CN109962004B - 用于串扰补偿的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了从测量数据信号中消除添加串扰信号的方法，该添加串扰信号由像电流产生。本发明还公开了用于执行该方法的信号处理单元。本发明还公开了质谱仪和质量分析器，其包括用于执行该方法的信号处理单元。本发明还公开了傅立叶变换质谱仪，其配置用于从测量数据信号中消除添加串扰信号。

Description

用于串扰补偿的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于消除添加到测量数据信号的串扰信号的方法，该测量数据信号由像电流产生。添加串扰信号通过电磁干扰源被感应到测量数据信号。进一步，提供一种实现该方法的信号处理单元。此外，本发明涉及傅立叶变换质谱仪，在该傅立叶变换质谱仪中，可以应用消除添加串扰信号的方法。

背景技术

电荷的间接测量可以通过被感应到测量电极的像电流的效应来完成。电荷可以与可以是气态、液态或固态的电子、带电原子或分子相关。带电原子或带电分子称为离子，当它们具有电荷q时可以具有特定的电荷态，电荷q等于基本电荷e的z倍(e＝1,602192*10^{- 19}C)。然后，z是电荷态的电荷数。

q＝z*e

特别地，可以从具有周期性运动的带电粒子中检测到周期性像电流。通过

与运动的周期T相关的这种电流的角频率ω可以作为相应的周期信号在角频率ω的像电流中找到。

下面简要讨论傅里叶变换质谱。傅里叶变换质谱仪分析仪中的检测单元是测量像电流的装置的一个实例，所述像电流具有与离子的周期性运动相关的周期性信号。注入工作室中并暴露于磁场、电场和/或电磁场的电离物质形式的样本材料根据质量被分开。在工作室中旋转的离子在傅里叶变换质谱仪的检测器单元中感应出像电流。然后，检测器单元提供由感应的像电流生成的测量数据信号。

傅立叶变换质谱仪的一个特定实施方案包括

质量分析器，其包括一对钟形电极和纺锤形中心电极。电极之间的电场用于捕获离子并将离子限制在内部。

质量分析器在WO 96/30930中有详细描述，其作为该描述的一部分包括在其中。

RF信号发生器经常用于在傅里叶变换质谱仪中提供离子光学设备。示例性地，在将它们注入

质量分析器之前，离子在称为C-阱的被弯曲的线性阱中被捕获。为了在被弯曲的线性捕获器中捕获离子，尤其施加RF电压。由于被弯曲的线性阱位于

质量分析器的外钟形电极附近，其中所述外钟形电检测在质量分析器中振荡的离子的像电流，因此RF信号可能无意中干扰由像电流产生的测量离子信号。

为了解码来自傅立叶变换质谱仪的测量数据信号的信息，可以使用傅里叶变换。该傅里叶变换是一种数学运算，它将信号分解为其正弦部分，称为具有角频率ω的模式。任何类似的信号均可以用这种形式表示。更一般地，傅立叶变换从时间帧产生频率帧。在应用该变换之后，可以读出振荡粒子的角频率ω。

了解角频率后，可以找到该质量，用于

质量分析器，如下：

其中ω是角频率，m/q是离子的质荷比，k是仪器常数。

知道角频率，可以找到质量，用于离子回旋共振(ICR)质量分析器，如下：

其中ω是角频率，m/q是离子的质荷比，B是施加的磁场。

应该强调的是，像电流是非常小的电流，所述非常小的电流必须用高阻抗电极来测量，并且还用高阻抗放大器放大。因此，与不使用像电流的其他检测器系统相比，由于高阻抗，检测器单元中的测量更多地受到电磁干扰的影响。在EP 2 372 747A1中描述了如何在傅里叶变换质谱仪中检测像电流的详情，其通过引用合并到本说明书中。

下面简要讨论电磁干扰及其与其他电磁信号的串扰。电磁干扰是电磁信号，在射频频谱中时也称为射频信号，由在本文中称为电磁干扰源的源产生和发射。例如在测量电磁信号的电路或检测器单元中，电磁干扰可以与另一电磁信号相互作用。注意，如本文所用，术语“电磁”不限于涉及电力和磁力的情况。术语电磁还包括术语电学、电子学和磁学，因为它应该描述通常由麦克斯韦方程组决定的电磁场中可能发生的所有效应。特别地，电磁干扰与另一电磁信号的相互作用，称为串扰，可以是例如电磁感应、电磁干扰、电磁叠加、包括电动耦合的电磁耦合、尤其是电容耦合、磁耦合、传导和这些的组合。相互作用可以是有意的也可以是无意的。电磁干扰的有意来源可包括例如RF信号发生器及它们施加到例如在质谱仪中的电极的电压。电磁干扰的无意来源可包括例如泵的机械振动，所述泵的机械振动例如被转换为在检测像电流的电极上的电压振荡。

电磁干扰和相关的串扰对精确测量检测器单元的电子设备可引起很大的干扰，所述检测器单元检测由像电流产生的测量数据信号。这些电子设备使用从像电流导出的低电平电流进行测量。所得到的测量数据信号以类似信号的形式编码。换句话说，该测量信息以测量电流的幅度编码，随时间变化。具有电磁干扰的串扰可以在测量数据信号中产生意外的变化，干扰其中编码的信息，通过傅里叶变换可以导出角频率ω和测量的幅度的正弦分量的相位。

特别地，串扰可以将具有其自己的角频率ω和相位的额外模式诱导到测量数据信号中。这些模式可能被错误地解释为傅立叶变换质谱仪中的质量。为避免这种情况，可以使用补偿。

为解决上述问题进行了一些尝试。

WO2012/152949A1描述了其中离子形成以一周期振荡的包的一种质量分析器具有离子检测器。离子检测器包括检测设备和补偿电路。该检测设备可包括多个检测电极和前置放大器，所述检测电极在质量分析器中检测来自离子的像电流信号；所述前置放大器基于像电流信号提供一输出。补偿电路基于像电流信号中的一个或多个向检测设备的相应补偿部分提供补偿信号。检测设备的每个补偿部分与检测设备的信号承载部分之间的电容影响前置放大器输出的信噪比。

因此，通过补偿电路减小检测电路的电容来改善检测极限。上述申请公开了一种减少质谱中串扰的方式。

JP 2001-183441A描述了一种装置，所述装置适于通过自动噪声电平控制电路在操作时中断来自天线的不需要的信号来提高接收系统的增益设置的精度。本发明公开了一种用于雷达的收发器，所述收发器被配置为当自动噪声均衡电路工作时，有效地阻止不必要的信号(例如，干扰)。通常，现有技术涉及质谱仪中噪声降低的不同方法或降低不同系统中电磁噪音的一般方法。

发明内容

鉴于由电磁干扰引起的串扰导致的概述问题，本发明的目的是公开一种用于补偿由特别是在傅立叶变换质谱(FTMS)中的像电流产生的测量数据信号中的不需要的电磁干扰信号的方法和装置。本发明的另一个目的是改善由FTMS中的像电流产生的数据信号。本发明的目的还在于通过减少或消除由于电磁串扰引起的信号来改善FTMS中的数据采集。本发明的目的还在于提供一种用于在FTMS中导出质谱而不会由于噪声信号而获得峰值的方法、装置和系统。此外，目的是允许质量峰值的检测，这些质量峰值会以另外的方式因电磁干扰而被峰值遮挡。本发明的另一个目的是提供一种提取和调节干扰信号以便从测量数据信号中将其消除的方法。

本发明在权利要求以及以下描述中说明。优选实施方案在从属权利要求和各种实施方案的描述中特别说明。

在本发明的第一个方面，公开了一种用于从由像电流产生的测量数据信号中消除添加串扰信号的方法。该方法包括从电磁干扰源中提取解耦干扰信号，该电磁干扰源感应添加串扰信号。该方法还包括通过应用相移和/或幅度放大以获得补偿信号来通过调节模块调节解耦干扰信号。该方法还包括将测量数据信号和补偿信号提供给添加(adding)模块，在所述添加模块中测量数据信号和补偿信号叠加。补偿信号以这种方式由调节模块调节，使得它上大致地对应于添加串扰信号的反转信号。

注意，“消除”在本文中可以指的是充分减少它。特别地，在测量数据信号内不再可检测到串扰信号。这也在下面进一步解释。

添加串扰信号可以指由电磁干扰源产生并且无意中干扰测量数据信号的信号。换句话说，添加串扰信号可以指源自电磁干扰源与其他设备(例如，其中测量数据信号被测量的检测器)之间的电磁串扰的测量数据信号的变化。

测量数据信号可以指由检测器或另一设备测量的电磁信号。该信号是测量的实际信号。它不仅可以包括从某些实验获得的有用信息，还可以包括由于与其他设备的串扰而产生的噪声。

像电流在本文中指的是由诸如离子的电荷粒子的运动引起的电流，所述离子特别是在傅立叶变换质谱仪的质量分析器内。然后，像电流被检测器单元转换成测量数据信号。

在上文和下文中，从电磁干扰源中提取解耦干扰信号意味着可以从电磁干扰源提取或导出电磁干扰源的另一信号，这与电磁干扰源发出的电磁干扰有关。因此，在进一步的说明书和权利要求中称为解耦干扰信号的另一信号通过另外的提取装置解耦。下面描述关于可以使用的提取装置和相应的提取方法的详情。

除了解耦干扰信号之外，还可以通过提取装置从电磁干扰源中提取静态信号或与使用检测器单元的测量数据信号无关的角频率信号。对于本发明，这些附加信号是不相关的。根据本发明的教导，重要的是以适当的方式调节电磁干扰源的解耦干扰信号，使得从探测器单元的测量数据信号中消除由电磁干扰源的电磁干扰引起的添加串扰信号。

已经发现，解耦干扰信号与被叠加到测量数据信号的添加串扰信号具有相同的角频率ω_dist。因此，电磁干扰与检测器单元的相互作用(检测基于测量像电流而产生的测量数据信号)导致角频率ω_dist与添加串扰信号相同的信号被叠加到添加串扰信号。对此，信号叠加的强度取决于所使用的检测单元的特定属性和电磁干扰的类型。因此，解耦干扰信号和添加串扰信号的幅度可彼此偏离。此外，两个信号可相对于彼此具有相移。这种相移可以具有不同类型的原点，所述原点可以与电磁干扰源、检测器单元、使用的提取装置、使用的调节模块、使用的添加模块以及连接这些组件的电线相关。

通常的调节可以指修改信号的任何类型。在权利要求1的本发明方法中，通过仅修改信号、解耦干扰信号的相移和解耦干扰信号的幅度放大的两种特定种类来应用解耦干扰信号的调节。相移和幅度放大可以用作单个测量，或者它们可以并行或一个接一个地应用，或者也可以作为其中两个测量可以应用多次的这两个测量的序列来应用。

提供信号可以指通过电路引导信号(或输入先前存储的信号)。

叠加测量数据信号和补偿信号可以指添加或组合该两个信号。这可以通过例如在添加模块中引导信号的公共结点和/或通过添加两个存储信号的软件直接在电路中完成。注意，在从各种电磁干扰源中提取多于一个解耦干扰信号的情况下，“组合”可以指逐步或同时添加所有这些(例如，每个均对于一个补偿信号的多个连接可以在添加模块中提供，以及可以将测量数据信号引导到每个连接，以使补偿信号中的每个逐渐被添加到其)。叠加通过幅度添加两个信号，这是一种特定类型的干扰。因此，重要的是两个信号之间的相移接近180°，使得它们几乎可以相互抵消。换句话说，期望发生添加串扰信号与补偿信号之间的破坏性干扰。

此外，特征“补偿信号……基本上对应于添加串扰信号的反转信号”应该被解释为补偿信号大致地等于具有180°相移的施加到其的添加串扰信号(使得当通过破坏性干扰添加两个时，补偿信号可以抵消添加串扰信号)。量词“大致地”应理解为“近似地”、“接近地”或“大体地”相等和相等。也就是说，补偿信号可以精确地等于添加串扰信号(除了转化之外)。然而，补偿信号不需要精确地等于添加串扰信号，只要它足以抵消它以进一步用补偿数据信号工作即可。也就是说，“大致地”是指信号之间的“足够好”以获得未受干扰的数据信号的相似程度。添加串扰信号与补偿信号之间的最大可接受差异量当然可以根据具体情况而不同，但是，出于示例性目的，给出了一些值。优选地，添加串扰信号和补偿信号的相位相差最多1°(尽管180°相移用于获得用于抵消两者的相反信号)(额外的少量值为2°，5°？，并且幅度系数为2)。然而，该方法仍适用于相位相差达10％至20％的两个信号(再次，不包括180°相移)，或者，可替代地，最多30°(待讨论的值)。如上所述，数字是示例性的，因为它们可以取决于添加串扰信号和未修改的数据信号(当它没有任何串扰的数据信号)的相对强度。注意，添加串扰信号的较小强度(和因此较小幅度)可以允许其与补偿信号之间的较大相位偏差。类似地，添加串扰信号的较小频率也可以允许更大的相位偏移。这是由于这样添加串扰信号会即使没有被补偿信号补偿，也会较少地干扰数据信号的事实。

本方法可用于消除由各种设备(电磁干扰源)引起的不需要的电磁信号(即，由串扰引起的电磁干扰)并消除干扰正在测量数据信号(测量数据信号)。通过提取装置直接在其源处检测电磁干扰是特别有利的，使得其形状和幅度可以被反转并与测量数据信号组合，以消除由噪声源(即，电磁干扰源)产生的其中一部分。以这种方式，可以实现精确和有针对性的电磁噪声降低或消除，以产生更有意义和有用的数据信号。

在一些实施方案中，测量数据信号可以由傅立叶变换质谱仪的检测单元检测。也就是说，该方法可以优选用作质谱分析的一部分。测量数据信号可以源自待用质谱仪分析的样本的离子。在质谱中，许多电磁噪声源(即，电磁干扰源)在实验装置中出现。例如，四极杆质量分析器可以产生可能干扰样本成分测量的电磁信号-滤波掉这种噪声是非常有利的。此外，四极杆电极的RF电压提供可以用作电磁干扰源以及真空泵的振动和其他提供的RF电压，例如离子光学设备和/或AC/DC转换器的RF电压。

在一些实施方案中，可以借助于提取装置来执行解耦干扰信号的提取。在一些这样的实施方案中，提取装置可以是包括阻抗组件的线，该阻抗组件适于使由电磁干扰源提供的电压或被提供到电磁干扰源的电压逐渐变弱。该阻抗组件可以包括电阻部分、电感部分和/或电容部分。

另外或替代地，提取装置可以包括暴露于电磁干扰的天线。通过串扰，这可以在天线中感应出信号。该信号可以用作本发明方法中的解耦干扰信号。

另外或替代地，提取装置可以包括绕组，该绕组与变压器电感耦合，转换电磁干扰源的信号。

几个不同(或相同)提取装置的组合也可用于从不同的电磁干扰源提取多个解耦干扰信号。在此，每个提取装置正在提取一个电磁干扰源的解耦干扰信号。这可以是特别有利的，因为测量数据信号可以包括由其中的不同电磁干扰源引起的多个添加串扰信号的总和，并且分别为每个电磁干扰源提取解耦干扰信号以确保它们可以从测量数据信号被单独地减去。

在一些实施方案中，相移可以包括解耦干扰信号的反转和第一附加相移。也就是说，解耦干扰信号可以被反转(使得它消除在稍后阶段作为测量数据信号的一部分测量的串扰信号)并且相移以更好地匹配包含在测量数据信号中的不期望的串扰信号。

在一些实施方案中，相移可以包括解耦干扰信号的反转、第一附加相移和第二附加相移。第二相移可以提供更精确的调整，所述调整允许将提取的串扰信号微调到结合到数据信号中的串扰信号。标准术语的使用丢失。

在一些实施方案中，可以数字地控制应用于解耦干扰信号的相移和幅度放大中的至少一个。软件控制也可以是一种选择。

在一些实施方案中，该方法还可以包括从添加模块提供至少一个来自添加模块的补偿数据信号的步骤，针对添加模块，测量数据信号和补偿信号被提供给数据接收装置以供进一步使用。也就是说，可以存储没有添加串扰信号的补偿数据信号以供进一步分析和使用。当然，这是可选的，并且在用于获得补偿数据信号之前不需要存储补偿信号。

在一些实施方案中，添加模块可以将测量数据信号和补偿信号提供给一个结点，以便将它们组合。也就是说，两个信号可以在它们相遇的地方叠加，从而在单个连接处添加两个信号。另外或可替代地，可以存在多个结，特别是对于由于不同的电磁干扰源而存在多个添加串扰信号的情况。

在一些实施方案中，测量数据信号可以通过使用检测器单元获得，该检测器单元是质谱仪的一部分，质谱仪具有通过静电电极捕获离子的质量分析器。例如，在傅里叶变换质量分析器中，检测器单元检测振荡离子的像电流。

在一些实施方案中，解耦干扰信号和/或补偿信号和/或测量数据信号中的至少一个可以是类似信号。

在本发明的第二方面，公开了一种信号处理单元，其可用于执行上述本发明的方法。信号处理单元包括至少一个测量数据信号输入线，所述测量数据信号输入线适于接收由像电流产生的测量数据信号，其中测量数据信号包括由电磁干扰源感应的添加串扰信号。信号处理单元还包括至少一个干扰信号输入线，所述干扰信号输入线适于接收由提取装置从电磁干扰源提取的解耦干扰信号。信号处理单元还包括输出线，所述输出线适于将补偿数据信号提供给至少一个数据接收装置。信号处理单元还包括调节模块，通过干扰信号输入线向调节模块提供解耦干扰信号，以及该调节模块提供补偿信号。信号处理单元还包括添加模块，向该添加模块提供测量数据信号和补偿信号，以及，在该添加模块中叠加测量数据信号和补偿信号。解耦干扰信号由调节模块以这样的方式调节，使得补偿信号大致地对应于反转的添加串扰信号。

换句话说，信号处理单元可以被配置为接收包括在其中的串扰信号(添加串扰信号)的数据信号(测量数据信号)。信号处理单元还被配置为从电磁干扰源(解耦干扰信号)接收另一信号并对其进行变换，使得它至少大体上变为与测量数据信号叠加的添加串扰信号的反转信号。然后将测量数据信号和电磁干扰源的该变换后的其他信号(补偿信号)在信号处理单元中叠加，使得至少通过补偿信号抑制包含在数据信号中的串扰。

信号处理单元可以包括计算机实现的非瞬态介质，所述计算机实现的非瞬态介质例如为被配置为执行上文和下文所述功能的特定软件应用程序。也就是说，信号处理单元可以大部分或完全作为是计算机程序的一部分的算法来实现。以这种方式，信号处理单元可以作为控制质谱仪的软件的一部分来实现，所述部分具体地说是负责减少或消除任何添加串扰信号的部分。

在一些实施方案中，数据信号输入线可以连接到傅里叶变换质谱仪的检测器单元，该检测器单元提供测量数据信号。如上所述，本方法对于傅立叶变换质谱特别有用和有利，并且提出了一种减少或甚至去除质谱中的质荷比的峰的新方法，所述质荷比的峰通过电磁干扰而不是通过测量的离子感应，以获得样本组成的更明显的测量。

在一些实施方案中，干扰信号输入线可以连接到提取装置，所述提取装置从电磁干扰源提取解耦干扰信号。

在一些实施方案中，提取装置可包括线，该线包括阻抗组件，所述阻抗组件适于使由电磁干扰源提供的电压或提供到电磁干扰源的电压逐渐变弱。该阻抗组件可以包括电阻部分、电感部分和/或电容部分。

另外或可替代地，提取装置可以包括暴露于电磁干扰的天线。这可以在天线通过串扰感应信号。该信号可以用作本发明方法中的解耦干扰信号。

另外或可替代地，提取装置可以包括绕组，该绕组与变压器电感耦合，转换电磁干扰源的信号。

如上所述，根据产生干扰测量数据信号的电磁干扰信号的电磁干扰源的数量，使用多个相同或不同类型的提取装置可以是有利的。

在一些实施方案中，调节模块可包括至少一个移相器和至少一个放大模块。

在一些实施方案中，可以数字地控制调节模块。另外或可替代地，软件控制是可能的。

在一些实施方案中，可以通过调整解耦干扰信号的相位和/或幅度来调节模拟信号形式的解耦干扰信号，以获得补偿信号。在包括权利要求的本说明书的上下文中，解耦干扰信号的幅度调整主要用作幅度放大来解决。一般情况下，这也是这种情况，因为放大系数大于1。然而，导致幅度减小的低于1的放大系数也应该由术语“幅度放大”包括。因此，放大器调整仅是描述本发明中用于调节解耦干扰信号的幅度放大的另一术语。

在一些实施方案中，添加模块可以包括结点，添加模块适于向该结点提供测量数据信号和补偿信号两者，以便将它们叠加。还可以存在多个结点，特别是在存在多个电磁干扰源的情况下，每个所述电磁干扰源均产生附加的串扰信号。

在本发明的第三方面，公开了一种根据前述实施方案的包括信号处理单元的质谱仪。

在本发明的第四方面，公开了一种质量分析器，所述质量分析器被配置为通过静电电极捕获离子，并且包括根据前述实施方案的信号处理单元。

在本发明的第五方面，公开了傅立叶变换质谱仪(FTMS)。FTMS包括适于检测测量数据信号的检测器单元。FTMS还包括产生电磁干扰的电磁干扰源，所述电磁干扰源通过串扰与检测器单元相互作用，导致测量数据信号包括添加串扰信号。FTMS还包括提取装置，所述提取装置适于从电磁干扰源中提取解耦干扰信号。FTMS还包括调节模块，所述调节模块适于通过施加相移和/或幅度放大来调节解耦干扰信号，以获得补偿信号，特别是施加相移和幅度放大以获得补偿信号。FTMS还包括添加模块，所述添加模块适于将测量数据信号和补偿信号叠加。补偿信号可以由调节模块以这样的方式调节，即它大致地对应于反转的添加串扰信号。

在一些实施方案中，检测器单元可以适于检测由像电流产生的测量数据信号。

在一些实施方案中，FTMS的添加模块还可以包括结点，添加模块适于向该结点提供测量数据信号和补偿信号两者，以便将它们叠加。如上所述，也可以存在多个结点。

在一些实施方案中，FTMS还包括根据任何前述实施方案的信号处理单元。

在一些实施方案中，FTMS可包括质量分析器，所述质量分析器通过静电电极捕获离子。

在本发明的第六方面，公开了信号处理单元的使用。该使用是根据信号处理单元的先前描述的实施方案，以滤波由测量电磁干扰源引起的来自数据信号的添加串扰信号。

下面是本公开的另一个描述，其在傅里叶变换质谱中专门为我们量身定制。

电磁干扰源发出电磁干扰。然后，可以通过傅立叶变换质谱仪的检测器单元中的这种电磁干扰来引发串扰。该串扰然后修改由检测器单元提供的测量数据信号。

已经发现，电磁干扰源仅发射一个特定角频率的信号，优选地是正弦波。因此，每个电磁干扰源的添加串扰信号仅是其特定角频率的信号。

可以通过提取装置从电磁干扰源提取解耦干扰信号。该提取的信号也具有与电磁干扰和添加串扰信号相同的特定频率和相同的波形。解耦干扰信号和添加串扰信号的幅度可以不同，并且在它们之间可以具有相移。两个信号的幅度不同，因为存在不同的耦合过程，以将串扰引入由检测器单元测量的信号，并且通过提取装置提取解耦干扰信号。另外，由于不同的耦合过程，信号之间可能发生相移。此外，每个信号到达添加模块可能花费不同的时间，这也可能导致信号之间的相移。

本文件公开了一种补偿信号，对于每个电磁干扰源，该补偿信号至少是添加串扰信号的大致地反转的信号，优选地是添加串扰信号的反转信号。补偿信号和添加串扰信号的叠加导致破坏性干扰，因为信号是异相的。以这种方式，可以至少大致地从测量数据信号中擦除电磁干扰源的添加串扰信号。然后，由添加模块提供的补偿数据信号与未受干扰的测量数据信号相同，该未受干扰的测量数据信号将在没有电磁干扰的情况下由电磁干扰源发出。

为了获得至少是添加串扰信号的大致地反转的信号的补偿信号，解耦干扰信号必须由调节模块调节。调节模块调整解耦干扰信号的幅度和相位，使得比较于添加串扰信号，补偿模式具有与添加串扰信号至少基本相同的幅度，并且具有至少大体上180°相移的相位。因此，调节模块必须修改解耦干扰信号的幅度，并改变解耦干扰信号的相位。优选地，调节模块包括至少一个移相器和一个幅度放大器。

为了通过幅度放大器和移相器以正确的方式调节解耦干扰信号以实现补偿信号，必须以适当的方式控制幅度放大器和移相器。为了限定幅度放大器和移相器的控制参数，可以使用专用软件。控制参数可以在质谱的测量期间使用傅立叶变换(FT)质谱仪通过迭代变化来获得。

为了限定属于电磁干扰的质谱中的角频率，可以在FT质谱仪中进行无离子的测量。通过观察质谱中识别出的干扰峰值，可以观察到幅度放大器和移相器的控制参数的变化如何改变观察到的干扰峰值。振幅放大器和移相器的控制参数优选地一个接一个地调节几次，因为相移可以影响信号幅度，反之亦然。如果控制参数的幅度小于测量噪声信号的两倍，则例如控制参数被接受并且干扰峰值被擦除。如果添加串扰信号与补偿信号之间的剩余相移低于1°，则例如干扰峰值被擦除。优选地，在FT质谱仪的每个校准阶段期间执行对调节模块的控制参数的这种校准。

如果其幅度大于测量噪声信号不到三倍，优选地大于测量噪声信号不到两倍，并且特别优选地大于噪声信号不到1.5倍，则通常控制参数被接受以及干扰峰值被擦除。还可以使用擦除的干扰峰值与测量噪声信号之间的其他比率来限定哪些控制参数被接受。可接受比率的选择可取决于质谱仪的具体种类，以及所研究的样本和实验。此外，测量的擦除峰值的信号水平和噪声的信号水平可以在特定质荷窗口上的通过质谱的积分过程来识别。

如果添加串扰信号与补偿信号之间的剩余相移低于3°，优选地低于1°，并且特别优选地低于0.5°，则通常擦除干扰峰值。其他剩余的相移也是可以接受的。接受的相移的选择可能取决于所研究的样本的具体种类和实验。

该系统非常稳健，因为电磁干扰的频率、波形和强度的任何变化均以相同的方式影响添加串扰信号和解耦干扰信号，并且不需要为电磁干扰源而限定的控制参数的改变。对于每个电磁干扰源，可以提供包括提取装置和具有特定控制参数的调节模块的单独补偿电路。然后每个补偿电路均擦除一个干扰峰值。

附图说明

下面描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。

图1例示了呈现根据本发明实施方案的方法的框图；

图2例示了根据本发明实施方案的信号处理单元的示意图；

图3a示出了被配置为执行本发明方法的信号处理组件的布置的实施方案的示意图；

图3b示出了被配置为执行本发明方法的信号处理组件的布置的实施方案的更详细的示意图；

图3c示出了配置为执行本发明方法的信号处理组件的布置的实施方案的更详细的示意图；

图4a示出了反相器的示意图，所述反相器可以用于信号处理部件的布置，以特别是在图3c的布置中执行本发明的方法；

图4b示出了图4a的反相器的更详细的示意图；

图5示出了移相器的示意图，所述移相器可以用于信号处理部件的布置，以特别是在图3c的布置中执行本发明的方法；

图6示出了放大器的示意图，所述放大器可以用于信号处理部件的布置，以特别是在图3c的布置中执行本发明的方法；

图7示出了添加模块的示意性实施方案，所述添加模块可以用于信号处理组件的布置，以特别是在图3c的布置中执行本发明的方法；

图8a示出了提取装置的实施方案，所述提取装置适于从电磁干扰源中提取解耦干扰信号。

图8b示出了提取装置的另一个实施方案，所述提取装置适于从电磁干扰源中提取解耦干扰信号。

图8c示出了提取装置的进一步实施方案，所述提取装置适于从电磁干扰源中提取解耦干扰信号；

图9a-f描绘了在使用本串扰信号消除方法之前和之后获得的数据信号的示例性实施方案；

图10a-d描绘了校准用于消除串扰信号的调节模块115的控制参数的示例性实施方案。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施方案。提供这些实施方案是为了提供对本发明的进一步理解，而不是限制其范围。

在以下描述中，描述了一系列特征和/或步骤。技术人员将理解，除非上下文要求，否则特征和步骤的顺序对于所得到的配置及其效果并不重要。此外，对于本领域技术人员显而易见的是，不管特征和步骤的顺序如何，步骤之间的时间延迟或同时实施的存在或不存在均可以存在于一些或所有所描述步骤中。

图1示出了示意性地描述本发明方法的步骤的框图。该方法的描述还参考用于可用于实现该方法的组件的图3a、3b、3c进行。

该方法可以应用于包括检测器单元200的系统，该检测器单元200适于输出测量数据信号20，该测量数据信号20优选地通过像电流。特别地，该方法可以与诸如傅里叶变换质谱仪的系统一起使用，所述傅里叶变换质谱仪例如离子回旋共振质谱仪(ICR质谱仪，ICR-MS)和使用离子捕获的质谱仪例如由赛默飞世尔科技(不来梅)公司和赛默飞世尔科技集团提供的Orbitrap质谱仪。

在包括这种检测器单元的系统中，可能存在电磁干扰源100。这种电磁干扰源100可以是电子装置如四极电极、四极电极的RF电压源、真空泵的振动和例如光学设备的其他提供的RF电压和AC/DC转换器。这些装置发射电磁干扰信号102(也称为添加串扰信号102)，例如电磁辐射，所述电磁干扰信号102可能无意地与探测器单元200相互作用。这种相互作用通常称为电磁干扰信号102和检测器单元200的串扰。与未受干扰的测量信号(在没有这种相互作用的情况下假设地测量)相比，该串扰正在修改测量数据信号20。已经发现，由于电磁干扰信号102与检测由像电流产生的测量数据信号20的检测器单元200的串扰，添加串扰信号叠加到未受干扰的测量信号。对于许多电磁干扰源100，添加串扰信号是周期信号，所述周期信号干扰未受干扰的测量信号。特别地，由于这种添加串扰信号，在测量数据信号20中可能发生以下影响：附加谐波、相移、破坏性干扰、差拍振动和驻波。本方法描述了一种补偿这种不希望的附加交叉信号以便获得补偿数据信号22的方式。该方法例如可以用于傅立叶变换质谱领域，检测器单元200是质谱仪的一部分。作为具体实例，该方法可以与Orbitrap质量分析器一起使用，以滤除不期望的添加串扰信号。此类添加串扰信号可以源自例如四极电极、将RF电压供给至四极电极(诸如四极质谱滤波器的电极)的发生器或源自检测器单元200的组件和/在检测器单元200的周围的电子设备。

该方法可以包括提取解耦干扰信号10的步骤S1。解耦干扰信号10可以源自任何电磁干扰源100，并且可以由提取装置103提取。源自这种电磁干扰源的电磁干扰可以通过串扰与检测器单元200相互作用。由此，如果干扰源100不存在或不活动，则通过叠加到由检测器单元200检测的未受干扰的测量数据信号来添加该添加串扰信号。相互作用导致测量数据信号20包括添加串扰信号。因此，由电磁干扰源100发出的电磁干扰信号102与检测器单元200之间的串扰正在影响测量数据信号20。

通过使用解耦干扰信号来调整测量数据信号20以便获得补偿数据信号22，可以消除串扰的影响。当添加串扰信号对补偿数据信号22的影响太小时，以至于当提供给数据接收装置时它是无关紧要的，然后消除了串扰的影响。这意味着添加串扰信号对补偿数据信号22的剩余影响是如此之小，以至于对于从提供给数据接收装置的补偿信号导出的信息，没有导出除了导自未受干扰的测量数据信号的结果的其他结果。换句话说，当从补偿信号22导出的信息不受电磁干扰源100的存在和相关串扰的存在的影响时，消除了添加串扰信号。例如，在傅里叶变换质谱仪中，消除了由电磁干扰源100而不是由检测到的离子引起的任何识别的质谱峰值。可能存在特定标准，所述特定标准可用于定义何时识别质量峰。之前已经描述了这种标准的实例。例如，如果其幅度显著降低，则添加串扰信号的剩余影响可能足够小。该幅度可能减小得太多，以至于它低于测量噪声信号的中间幅度的五倍，优选地低于测量噪声信号的中间幅度的三倍，特别是低于测量噪声信号的中间幅度的两倍。另一方面，如果添加串扰信号和补偿信号16之间的相移仅从180°偏离非常小，当两个信号均被提供给在添加模块220中的相同的结点时，添加串扰信号的剩余影响可能足够小。通常，偏离180°的值低于2°，优选低于1°，更优选低于0.5°。解耦干扰信号10的提取可以通过提取装置103实现，所述提取装置103适用于从电磁干扰源100接收解耦干扰信号10。电磁干扰源100的添加串扰信号102(也称为电磁干扰信号102)及其相应的解耦干扰信号10至少包括完全相同的形状，但是可能具有不同的幅度和/或可能相对于彼此相移。通常，电磁干扰源100的添加串扰信号102及其相应的解耦干扰信号10是周期函数。然后它们具有相同的周期T、频率f和角频率ω。因此，获得补偿数据信号22在使用其来调整测量数据信号20之前可能需要通过调节来调整解耦干扰信号10。

因此，在步骤S2中，可以调节解耦干扰信号10以获得适当的补偿信号16。这通过对解耦干扰信号10施加相移和/或幅度放大以匹配或接近测量数据信号20的反转的添加串扰信号102的幅度/相位来完成。这将参考图3a、3b、3c更详细地解释。

在步骤S3中，将测量数据信号20和补偿信号16提供给添加模块220。在添加模块220中，两个信号例如通过提供给一个结点而被叠加。通过两个信号的叠加，产生补偿数据信号22，所述补偿数据信号22可以提供给数据接收装置。以这种方式，可以获得补偿数据信号22。

调节模块必须调节解耦干扰信号10，以获得适当的补偿信号16，使得当测量数据信号20和补偿信号16叠加时，补偿信号16对应于大体上反转添加串扰信号。当两个信号的幅度和相移仅偏离太多，以致当添加串扰信号被提供给数据接收装置时，添加串扰信号对补偿数据信号22没有相关的影响时，该条件被满足。之前描述了关于可接受的幅度偏差和相位偏差的详情。

优选地，调节模块必须调节解耦干扰信号10以获得适当的补偿信号16，使得当测量数据信号20和补偿信号16叠加时，补偿信号16对应于反转的添加串扰信号。

该方法可以在检测器单元200产生测量数据信号20的同时连续地执行。由电磁干扰源100发射的电磁干扰信号102可以取决于时间、温度和其他参数，例如电磁干扰源100的频率。本发明的方法独立于温度和其他参数例如电磁干扰源100的频率或时间工作，因此是非常稳健的方法。这是由于各种参数变化的效应以相同的方式影响添加串扰信号和解耦干扰信号。以这种方式，可以实时或几乎实时地调整测量数据信号20，以获得补偿数据信号22。

图2示出了根据本发明实施方案的信号处理单元1的示意性实例。信号处理单元1可以适于物理地补偿由测量数据信号20(本文未示出)中包含的电磁干扰引起的添加串扰信号。

信号处理单元1可以包括信号处理电子设备6、数据信号输入线2、干扰信号输入线3和干扰信号输出线4。数据信号输入线2可以适于将该装置1连接到检测器单元200(不在本文示出)，所述装置1诸如是傅里叶变换质量分析器，所述检测器单元200产生测量数据信号20。干扰信号输入线3可以适于接收来自提取装置(本文未示出)的输入，该提取装置可以分别从电磁干扰源100中提取该输入。这种输入是解耦干扰信号10的形式。图2示出了接收几个不同的解耦干扰信号10、10'、10″的几个干扰信号输入线3。在几个不同的电磁干扰源100通过串扰干扰测量数据信号20的情况下，这可以是特别有利的。使用多个干扰信号输入线3允许获得多个解耦干扰信号10、10'、10″，然后允许相应添加串扰信号从测量数据信号20(本文未示出)滤出。解耦干扰信号10、10'、10″可以通过提取装置103直接从电磁干扰源100导出。这些提取装置将结合图8a、8b和8c更详细地讨论。信号处理设备1可以适于接收源自各种电磁干扰源100的解耦干扰信号10、10'、10″。信号处理设备1可以适于调整所述解耦干扰信号10、10'、10″使得它们可以被添加到测量数据信号20，以获得大体上无串扰的数据信号，称为补偿数据信号22。输出线4上的输出信号可以适于将信号处理装置1连接到数据读取设备，所述信号处理装置1例如是模拟-数字转换器。然后，补偿数据信号22可以通过一条或多条输出线4传送到数据读取装置。因此，信号处理装置1可以适于通过输出线4将滤波后的数据信号传送到数据读取装置，从而进一步允许滤波后的信号的可视化、处理和/或存储，从中消除了添加串扰信号。信号处理电子设备6关于图3a、3b、3c更详细地讨论。

图3a示出了被配置为执行根据本公开的发明方法的组件的简化示意图。检测器单元200产生测量数据信号20。由于相互作用例如是检测器单元200与由电磁干扰源发射的电磁干扰信号102之间的干扰，因此测量数据信号20包括不需要的添加串扰信号102。

提取装置103被配置为从电磁干扰源102提取解耦干扰信号10。该解耦干扰信号10包括与添加串扰信号102相同的一般形状和角频率，但是可以包括不同的幅度和/或相位。然后，将解耦干扰信号10输入到调节模块115，所述调节模块115被配置为调整它，以获得补偿信号16。补偿信号16是到添加模块220的输入，其中测量数据信号20也是输入。两个信号例如在一个结点处叠加。补偿信号16以这样的方式调节，使得它是添加串扰信号102的大体上反转的信号。因此，当测量数据信号20和补偿信号16叠加时，添加串扰信号102至少到目前为止被消除，使得对于从提供给数据接收装置的补偿信号22导出的信息，没有导出除了从未受干扰的测量数据信号导出的结果的其他结果。

然后将补偿数据信号22发送到控制单元240。控制单元240被配置为接收经补偿数据信号22。在傅里叶变换质谱的情况下，控制单元240还被配置为在应用傅立叶变换之后显示质谱。它还可以被配置为控制调节模块115。此外，控制单元240可以控制调节模块的控制参数的校准。控制单元240还可以触发控制参数的校准。

信号处理单元1由添加模块220和调节模块115组成。

图3b示出了根据本发明一个实施方案的信号处理电子设备6的略微更详细的示意图。电磁干扰源100可以通过电磁干扰信号102干扰输出测量数据信号20的检测器单元200。换句话说，源自电磁干扰源100的电磁干扰信号102可能不期望地与测量数据信号20相互作用。本装置示例了适于从测量数据信号20消除由这种电磁干扰信号102引起的添加串扰信号以获得补偿数据信号22的装置。

可以通过提取装置103从电磁干扰源100获得解耦干扰信号10。关于图8a、8b和8c讨论了获得解耦干扰信号10的可能方式。解耦干扰信号10通过移相器170经历一系列相移。解耦干扰信号10可首先行进到反相器120。反相器120可适于将大体180度相移施加到解耦干扰信号10，以“反转”它并产生反转解耦干扰信号12。反转解耦干扰信号12可以行进到第一移相器140，随后是第二移相器142。第一移相器140可以适于进行反转解耦干扰信号12的粗略相位调谐。第二移相器142可以适于对反转解耦干扰信号12进行精确相位调谐。然后，移相器140、142可以输出修改的解耦干扰信号14。移位器120、140、142可以一起形成具有微调步骤的一个360°相移器。在不同的实施方案中，360°相移器可以以如图所示的三个移相器的形式进行或者以一个或两个移相器的形式或任何其他数量的移相器进行，而不限制本发明的范围。反相器120和移相器140、142可以被数字地控制。

然后，可以将修改的解耦干扰信号14引导到放大器160。放大器160可以适于调整修改的解耦干扰信号14的幅度，使其等于并入测量数据信号20中的添加串扰信号的幅度。该幅度可以例如基于测量数据信号20的预期峰形VS所获得的形状来估计。另外或可替代地，可以基于在没有样本的情况下执行的校准过程来估计添加串扰信号的幅度。也就是说，傅里叶变换质谱仪上的数据采集会话可以在没有活性样本的情况下待运行待确定的组成。以这种方式，所获得的信号将不包括数据，而是仅包括添加串扰信号，然后可以测量和补偿该串扰信号。修改的解耦干扰信号14的幅度可以在一个或多个步骤中改变或者通过迭代地观察测量数据信号20或从其导出的信号来改变。具体地，当傅里叶变换应用于测量数据信号时，可以观察到在质谱中的由电磁干扰102引起的峰值的幅度。然后，放大器160可以输出补偿信号16。放大器160可以被数字地控制。

包括反相器120的移相器170和移相器140、142以及放大器160设置在调节模块115中。

然后，可以将补偿信号16引导到添加模块220。添加模块220可以适于将补偿信号16叠加到测量数据信号20，该测量数据信号20可以被预先放大，以便从测量数据信号20中减去添加串扰信号。添加模块220可以输出补偿数据信号22。

测量数据信号20可以通过前置放大器150预放大。放大器150可以适于接通或断开，以便观察测量数据信号20。当测量数据信号20以其他方式将是低的或当用户认为方便和/或必要时，可以使用它。

图3c示出了根据本发明一个方面的信号处理电子设备6的更详细的示意图，其中电磁干扰源100可以是例如质谱仪的四极-RF-电源。质谱仪可以包括检测器单元200。检测器单元200可以包括

质量分析器的两个外部电极201和前置放大器150。如关于图3b所讨论的，检测器单元200可以输出测量数据信号20，所述测量数据信号20包括添加串扰信号。电磁干扰信号102的形状可以通过解耦干扰信号10经由提取装置103从电磁干扰源100中提取。该信号可以适于连续和叠加到测量数据信号20，以修改测量数据信号20，从而获得大体上没有串扰的数据信号和补偿数据信号22。

如关于图3b所描述的，解耦干扰信号10可以行进到反相器120，从而产生反转解耦干扰信号12。反转解耦干扰信号12可以通过第一移相器140和第二移相器142行进，以作为修改的解耦合信号14出现。经修改的解耦干扰信号14可以行进通过放大器160，并作为补偿信号16出来。然后，该信号可以行进到添加模块220，以被叠加到测量数据信号20。添加模块220可以输出补偿数据信号22。

在图3c中，在作为电磁干扰源100的四极杆的实例中示出了具有串扰消除分量的完整信号采集路径。

质量分析器的源100、电磁干扰信号102、测量数据信号20、前置放大器150、外部电极201是迄今为止通常用于

质谱仪的现有配置的一部分。提取模块103、解耦干扰信号10、反相器120、反转解耦干扰信号12、第一移相器140、第二移相器142、修改的解耦干扰信号14、放大器160、补偿信号16、补偿数据信号22是附加组件，所述附加组件执行由电磁干扰源100引起的添加串扰信号102的消除。

参考图8a-c详细描述提取模块103。该装置从干扰源中提取解耦干扰信号10。该信号被提供给调节模块115，在该实施方式中，所述调节模块115包括图4和图5中所示的几级移相器120、140和142。移相器确保以足够的分辨率在0-360°的整个范围内操纵相位的可能性。此外，它包括图6所示的放大器160和图7所示的模拟添加模块220。

图4a示出了可以数字地控制的反相器120的简化示意图。解耦干扰信号10进入反相器120。根据数字开关123的信号，输出可以保持相同(信号0)，或者移位180°(信号1)。这在图中通过示意性信号表示示出。然后，取决于开关123的信号，反转解耦干扰信号12可以离开反相器120。

图4b示出了反相器120的示意性示例性电路，所述反相器120可以被数字地控制，并且可以适于将0°或180°的相移施加到解耦干扰信号10。反相器120可以适于借助于反相器电路122应用相移，并输出反转解耦干扰信号12。

在图4b中描述的使用实施方案中，由数字控制开关123(信号0/1)决定执行哪一次移位。数字控制开关激活两个信号运算放大器312和314中的一个，所述信号运算放大器312和314使用从具有主电磁线圈306和次级电磁线圈307的变压器308导出的反转信号相互馈送。解耦干扰信号10在(浮动)初级电磁线圈306处施加，导致在输入点302和304处的反转电压信号与初级电磁线圈306的中间处的参考点相关。然后，由于均连接到地的具有相同电阻的电阻器310和310'，两个相互反转的信号由变压器308施加在次级电磁线圈307的端部处。取决于开关位置，仅相互反转的信号中的一个作为中间反转解耦干扰信号12被提供，所述中间反转解耦干扰信号12对应于具有0°或180°相移的解耦干扰信号10。

提供第二数字信号开关(信号0/1)，以断开运算放大器312和314，用于停用整个调节模块(信号1)。

图5示出了顺序连接的移相器140,142的示意性示例性电气电路。可以数字地控制的第一移相器140可以适于对反转的解耦干扰信号12进行粗略的相位调谐。可以类似地被数字地控制的第二移相器142可以适于对反转的解耦干扰信号12进行精确的相位调谐。它们可以产生修改过的解耦干扰信号14。

选择运算放大器的正输入引脚上的电容器404，使得第一移位器140可以以128个步骤(数字7位访问)执行0°-160°的粗略移位，同时第二移相器142可以以相同步骤执行0°-40°的更精确的分辨移位。

首先，中间信号12的AC信号仅由电容器400滤波。当中间信号处于与地电平不同的基本(DC)电平时，电容器400是必需的。这种恒定信号可以叠加到解耦干扰信号10上，而不会影响添加串扰信号的消除。

相移在运算放大器408的正输入端上使用电容器404和电阻器406由RC元件402限定。RC元件402的电阻部分是被数字地控制的电阻器406(7位访问)，一种电位器，使得可以数字化地控制相移。由于该移位器的拓扑结构，相移也影响信号的幅度，所述幅度必须由图6中所示的下一级160来解释。由于电阻器406与2.5V的参考点的连接，因此运算放大器408的输出信号具有相应的2.5V的中等电平。

图6示出了放大器160的示例性电路，所述放大器可以被数字地控制，并且可以适于调整修改的解耦干扰信号14的幅度，以使其等于包含在测量数据信号20中的添加串扰信号的幅度。放大器160可以输出补偿信号16。

放大由乘法数模转换器500执行，其中参考输入是修改的解耦干扰信号14。

在数模转换器(DAC)500的上游，提供电容器以仅滤波经过修改的解耦干扰信号14的AC信号，该AC信号滤波2.5V信号的中等电平。

可以使用具有不同分辨率(8-24位访问504)的不同乘法DAC。通过该访问504，可以控制由数模转换器500提供的放大。然后，将数模转换器500的输出信号提供给运算控制器506。相应地源自移相器和放大器装置的信号如图6所示。

由于获得添加串扰信号和补偿信号的不同方式以及移相器级中的幅度损失，放大考虑了幅度差异。

图7示出了添加模块220的示例性电路。它可以适于将补偿信号16叠加到测量数据信号20上，并且它可以产生补偿数据信号22。

如果正在补偿多个串扰信号，则可以以相同的方式添加它们。所示的拓扑结构考虑了四个不同电磁干扰源的四个补偿信号161、162、163和164，补偿信号161、162、163和164首先相加，然后作为一个信号提供给结点600，测量数据信号20也被提供给结点600。从结点600开始，将补偿信号22提供给数据接收装置。以这种方式，消除了所有四个不同电磁干扰源的添加串扰信号。

图8a示出了适于从电磁干扰源100提取解耦干扰信号10的提取装置103的实施方案。在该图中，示出了RF发生器105，所述RF发生器105通过电路向负载107提供RF电压。通常，负载107可以包括傅里叶变换质谱仪中的四极元件的电极，如四极质量分析器或四极滤波器。RF发生器105或负载107，例如，提供有RF电压的四极电极，可以是电磁干扰源102。此外，电路中用于向电极提供电压的RF电流可以是电磁干扰102源。电磁干扰102干扰测量数据信号20(本文未示出)。提取装置103是附加线106，所述附加线106与提供RF电压的电路连接，并且包括阻抗组件112a。提取装置103例如在其附加线106与电路的结点处分流存在于提供RF电压到负载107的电路中的电压。然后，在附加线106的另一端可获得解耦干扰信号10。附加线106的阻抗组件112a可包括电阻不分、电感部分和/或电容部分。阻抗组件112a的确切值可以取决于发生器105的频率。

图8b示出了适于从电磁干扰源100提取解耦干扰信号10的提取装置103的另外两个实施方案。图8b中，还示出了RF发生器105，所述RF发生器105通过电路向负载107提供RF电压。在通常，负载可以包括傅里叶变换质谱仪中的四极元件的电极，如四极质量分析器或四极滤波器。此外，电路包括电压放大器100，所述电压放大器100放大由RF发生器105提供的RF电压。RF发生器105或负载107，例如，提供有RF电压的四极电极，可以是电磁干扰源102。此外，电路中用于向电极提供电压的RF电流可以是电磁干扰102源。电磁干扰102干扰测量数据信号20(本文未示出)。然后，提取装置103是附加线106、106'，所述附加线106、106'与提供RF电压的电路连接，并且包括阻抗组件112a、112b。提取装置103例如在其附加线106、106'与电路的结点处分流存在于提供RF电压到负载107的电路中的电压。对于附加线106，结点被设置在RF发生器与电压放大器100之间。对于附加线106'，该结点被设置在电压放大器100与负载107例如四极电极之间。然后，在附加线106、106'的另一端可获得解耦干扰信号10。解耦干扰信号的幅度根据RF发生器提供的电压在被提取装置103分流之前是否已被放大或未被放大而不同。附加线106、106'的阻抗组件112a、112b可包括电阻部分、电感部分和/或电容部分。阻抗组件112a、112b的确切值可以取决于发生器105的频率。

图8c示出了适于从电磁干扰源100提取解耦干扰信号10的提取装置103的进一步实施方案。在图8c中，示出了RF发生器105，所述RF发生器105通过变压器114向负载107提供RF电压。通常，存在RF发生器与负载107的电感耦合。通常，负载107可以包括傅里叶变换质谱仪中的四极元件的电极，如四极质量分析器或四极滤波器。此外，将变压器114的初级绕组与RF发生器105连接的电路可以包括电压放大器100，所述电压放大器100可以放大由RF发生器105提供的RF电压。RF发生器105或负载107，例如，提供有RF电压的四极电极，可以是电磁干扰源102。此外，电路中用于将电压提供给变压器114的初级绕组的RF电流或者施加在变压器114的初级绕组上的RF电压可以是电磁干扰源102。电磁干扰102干扰测量数据信号20(本文未示出)。然后，提取装置103可以是包括阻抗组件112c的附加线路106″，所述阻抗组件112c与电路连接，所述电路向负载107提供来自变压器114的次级绕组的RF电压。提取装置103例如能够在附加线106″与电路的结点处分流存在于将来自变压器114的次级绕组的RF电压提供给负载107的电路中的电压。然后，在附加线106″的另一端可获得解耦干扰信号10。附加线106″的阻抗组件112c可包括电阻部分、电感部分和/或电容部分。阻抗分量112c的精确值可以取决于发生器105的频率。提取装置103的另一个实施方案是天线116，所述天线116暴露于电磁干扰信号102。电磁干扰信号102在天线116中通过串扰感应一信号，所述信号是可以在本发明中使用的解耦干扰信号10。提取装置103的另一个实施方案是附加绕组118，所述附加绕组118与变压器114的初级绕组电感耦合。然后，在附加绕组118中感应电压，所述电压是解耦干扰信号10，所述解耦干扰信号10可用于本发明。提取装置103可以输出解耦干扰信号10。

独立于提取装置103的配置或示意位置，解耦干扰信号10在形式、频率和幅度上遵循电磁干扰信号102。两种信号具有相同的形式和频率。电磁干扰信号102的形式和频率的任何变化均会导致解耦干扰信号10的形式和频率的相同变化。电磁干扰信号102的幅度的任何相对变化将导致解耦干扰信号10幅度的相同相对变化。这意味着如果电磁干扰信号102的幅度改变达放大系数Af，其中Af是改变之后的幅度与改变之前的幅度的比率，解耦干扰信号的幅度10也改变达相同的放大系数Af。

图9a和9b描绘了质谱的示例性实施方案，所述质谱是测量数据信号20的傅立叶变换，所述测量数据信号20在不使用本发明的串扰信号消除方法的情况下获得，通过使用它，所述测量数据信号20由

质量分析器测量。

图9a示出了包括归因于电磁干扰的大峰值的示例性信号，所述信号时感应的添加串扰信号。添加串扰具有862.348kHz的频率，所述频率在质荷比m/z＝227.2379的质谱中足以达到峰值。

图9b描绘了质谱，所述质谱是示例性补偿数据信号22的傅立叶变换，所述示例性补偿数据信号22由于添加串扰信号通过将补偿信号16添加到测量数据信号20而被消除而没有大峰值。可以看出噪声信号(在大约860kHz处看到)已经大大减少了，使得其在测量噪声中无法观察到。

图9c、9d、9e和9f描绘了由

质量分析器测量的信号的质谱的另一示例性实施方案。

图9c和9d描绘了在没有测量样本的情况下的测量数据信号20。换句话说，对于所描绘的测量，检测器中不存在样本离子。图9c描绘了在223.206质荷(m/z)比下的单峰值。该峰值是由于添加串扰信号引起的。在图9d中，描绘了相同的信号，添加串扰信号由补偿信号16补偿。

图9e和9f描绘了包含无机盐(碘化钠(NaI)：130mM，碘化钾(KI)：5mM和碘化铯(CsI)：2mM)的示例性样本的测量数据信号20。图9e示出了包括添加串扰信号的测量数据信号20。注意，在223.205质荷比处的数据峰值约为1.2的相对丰度。图9f示出了补偿数据信号22，添加串扰信号与补偿信号16叠加，以便大体上消除它。223.205质荷比处的数据峰值现在约为1.1相对丰度，所述数据峰值对应于由各个离子感应的像电流引起的实际值。

图10a、10b、10c和10d描绘了校准用于消除添加串扰信号的调节模块115的控制参数的示例性实施方案。

本文示例性地描述的调节模块115包括反相器120、移相器140和142以及幅度放大器160。这些组件被数字地控制并且针对给定的干扰源优选地至少校准一次。这些参数构建了具有例如2x 128x 128x 1024变化的四维搜索空间。强力程序需要太多时间来确定最佳参数集。以下描述了示例性校准过程，所述示例性校准过程可用于确定参数组，以消除由特定电磁干扰源100的电磁干扰102引起的添加串扰信号。

校准过程可以应用于例如具有

质量分析器的傅里叶变换质谱仪。

图10a示出了第一步骤，当没有样本被提供给傅里叶变换质谱仪的质量分析器时，所述第一步骤是添加串扰信号102和解耦干扰信号10的幅度的粗略匹配。首先，可以在测量的质谱中识别电磁干扰的频率，因为这是具有电磁干扰102的特定频率的质谱中唯一可检测的峰值。在粗略匹配期间，首先接通串扰补偿路径。然后，可以确定测量数据信号20V_dist中的干扰信号102的幅度。在此之后，可以向后断开串扰补偿路径，并且可以关闭信号数据路径。然后，可以改变幅度放大器160的设定参数，使得补偿信号16的幅度与测量数据信号20V_dist的幅度匹配。该匹配在图10a中找到，示出了当测量的差值大致为零时，检测到的电磁干扰102的频率的两个信号之间的差异。这也在下面作为逐步过程说明。

1.幅度的粗略匹配。

a.断开串扰补偿路径并识别所研究的电磁干扰102的频率(见图

9a)

b.确定测量数据信号20V_dist中的添加串扰信号的幅度

c.再次接通串扰补偿路径并中断信号数据路径(例如，通过关闭前置放大器150)

d.改变幅度放大器160的设定参数，以使补偿信号16的幅度与添加串扰信号的所确定的幅度相匹配。

在第二步骤中，通过移相器的设置进行扫频，以研究补偿信号16的幅度如何受相位设置的影响。仅接通串扰补偿以调节从电磁干扰源100提取的解耦干扰信号10。检测器单元200被断开，并且没有测量数据信号20被提供给添加模块200。首先，对于此测量，通过幅度放大器160的高值放大将补偿信号16的幅度设置为高值。然后，第一移相器140从0到127被连续两次设置，一次反相器120没有180°相移(信号0)，一次反相器120没有180°相移(信号1)。对于移相器的每个设置，存储补偿信号16的幅度的变化，补偿信号16是由断开的检测器单元200引起的补偿信号22。对第二移相器142也进行相同的扫频，因此，对于移相器的每个设置，补偿信号16的幅度的变化被存储。基于幅度的这种变化，根据移相器的所使用的设置来调整放大器160的放大设置，以在以下步骤中通过移相器的设置来补偿该补偿信号16的幅度的变化。

以下是对该过程的逐步概述。

2.考虑移相器的幅度影响

e.将补偿信号16的幅度设置为高值

f.将连续地从0到127设定第一移相器140的设置，并存储幅度的变化

g.与用于移相器142的f相同。从这一点开始，对于移相器的每个设置，根据在f和g中测量的系数来调整幅度放大器160的幅度设置。

图10b和10c描绘了校准过程的第三步骤，其中找出用于调节解耦干扰信号(10)的移相器的最佳设置。现在，接通串扰补偿和检测器单元200。对于放大器160，现在使用在第一步中定义的设定参数。

然后将反相器120设定为0°。然后粗调移相器140从0迭代到127。然后，将反相器120设置为180°，并重复该过程。

在图10b中，示出了补偿信号22的幅度，对于反相器120的设置和每次迭代两者，所述幅度均与电磁干扰102的识别频率有关。可以通过补偿信号22的幅度的最小值来识别适当的相移，补偿信号22的幅度由180°相移的反相器120和大约4％的附加相移的第一移相器140给出。在此之后，反相器和移相器两者均设置为达到绝对最小值的这些值。

图10c示出了通过相位的精确扫频，以找到颜色图中由较暗颜色表示的最小值。现在两个移相器140和142均围绕之前识别的最小值改变几步，并且再次确定最小值。

3.确定移相器的最佳设置

h.再次接通信号数据路径，并将补偿信号16的幅度设置为d中确定的值。

i.将反相器120设置为0°并同时将两个移相器140和142从0迭代到127。找出频谱中干扰信号的最小值。

j.与i相同，但反相器设定为180°。

k.将反相器和移相器设定为最小值。

l.分别以几个步骤的范围内改变移位器140和142并找到最小值。例如，如果在设置32处找到最小值，则相应地查看移相器140和142的范围[16…48]x[16…48]。

图10d描绘了校准过程的第四步骤，所述第四步骤包括添加串扰信号102和解耦干扰信号10的幅度与新发现的匹配相位的精确匹配。在此阶段期间，放大器160的设定参数再次变化，其具有更精确的匹配阶段，如先前在图10c的描述中所发现的那样。在图10d中，示出了所研究的电磁干扰102的频率的补偿信号22的强度。因为这些测量是在没有样本的情况下进行的，因此示出了由于设定参数而由补偿信号16引起的所研究的电磁干扰引起的添加串扰信号的补偿。以这种方式，在对应于被减小到大致为零的补偿信号22的强度的值处可以识别放大器160的优化参数。

4.幅度的精确匹配。

m.重复d。为移位器找到最佳设置。

下面，本文件中使用的一些术语被解释、定义和/或示例。给定的定义和实例不是排他性的，仅为了用户的方便和理解而给出。

电磁干扰源100：

例如四极滤波器的RF电源，四极的电极，所述电极发射电磁干扰102。

电磁干扰102：

电磁干扰源100的发射信号影响检测器单元200特别是傅里叶变换质谱仪的测量数据信号20。

检测器单元200：

单元，特别是傅立叶变换质谱仪，用于测量由像电流产生的数据信号，所述数据信号特别是由质量分析器中的离子引起，由此该单元可以包括诸如前置放大器的其他组件，以将像电流改变为测量数据信号。

测量数据信号20：

由通到外围的接口提供的检测器单元200测量的信号。

未受干扰的测量数据信号18：

当没有电磁干扰源影响测量数据信号20时，由通向外围的接口提供的检测器单元200测量的信号。

串扰：

与未受干扰的测量数据信号相比，在电磁干扰与修改测量数据信号的检测器单元之间的相互作用，特别是干扰。特别地，它可以是具有未受干扰的测量数据信号的至少一部分电磁干扰的叠加。

添加串扰信号：

通过电磁干扰和检测器单元的串扰被添加到未受干扰的测量数据信号以产生测量数据信号的信号。

未受干扰的数据测量数据+添加串扰信号＝测量数据信号

提取装置103：

从电磁干扰源提取信号的装置，所述信号即解耦干扰信号10，其与具有相同形状和频率并且与电磁干扰的幅度相关的电磁干扰相关。

解耦干扰信号10：

由提取装置103从电磁干扰源提取的信号，所述信号与电磁干扰102相关，该电磁干扰102具有相同的形状和频率，并且与电磁干扰的幅度相关。

调节模块115：

模块，解耦干扰信号10被提供到该模块。调节模块115通过仅对解耦干扰信号10施加相移和/或幅度放大来调节解耦干扰信号10以获得补偿信号16。优选地，调节模块包括两个组件：移相器170和放大模块160。

移相器170：

移相器具有两个功能。它使解耦干扰信号10反转并补偿任何相位差

以附加相移

补偿信号16和测量数据信号20将在添加模块220处具有相位差

其不同于180°。

在添加模块220处的测量数据信号20的相位角。

在添加模块220处叠加到测量数据信号20的补偿信号16的相位角。

在没有附加相移的情况下补偿模块220处的补偿信号16的相位角，如果仅将180°的相移施加到解耦干扰信号10。

通常，根据本发明，补偿信号的基本相位反转足以消除添加串扰信号。

放大模块160：

放大器160将解耦干扰信号的幅度修改为调节模块115的一部分，使得解耦干扰信号的幅度与补偿信号16的幅度匹配。

补偿信号16：

当解耦干扰信号10被提供给调节模块115时，调节模块115提供补偿信号16。

添加模块220：

优选地在一个结点600处，测量数据信号20和补偿信号16被提供给添加模块220。两个信号被叠加以通过添加模块获得补偿数据信号22，该补偿数据信号22大致上是相同的信号，所述信号将由检测器单元200提供，而没有来自电磁干扰源100的任何干扰。

补偿信号22：

补偿信号22由添加模块220提供，并且大致上是相同的信号，所述信号将由检测器单元200提供，而没有任何电磁干扰源100。

如本文所使用的，包括权利要求中，单数形式的术语应被解释为还包括复数形式，反之亦然，除非上下文另有说明。因此，应当注意，如本文所使用的，单数形式“a(一个)”、“an(一种)”和“the(该)”除非上下文另有明确规定，否则包括复数的引用。

在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”、“包含”、“具有”和“含有”及它们的变型均应理解为“包括但不限于”的意思，并且如果不是在说明书中详细说明，则不旨在排除其他组件。

术语“至少一个”应理解为表示“一个或多个”的意思，因此包括包含一个或多个组件的两个实施方案。此外，当特征被称为“所述”和“至少一个”时，引用描述具有“至少一个”的特征的独立权利要求的从属权利要求具有同样的意思。

应当理解，本发明的前述实施方案的变型可以进行，而同时仍然落入本发明的范围内。除非另有说明，否则本说明书中公开的特征可以被替代性特征替换，用于相同的、等效的或类似的目的。因此，除非另有说明，否则所公开的每个特征均代表通用系列的等效或类似特征的一个实例。

示例性语言，例如“比如”、“诸如”、“例如”等的使用仅仅是为了更好地说明本发明，并不表示对本发明范围的限制，除非如此要求保护。除非上下文另有明确说明，否则本说明书中描述的任何步骤均可以以任何顺序执行或同时执行。

除了至少一些特征和/或步骤相互排斥的组合之外，说明书中公开的所有特征和/或步骤均可以以任何组合进行组合。特别地，本发明的优选特征可适用于所有方面并可以任何组合使用。

Claims (30)

1.一种用于从由像电流产生的测量数据信号(20)中消除添加串扰信号的方法，所述方法包括以下步骤：

a.接收由静电阱质量分析仪的静电电极之间的离子运动产生的像电流信号，其中测得的数据信号为所述像电流信号；

b.从电磁干扰源(100)中提取解耦干扰信号(10)，所述电磁干扰源(100)引起所述添加串扰信号，其中所述电磁干扰源在所述静电阱质量分析仪的外部；

c.通过施加相移和/或幅度放大来经由调节模块(115)调节所述解耦干扰信号(10)，以获得补偿信号(16)；和

d.将所述测量数据信号(20)和所述补偿信号(16)提供给添加模块(220)，在所述添加模块中，所述测量数据信号(20)和所述补偿信号(16)叠加，

由此所述补偿信号(16)由所述调节模块(115)以这样的方式调节，使得它大致上对应于所述添加串扰信号的反转信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量数据信号(20)由傅立叶变换质谱仪的检测器单元(200)检测。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述解耦干扰信号(10)的提取由提取装置(103)执行。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述提取装置(103)包括阻抗组件(112a、112b、112c)。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述提取装置(103)包括适于检测串扰(102)的天线(116)。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述提取装置(103)包括变压器的附加绕组(118)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述相移包括所述解耦干扰信号(10)的反转和第一附加相移中的至少一个。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述相移包括所述解耦干扰信号(10)的反转、第一附加相移以及第二附加相移。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中应用于所述解耦干扰信号(10)的相移和幅度放大中的至少一个被数字地控制。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，还包括步骤：

e.提供来自一个添加模块(220)的至少一个补偿数据信号(22)，针对所述添加模块(220)，所述测量数据信号(20)和所述补偿信号(16)被提供给数据接收装置以供进一步使用。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述添加模块(220)将所述测量数据信号(20)和所述补偿信号(16)提供给一个结点(600)，以便将它们叠加。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中通过使用检测器单元(200)获得所述测量数据信号(20)，所述检测器单元是具有质量分析器的质谱仪的一部分，所述质量分析器通过静电电极捕获离子。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述解耦干扰信号(10)、所述补偿信号(16)和所述测量数据信号(20)中的至少一个是模拟信号。

14.一种信号处理单元(1)，包括：

a.至少一个测量数据信号输入线(2)，其适于接收由像电流产生的测量数据信号(20)，

其中所述测量数据信号(20)包括由电磁干扰源(100)引起的添加串扰信号，

其中所述像电流是由静电阱质量分析仪的静电电极之间的离子运动产生的，并且

其中所述电磁干扰源在所述静电阱质量分析仪的外部；

b.至少一个干扰信号输入线(3)，其适于接收由提取装置(103)从所述电磁干扰源(100)提取的解耦干扰信号(10)；和

c.输出线(4)，其适于向至少一个数据接收装置提供补偿数据信号(22)；

d.调节模块(115)，通过所述干扰信号输入线(3)向所述调节模块(115)提供所述解耦干扰信号(10)，并且所述调节模块提供补偿信号(16)；

e.添加模块(220)，所述测量数据信号(20)和所述补偿信号(16)被提供到所述添加模块，并且在所述添加模块中，所述测量数据信号(20)和补偿信号(16)叠加；

f.由此所述解耦干扰信号(10)由所述调节模块(115)以这样的方式调节，使得所述补偿信号(16)大致上对应于反转的添加串扰信号。

15.根据前述权利要求所述的信号处理单元(1)，其中所述数据信号输入线(2)连接到傅立叶变换质谱仪的检测器单元(200)，所述检测器单元(200)提供测量数据信号(20)。

16.根据前述权利要求14所述的信号处理单元(1)，其中所述干扰信号输入线(3)连接到所述提取装置(103)，所述提取装置(103)从所述电磁干扰源(100)中提取所述解耦干扰信号(10)。

17.根据权利要求16所述的信号处理单元(1)，其中所述提取装置(103)包括阻抗组件(112a、112b、112c)。

18.根据权利要求17所述的信号处理单元(1)，其中所述提取装置(103)包括适于检测所述解耦干扰信号(10)的天线(116)。

19.根据权利要求17所述的信号处理单元(1)，其中所述提取装置(103)包括变压器的附加绕组。

20.根据权利要求14至19中的任一项所述的信号处理单元(1)，其中调节模块(115)包括至少移相器(170)和至少放大模块(160)。

21.根据前述权利要求14至19中任一项所述的信号处理单元(1)，其中所述调节模块(115)被数字地控制。

22.根据前述权利要求14至19中任一项所述的信号处理单元(1)，其中通过调整所述解耦干扰信号(10)的相位和/或幅度来调节模拟信号形式的所述解耦干扰信号，以获得所述补偿信号(16)。

23.根据前述权利要求14至19中任一项所述的信号处理单元(1)，其中所述添加模块(220)还包括结点(600)，所述添加模块(220)适于向所述结点(600)提供所述测量数据信号(20)和所述补偿信号(16)两者，以便将它们叠加。

24.根据前述权利要求14至23中任一项所述的信号处理单元(1)用于从测量数据信号(20)中滤除由电磁干扰源(100)引起的添加串扰信号的用途。

25.一种质谱仪，其包括根据权利要求14至23中任一项所述的信号处理单元(1)。

26.一种质量分析器，其配置为通过静电电极捕获离子，并且包括根据权利要求14至23中任一项所述的信号处理单元(1)。

27.一种傅立叶变换质谱仪，包括

a.检测器单元(200)，其适于检测测量数据信号(20)，其中所述测量数据信号(20)是由所述傅立叶变换质谱仪的静电电极之间的离子运动而产生的；和

b.电磁干扰源(100)，其产生电磁干扰(102)，所述电磁干扰(102)通过串扰与所述检测器单元(200)相互作用，导致所述测量数据信号(20)包括添加串扰信号，其中所述电磁干扰源(100)在所述检测器单元(200)的外部；

c.提取装置(103)，其适于从所述电磁干扰源(100)中提取解耦干扰信号(10)；

d.调节模块(115)，其适于通过施加相移和/或幅度放大来调节所述解耦干扰信号(10)，以获得补偿信号(16)；和

e.添加模块(220)，其适于将所述测量数据信号(20)与所述补偿信号(16)叠加；

由此能够由所述调节模块(15)以这样的方式调节所述补偿信号(16)，使得在所述添加模块(220)中，所述补偿信号(16)大致上对应于反转的添加串扰信号。

28.根据权利要求27所述的傅立叶变换质谱仪，其中所述添加模块(220)还包括结点(600)，所述添加模块(220)适于向所述结点(600)提供所述测量数据信号(20)和所述补偿信号(16)两者，以便将它们叠加。

29.根据权利要求27或28所述的傅立叶变换质谱仪，其包括根据前述权利要求14至23中任一项所述的信号处理单元(1)。

30.根据权利要求27所述的傅立叶变换质谱仪，其中所述傅立叶变换质谱仪包括质量分析器，所述质量分析器通过静电电极捕获离子。

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