评价所确定)为止。在一些实施方案中,自动化优化例程针对最优仪器性能及/或问题/故障将被给定子例程检测到的预期可能性而计及给定子例程应运行的频率(例如,每日地、每月地或当存在硬件改变时)。
未能满足性能要求(如在优化程序的给定等级结束时(及/或在优化程序起始时)所确定)导致系统前进到自动化调谐的后续等级。
在特定实施例中,所述方法涉及实施与较完整“全面”性能评价相比含有较少步骤的“快速”性能评价。如果“快速”检查为令人满意的,那么执行较完整“全面”性能检查;且如果“快速”检查为不令人满意的,那么测试被认为“失败”,从而指示需要进一步调整。此用于对失败检查的速度识别,在所述失败检查之后,必须执行优化的下一等级以用于进一步调整。在一些实施方案中,“全面”性能评价采用使用相同准则/若干准则的对样本的重复测试作为“快速”检查(例如,运行预定数目个重复)。
举例来说,自动化工作流程的步骤包含:相对于质谱仪调整/对准焰炬(电感耦合等离子体)、四极离子偏转器(QID)校准、四极杆偏移(QRO)、雾化器气体流优化、池杆偏移(CRO)优化、池入口/出口优化、质量校准及/或检测器优化。举例来说,这些程序还可涉及对含有处于已知浓度的已知分析物的含分析物标准溶液的使用。此外,在一些实施方案中,自动工作流程迭代地重复一或多个步骤以改进ICP-MS的性能及/或确保一致操作。
此外,提供动态范围优化技术以在雾化器气体流优化及/或四极离子偏转器(QID)(‘自动透镜(autolens)’)校准中加速对值的识别。先前,需要用户来指定其中在调谐程序期间将发现优化设定值的范围。此为耗时的、需要对系统的详细用户知晓且导致错误或当在经指定范围内未发现优化位置时需要由用户输入新范围。动态范围优化不需要用户输入,而是自动指定初始范围(其可为在最近优化位置周围的预定范围)。使用自动经指定范围执行调谐例程。如果在此初始范围内未满足优化准则,那么(举例来说)通过将先前范围在经改进性能的方向上自动移位而识别新范围。程序以此方式继续,从而在发现先前范围不含有优化值时识别新范围。当在经测试范围内识别出优化值时,调谐步骤完成。
本文中还呈现用于池杆偏移(CRO)、四极离子偏转器(QID)(‘自动透镜’)及/或自动化工作流程中的涉及使用多个分析物识别的强度的正规化的其它设定的优化的经改进技术。举例来说,通过针对多个分析物中的每一者在偏转器电压范围内正规化所获得脉冲强度而识别针对CRO的优化设定(位置)。多个分析物可包含(例如)相对低质量的分析物、中等质量的分析物及较高质量的分析物。针对相应分析物通过最大强度值而正规化脉冲强度,接着将这些经正规化值乘以其相应偏转器电压。将所有分析物当中的最高值识别为最佳折衷点且用于识别优化设定值(例如,CRO)。
本文中还呈现用于自动识别对将在优化期间使用的分析物溶液的改变的需要的‘智能取样’技术。通过用可被需要的分析物溶液装载自动取样器,在单击优化例程起始之前,贯穿优化过程不需要用户存在,借此改进操作者生产率。
在一个方面中,本发明涉及一种用于多模式电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的自动化优化(调谐)的系统。所述系统包含:多模式电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS);处理器及上面存储指令的非暂时性计算机可读媒体。所述指令在被执行时致使所述处理器:接收关于将对所述ICP-MS执行的优化的用户数据输入,其中所述用户数据输入包含对所述ICP-MS将以其操作的一或多个选定操作模式的识别。在一些实施方案中,所述一或多个模式包含以下各项中的一者、两者或全部三者:(a)排气池模式;(b)反应池模式,例如动态反应池“DRC”模式;及(c)碰撞池模式,例如动能鉴别“KED”模式。所述指令在被执行时进一步致使所述处理器接收用于起始所述ICP-MS的自动化优化例程的用户输入。在一些实施方案中,用于起始所述例程的所述用户输入包含‘单击’、按键、轻扫、图形用户接口小组件的选择或经由用户接口装置(例如,键盘、鼠标或任何其它UI装置)递送的任何其它用户输入。所述指令在被执行时进一步致使所述处理器在接收到用于起始所述例程的所述用户输入之后,向所述ICP-MS发射信号以执行所述自动化优化例程。所述自动化优化例程包含以由所述处理器规定的序列执行的一或多个步骤。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含ICP-MS性能评价子序列。所述子序列包括以下步骤:自动进行第一性能评价(例如,‘快速’评价);如果所述第一评价为令人满意的,那么接着进行第二性能评价(例如,‘全面’评价)。否则,如果所述第一评价为不令人满意的,那么例程结束所述子序列且将所述性能评价识别为失败的,其中所述第一性能评价与所述第二性能评价相比含有较少步骤且进行起来耗时较少。在一些实施例中,“较少步骤”意指对相同步骤的较少经规定重复及/或较少独特步骤。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含一或多个等级。每一等级具有与其相关联的若干步骤,其中如果在给定等级中的先前步骤结束时执行的性能评价子序列被识别为失败的,那么所述例程经编程以从所述给定等级进行到后续等级。否则,如果在所述给定等级中的所述先前步骤结束时执行的所述性能评价子序列被识别为令人满意的,那么所述例程经编程以结束所述优化。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含选自由以下各项组成的群组的一或多个步骤:(i)相对于所述质谱仪调整/对准焰炬(电感耦合等离子体);(ii)四极离子偏转器(QID)校准;(iii)四极杆偏移(QRO);(iv)雾化器气体流优化;(v)池杆偏移(CRO)优化;(vi)池入口及/或出口优化;(vii)质量校准;及(viii)检测器优化。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下各项中的一者或两者:(i)雾化器气体流优化步骤;及(ii)四极离子偏转器(QID)校准步骤。所述优化例程包含与步骤(i)及/或(ii)相关联的动态范围优化子序列,其中所述动态范围优化子序列包含:通过在预定初始范围内(例如,在关于先前所确定优化值的预定大小范围内)调整相关联设定而起始所述相关联优化步骤,所述预定初始范围从在所述ICP-MS的先前优化中识别的所述设定的所存储值(例如,存储于非暂时性计算机可读媒体上)而确定。在于所述预定初始范围内不满足优化准则的情况下,所述例程包含在经改进性能的方向上自动识别新范围并继续识别后续新范围直到满足所述优化准则为止。接着记录对应设定以供稍后使用(例如,记录于非暂时性计算机可读媒体上)。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下各项中的一者或两者:(i)池杆偏移(CRO)步骤;及(ii)池入口/出口步骤。所述优化例程包含与步骤(i)及/或(ii)相关联的正规化子例程,其中所述正规化子例程包括通过以下操作识别与所述步骤相关联的优化设定:针对多个分析物(例如,相对低质量的第一分析物、相对较大质量的第二分析物及相对仍较大质量的第三分析物)中的每一者,在一电压范围内正规化从所述ICP-MS确定的脉冲强度。所述例程接着使用经正规化值来识别优化设定。在特定实施例中,所述正规化子例程包含以下步骤:将相应电压下的所述经正规化值相乘且从结果识别最佳折衷点,借此识别所述优化设定。
在特定实施例中,所述系统进一步包含自动取样器,其中所述自动化优化例程包含智能取样子例程。所述子例程包含:(i)在所述优化例程期间识别是否及何时应中断对第一分析物溶液的使用且起始对第二分析物溶液的使用的步骤;及(ii)在识别出应中断所述第一分析物溶液且起始对所述第二分析物溶液的使用后,即刻发射信号以在所述ICP-MS的所述优化例程中经由所述自动取样器而起始对所述第二分析物溶液的自动化引入。在特定实施例中,如果未连接自动取样器,那么所述系统在需要溶液改变时产生消息。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下步骤:由所述处理器进行再现以在图形用户接口(例如,电子屏幕)上呈现表示在所述自动化优化例程中执行的一或多个步骤的图形及/或字母数字输出。在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下步骤:在所述自动化优化例程期间在所述对应一或多个步骤正被执行时于所述图形用户接口上实时地显示所述图形及/或字母数字输出。
在特定实施例中,关于所述优化的所述用户数据输入进一步包含对池气体流速的指示。
在另一方面中,本发明涉及一种用于多模式电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的自动化优化(调谐)的方法。所述方法包含:由计算装置的处理器接收关于将对多模式电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)执行的优化的用户数据输入,其中所述用户数据输入包含对所述ICP-MS将以其操作的一或多个选定操作模式的识别。在一些实施方案中,所述一或多个模式包含以下各项中的一者、两者或全部三者:(a)排气池模式;(b)反应池模式,例如动态反应池“DRC”模式;及(c)碰撞池模式,例如动能鉴别“KED”模式。
所述方法包含:由所述处理器接收用于起始所述ICP-MS的自动化优化例程的用户输入。在一些实施方案中,用于起始所述例程的所述用户输入包含‘单击’、按键、轻扫、图形用户接口小组件的选择或经由用户接口装置(例如,键盘、鼠标或任何其它UI装置)递送的任何其它用户输入。
所述方法包含:在接收到用于起始所述例程的所述用户输入之后,由所述处理器向所述ICP-MS发射信号以执行所述自动化优化例程,其中所述自动化优化例程包含以由所述处理器规定的序列执行的若干步骤。
在特定实施例中,所述方法进一步包含执行所述自动化优化例程。在特定实施例中,所述自动化优化例程包含在所述自动化优化例程期间自动调整所述ICP-MS的一或多个设定。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含ICP-MS性能评价子序列。所述子序列包括以下步骤:自动进行第一性能评价(例如,‘快速’评价);如果所述第一评价为令人满意的,那么接着进行第二性能评价(例如,‘全面’评价)。否则,如果所述第一评价为不令人满意的,那么所述子序列结束且将所述性能评价识别为失败的。所述第一性能评价与所述第二性能评价相比含有较少步骤且进行起来耗时较少。在特定实施例中,所述自动化优化例程包含多个等级。每一等级具有与其相关联的若干步骤,其中如果在给定等级中的先前步骤结束时执行的性能评价子序列被识别为失败的,那么所述例程经编程以从所述给定等级进行到后续等级。否则,如果在所述给定等级中的所述先前步骤结束时执行的所述性能评价子序列被识别为令人满意的,那么所述例程经编程以结束所述优化。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含选自由以下各项组成的群组的一或多个步骤:(i)相对于所述质谱仪调整/对准焰炬(电感耦合等离子体);(ii)四极离子偏转器(QID)校准;(iii)四极杆偏移(QRO);(iv)雾化器气体流优化;(v)池杆偏移(CRO)优化;(vi)池入口及/或出口优化;(vii)质量校准;及(viii)检测器优化。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下各项中的一者或两者:(i)雾化器气体流优化步骤;及(ii)四极离子偏转器(QID)校准步骤,所述优化例程包括与步骤(i)及/或(ii)相关联的动态范围优化子序列。所述动态范围优化子序列包含:通过在预定初始范围内(例如,在关于先前所确定优化值的预定大小范围内)调整相关联设定而起始所述相关联优化步骤,所述预定初始范围是从在所述ICP-MS的先前优化中识别的所述设定的所存储值(例如,存储于非暂时性计算机可读媒体上)而确定。在于所述预定初始范围内不满足优化准则的情况下,所述子序列包含在经改进性能的方向上自动识别新范围并继续识别后续新范围直到满足所述优化准则为止。接着记录对应设定以供稍后使用(例如,记录于非暂时性计算机可读媒体上)。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下各项中的一者或两者:(i)池杆偏移(CRO)步骤;及(ii)池入口/出口步骤。所述优化例程包含与步骤(i)及/或(ii)相关联的正规化子例程。所述正规化子例程包括通过以下操作识别与所述步骤相关联的优化设定:针对多个分析物(例如,相对低质量的第一分析物、相对较大质量的第二分析物及相对仍较大质量的第三分析物)中的每一者,在一电压范围内正规化从所述ICP-MS确定的脉冲强度。所述正规化子例程使用经正规化值来识别优化设定。在特定实施例中,所述正规化子例程进一步包含以下步骤:将相应电压下的所述经正规化值相乘且从结果识别最佳折衷点,借此识别所述优化设定。
在其中ICP-MS采用自动取样器的特定实施例中,所述自动化优化例程包含智能取样子例程,所述智能取样子例程包含:(i)在所述优化例程期间识别是否及何时应中断对第一分析物溶液的使用且起始对第二分析物溶液的使用的步骤;及(ii)在识别出应中断所述第一分析物溶液且起始对所述第二分析物溶液的使用后,即刻发射信号以在所述ICP-MS的所述优化例程中经由所述自动取样器而起始对所述第二分析物溶液的自动化引入。
在特定实施例中,所述方法包含:由所述处理器进行再现以在图形用户接口(例如,电子屏幕)上呈现表示在所述自动化优化例程中执行的一或多个步骤的图形及/或字母数字输出。在特定实施例中,所述方法包含:在所述自动化优化例程期间在所述对应一或多个步骤正被执行时于所述图形用户接口上实时地显示所述图形及/或字母数字输出。
在特定实施例中,关于所述优化的所述用户数据输入进一步包括对池气体流速的指示。
在另一方面中,本发明涉及一种上面存储有指令的非暂时性计算机可读媒体,其中所述指令在由处理器执行时致使所述处理器:接收关于将对多模式电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)执行的优化的用户数据输入。所述用户数据输入包含对所述ICP-MS将以其操作的一或多个选定操作模式的识别。在一些实施方案中,所述一或多个模式包含以下各项中的一者、两者或全部三者:(a)排气池模式;(b)反应池模式,例如动态反应池“DRC”模式;及(c)碰撞池模式,例如动能鉴别“KED”模式。
所述指令在被执行时进一步致使所述处理器接收用于起始所述ICP-MS的自动化优化例程的用户输入。在一些实施方案中,用于起始所述例程的所述用户输入包含‘单击’、按键、轻扫、图形用户接口小组件的选择或经由用户接口装置(例如,键盘、鼠标或任何其它UI装置)递送的任何其它用户输入。
所述指令在被执行时进一步致使所述处理器在接收到用于起始所述例程的所述用户输入之后,向所述ICP-MS发射信号以执行所述自动化优化例程,其中所述自动化优化例程包含以由所述处理器规定的序列执行的一或多个步骤。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含ICP-MS性能评价子序列。所述子序列包括以下步骤:自动进行第一性能评价(例如,‘快速’评价);如果所述第一评价为令人满意的,那么接着进行第二性能评价(例如,‘全面’评价)。否则,如果所述第一评价为不令人满意的,那么所述子序列结束且将所述性能评价识别为失败的。所述第一性能评价与所述第二性能评价相比含有较少步骤且进行起来耗时较少。在特定实施例中,所述自动化优化例程包含多个等级。每一等级具有与其相关联的若干步骤,其中如果在给定等级中的先前步骤结束时执行的性能评价子序列被识别为失败的,那么所述例程经编程以从所述给定等级进行到后续等级。否则,如果在所述给定等级中的所述先前步骤结束时执行的所述性能评价子序列被识别为令人满意的,那么所述例程经编程以结束所述优化。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含选自由以下各项组成的群组的一或多个步骤:(i)相对于所述质谱仪调整/对准焰炬(电感耦合等离子体);(ii)四极离子偏转器(QID)校准;(iii)四极杆偏移(QRO);(iv)雾化器气体流优化;(v)池杆偏移(CRO)优化;(vi)池入口及/或出口优化;(vii)质量校准;及(viii)检测器优化。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下各项中的一者或两者:(i)雾化器气体流优化步骤;及(ii)四极离子偏转器(QID)校准步骤。所述优化例程包含与步骤(i)及/或(ii)相关联的动态范围优化子序列,其中所述动态范围优化子序列包含:通过在预定初始范围内(例如,在关于先前所确定优化值的预定大小范围内)调整相关联设定而起始所述相关联优化步骤,所述预定初始范围从在所述ICP-MS的先前优化中识别的所述设定的所存储值(例如,存储于非暂时性计算机可读媒体上)而确定。在于所述预定初始范围内不满足优化准则的情况下,所述优化子序列包含在经改进性能的方向上自动识别新范围并继续识别后续新范围直到满足所述优化准则为止。接着记录对应设定以供稍后使用(例如,记录于非暂时性计算机可读媒体上)。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下各项中的一者或两者:(i)池杆偏移(CRO)步骤;及(ii)池入口/出口步骤。所述优化例程包含与步骤(i)及/或(ii)相关联的正规化子例程。所述正规化子例程包括通过以下操作识别与所述步骤相关联的优化设定:针对多个分析物(例如,相对低质量的第一分析物、相对较大质量的第二分析物及相对仍较大质量的第三分析物)中的每一者,在一电压范围内正规化从所述ICP-MS确定的脉冲强度。所述正规化子例程接着使用经正规化值来识别优化设定。
在特定实施例中,所述正规化子例程进一步包含以下步骤:将相应电压下的所述经正规化值相乘且从结果识别最佳折衷点,借此识别所述优化设定。
在其中ICP-MS包含自动取样器的特定实施例中,所述自动化优化例程包含智能取样子例程,所述智能取样子例程包含:(i)在所述优化例程期间识别是否及何时应中断对第一分析物溶液的使用且起始对第二分析物溶液的使用的步骤;及(ii)在识别出应中断所述第一分析物溶液且起始对所述第二分析物溶液的使用后,即刻发射信号以在所述ICP-MS的所述优化例程中经由所述自动取样器而起始对所述第二分析物溶液的自动化引入。
在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下步骤:由所述处理器进行再现以在图形用户接口(例如,电子屏幕)上呈现表示在所述自动化优化例程中执行的一或多个步骤的图形及/或字母数字输出。在特定实施例中,所述自动化优化例程包含以下步骤:在所述自动化优化例程期间在所述对应一或多个步骤正被执行时于所述图形用户接口上实时地显示所述图形及/或字母数字输出。
在特定实施例中,关于所述优化的所述用户数据输入进一步包含对池气体流速的指示。
关于本发明的给定方面描述的实施例的元素可用于本发明的另一方面的各种实施例中。举例来说,预期取决于一个独立权利要求的附属权利要求的特征可用于其它独立权利要求中的任一者的设备及/或方法中。
附图说明
通过参考结合附图进行的以下详细描述,本发明的前述及其它目标、方面、特征及优点将变得更显而易见且更好理解,附图中:
图1是根据本发明的说明性实施例的表示多模式ICP-MS系统的框图。
图2是根据本发明的说明性实施例的用于多模式ICP-MS系统的自动调谐的图形用户接口(GUI)的图解说明。
图3图解说明根据本发明的说明性实施例的用于选择及配置多模式ICP-MS系统的自动调谐的模式的实例性GUI对话框。
图4图解说明根据本发明的说明性实施例的用于呈现多模式ICP-MS系统的自动调谐的状态的实例性GUI对话框。
图5A是根据本发明的说明性实施例的用于多模式ICP-MS系统(例如,用于排气池(STD)模式、反应池(DRC)模式及/或碰撞池(KED)模式中)的自动优化方法的等级1优化例程的流程图。
图5B是根据本发明的说明性实施例的用于多模式ICP-MS系统(例如,用于排气池(STD)模式、反应池(DRC)模式及/或碰撞池(KED)模式中)的自动优化方法的等级2优化例程的流程图。
图5C是根据本发明的说明性实施例的用于多模式ICP-MS系统(例如,用于排气池(STD)模式、反应池(DRC)模式及/或碰撞池(KED)模式中)的自动优化方法的等级3优化例程的流程图。
图5D是根据本发明的说明性实施例的用于多模式ICP-MS系统(例如,用于排气池(STD)模式、反应池(DRC)模式及/或碰撞池(KED)模式中)的自动优化方法的等级4优化例程的流程图。
图6图解说明根据本发明的说明性实施例的在图5A的等级1优化例程期间呈现的实例性GUI。
图7图解说明根据本发明的说明性实施例的在图5B的等级2优化例程期间呈现的实例性GUI。
图8图解说明根据本发明的说明性实施例的在图5C的等级3优化例程期间呈现的实例性GUI。
图9图解说明根据本发明的说明性实施例的用于设定多模式ICP-MS系统的操作模式的实例性GUI。
图10是根据本发明的说明性实施例的用于处于反应池模式(例如,DRC)中的多模式ICP-MS系统的自动优化的方法的流程图。
图11图解说明根据本发明的说明性实施例的经配置以用于处于碰撞池模式(例如,KED)中的多模式ICP-MS系统的自动调谐的实例性GUI。
图12是根据本发明的另一说明性实施例的用于处于碰撞池模式中的多模式ICP-MS系统的自动调谐的方法的流程图。
图13是根据本发明的说明性实施例的用于另一类型的多模式ICP-MS系统的自动优化的方法的流程图。
图14图解说明根据本发明的实施例的用于调谐多模式ICP-MS系统的实例性方法的流程图。
图15是根据说明性实施例的供在用于多模式ICP-MS系统的自动化优化的方法及系统中使用的实例性网络环境的框图。
图16是供在本发明的说明性实施例中使用的实例性计算装置及实例性移动计算装置的框图。
具体实施方式
预期所主张本发明的系统、装置、方法及过程囊括使用来自本文中所描述的实施例的信息开发的变化及改动。对本文中所描述的系统、装置、方法及过程的改动及/或修改可由相关领域的技术人员执行。
贯穿其中将物品、装置及系统描述为具有、包含或包括特定组件或将过程及方法描述为具有、包含或包括特定步骤的本描述,另外预期存在基本上由所陈述组件组成或由所陈述组件组成的本发明的物品、装置及系统,且存在基本上由所陈述处理步骤组成或由所陈述处理步骤组成的根据本发明的过程及方法。
应理解,各步骤的次序或用于执行特定动作的次序并不重要,只要本发明保持可操作即可。此外,可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
本文中对(举例来说)背景技术章节中的任何公开案的提及并非承认所述公开案用作关于本文中所呈现的技术方案中的任一者的现有技术。背景技术章节是出于清晰的目的而呈现且并非意在作为对关于任何技术方案的现有技术的描述。
图1是根据说明性实施例的表示多模式ICP-MS系统的框图。在图1中,ICP-MS系统102包含用以接收分析物样本104的样本引入系统。分析物样本104优选地为液体或施配于液体中,但在一些实施例中,分析物样本为固体。
在一些实施例中,举例来说,分析物样本104通过蠕动泵106或通过自抽吸而引入到雾化器108以将分析物样本转化为细微液滴110的气溶胶。雾化器108的实例可包含但不限于同心、错流、V型凹槽、HEN(“高效率”)及MCN(“微同心”)雾化器。
由雾化器108产生的细微液滴110可通过喷雾室112以仅允许低于特定大小的细微液滴114进入等离子体116,所述等离子体通常由氩构成、由ICP焰炬118及RF线圈120产生。在进入等离子体116后,细微液滴114即刻被干燥及加热直到细微液滴114变为气体为止。随着经加热气体114的原子持续行进穿过等离子体116,所述原子从等离子体116吸收能量且形成单独带电荷的离子。带电荷离子124退出等离子体116且作为离子束124引导到离子光学器件组合件128。
喷雾室112的实例包含但不限于斯科特(Scott)或旋风室。等离子体气体(例如,氩)可通过耦合到等离子体气体源125的气体调节器122而引入。在一些实施方案中,ICP焰炬118包含由RF线圈120包封的一系列同心石英管。在一些实施例中,RF线圈120耦合到RF产生器126且由所述RF产生器进行能量供应。
离子光学器件组合件128提供到等离子体116的接口。在一些实施方案中,离子光学器件组合件128包含具有孔口的一系列倒锥体以允许离子束124通过,同时在真空室130内维持高真空环境。真空环境减小离子束124的离子将在离子光学组合件128与检测器132之间与气体分子无意碰撞的机会。在一些实施方案中,真空室130耦合到一或多个真空泵133(举例来说,例如一起操作以提供高真空环境的涡轮分子泵及机械粗抽泵)。在一些实施方案中,可采用真空泵133及/或另一泵来抽空离子光学组合件128的接口区域。
在一些实施例中,ICP-MS系统102包含仅允许经指定质量范围的离子递送到池140中且阻止(或基本上减小)非电离材料(例如中性粒子及光子)通过的四极离子偏转器(QID)134。QID 134经配置以对可导致测量漂移或使所关注分析物离子的检测极限降级的非电离材料进行过滤。非电离材料可由检测器132错误地计数为离子。
在一些实施方案中,QID 134包含若干个杆,所述若干个杆可为磁或电磁源、经配置以将从离子光学组合件128接收的离子束136的方向转向以从束138的非电离部分(例如,中性粒子、光子及其它非电离粒子)解聚(即,过滤)所述束的经电离部分(其包含分析物离子)。替代地,在特定实施方案中,采用自动透镜组合件。
在一些实施例中,ICP-MS系统102包含一或多个碰撞及/或反应池。在一些实施方案中,可将碰撞或反应池集成为通用池140,且可操作为反应池室或碰撞池室,此取决于ICP-MS的选定操作模式。通用池140可耦合到将经加压气体提供到池室以与离子流138中的干扰物离子种类反应的一或多个气体源141。通用池140可任选地包含能量势垒,所述能量势垒可经激励(例如在处于碰撞模式中的ICP-MS系统102的操作期间)以进一步将高能量分析物离子(所关注离子)与干扰物低能量离子进行区分。通用池140可在其内部间隔内包含四极杆组。四极杆组可链接到电压源以接收适合用于形成四极场的RF电压。
在特定实施例中,在经电离样本流与池140中的反应气体流接触之后,所得产物流144引导到质量分析器142及检测器132以用于分析物离子种类的检测及/或量化。
在一些实施例中,ICP-MS系统102包含用以按质量将单独带电荷的离子彼此分离的质谱仪(例如四极质谱仪142)。针对每一测量,四极质谱仪142将离子的通过限制于与离子束144中的给定离子相关联的仅一个质量-电荷(m/z)比率(例如,经预指定m/z比率)。在一些实施方案中,可采用飞行时间或扇形磁场质谱仪。四极质谱仪142可与在经指定电压及频率下提供RF功率的RF产生器146耦合。四极质谱仪142可采用直流及交流电场两者来分离离子。
在四极质谱仪142之后,检测器132接收经质量过滤离子145且产生对应于若干个所检测分析物离子种类的电子信号。检测器132可耦合到信号处理与放大电路以处理所测量信号。检测器132针对每一质量电荷计数总信号,所述总信号可经聚合以形成质谱。所测量强度值的量值可基于校准标准而缩放,使得在与元素或分析物离子的浓度成比例的尺度上提供输出。
在一些实施例中,ICP-MS系统102包含一或多个控制器100以操作并监视四极质量过滤器142的操作、等离子体116通过ICP焰炬118及RF线圈120的点燃、真空室130的压力调节、通用池140的操作及/或四极离子偏转器134的操作以及其它功能。控制器100可以操作方式连接到包含用于自动化优化例程的指令105的计算机可读媒体103(展示为存储装置103)。
图2图解说明根据说明性实施例的用于多模式ICP-MS系统102的自动化优化的实例性图形用户接口(GUI)200。在一些实施方案中,GUI 200提供接口202以配置及起始多模式ICP-MS系统102的自动化优化操作。接口202可包含图形输入小组件204以接收用户输入以起始自动化优化例程。
自动化优化例程可调谐、配置及/或优化与ICP-MS系统102相关联的一或多个操作模式。接口202可起始一或多个预定调谐及/或优化例程,所述一或多个预定调谐及/或优化例程动态地且持续地继续进行直到实现令人满意的灵敏度、检测或背景等级为止。为此,接口202可经配置以允许用户单独‘点击’图形输入小组件204以起始自动化优化例程。
接口202可包含输入206以允许用户选择及/或改变ICP-MS系统102的给定操作模式。在一些实施方案中,所述模式包含排气池模式、碰撞池模式(例如,“KED”)及反应池模式(例如,“DRC”)。接口202可经由小组件208显示选定操作模式。选定模式对应于在起始小组件204时将被优化的模式。
当在模式当中进行切换时,接口200可提示用户对选定模式进行配置设定。图3图解说明根据说明性实施例的用于选择及配置用于多模式ICP-MS系统102的自动化优化的一或多个模式的示范性图形用户接口(GUI)300。在一些实施方案中,接口300呈现为对话框。
接口300包含一或多个输入以允许用户选择ICP-MS系统102的操作模式,所述一或多个输入包含针对排气池模式(展示为“STD 302”)的输入302、针对碰撞模式(展示为“KED304”)的输入304及针对反应池模式(展示为“DRC 306”)的输入306。
接口300可进一步允许用户针对相应操作模式配置通用池140的适当池气体流速或流速范围。如所展示,接口300针对碰撞池模式提供低流速的输入308及高流速的输入310。接口300可针对反应池模式提供流速输入312。在一些实施方案中,在多个气体源可用的情况下,图形用户接口300允许最终使用来选择气体源。
转回到图2,接口202可包含辅助面板209以允许用户定制调谐及/或优化例程。举例来说,用户可选择设置自动取样器或使用手动优化、选择是否使用智能取样、选择文件位置、设定样本位置及定义气体流。
如图2中所展示,接口200包含输入214以允许用户在使用自动取样器或使用手动取样之间进行选择。当使用自动取样器或标准分析物的其它多用途取样系统时,辅助面板209显示将由自动化优化例程执行的子例程(或ICP-MS系统102的将被自动化优化例程调谐/优化的组件)的候选列表210。在表1中提供此类子例程的实例。控制器100可在一旦实现最小检测等级或检测阈值时跳过或省略这些子例程中的一或多者。
表1:自动化优化例程的实例性子例程
应理解,所提供实例仅为说明性的。可取决于仪器的配置而采用其它例程。举例来说,在一些实施方案中,ICP-MS系统102可配备有自动透镜组合件而非QID 134来执行类似或相似功能性。为此,自动优化及/或调谐例程可包含但不限于使自动透镜组合件的操作变化。
仍参考图2,当选择手动取样模式时,控制器100经配置以在优化例程期间提示用户在相应测试点处抽吸每一优化溶液。
如图2中所展示,接口200包含一或多个窗口(222、224、226)以显示自动化优化例程的状态及结果。当前子例程的指导及状态信息显示于窗口222中。子例程中的每一者的汇总结果及优化准则作为调谐及/或优化过程的日志显示于窗口224中。针对给定子例程所获取的测量中的每一者的数据作为表或图形图表显示于窗口226中。窗口222、224、226的输出存储于可由用户指定的一或多个文件中且可作为输出发射到打印机。
现在描述示范性自动化优化例程。
图5(跨越图5A到5D而展示)是根据说明性实施例的用于多模式ICP-MS系统102的自动化优化的示范性例程500的流程图。图5A到5D中的例程可用于排气池(STD)模式、反应池(DRC)模式及/或碰撞池(KED)模式中。
如表1中所描述,自动化优化例程500可优化ICP焰炬118的对准;优化雾化器108的气体流;优化四极质量过滤器142(例如,四极杆偏移(QRO))的操作;优化QID 134(例如,池杆偏移(CRO))的操作;优化池140(例如,入口/出口过滤器)、构成气体、气体流的操作;校准四极质量过滤器142;及/或优化检测器132。可将例程分割成分层等级。在表2中提供在一些实施方案中的等级的概述。
表2自动化优化例程中的子例程的实例性等级
所述等级中的每一者可在对测量的灵敏度的评估检查之前及/或后续接着所述评估检查,借此允许例程在不具有来自用户的互动的情况下继续进行穿过子例程中的每一者。当子例程未能满足预定准则时或当ICP-MS系统102未能满足对校准标准溶液的预定义测量时,控制器100继续进行到下一例程或等级。所述等级可基于给定子例程应运行的频率或子系统的问题被预期的可能性而分割。
现在转到图5A,在图形输入小组件204的选择后,即刻起始自动化优化例程500(展示于步骤502处)。控制器100可最初执行初步评估检查例程504(展示为“快速性能检查504”)。术语“初步评估检查例程”还称为‘快速’性能评价。
初步评估检查例程是针对每一仪器类型将灵敏度与由制造商提供的仪器性能规格进行比较的较快数据获取方法。如果仪器满足所述规格,那么所述仪器将继续进行到‘全面’性能检查。如果仪器未能满足所述规格,那么所述仪器将进入等级1优化。在表3中提供性能规格的实例性准则。
表3:针对排气池(STD)模式的初步评估例程的实例性准则
如表3中所展示,初步评估检查例程504可评估一或多个分析物,例如铍(9Be)、铟(115In)、铀(238U)。所测量信号强度值以每秒计数来呈现。例程504可包含将所测量信号强度值与预定义阈值(即,9Bethreshold、115Inthreshold及238Uthreshold)进行比较。针对9Be、115In、238U,这些阈值可分别为4000、55000及35000。
初步评估检查例程504还可基于对所测量信号之间的关系的评估。如表3中所展示,例程504可包含将两个测量之间的比率(例如,70Ce++/140Ce或156CeO/140Ce)与预定义阈值(例如,70Ce++ ratio_threshold或156CeOratio_threshold)进行比较。70Ce++ ratio_threshold及156CeOratio_threshold可以百分比(例如,分别为3%及2.5%)来表示。可采用其它元素、配方及阈值等级作为初步评估检查例程504的部分。在特定实施例中,仅针对以STD模式的操作而执行表3的评估检查例程。在特定实施例中,还针对以KED模式及/或DRC模式的操作而执行表3的评估检查例程。可存在针对仪器的以KED模式及/或DRC模式的操作而执行的额外(或不同)评估检查例程。
在一些实施方案中,初步评估例程504的准则包含于可编辑配置文件中,所述可编辑配置文件由控制器100读取以配置自动化优化例程。配置文件可选自可由用户存取(例如,远程或本地)的配置文件集合。
自动化优化例程500可包含用以启动ICP-MS系统102的程序。在一些实施方案中,这些程序包含“接通”所装入气体及冷却系统、验证所装入气体的充足压力、调节焰炬气体压力、调节真空室的压力、点燃等离子体、预洗涤各种样本连接线以及验证样本及/或适当标准溶液装载到ICP-MS系统102中。
仍参考图5A,如果在步骤504处控制器100确定ICP-MS系统102满足预定义性能规格,那么控制器100可执行综合评估检查例程506(展示为“全面性能检查506”)。在一些实施方案中,综合评估检查例程506可包含重复在初步评估检查例程506期间执行的测量。在一些实施方案中,通过准则可基于在预定义极限内的测量的标准偏差、平均或个别值。在其它实施方案中,综合评估检查例程506包含对初步评估检查例程504中未测试的一或多个分析物的评估。举例来说,在一些实施方案中,快速性能检查以20个扫掠一个复制地执行表3的评估检查例程,而全面性能检查以120个扫掠五个复制地执行表3的评估检查例程。在一些实施例中,全面性能检查包含除表3中的准则之外的准则(例如,强度准则BKGD5<BKGD5阈值)。
如果ICP-MS系统102通过综合评估检查例程506,那么自动化优化例程500结束(步骤510)。术语“综合评估检查例程”可互换地使用以指‘全面’性能评价。用于综合评估检查例程的准则及程序可连同用于初步评估检查例程的准则及程序一起存储于可编辑配置文件上。
在一些实施方案中,如果仪器未能满足初步评估检查例程504或综合评估检查例程506的一或多个预定义性能规格,那么控制器100执行等级1优化例程。
在一些实施例中,在步骤508处,等级1优化以ICP焰炬118的优化而开始。作为优化的部分,控制件100可引导ICP焰炬118相对于离子光学组合件128进行调整。
在一些实施方案中,控制器100采用单纯线性编程算法作为例程的部分。单纯算法使用分析物(例如,铟(115In))的测量的相对标准偏差(RSD)调整ICP焰炬118的对准。所述算法可将RSD调整到5%内,此确保通过单纯算法获得的最高三个点在彼此的5%内。
利用此方法,焰炬对准例程508未失败-控制器100选择对应于最高三个点当中的最高点的位置(例如,X-Y位置)作为优化位置(步骤514)。
在一些实施方案中,如果仪器的灵敏度低于启动阈值(例如1000cps)(步骤512),那么工作流程将基于以下假定而退出(步骤516):需要注意硬件或样本引入—举例来说,焰炬未起始或自动取样器未适当装载于指定托盘中。
图6图解说明根据说明性实施例的在多模式ICP-MS系统102的自动调谐及/优化操作期间呈现的实例性图形用户接口(GUI)200。具体来说,接口200图解说明在等级1优化例程内的焰炬对准例程508期间的ICP-MS系统102的示范性状态。
如所指示,接口200包含一或多个窗口(例如,222、224及226)以显示自动化优化例程的结果及状态。窗口222指示焰炬对准例程508当前正运行。窗口222还指示已被执行的子例程,包含初步评估检查例程504及/或综合评估检查例程506(展示为“STD性能检查602”)。
窗口224显示自动化优化例程的日志。如所展示,窗口224显示当前正运行的例程的名称610、优化的设定612、方法文件614及优化准则/若干优化准则616。表4图解说明焰炬对准例程508已成功执行所得到的窗口224的实例性输出。
表4:“焰炬对准”优化子例程的实例性输出
如表4中所展示,窗口224呈现ICP焰炬118(或离子光学组合件128)的X-Y位置(对应于“垂直”及“水平”设定)的调整(以毫米(mm)为单位)以及测试分析物(例如铟(115In),展示为“In 115”)的所测量强度。此处,所测量值为52504.51每秒计数,此满足所测量强度值高于1000每秒计数(cps)的准则。窗口226显示从每一取样获得的数据。
现在转到图4,图解说明根据说明性实施例的用于呈现多模式ICP-MS系统的自动调谐的状态的实例性进度窗口400。对话框400显示关于自动化优化例程的状态的图形及文本信息。对话框400可报告获取步骤(其可包含一或多个测量)的状态406、扫描群组的状态408及调谐模式的状态410。提供自动化例程的当前步骤的进度条402及文本显示器404。
在一些实施方案中,对话框400包含输入以允许用户在自动化优化例程期间插入命令。举例来说,输入412、414、416、418分别允许用户跳过时间延迟、跳过当前测量、在当前测量之后停止及立即停止自动化优化例程(在例程中的失败准则后)。
转回到图5A,控制器100还可优化及/或调谐四极离子偏转器(QID)134作为等级1优化例程的在ICP焰炬优化508之后的部分。
在一些实施方案中,QID校准例程518采用动态范围优化(步骤518)。此特征检索QID 134的四极杆的最后所使用电压范围。为此,用户不必指定其中优化设定将被使用的范围。而是,所述例程使用这些初始电压形成操作窗且接着将所述窗扩展及/或移位直到优化值处于所述电压范围内为止(步骤520)。当优化值识别为处于经测试范围内时,调谐步骤完成。在表5中提供QID校准例程518的实例性输出。
表5:四极离子偏转器(QID)优化子例程的实例性输出
如表5中所展示,举例来说,控制器100可使电压范围以0.5电压增量从-17变化到-7。QID可使用分析物(例如,锂(7Li)、镁(24Mg)、铟(115In)、铈(140Ce)、铅(208Pb)及铀(238U))来优化。
在一些实施例中,ICP-MS系统可优化及/或调谐自动透镜组合件。自动透镜可耦合到DC电压源以维持选定出口电位(例如在-40V与-18V之间)。在国际申请案第PCT/US2011/026463号中描述具有自动透镜的ICP-MS的实例,所述国际申请案以引用的方式并入本文中。
在调谐四极离子偏转器(QID)134之后,控制器100可在雾化器气体流优化例程522中优化雾化器108的气体流。例程522还可使用动态范围优化(524)。
在一些实施方案中,控制器100在先前已知优化雾化器气体流周围形成动态窗。举例来说,动态范围形成±0.2毫米/分钟(ml/min)范围。控制器100接着基于针对雾化器气体流的准则(例如,156CeO/140Ce<阈值)调整所述流以找到优化值。如果仪器未能满足所述准则或在动态范围的末端上找到优化值,那么控制器100将所述窗移位且进行重新优化。
在等级1优化之后(或在雾化器气体流优化例程522之后),控制器100可执行初步评估检查504(展示为“快速性能检查526”)以确定是否已满足性能准则。如果满足所述准则,那么所述控制器将运行综合评估检查例程506(展示为“全面性能检查528”)且在满足两个准则的情况下退出工作流程(步骤530)。如果未满足任一例程526及528的准则,那么控制器100起始等级2优化(步骤532)。
等级2优化是针对通用池140的一系列优化,举例来说,包含池杆偏移(CRO)以及池入口及出口。在优化池140的参数之后,所述优化可重复等级1优化中执行的例程。
转到图5B,在例程中首先执行AC杆偏移优化532(展示为“AC杆偏移532”)。在一些实施方案中,AC杆偏移532还称为池杆偏移(CRO)532。优化532可包含优化点确定方法及准则松弛操作,其中两种方法均在优化未满足所定义准则的情况下允许工作流程继续。在表6中提供优化例程532的实例性输出。
表6:“AC杆偏移”优化子例程的实例性输出
为找到用于AC杆偏移及/或CRO 532的优化点,控制器100在相对低、中等及高质量的分析物(例如,分别9Be、115In及238U)当中确定平衡点。可通过由用于测量中的相应检测器电压正规化每一所测量分析物的强度而确定所述平衡点。选择所有经正规化值当中的最高所计算值作为所测量质量当中的最佳折衷点且将对应于此点的电压设定用作优化设定值(步骤534)。
在一些实施方案中,控制器100可采用配方准则(例如,Ce++/Ce+)来找到优化点。控制器100还可采用背景准则来确定最佳优化点。
作为松弛操作的部分,控制器100可从计算中排除经测量为低于阈值(例如,50cps)的任何分析物。如果一个以上准则已失败,那么优化点将仅采用已通过的分析物优化。此操作阻止优化例程在例程的执行期间中止。在图7中图解说明在多模式ICP-MS系统的自动调谐的等级2优化期间呈现的实例性GUI。
仍参考图5B,池入口/出口优化536在CRO优化532之后。池入口/出口可称为差分压力孔口(DPA)。在表7中提供池入口/出口优化例程的实例性输出。在一些实施方案中,优化536使用铍(9Be)、铟(115In)、铀(238U)、所测量分析物的背景准则。可使用如关于池杆偏移优化所描述的准则松弛操作(其中可排除分析物及背景准则中的全部或部分)来确定优化点。
表7:池入口/出口子例程的实例性输出
一旦CRO以及池入口及出口优化已完成,控制器100便可重复已在等级1优化中先前执行的一或多个子例程。举例来说,控制器100可重新优化QID(步骤538)及雾化器气体流(步骤540)。在这些优化538及540之后,控制器100执行初步及/或综合评估检查例程(步骤542及544)。如果测量未通过性能规格,那么控制器100继续进行到等级3优化(步骤546)。
现在转到图5C,等级3优化例程以质量校准优化(步骤546)而开始。在一些实施方案中,此优化采用质心确定算法。在表8中提供质量校准例程的输出的实例。
表8:质量校准例程的实例性输出
发现质心确定算法改进优化速度。通常,现有优化技术可每次尝试花费150秒,而在一些实施方案中,质心确定花费20秒。
在质量校准之后,执行初步评估检查例程504(展示为“快速性能548”)以确定是继续优化(步骤552)还是执行综合评估检查例程506(展示为“STD性能全面550”)。图8图解说明根据说明性实施例的在图5C的等级3优化例程期间呈现的实例性GUI。
如果评估检查例程548或550失败,那么优化继续且算法重复等级1、等级2及等级3优化例程,借此从等级1优化中的焰炬对准例程开始工作流程(步骤554)。例程维持对重复的数目的计数器且执行例程达预定数目个迭代直到综合评估检查例程506通过或直到已执行所述数目个重复为止。在例程超过所述数目个重复(步骤556)之后,工作流程移动到等级4优化(步骤558)。
现在参考图5D,校准检测器132(步骤558)。在一些实施方案中,检测器优化例程558可通过针对脉冲及模拟级两者优化电压以改进检测器性能而实现。在表9中提供检测器优化例程558的实例性输出。
表9:检测器优化例程的实例性输出
如果优化(步骤558)失败,那么所述优化结束(步骤560)。如果优化(步骤558)通过,那么控制器100执行初步评估检查例程504(展示为“STD性能快速562”)。在此级处,如果性能检查失败,那么控制器100也将退出算法(步骤560)。如果性能检查562通过,那么控制器100将执行综合评估检查例程506(展示为“STD性能全面564”)。
在特定实施例中,控制器100经配置以优化及/或调谐以反应池模式(例如,DRC)操作的多模式ICP-MS系统102。现在论述反应池模式的优化。
在如关于图5A到5D所描述的自动化优化例程500之后执行反应池模式的优化。标准模式的优化驱动次级模式KED及DRC的灵敏度。为此,控制器100执行自动化优化例程500,接着执行反应池优化例程1000(图10中所展示)。在特定实施例中,如果在设置期间选择其它模式,那么算法完成及/或退出STD模式工作流程且基于以下序列而进入下一操作模式:STD、DRC及接着KED。
转回到图2,接口202包含输入206以允许用户针对ICP-MS系统102的给定操作模式(举例来说,排气池模式、反应池模式及碰撞池模式)选择自动化优化例程。在选择反应池模式(展示为DRC模式)后,接口202即刻提示用户对所述反应池模式进行操作配置。配置可包含反应池(例如,池140)的反应气体的流速。图9图解说明用以接收此输入902的实例性GUI200。
现在转到图10,图解说明根据说明性实施例的用于处于反应池模式中的多模式ICP-MS系统的自动调谐的方法1000的流程图。
类似于排气池(例如,STD)模式,当优化开始(步骤502)时,控制器100执行初步评估检查例程(展示为“DRC性能快速1002”)。在表10中提供针对反应池模式(例如,DRC)的初步评估检查例程1002的实例性准则/若干实例性准则。例程1002可使用铁(56Fe)作为测试分析物。
表10:针对反应池模式(例如,DRC)的初步评估例程的实例性准则
强度准则:56Fe>56Fethreshold |
如果所述例程通过,那么控制器100针对DRC模式执行综合评估检查例程(展示为“DRC性能长1004”)。在用户指定流速902下执行评估检查例程1004及1006。在一个实施例中,快速性能检查以20个扫掠一个复制(一次)地执行表9的评估检查例程,而全面性能检查以60个扫掠五个复制地执行表9的评估检查例程。可规定其它预定数目个复制及/或扫掠。
如图10中所展示,如果仪器使评估检查例程1004或1006失败,那么优化反应池的CRO(步骤1006)。优化1006可包含使供应到池140内的杆的电压或能量等级变化。例程1006可针对分析物(例如,铁(56Fe))选择最大所测量信号。一旦已确定CRO的电压,例程便将DRC四极杆偏移(“DRC QRO”)确立为从DRC CRO的电压偏移(例如,±7伏特)(步骤1008)。也就是说,使QRO的上电压及下电压变为正及负的,达从池杆电压的中心偏移的偏移(例如,+7V及-7V)。
如图中所展示,在DRC CRO优化之后,控制器100执行DRC池入口/出口电压优化(步骤1010)。在一些实施方案中,优化1010执行(i)一阶导数算法以计算灵敏度的最大下降且接着(ii)调整电压达偏移电压(例如,-2伏特)。偏移确保选择正确优化。
在一些实施方案中,如果控制器100确定电压池入口及电压已改变,那么控制器100重复池杆偏移例程1006及四极池偏移例程1008(展示为步骤1012及1014)。随后,控制器100执行评估检查例程1002及1004(展示为“DRC性能快速1016”及“DRC性能全面1018”)。如果评估检查例程1016或1018中的任一者失败,那么反应池模式的优化也失败。
在特定实施例中,控制器100经配置以优化及/或调谐以碰撞池模式(例如,KED)操作的多模式ICP-MS系统102。现在论述碰撞池模式的优化。
如上文所论述,标准模式的优化驱动次级模式KED的灵敏度。为此,控制器100可执行自动化优化例程500,接着执行碰撞池优化例程1200(图12中所展示)。
转回到图2,接口202包含输入206以允许用户针对ICP-MS系统102的给定操作模式(例如,排气池模式,反应池模式及碰撞池模式)选择调谐及/或优化例程。在选择碰撞池模式(展示为KED模式)后,接口202即刻提示用户对所述碰撞池模式进行操作配置。配置可包含碰撞池(例如,池140)的气体的流速范围(包含低流速及高流速)。图9图解说明用以接收此类输入1102及1104的实例性GUI 200。如果选择手动取样,那么GUI 200可提示用户抽吸所取样溶液。图11图解说明此提示的实例1106。
现在转到图12,图解说明根据说明性实施例的用于处于碰撞池(例如,KED)模式中的多模式ICP-MS系统的自动优化的方法的流程图。在接收到命令(举例来说,经由小组件204)以起始碰撞池模式中的自动化优化操作后,控制器100可即刻执行如关于图5A到5D所描述的自动化优化例程500。在执行自动化优化例程500(展示为“智能调谐1001”)之后,控制器100可接着执行碰撞池优化例程1200。
在一些实施方案中,KED优化基于当以高气体流量操作到池140的气体时对给定分析物(例如,钴(59Co))的最大化同时维持小于预定义阈值(例如,0.5%)的分析物比率(例如,51ClO/59Co)比率(步骤1206及1208)。优化可采用准则的松弛操作以即使在比率经确定为高于阈值(例如,0.5%)的情况下仍允许自动化工作流程继续(步骤1216及1218)。
仍观看图12,控制器100针对KED模式最初执行初步评估检查例程(展示为“KED性能快速1202”),后续接着综合评估检查例程(展示为“KED性能全面1204”)。初步例程可基于分析物比率(例如,51ClO/59Co)的高气体流量比率。在表11中提供初步评估检查例程的准则的实例。综合例程可使用低气体流量规格及高气体流量规格两者来确定通过或失败以及额外分析物及分析物比率,例如,以高流量的59Co、以高流量的78Ar2、以高流量的51ClO、以高流量的156CeO/140Ce及以低流量的51ClO/59CO。在表12中提供综合检查例程的准则的实例。
表11:针对碰撞池模式(例如,KED)的初步评估例程的实例性准则
表12:针对碰撞池模式(例如,KED)的综合评估例程的实例性准则
如果评估例程1202及/或1204未通过,那么控制器100执行KED池入口电压优化(步骤1206)。KED优化1206可执行如关于图10所描述的类似优化及松弛操作。在KED池入口优化(步骤1206)之后,控制器100执行KED池出口电压优化例程1208(展示为“池出口1208”)。例程还可采用松弛准则(步骤1218)。如果存在池入口的达大于±2伏特的改变,那么执行KEDQID校准例程(步骤1210)。
随后,控制器100重新执行评估检查例程1202及1204(展示为“KED性能快速1212”及“KED性能全面1214”)。如果评估检查例程1212或1214中的任一者失败,那么碰撞池模式的优化也失败。
现在转到图13,图解说明根据替代实施例的用于具有池仪器的多模式ICP-MS系统的自动优化的方法的流程图。在此实施例中,ICP-MS配备有自动透镜而非QID。
当执行如关于图5A所描述的等级1优化时,控制器100可执行自动透镜检查(步骤1304)。如果其失败,那么执行范围调整(步骤1306)。如果其通过,那么控制器100执行性能检查快速(步骤528)且等级2优化继续。
图14图解说明根据实施例的用于调谐多模式ICP-MS系统102的实例性方法1400的流程图。方法1400包含由计算装置的处理器接收关于将对多模式ICP-MS系统102执行的优化的用户数据输入,其中所述用户数据输入包含对ICP-MS 102将以其操作的一或多个选定操作模式的识别(步骤1402)。在一些实施方案中,一或多个模式包含以下各项中的一者、两者或全部三者:(a)排气池模式;(b)反应池模式(例如,动态反应池“DRC”模式);及(c)碰撞池模式(例如,动能鉴别“KED”模式)。
所述方法包含由处理器接收用于起始ICP-MS 102的自动化优化例程500的用户输入204。在一些实施方案中,用于起始所述例程的用户输入204包含‘单击’、按键、轻扫、图形用户接口小组件的选择或经由用户接口装置(例如,键盘、鼠标或任何其它UI装置)递送的任何其它用户输入(步骤1404)。
在接收到用于起始所述例程的用户输入204之后,所述方法包含由处理器向ICP-MS 102发射信号以执行自动化优化例程(例如,例程500、1000、1200),其中自动化优化例程500包含以由处理器规定的序列执行的步骤(1406)。自动化优化例程可:(i)相对于质谱仪调整/对准ICP焰炬116;(ii)校准QID 134且优化其四极杆偏移(QRO);(iii)优化雾化器108的气体流;(iv)优化池杆偏移(CRO)以及池140的入口及/或出口偏移;(v)校准质量过滤器142;及(vi)优化检测器132,如关于图5A到5D的流程图中所描述。
当执行自动化优化例程500时,自动化优化例程500可包含ICP-MS性能评价子序列504及/或506。子序列包含以下步骤:自动进行第一性能评价504(例如,‘快速’评价);如果所述第一评价为令人满意的,那么接着进行第二性能评价506(例如,‘全面’评价)。否则,如果第一评价504为不令人满意的,那么子序列结束且将性能评价识别为失败的。第一性能评价504与第二性能评价506相比含有较少步骤且进行起来耗时较少。在特定实施例中,自动化优化例程500包含多个等级。每一等级具有与其相关联的若干步骤,其中如果在给定等级中的先前步骤结束时执行的性能评价子序列被识别为失败的,那么例程经编程以从所述给定等级进行到后续等级。否则,如果在给定等级中的先前步骤结束时执行的性能评价子序列被识别为令人满意的,那么所述例程经编程以结束优化。
在特定实施例中,控制器100给用户提供定制ICP-MS的优化的灵活性。返回参考图2,接口200可包含输入以允许用户定制自动化优化例程。
如图中所展示,辅助面板209包含输入212以允许用户指定自动取样器位置(展示为“A/S loc.”212),即,具有用于每一子例程的溶液的托盘位置。
辅助面板209包含输入216以检测及确定在以手动取样模式操作时两个顺序功能何时使用相同溶液。当检测到此类顺序功能时,控制器100可跳过或不需要抽吸样本。
辅助面板209包含接口218以允许用户配置或查看蠕动泵106的操作参数,举例来说,样本冲洗时间(例如,以秒为单位)、样本冲洗速度(即,以RPM为单位的泵速度)、读取延迟时间(例如,以秒为单位)、读取延迟速度(例如,以RPM为单位)、分析速度(例如,以RPM为单位)、洗涤时间(例如,以秒为单位)及洗涤速度(例如,以RPM为单位)。样本冲洗时间指定获取周期的开始。样本冲洗速度指定泵的操作速度。读取延迟时间指定冲洗循环的结束与数据获取的开始之间。读取延迟速度指定在读取延迟循环期间的泵速率。分析速度显示在分析的确定期间的泵速率。洗涤时间指定在每一数据获取完成之后的漂洗时间。洗涤速度指定在洗涤循环期间的泵速度。
辅助面板209包含输入220以允许用户在任何不成功优化操作之后立即停止ICP-MS。
简要概括来说,现在参考图15,展示并描述示范性云计算环境1500的框图。云计算环境1500可包含一或多个资源提供者1502a、1502b、1502c(共同地,1502)。每一资源提供者1502可包含计算资源。在一些实施方案中,计算资源可包含用于处理数据的任何硬件及/或软件。举例来说,计算资源可包含能够执行算法、计算机程序及/或计算机应用程序的硬件及/或软件。在一些实施方案中,示范性计算资源可包含具有存储及检索能力的应用程序服务器及/或数据库。每一资源提供者1502可连接到云计算环境1500中的任何其它资源提供者1502。在一些实施方案中,资源提供者1502可经由计算机网络1508进行连接。每一资源提供者1502可经由计算机网络1508连接到一或多个计算装置1504a、1504b、1504c(共同地,1504)。
云计算环境1500可包含资源管理器1506。资源管理器1506可经由计算机网络1508连接到资源提供者1502及计算装置1504。在一些实施方案中,资源管理器1506可促进一或多个资源提供者1502将计算资源提供到一或多个计算装置1504。资源管理器1506可从特定计算装置1504接收对计算资源的请求。资源管理器1506可识别能够提供由计算装置1504请求的计算资源的一或多个资源提供者1502。资源管理器1506可选择资源提供者1502来提供计算资源。资源管理器1506可促进资源提供者1502与特定计算装置1504之间的连接。在一些实施方案中,资源管理器1506可在特定资源提供者1502与特定计算装置1504之间建立连接。在一些实施方案中,资源管理器1506可将特定计算装置1504重新引导到具有所请求计算资源的特定资源提供者1502。
图16展示可用于本发明中所描述的方法及系统中的计算装置1600及移动计算装置1650的实例。计算装置1600打算表示各种形式的数字计算机,例如膝上型计算机、桌上型计算机、工作站、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机及其它适当计算机。移动计算装置1650打算表示各种形式的移动装置,例如个人数字助理、蜂窝式电话、智能电话及其它类似计算装置。在此处展示其连接及关系以及其功能的组件打算仅为实例性的且不打算为限制性的。
计算装置1600包含处理器1602、存储器1604、存储装置1606、连接到存储器1604及多个高速扩展端口1610的高速接口1608以及连接到低速扩展端口1614及存储装置1606的低速接口1612。处理器1602、存储器1604、存储装置1606、高速接口1608、高速扩展端口1610及低速接口1612中的每一者使用各种总线互连且可安装于共同主板上或视情况以其它方式安装。处理器1602可处理供在计算装置1600内执行的指令,包含存储于存储器1604中或存储装置1606上用以在外部输入/输出装置(例如耦合到高速接口1608的显示器1616)上显示用于GUI的图形信息的指令。在其它实施方案中,多个处理器及/或多个总线可(视情况)连同多个存储器及若干类型的存储器一起使用。此外,可连接多个计算装置,其中每一装置提供必要操作的部分(例如,作为服务器组、刀片式服务器群组或多处理器系统)。
存储器1604存储计算装置1600内的信息。在一些实施方案中,存储器1604是一或若干易失性存储器单元。在一些实施方案中,存储器1604是一或若干非易失性存储器单元。存储器1604还可为另一形式的计算机可读媒体,例如磁盘或光盘。
存储装置1606能够为计算装置1600提供大容量存储。在一些实施方案中,存储装置1606可为或含有计算机可读媒体,例如软磁盘装置、硬磁盘装置、光盘装置或磁带装置、快闪存储器或其它类似固态存储器装置或装置阵列,包含存储区域网络或其它配置中的装置。指令可存储于信息载体中。所述指令在由一或多个处理装置(举例来说,处理器1602)执行时执行例如上文所描述的一或多个方法。所述指令还可由例如计算机或机器可读媒体(举例来说,存储器1604、存储装置1606或处理器1602上的存储器)的一或多个存储装置存储。
高速接口1608管理计算装置1600的带宽密集型操作,而低速接口1612管理较低带宽密集型操作。此功能分配仅为实例。在一些实施方案中,高速接口1608耦合到存储器1604、显示器1616(例如,通过图形处理器或加速器)及可接受各种扩展卡(未展示)的高速扩展端口4510。在所述实施方案中,低速接口1612耦合到存储装置4506及低速扩展端口4514。可包含各种通信端口(例如,USB、以太网、无线以太网)的低速扩展端口1614可(例如)通过网络适配器耦合到一或多个输入/输出装置,例如键盘、指向装置、扫描仪或连网装置(例如交换机或路由器)。
如图中所展示,可以若干种不同形式来实施计算装置1600。举例来说,其可实施为标准服务器1620或在此类服务器的群组中多次实施。另外,可将其实施于例如膝上型计算机1622的个人计算机中。其还可实施为机架式服务器系统1624的部分。替代地,来自计算装置1600的组件可与例如移动计算装置1650的移动装置(未展示)中的其它组件组合。此类装置中的每一者可含有计算装置1600及移动计算装置1650中的一或多者,且整个系统可由彼此通信的多个计算装置构成。
移动计算装置1650包含处理器1652、存储器1664、例如显示器1654的输入/输出装置、通信接口1666及收发器1668以及其它组件。移动计算装置1650还可具备存储装置(例如微驱动器)或其它装置以提供额外存储区。处理器1652、存储器1664、显示器1654、通信接口1666及收发器1668中的每一者使用各种总线互连,且所述组件中的数个组件可安装于共同主板上且视情况以其它方式安装。
处理器1652可执行移动计算装置1650内的指令,包含存储于存储器1664中的指令。处理器1652可实施为包含单独以及多个模拟及数字处理器的芯片的芯片集。处理器1652可提供(举例来说)移动计算装置1650的其它组件的协作,例如对用户接口、由移动计算装置1650运行的应用程序及由移动计算装置1650所做出的无线通信的控制。
处理器1652可通过耦合到显示器1654的控制接口1658及显示接口1656与用户通信。显示器1654可为(举例来说)TFT(薄膜晶体管液晶显示)显示器或OLED(有机发光二极管)显示器或者其它适当显示技术。显示接口1656可包括用于驱动显示器1654以向用户呈现图形及其它信息的适当电路。控制接口1658可从用户接收命令并对其进行转换以供提交到处理器1652。另外,外部接口1662可提供与处理器1652的通信,以便实现移动计算装置1650与其它装置的近区域通信。外部接口1662可在一些实施方案中提供(举例来说)有线通信,或在其它实施方案中提供无线通信,且还可使用多个接口。
存储器1664存储计算装置1650内的信息。存储器1664可实施为一或若干计算机可读媒体、一或若干易失性存储器单元或者一或若干非易失性存储器单元中的一或多者。还可提供扩展存储器1674且其通过扩展接口1672连接到移动计算装置1650,所述扩展接口可包含(举例来说)SIMM(单列直插式存储器模块)卡接口。扩展存储器1674可给移动计算装置1650提供额外存储空间,或还可存储移动计算装置1650的应用程序或其它信息。具体来说,扩展存储器1674可包含用以执行或补充上文所描述的过程的指令,且还可包含安全信息。因此,举例来说,扩充存储器1674可提供为用于移动计算装置1650的安全模块且可利用准许移动计算装置1650的安全使用的指令进行编程。另外,安全应用程序可连同额外信息一起经由SIMM卡而提供,例如以非黑客方式将识别信息放置于SIMM卡上。
存储器可包含(举例来说)如下文所论述的快闪存储器及/或NVRAM存储器(非易失性随机存取存储器)。在一些实施方案中,指令存储于信息载体中且当由一或多个处理装置(举例来说,处理器1652)执行时执行例如上文所描述的一或多个方法。所述指令还可由例如一或多个计算机或机器可读媒体(举例来说,存储器1664、扩展存储器1674或处理器1652上的存储器)的一或多个存储装置存储。在一些实施方案中,所述指令可(举例来说)经由收发器1668或外部接口1662而以经传播信号接收。
移动计算装置1650可通过在必要的情况下可包含数字信号处理电路的通信接口1666无线地通信。通信接口1666可根据各种模式或协议(例如GSM语音呼叫(全球移动通信系统)、SMS(短消息服务)、EMS(增强型消息服务)或MMS信息(多媒体消息服务)、CDMA(码分多址)、TDMA(时分多址)、PDC(个人数字蜂窝系统)、WCDMA(宽带码分多址)、CDMA2000或GPRS(通用分组无线服务)以及其它)提供通信。举例来说,此通信可通过使用射频的收发器1668而发生。另外,短程通信可(例如)使用Wi-FiTM或其它此收发器(未展示)而发生。另外,GPS(全球定位系统)接收器模块1670可将额外导航及位置相关的无线数据提供到移动计算装置1650,所述无线数据可由在移动计算装置1650上运行的应用程序适当地使用。
移动计算装置1650还可使用音频编码解码器1660以可听见的方式通信,所述音频编码解码器可接收来自用户的口头信息并将其转换成可用数字信息。音频编码解码器1660可同样针对用户(例如)通过(例如)移动计算装置1650的话筒中的扬声器产生可听见的声音。此声音可包含来自语音电话呼叫的声音,可包含经记录声音(例如,语音消息、音乐文件等),且还可包含由在移动计算装置1650上操作的应用程序产生的声音。
如图中所展示,可以若干种不同形式来实施移动计算装置1650。举例来说,其可实施为蜂窝式电话1680。其也可实施为智能电话1682、个人数字助理或其它类似移动装置的部分。
此处所描述的系统及技术的各种实施方案可以数字电子电路、集成电路、专门设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件及/或其组合而实现。这些各种实施方案可包含可在可编程系统上执行及/或解译的一或多个计算机程序中的实施方案,所述可编程系统包含可为专用或通用的至少一个可编程处理器(其经耦合以从存储系统接收数据及指令且将数据及指令发射到存储系统)、至少一个输入装置及至少一个输出装置。
这些计算机程序(还称为程序、软件、软件应用程序或代码)包含用于可编程处理器的机器指令且可以高级程序及/或对象导向的编程语言及/或以汇编/机器语言实施。如本文中所使用,术语机器可读媒体及计算机可读媒体是指用于将机器指令及/或数据提供到可编程处理器的任何计算机程序产品、设备及/或装置(例如,磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD)),所述可编程处理器包含作为机器可读信号接收机器指令的机器可读媒体。术语机器可读信号是指用于将机器指令及/或数据提供到可编程处理器的任何信号。
为提供与用户的互动,此处所描述的系统及技术可实施于具有用于向用户显示信息的显示装置(例如,CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器)以及用户可借以将输入提供到计算机的键盘及指向装置(例如,鼠标或轨迹球)的计算机上。也可使用其它种类的装置来提供与用户的互动;举例来说,提供给用户的反馈可为任何形式的感观反馈(例如,视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈);且来自用户的输入可以任何形式(包含声音、语音或触觉输入)而接收。
此处所描述的系统及技术可实施于计算系统中,所述计算系统包含后端组件(例如,作为数据服务器);或包含中间件组件(例如,应用程序服务器);或包含前端组件(例如,具有用户可借以与此处所描述的系统及技术的实施方案互动的图形用户接口或Web浏览器的客户端计算机);或此类后端、中间件或前端组件的任何组合。系统的组件可通过任何数字数据通信形式或媒体(例如,通信网络)互连。通信网络的实例包含局域网络(LAN)、广域网络(WAN)及因特网。
所述计算系统可包含客户端及服务器。客户端与服务器通常彼此远离且通常通过通信网络互动。客户端与服务器的关系是借助在相应计算机上运行且彼此之间具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生的。
尽管已参考特定优选实施例特别地展示及描述了本发明,但所属领域的技术人员应理解,在不背离如由所附权利要求书界定的本发明的精神及范围的情况下,可在其中做出在形式及细节上的各种改变。
Claims (41)
1.一种用于多模式电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS的自动化优化(调谐)的系统,所述系统包括:
多模式电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS;
处理器及上面存储指令的非暂时性计算机可读媒体,其中所述指令在被执行时致使所述处理器:
接收关于将对所述ICP-MS执行的优化的用户数据输入,其中所述用户数据输入包括对所述ICP-MS将以其操作的一或多个选定操作模式的识别;
接收用于起始所述ICP-MS的自动化优化例程的用户输入;及
在接收到用于起始所述例程的所述用户输入之后,向所述ICP-MS发射信号以执行所述自动化优化例程,其中所述自动化优化例程包括以由所述处理器规定的序列执行的多个步骤。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述一或多个模式包含以下各项中的一者、两者或全部三者:(a)排气池模式;(b)反应池模式;及(c)碰撞池模式。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其中用于起始所述例程的所述用户输入包括选自由以下各项组成的群组的至少一个动作:‘单击’、按键、轻扫及图形用户接口小组件的选择。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统,其中所述自动化优化例程包括ICP-MS性能评价子序列,所述子序列包括以下步骤:自动进行第一性能评价;如果所述第一评价为令人满意的,那么接着进行第二性能评价;否则,如果所述第一评价为不令人满意的,那么结束所述子序列且将所述性能评价识别为失败的,其中所述第一性能评价与所述第二性能评价相比含有较少步骤且进行起来耗时较少。
5.根据权利要求4所述的系统,其中所述自动化优化例程包括多个等级,每一等级具有与其相关联的若干步骤,其中如果在给定等级中的先前步骤结束时执行的性能评价子序列被识别为失败的,那么所述例程经编程以从所述给定等级进行到后续等级,否则,如果在所述给定等级中的所述先前步骤结束时执行的所述性能评价子序列被识别为令人满意的,那么所述例程经编程以结束所述优化。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统,其中所述自动化优化例程包括选自由以下各项组成的群组的一或多个步骤:(i)相对于所述质谱仪调整/对准焰炬(电感耦合等离子体);(ii)四极离子偏转器QID校准;(iii)四极杆偏移QRO;(iv)雾化器气体流优化;(v)池杆偏移CRO优化;(vi)池入口及/或出口优化;(vii)质量校准;及(viii)检测器优化。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统,其中所述自动化优化例程包括:
以下各项中的一者或两者:(i)雾化器气体流优化步骤;及(ii)四极离子偏转器QID校准步骤,所述优化例程包括与步骤(i)及/或(ii)相关联的动态范围优化子序列,
其中所述动态范围优化子序列包括:通过在预定初始范围内调整相关联设定而起始所述相关联优化步骤,所述预定初始范围是从在所述ICP-MS的先前优化中识别的所述设定的所存储值而确定;及在于所述预定初始范围内不满足优化准则的情况下,在经改进性能的方向上自动识别新范围,并继续识别后续新范围直到满足所述优化准则为止,接着记录对应设定以供稍后使用。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统,其中所述自动化优化例程包括以下各项中的一者或两者:(i)池杆偏移CRO步骤;及(ii)池入口/出口步骤,所述优化例程包括与步骤(i)及/或(ii)相关联的正规化子例程,其中所述正规化子例程包括通过以下操作识别与所述步骤相关联的优化设定:针对多个分析物中的每一者,在一电压范围内正规化从所述ICP-MS确定的脉冲强度,接着使用经正规化值来识别所述优化设定。
9.根据权利要求8所述的系统,其中所述正规化子例程进一步包括以下步骤:将相应电压下的所述经正规化值相乘且从结果识别最佳折衷点,借此识别所述优化设定。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统,所述系统进一步包括自动取样器,其中所述自动化优化例程包括智能取样子例程,所述智能取样子例程包括:(i)在所述优化例程期间识别是否及何时应中断对第一分析物溶液的使用且起始对第二分析物溶液的使用的步骤;及(ii)在识别出应中断所述第一分析物溶液且起始对所述第二分析物溶液的使用后,即刻发射信号以在所述ICP-MS的所述优化例程中经由所述自动取样器而起始对所述第二分析物溶液的自动化引入。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统,其中所述自动化优化例程包括以下步骤:由所述处理器进行再现以在图形用户接口(例如,电子屏幕)上呈现表示在所述自动化优化例程中执行的一或多个步骤的图形及/或字母数字输出。
12.根据权利要求11所述的系统,其中所述自动化优化例程包括以下步骤:在所述自动化优化例程期间在所述对应一或多个步骤正被执行时于所述图形用户接口上实时地显示所述图形及/或字母数字输出。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统,其中关于所述优化的所述用户数据输入进一步包括对池气体流速的指示。
14.一种用于多模式电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS的自动化优化(调谐)的方法,所述方法包括:
由计算装置的处理器接收关于将对多模式电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS执行的优化的用户数据输入,其中所述用户数据输入包括对所述ICP-MS将以其操作的一或多个选定操作模式的识别;
由所述处理器接收用于起始所述ICP-MS的自动化优化例程的用户输入;及,
在接收到用于起始所述例程的所述用户输入之后,由所述处理器向所述ICP-MS发射信号以执行所述自动化优化例程,其中所述自动化优化例程包括以由所述处理器规定的序列执行的多个步骤。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述一或多个模式包含以下各项中的一者、两者或全部三者:(a)排气池模式;(b)反应池模式;及(c)碰撞池模式。
16.根据权利要求14或15所述的方法,其中用于起始所述例程的所述用户输入包括选自由以下各项组成的群组的至少一个动作:‘单击’、按键、轻扫及图形用户接口小组件的选择。
17.根据权利要求14到16中任一权利要求所述的方法,其进一步包括执行所述自动化优化例程。
18.根据权利要求17所述的方法,其中执行所述自动化优化例程包括在所述自动化优化例程期间自动调整所述ICP-MS的一或多个设定。
19.根据权利要求14到18中任一权利要求所述的方法,其中所述自动化优化例程包括ICP-MS性能评价子序列,所述子序列包括以下步骤:自动进行第一性能评价;如果所述第一评价为令人满意的,那么接着进行第二性能评价;否则,如果所述第一评价为不令人满意的,那么结束所述子序列且将所述性能评价识别为失败的,其中所述第一性能评价与所述第二性能评价相比含有较少步骤且进行起来耗时较少。
20.根据权利要求19所述的方法,其中所述自动化优化例程包括多个等级,每一等级具有与其相关联的若干步骤,其中如果在给定等级中的先前步骤结束时执行的性能评价子序列被识别为失败的,那么所述例程经编程以从所述给定等级进行到后续等级,否则,如果在所述给定等级中的所述先前步骤结束时执行的所述性能评价子序列被识别为令人满意的,那么所述例程经编程以结束所述优化。
21.根据权利要求14到20中任一权利要求所述的方法,其中所述自动化优化例程包括选自由以下各项组成的群组的一或多个步骤:(i)相对于所述质谱仪调整/对准焰炬(电感耦合等离子体);(ii)四极离子偏转器QID校准;(iii)四极杆偏移QRO;(iv)雾化器气体流优化;(v)池杆偏移CRO优化;(vi)池入口及/或出口优化;(vii)质量校准;及(viii)检测器优化。
22.根据权利要求14到21中任一权利要求所述的方法,其中所述自动化优化例程包括以下各项中的一者或两者:(i)雾化器气体流优化步骤;及(ii)四极离子偏转器QID校准步骤,所述优化例程包括与步骤(i)及/或(ii)相关联的动态范围优化子序列,其中所述动态范围优化子序列包括:通过在预定初始范围内调整相关联设定而起始所述相关联优化步骤,所述预定初始范围是从在所述ICP-MS的先前优化中识别的所述设定的所存储值而确定;及在于所述预定初始范围内不满足优化准则的情况下,在经改进性能的方向上自动识别新范围,并继续识别后续新范围直到满足所述优化准则为止,接着记录对应设定以供稍后使用。
23.根据权利要求14到22中任一权利要求所述的方法,其中所述自动化优化例程包括以下各项中的一者或两者:(i)池杆偏移CRO步骤;及(ii)池入口/出口步骤,所述优化例程包括与步骤(i)及/或(ii)相关联的正规化子例程,其中所述正规化子例程包括通过以下操作识别与所述步骤相关联的优化设定:针对多个分析物中的每一者,在一电压范围内正规化从所述ICP-MS确定的脉冲强度,接着使用经正规化值来识别所述优化设定。
24.根据权利要求23所述的方法,其中所述正规化子例程进一步包括以下步骤:将相应电压下的所述经正规化值相乘且从结果识别最佳折衷点,借此识别所述优化设定。
25.根据权利要求14到24中任一权利要求所述的方法,其中所述ICP-MS包括自动取样器,其中所述自动化优化例程包括智能取样子例程,所述智能取样子例程包括:(i)在所述优化例程期间识别是否及何时应中断对第一分析物溶液的使用且起始对第二分析物溶液的使用的步骤;及(ii)在识别出应中断所述第一分析物溶液且起始对所述第二分析物溶液的使用后,即刻发射信号以在所述ICP-MS的所述优化例程中经由所述自动取样器而起始对所述第二分析物溶液的自动化引入。
26.根据权利要求14到25中任一权利要求所述的方法,其包括由所述处理器进行再现以在图形用户接口上呈现表示在所述自动化优化例程中执行的一或多个步骤的图形及/或字母数字输出。
27.根据权利要求26所述的方法,其包括在所述自动化优化例程期间在所述对应一或多个步骤正被执行时于所述图形用户接口上实时地显示所述图形及/或字母数字输出。
28.根据权利要求14到27中任一权利要求所述的方法,其中关于所述优化的所述用户数据输入进一步包括对池气体流速的指示。
29.一种上面存储有指令的非暂时性计算机可读媒体,其中所述指令在由处理器执行时致使所述处理器:
接收关于将对多模式电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS执行的优化的用户数据输入,其中所述用户数据输入包括对所述ICP-MS将以其操作的一或多个选定操作模式的识别;
接收用于起始所述ICP-MS的自动化优化例程的用户输入;及,
在接收到用于起始所述例程的所述用户输入之后,向所述ICP-MS发射信号以执行所述自动化优化例程,其中所述自动化优化例程包括以由所述处理器规定的序列执行的多个步骤。
30.根据权利要求29所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述一或多个模式包含以下各项中的一者、两者或全部三者:(a)排气池模式;(b)反应池模式;及(c)碰撞池模式。
31.根据权利要求29或30所述的非暂时性计算机可读媒体,其中用于起始所述例程的所述用户输入包括选自由以下各项组成的群组的至少一个动作:‘单击’、按键、轻扫及图形用户接口小组件的选择。
32.根据权利要求29到31中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述自动化优化例程包括ICP-MS性能评价子序列,所述子序列包括以下步骤:自动进行第一性能评价;如果所述第一评价为令人满意的,那么接着进行第二性能评价;否则,如果所述第一评价为不令人满意的,那么结束所述子序列且将所述性能评价识别为失败的,其中所述第一性能评价与所述第二性能评价相比含有较少步骤且进行起来耗时较少。
33.根据权利要求32所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述自动化优化例程包括多个等级,每一等级具有与其相关联的若干步骤,其中如果在给定等级中的先前步骤结束时执行的性能评价子序列被识别为失败的,那么所述例程经编程以从所述给定等级进行到后续等级,否则,如果在所述给定等级中的所述先前步骤结束时执行的所述性能评价子序列被识别为令人满意的,那么所述例程经编程以结束所述优化。
34.根据权利要求29到33中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述自动化优化例程包括选自由以下各项组成的群组的一或多个步骤:(i)相对于所述质谱仪调整/对准焰炬(电感耦合等离子体);(ii)四极离子偏转器QID校准;(iii)四极杆偏移QRO;(iv)雾化器气体流优化;(v)池杆偏移CRO优化;(vi)池入口及/或出口优化;(vii)质量校准;及(viii)检测器优化。
35.根据权利要求29到34中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述自动化优化例程包括以下各项中的一者或两者:(i)雾化器气体流优化步骤;及(ii)四极离子偏转器QID校准步骤,所述优化例程包括与步骤(i)及/或(ii)相关联的动态范围优化子序列,其中所述动态范围优化子序列包括:通过在预定初始范围内(例如,在关于先前所确定优化值的预定大小范围内)调整相关联设定而起始所述相关联优化步骤,所述预定初始范围是从在所述ICP-MS的先前优化中识别的所述设定的所存储值而确定;及在于所述预定初始范围内不满足优化准则的情况下,在经改进性能的方向上自动识别新范围,并继续识别后续新范围直到满足所述优化准则为止,接着记录对应设定以供稍后使用。
36.根据权利要求29到35中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述自动化优化例程包括以下各项中的一者或两者:(i)池杆偏移CRO步骤;及(ii)池入口/出口步骤,所述优化例程包括与步骤(i)及/或(ii)相关联的正规化子例程,其中所述正规化子例程包括通过以下操作识别与所述步骤相关联的优化设定:针对多个分析物中的每一者,在一电压范围内正规化从所述ICP-MS确定的脉冲强度,接着使用经正规化值来识别所述优化设定。
37.根据权利要求29到36中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述正规化子例程进一步包括以下步骤:将相应电压下的所述经正规化值相乘且从结果识别最佳折衷点,借此识别所述优化设定。
38.根据权利要求29到37中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述ICP-MS包括自动取样器,且其中所述自动化优化例程包括智能取样子例程,所述智能取样子例程包括:(i)在所述优化例程期间识别是否及何时应中断对第一分析物溶液的使用且起始对第二分析物溶液的使用的步骤;及(ii)在识别出应中断所述第一分析物溶液且起始对所述第二分析物溶液的使用后,即刻发射信号以在所述ICP-MS的所述优化例程中经由所述自动取样器而起始对所述第二分析物溶液的自动化引入。
39.根据权利要求29到38中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述自动化优化例程包括以下步骤:由所述处理器进行再现以在图形用户接口上呈现表示在所述自动化优化例程中执行的一或多个步骤的图形及/或字母数字输出。
40.根据权利要求29到39中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中所述自动化优化例程包括以下步骤:在所述自动化优化例程期间在所述对应一或多个步骤正被执行时于所述图形用户接口上实时地显示所述图形及/或字母数字输出。
41.根据权利要求29到40中任一权利要求所述的非暂时性计算机可读媒体,其中关于所述优化的所述用户数据输入进一步包括对池气体流速的指示。
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