CN112713863A - 质谱仪的放大器振幅控制 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了对施加到四极杆的杆的信号的振幅的控制。在一方面，一种质谱仪包含四极杆质量分析器和谐振电路，所述谐振电路用于生成施加到所述四极杆质量分析器的杆的射频(RF)信号。振幅控制电路可以与所述谐振电路的电感器电感耦合，以选择性地从所述谐振电路释放能量，并且因此在特定情况下调整所述信号的所述振幅。

Description

质谱仪的放大器振幅控制
技术领域
本公开涉及质谱分析，并且更具体地，涉及控制应用于质谱仪的质量分析器、离子引导器和离子阱的射频(RF)放大器的RF信号的振幅。
背景技术
质谱分析是一种用于测量离子的质荷比(m/z)的分析技术。通常，样品被引入质谱仪的离子源中进行电离。然后，所得离子通过质谱仪的各种组件进行输送、限制和分离。通常，射频(RF)信号以及直流(DC)偏移电压被施加到组件的电极上，以生成用于操纵离子以进行输送、限制和分离的电场。
例如，某些质谱仪使用四极杆滤质器(一组四个平行杆)作为质量分析器以根据离子的m/z分离所述离子。四极杆的四个杆中的两个杆被施加了第一振荡RF信号，并且另外两个杆被施加了与第一RF信号异相180°的另一个振荡RF信号。RF信号的施加，以及施加到杆对的相反极性的解析DC电压会生成振荡电场，所述振荡电场基于离子的m/z比、RF和解析DC信号的振幅以及RF信号的频率使所选离子通过四极杆传输。
RF放大器电路可以生成具有数千伏特的振幅的RF信号，所述RF信号用于生成振荡电场以解析更大的质量。压摆率或RF放大器电路响应输入信号以生成RF信号的时间与RF放大器电路的功率效率一起平衡，但通常会导致一些性能损失。为了避免这种情况，可以以非线性方式操作或过驱动RF放大器电路以减少用于获得稳态RF信号的功率。这使得置位时间缩短并且效率提高。不幸的是，在没有适当的驱动控制的情况下，过驱动RF放大器电路通常会引起RF信号上的振铃(即，随着RF信号改变而产生的不希望的振荡)并且使RF信号的期望置位点过冲。因此，质谱仪的性能下降。
发明内容
本公开中描述的主题的一个创新方面包含一种质谱仪，所述质谱仪包含：四极杆质量分析器；谐振电路，所述谐振电路被配置成生成被施加到所述四极杆质量分析器的第一对杆的第一射频(RF)信号，所述谐振电路具有用于储存能量以用于生成处于第一振幅的所述第一RF信号的第一谐振电感器；振幅控制电路，所述振幅控制电路具有与所述第一谐振电感器电感耦合的第一振幅控制电感器并且具有与所述第一振幅控制电感器耦合的第一二极管；以及控制器电路，所述控制器电路被配置成通过改变所述第一二极管的操作状态来将能量从所述第一谐振电感器传递到所述第一振幅控制电感器，以将所述第一RF信号从所述第一振幅调整到第二振幅。
在一些实施方案中，所述第一谐振电感器具有比所述第一振幅控制电感器高的电感。
在一些实施方案中，所述第一二极管的所述操作状态从处于反向偏置操作模式改变为正向偏置操作模式。
在一些实施方案中，所述四极杆质量分析器包含第二对杆，所述谐振电路被配置成生成被施加到所述第二对杆的第二RF信号，所述谐振电路具有用于储存能量以用于生成处于所述第一振幅的所述第二RF信号的第二谐振电感器，其中所述振幅控制电路包含与所述第二谐振电感器电感耦合的第二振幅控制电感器并且具有与所述第二振幅控制电感器耦合的第二二极管，并且其中所述控制器电路被配置成通过改变所述第二二极管的操作状态来将能量从所述第二谐振电感器传递到所述第二振幅控制电感器，以将所述第二RF信号从所述第一振幅调整到所述第二振幅。
在一些实施方案中，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极耦合以限定阴极节点，并且其中所述控制器电路被配置成偏置所述阴极节点以改变所述第一二极管或所述第二二极管中的一者或两者的所述操作状态。
在一些实施方案中，所述振幅控制电路进一步包含开关，并且所述控制器电路被进一步配置成操作所述开关以偏置所述第一二极管的阴极以改变所述操作状态。
在一些实施方案中，所述控制器被进一步配置成确定泄放时间，所述泄放时间代表用于将所述第一RF信号从所述第一振幅调整到所述第二振幅的时间，并且所述控制器被配置成操作所述开关以在所述泄放时间内偏置所述第一二极管的所述阴极。
在一些实施方案中，所述第一谐振电感器和所述第一振幅控制电感器是空芯线圈。
在一些实施方案中，所述第一振幅控制电感器包含缠绕在所述第一谐振电感器的线圈周围的一个或多个线圈。
在一些实施方案中，所述谐振电路由所述第一谐振电感器的电感和所述四极杆质量分析器的所述第一对杆的电容限定。
在一些实施方案中，所述第一二极管是肖特基二极管。
本公开内容中描述的主题的另一个创新方面包含一种设备，所述设备包含：四极杆，所述四极杆被配置成通过生成振荡电场来操纵离子；谐振电路，所述谐振电路被配置成使用第一谐振电感器储存能量并且使用所述能量来生成被施加到所述四极杆以生成所述电场的信号；以及振幅控制电路，所述振幅控制电路被配置成使用第一振幅控制电感器从所述第一谐振电感器传递能量，以调整施加到所述四极杆的所述信号的振幅。
在一些实施方案中，所述振幅控制电路包含第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一振幅控制电感器耦合。
在一些实施方案中，所述设备包含控制器电路，所述控制器电路被配置成偏置所述第一二极管的阴极以将所述能量从所述第一谐振电感器传走，以减小所述信号的所述振幅。
在一些实施方案中，所述二极管是肖特基二极管。
在一些实施方案中，所述第一谐振电感器具有比所述第一振幅控制电感器高的电感。
本公开中描述的主题的另一个创新方面包含一种操作质谱仪的方法，所述方法包含：在二极管的阴极处施加电压；通过具有谐振电路电感器的谐振电路将具有第一振幅的射频(RF)信号施加到四极杆；通过所述谐振电路与所述二极管的阳极的电感耦合将电压施加到所述二极管的所述阳极；以及基于所述电感耦合以及在所述二极管的所述阴极和所述阳极处施加的所述电压，从所述谐振电路释放能量，以将施加到所述四极杆的所述RF信号的所述第一振幅调整到第二振幅。
在一些实施方案中，所述方法包含：确定指示用于将所述RF信号的所述第一振幅调整到所述第二振幅的时间的泄放时间；以及根据所述泄放时间在所述二极管的所述阴极处施加所述电压。
在一些实施方案中，从所述谐振电路释放所述能量是基于以下：基于施加到所述阴极和所述二极管的所述电压将所述二极管的操作模式从非导通状态改变为导通状态。
在一些实施方案中，所述二极管是肖特基二极管。
附图说明
图1展示了用于射频(RF)放大器电路的振幅控制电路的实例。
图2展示了用于操作用于RF放大器电路的振幅控制电路的框图的实例。
图3展示了用于RF放大器电路的振幅控制电路的另一个实例。
图4展示了用于操作用于RF放大器电路的振幅控制电路的框图的实例。
图5展示了由RF放大器电路生成的RF信号的置位时间和下降时间的实例。
图6展示了使用RF放大器电路的质谱仪的实例。
图7展示了可以用于实施实例中的一些实例的电子装置的实例。
图8展示了用于RF放大器电路的振幅控制电路的另一个实例。
具体实施方式
本公开中描述的一些材料包含用于控制由用于质谱分析的放大器电路生成的输出信号的振幅的电路和技术。在一个实例中，质谱仪包含用于电离分析物的离子源。所得离子然后被提供给四极杆质量分析器进行质量分析。四极杆质量分析器包含四个平行的导电(例如，金属)杆。除了直流(DC)解析电压外，还向杆中的两个杆施加射频(RF)信号，所述RF信号与施加到四极杆的其它两个杆的RF信号异相180°。施加到杆的RF信号在峰到峰振幅内振荡，从而产生用于基于离子的质荷比(m/z)操纵离子的振荡电场。
这些RF信号是由RF放大器电路生成的，并且在振荡期间可以以数千伏特(V)测量(例如，高达8000V的峰到峰振幅)。RF信号通过LC电路或谐振电路施加到杆，所述LC电路或谐振电路被建模为包含串联耦合的电感器和电容器，以充当谐振器以储存能量、放大电压并且以特定频率振荡。电感器可以用空芯线圈的绕组来实施。电容器可以用四极杆的杆的电容来实施。
如先前所讨论的，RF放大器电路可以在过驱动或非线性模式下操作，以促进缩短RF信号的置位时间以及增加RF放大器电路的效率。然而，过驱动RF放大器电路可能引起RF信号上的振铃，并且使RF信号的期望置位点过冲，从而对质谱仪的性能产生负面影响。
如本公开中稍后描述的，振幅控制电路与RF放大器电路电感耦合并且用于调整RF信号的振幅。例如，振幅控制电路包含与RF放大器电路的谐振电路的线圈电感耦合的低电感线圈。振幅控制电路还包含肖特基二极管，所述肖特基二极管与低电感线圈串联耦合并且在跨其阳极和阴极两端的阈值电压作用下导通。
由于RF信号被施加到谐振电路的电感器，因此在其振荡期间二极管的阳极处的电压由于电感耦合而随着RF信号的电压改变而改变。可以在二极管的阴极处建立电压，使得当阳极处的电压达到阈值电压(例如，高于RF信号的期望振幅)时，二极管导通，从而使阴极处的电压源短路。这使得RF信号的电压得到限制(或控制)，因为由于电感耦合，当RF信号振荡而达到阈值电压时，能量从谐振电路(例如，由电感器生成的磁场)释放。这有效地限制了施加到四极杆的RF信号的电压，并且因此将RF信号的振幅限制在较小的峰到峰振幅范围内。因此，避免或减少了RF信号的振铃和过冲，并且因此提高了质谱仪的性能。
另外，通过控制阴极处的电压以减小RF信号的振幅，可以将RF信号的电压从较高的电压快速地调整到较低的电压。这使得质量分析器可以快速建立适当的电场，以根据离子的m/z分离适当的离子。因此，提高了质谱仪的吞吐量，从而允许收集更多的数据。
更详细地，图1展示了用于射频(RF)放大器电路的振幅控制电路的实例。图2展示了用于操作图1中的用于RF放大器电路的振幅控制电路的框图的实例。在图2中，调整振幅控制电路的二极管的阴极处的电压(210)。例如，在图1中，可变电压源145被控制，使得施加到耦合到二极管140a和140b的阴极的阴极节点150的电压改变。如本文稍后更详细讨论的，可以选择施加到阴极节点150的电压，以防止生成并施加到图1中的四极杆120的RF信号的过冲或振铃。例如，如果跨二极管140a或140b中的任一个二极管的电压高于阈值电压，则二极管进入正向偏置状态(或“接通”)，所述正向偏置状态允许电流从阳极传导到阴极。电流的传导减少了储存在谐振电路中的能量，这进而使与施加到四极杆120的杆的RF信号的峰到峰振幅相对应的电压受到限制，如下所讨论的。
返回图2，生成RF信号并且通过谐振电路将其提供给四极杆(210)。例如，在图1中，RF放大器110接收RF输入105，所述RF输入是驱动RF放大器110的组件的输入的信号。作为响应，RF放大器生成RF信号115，所述RF信号是比RF输入105更高的功率信号。RF信号115被提供给电感器130a和130b的端子(所述两个端子相对于另一个均是异相的，使得电感器130a和130将异相信号提供给对应的杆)。电感器130a与四极杆120的杆125a和125b耦合，并且电感器130b与四极杆120的杆125c和125d耦合。谐振电路是通过电感器的电感和杆的电容来实施的(例如，实施LC电路)，并且因此，RF信号115的电压被放大以提供异相信号(例如，高达8000V峰到峰振幅)给四极杆120的杆125a和125b以及杆125c和125d，以生成适当的电场而根据离子的m/z操纵离子。
返回图2，将电压施加到与谐振电路电感耦合的二极管的阳极(220)。例如，在图1中，振幅控制电路的电感器135a和135b分别与RF放大器电路使用以提供RF信号给四极杆120的杆的谐振电路的电感器130a和130b电感耦合。电感器130a和130b可以是相对较大的空芯线圈。电感器135a和135b也可以是空芯线圈，但是尺寸较小，并且因此电感明显较低。例如，电感器130a和130b可以各自为100-300微亨(μH)(例如，两者为基本上相同的值以保持对称)，并且电感器135a和135b可以各自为0.25μH到2μH(例如，两者为小于电感器130a和130b的值的基本上相同的值)。
电感器135a可以是缠绕在电感器130a的线圈环周围的线圈环或导线，使得它们在物理上紧密接近(例如，彼此相邻地安置，沿相同或相似的轴线安置等)，但是不接触(并且因此不会造成物理短路)。例如，如果电感器135a和135b用线性空芯线圈实施，则线圈可以在离彼此1毫米或2毫米的范围内，所述范围的间隔是基于用于RF放大器和DC杆驱动器的设置的击穿电压间隙确定的。电感器135a和135b还可以分别定位于电感器130a和130b的低电压侧。这使得电感器130a和135b之间能够电感耦合。因此，例如当RF信号115被施加到电感器130a时，跨电感器130a的电压感应出跨电感器135a的电压。感应电压基于影响互感的多种因素。在电感器130b与电感器135b之间也存在类似的关系。因此，通过与电感器135a的电感耦合将感应电压施加到二极管140a的阳极，并且通过与电感器135b的电感耦合将感应电压施加到二极管140b的阳极。
返回图2，然后基于跨二极管的电压从谐振电路释放能量(225)。例如，在图1中，在振幅控制电路的二极管140a和140b的阳极和阴极处施加电压。如果跨二极管之一的电压(由来自互感的阳极处的电压和来自可变电压源145的施加到阴极节点150的电压所提供)高于二极管的正向阈值电压，则二极管进入正向偏置模式以允许电流传导通过。如果跨二极管的电压低于正向阈值电压，则传导停止或可忽略(或最终在其它电压条件下进入反向偏置模式)。因此，二极管的操作状态可以在导通的正向偏置模式与非导通的反向偏置模式之间来回切换。
在图1中，二极管140a和140b可以是肖特基二极管，但是也可以实施其它类型的二极管(例如，用p-n结实施的半导体二极管)。肖特基二极管包含具有约0.15V到0.45V的内建电势的金属-半导体结。因此，如果跨二极管140a和140b中的任一个二极管的阳极和阴极节点150的电压大于内建电势，则二极管变为导通。这有效地利用电感器130a和电感器135a到可变电压源145之间或电感器130b到可变电压源145之间的互感来产生短路，并且因此能量从谐振电路“泄放”到振幅控制电路。进而，在二极管是导通的同时施加到四极杆120的杆的电压降低，从而限制了施加到杆的RF信号的峰到峰振幅。
当从谐振电路中去除阈值量的能量并且施加到杆的电压由于能量的去除而降低到较低的电压时，在二极管140a和140b的阳极处施加的电压也降低。当施加到阳极的电压降低以产生小于内建电势的跨二极管电压差时，二极管“关断”并且不再导通。因此，通过考虑二极管的内建电势和期望施加到四极杆120的杆的电压而选择施加到阴极节点150的电压，RF信号115上的任何振铃或过冲可以通过在这些情况发生时使放大器控制电路的二极管140a和140b接通来快速补偿。
由于与其它类型的二极管，如硅二极管相比，肖特基二极切换动作更快且内建电势较低，因此将肖特基二极管用于振幅控制电路可能会很有利。因此，使用肖特基二极管可以减少响应放大器110生成的RF信号115的频率所花费的时间，以及减少从谐振电路释放能量所花费的时间，从而允许施加到四极杆的电压更快地达到其预期水平并保持在预期水平，并且因此，提高了质谱仪的吞吐量。
随后，质谱仪可以通过使用四极杆120靶向处于不同m/z的离子来进行质量分析。这涉及使离子经受不同的电场。因此，应当改变施加到四极杆120的杆125a-d的电压。通常，RF信号的振幅应当低于先前施加的RF信号。在这些情况下，可以使用振幅控制电路来快速调整施加到四极杆120的杆的振幅。
返回图2，然后可以确定RF信号的峰到峰振幅应当减小(230)，可以减小二极管的阴极处的电压(235)，并且从谐振电路释放能量(240)。例如，在图1中，质谱仪的控制器电路可以确定应使用四极杆120过滤不同m/z的离子，这可以通过减小施加到杆的RF信号的峰到峰振幅来实现。可以将由可变电压源145施加到阴极节点150的电压改变为较低的电压。这使得跨二极管140a或140b的电压增加，并且因此，如先前所讨论的，二极管可以变得导通并且由于电感器之间的电感耦合，能量从谐振电路释放。最终，由于能量释放(以及RF输入105的任何变化)，施加到杆的电压降低，直到二极管为非导通为止。因此，基于对施加到阴极节点150的电压的选择，由谐振电路提供的RF信号的振幅被减小到期望的水平。
振幅控制电路的使用允许更快地选择反应监测(SRM)和选择性离子监测(SIM)扫描，这是因为可以通过将电压快速调整到期望水平来更快地建立电场，同时还可以减少或去除振铃和过冲。另外，RF放大器电路可以以更短的置位时间和更高的效率操作。
可以使用不同的技术来执行将电压施加到振幅控制电路的二极管的阴极。图3展示了用于RF放大器电路的振幅控制电路的另一个实例。在图3中，尽管可以使用其它类型的晶体管或开关，但是利用晶体管310(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))来描绘振幅控制电路。晶体管310包含耦合以接收放大器控制305的栅极。尽管可以使用其它电源电压，但是通过断言振幅控制305，晶体管310可以接通并产生对地短路(例如，0V)。因此，只要使二极管140a或140b中的任一个二极管接通而处于正向偏置模式，即，使晶体管310接通并且将高于二极管的内建电势的电压施加到其阳极时，谐振电路(图3中用电感器130a和130b部分描绘)中储存的能量就开始释放。当跨电感器130a和130b的电压处于预期水平时，振幅控制305可以被解除断言，使得晶体管310不再将阴极节点150短接到接地。因此，二极管140a和140b不再导通。因此，施加到图1中的四极杆120的杆的电压迅速改变为较低的电压，从而降低了由杆用于生成电场的RF信号的峰到峰振幅。
控制器电路可以确定何时断言振幅控制305。例如，可以使用查找表(LUT)确定应该断言振幅控制305多长时间(例如，以纳秒为单位)，以将跨电感器135a和135b的电压从较高电压改变为新的较低电压。这是用于从谐振电路中去除能量，使得施加到四极杆的电压范围减小(例如，RF信号的峰到峰振幅减小)的“泄放”时间。其它实施方案可以使用等式、存储信息的数据库等来确定断言振幅控制305的时间。控制器电路还可以用于控制图1中的可变电压源145。
图4展示了用于操作用于RF放大器电路的振幅控制电路的框图的实例。在图4中，控制器可以确定待施加到四极杆的电压应当从第一电压减小到第二电压(205)。接下来，基于从所述第一电压到第二电压的变化来确定泄放时间(210)。可以使用泄放时间从谐振电路释放能量(215)。例如，在图3中，可以使晶体管310接通，持续泄放时间的持续时间。
图8展示了用于RF放大器电路的振幅控制电路的另一个实例。在图8中，电容器805、电压源815(通过电阻器820)和电阻器810与阴极节点150耦合。电阻器810可以基于其电阻值来控制从谐振电路去除能量的速率，从而向振幅控制电路增加可保持性。电容器805、电压源815和电阻器820可以将二极管保持在非导通的状态。例如，如先前所讨论的，电感器135a和135b分别具有来自电感器130a和130b的感应电压。在一个实例中，电阻器810为1000k欧姆，电阻器810为135欧姆，并且电容器805为500皮法拉。
通过将电压源815设置为高于在电感器135a和135b上感应出的峰值电压的电压，使二极管140a和140b不会钳制谐振电路。这确保了在正常操作期间不会将谐波引入谐振电路。在图8中，电阻器820是用于电压源815的功率限制电阻器。电阻器820和电容器805定义了时间限制，所述时间限制可以短于放大器110的最大扫描速率，使得电压源815而非谐振电路在扫描期间负责上拉跨二极管的电压。
因此，在上述实例中，缩短了转变为电压时的置位时间。此外，下降到较低电压的时间也缩短了。图5展示了由RF放大器电路生成的RF信号的置位时间和下降时间的实例。在图5中，tA 505表示从0V上升到1.29千伏特(kV)或从0V上升到-1.29kV的置位时间。当使用振幅控制电路时，tA 505可以比使用无振幅控制电路的谐振电路小五倍以上。例如，使用振幅控制电路，tA 505可以为约0.121毫秒(ms)，而当不使用振幅控制电路时，tA 505可以介于0.6毫秒与0.8毫秒之间。当使用振幅控制电路将电压从1.29kV降低到0.77kV时，转变到较低电压的时间tB 505也很快地执行，例如8微秒。
图6展示了使用RF放大器电路的质谱仪的实例。在图6中，质谱仪包含离子源610、四极杆质量分析器620、检测器615、RF放大器电路640、控制器电路605。控制器电路605包含或有权访问存储用于执行实例中描述的技术的指令以及用于执行所述技术的任何信息的存储器。电源电路640包含实例中描述的电路系统，所述电路系统包含谐振电路、放大器和振幅控制电路。
离子源610接收分析物625，例如，从如液相色谱(LC)系统等分离装置接收的肽，并且电离所接收的肽以形成离子。然而，可以接收其它类型的分析物，并且也可以使用其它分离技术，如气相色谱(GC)或毛细管电泳(CE)。然后使用质量分析器620(例如，四极杆)对离子进行质量分析。检测器615生成代表m/z的信号，所述信号由控制器电路605解释以生成或确定可以用于生成质谱图的信息。也可以实施其它类型的质谱仪，如串联质谱仪。
尽管在实例中描述了四极杆质量分析器，但是其它类型的质量分析器也可以与本文所述的技术一起使用。另外，使用RF信号的质谱仪的其它组件，如离子引导器和离子阱也可以与本文所述的技术一起使用。
图7展示了可以用于实施一些实现方案的电子装置的实例。在一些实施方案中，图7的电子装置可以存储或使用计算机程序产品，所述计算机程序产品包含其中存储有计算机程序指令的一个或多个非暂时性计算机可读介质，所述计算机程序指令被配置成使得当由一个或多个计算装置执行时，所述计算机程序指令使一个或多个计算装置执行本文所述的技术。
在图7中，计算机系统1100可以实施本文所述的任何方法或技术。例如，计算机系统1100可以实施图6中的控制器605。因此，可以根据计算机系统1100进行的计算或确定来调整相关联的质谱仪的组件的操作。在各个实施例中，计算机系统1100可以包含总线1102或用于传送信息的其它通信机制以及与总线1102耦合以处理信息的处理器1104。在各个实施例中，计算机系统1100还可以包含存储器1106和待由处理器1104执行的指令，所述存储器可以是随机存取存储器(RAM)或其它动态存储装置，所述存储器耦合到总线1102。存储器1106还可以用于在执行待由处理器1104执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。在各个实施例中，计算机系统1100可以进一步包含耦合到总线1102以存储处理器1104的静态信息和指令的只读存储器(ROM)1108或其它静态存储装置。可以提供如磁盘或光盘等存储装置1110并且将所述存储装置耦合到总线1102以存储信息和指令。
在各个实施例中，计算机系统1100可以通过总线1102耦合到如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)等显示器1112以向计算机用户显示信息。可以将包含字母数字键和其它键的输入装置1114耦合到总线1102以向处理器1104传送信息和命令选择。另一种类型的用户输入装置是如鼠标、轨迹球或光标方向键等光标控件1116，所述光标控件用于向处理器1104传送方向信息和命令选择并且用于控制显示器1112上的光标移动。这种输入装置通常在两条轴线(第一轴线(即，x)和第二轴线(即，y))上具有两个自由度，所述自由度允许所述装置在平面中指定位置。
计算机系统1100可以执行本文所述的技术。与某些实施方案一致，计算机系统1100可以响应于处理器1104执行一个或多个由存储器1106中含有的一个或多个指令构成的序列而提供结果。可以将此类指令从另一个计算机可读介质，如存储装置1110读取到存储器1106中。执行存储器1106中含有的指令序列可以使处理器1104执行本文中所描述的过程。在各个实施例中，存储器中的指令可以对可在处理器内获得的逻辑门的各种组合的使用进行排序以执行本文中所描述的过程。可替代地，可以使用硬接线电路系统代替软件指令或结合软件指令使用硬接线电路系统来实施本发明教导。在各个实施例中，硬接线电路系统可以包含以必要的顺序操作以执行本文所描述的过程的必要逻辑门。因此，本文描述的实施方案不限于硬件电路系统和软件的任何特定组合。
如本文所使用的术语“计算机可读介质”是指参与向处理器1104提供指令以供执行的任何介质。这种介质可以采用多种形式，包含但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质的实例可以包含但不限于光盘或磁盘，如存储装置1110。易失性介质的实例可以包含但不限于动态存储器，如存储器1106。传输介质的实例可以包含但不限于同轴电缆、铜线和光纤，包含包括总线1102的导线。
非暂时性计算机可读介质的常见形式包含例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带或任何其它磁性介质、CD-ROM、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔洞图案的任何其它物理介质、RAM、PROM和EPROM、闪速EPROM、任何其它存储器芯片或盒或计算机可以读取的任何其它有形介质。
根据各个实施例，被配置成由处理器执行以执行方法的指令存储在计算机可读介质上。计算机可读介质可以是存储数字信息的装置。例如，计算机可读介质包含如本领域中已知用于存储软件的压缩光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质由适于执行被配置成被执行的指令的处理器访问。
在各个实施例中，本发明教导的方法可以在以如C、C++等常规编程语言编写的软件程序和应用中实施。
虽然结合各个实施方案或实施例对所述技术进行了描述，但是所述技术不旨在受限于此类实施例。相反，所述技术涵盖各种替代方案、修改和等同物，如本领域的技术人员将理解的。
进一步地，在描述各个实施例时，本说明书可能已经以特定的步骤序列的方式呈现了方法和/或过程。然而，在方法或过程不依赖于本文所阐述的特定步骤顺序的程度上，所述方法或过程不应限于所描述的特定步骤序列。如本领域的普通技术人员将理解的，其它步骤序列也是可能的。因此，本说明书中所阐述的特定步骤顺序不应被解释为对权利要求的限制。另外，针对所述方法和/或过程的权利要求不应限于以所编写的顺序执行其步骤，并且本领域的技术人员可以容易地理解，可以改变序列并且所述序列仍然保持处于各个实施例的精神和范围内。
本文所描述的实施例可以用包含以下的其它计算机系统配置实践：手持式装置、微处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子装置、小型计算机、大型计算机等。还可以在任务由通过网络连接的远程处理装置执行的分布式计算环境中实践实施例。
还应了解，本文所描述的实施例可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实施的操作。这些操作是需要物理量的物理操纵的操作。通常但不一定，这些量采用能够被存储、转移、组合、比较和以其它方式操纵的电或磁信号的形式。进一步地，所执行的操纵通常被明确称为如产生、标识、确定或比较等。
形成本文所描述的实施例的部分的任何操作都是有用的机器操作。本文所描述的实施例还涉及用于执行这些操作的装置或设备。本文所描述的系统和方法可以被专门构造为实现所需目的或者其可以是通过存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或配置的通用计算机。具体地，各种通用机器可以与根据本文教导编写的计算机程序一起使用，或者可能更方便的是构造用于执行所需操作的更具专用性的设备。
某些实施例还可以体现为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质是可以存储数据的任何数据存储装置，所述数据此后可以通过计算机系统读取。计算机可读介质的实例包含硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带以及其它光学和非光学数据存储装置。计算机可读介质还可以分布在网络耦合的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布方式存储和执行。

Claims (20)

1.一种质谱仪，其包括：
四极杆质量分析器；
谐振电路，所述谐振电路被配置成生成被施加到所述四极杆质量分析器的第一对杆的第一射频(RF)信号，所述谐振电路具有用于储存能量以用于生成处于第一振幅的所述第一RF信号的第一谐振电感器；
振幅控制电路，所述振幅控制电路具有与所述第一谐振电感器电感耦合的第一振幅控制电感器并且具有与所述第一振幅控制电感器耦合的第一二极管；以及
控制器电路，所述控制器电路被配置成通过改变所述第一二极管的操作状态来将能量从所述第一谐振电感器传递到所述第一振幅控制电感器，以将所述第一RF信号从所述第一振幅调整到第二振幅。
2.根据权利要求1所述的质谱仪，其中所述第一谐振电感器具有比所述第一振幅控制电感器高的电感。
3.根据权利要求1所述的质谱仪，其中所述第一二极管的所述操作状态从处于反向偏置操作模式改变为正向偏置操作模式。
4.根据权利要求1所述的质谱仪，其中所述四极杆质量分析器包含第二对杆，所述谐振电路被配置成生成被施加到所述第二对杆的第二RF信号，所述谐振电路具有用于储存能量以用于生成处于所述第一振幅的所述第二RF信号的第二谐振电感器，其中所述振幅控制电路包含与所述第二谐振电感器电感耦合的第二振幅控制电感器并且具有与所述第二振幅控制电感器耦合的第二二极管，并且其中所述控制器电路被配置成通过改变所述第二二极管的操作状态来将能量从所述第二谐振电感器传递到所述第二振幅控制电感器，以将所述第二RF信号从所述第一振幅调整到所述第二振幅。
5.根据权利要求4所述的质谱仪，其中所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极耦合以限定阴极节点，并且其中所述控制器电路被配置成偏置所述阴极节点以改变所述第一二极管或所述第二二极管中的一者或两者的所述操作状态。
6.根据权利要求1所述的质谱仪，其中所述振幅控制电路进一步包含开关，并且所述控制器电路被进一步配置成操作所述开关以偏置所述第一二极管的阴极以改变所述操作状态。
7.根据权利要求6所述的质谱仪，其中所述控制器被进一步配置成确定泄放时间，所述泄放时间代表用于将所述第一RF信号从所述第一振幅调整到所述第二振幅的时间，并且所述控制器被配置成操作所述开关以在所述泄放时间内偏置所述第一二极管的所述阴极。
8.根据权利要求1所述的质谱仪，其中所述第一谐振电感器和所述第一振幅控制电感器是空芯线圈。
9.根据权利要求1所述的质谱仪，其中所述第一振幅控制电感器包含缠绕在所述第一谐振电感器的线圈周围的一个或多个线圈。
10.根据权利要求1所述的质谱仪，其中所述谐振电路由所述第一谐振电感器的电感和所述四极杆质量分析器的所述第一对杆的电容限定。
11.根据权利要求1所述的质谱仪，其中所述第一二极管是肖特基二极管。
12.一种设备，其包括：
四极杆，所述四极杆被配置成通过生成振荡电场来操纵离子；
谐振电路，所述谐振电路被配置成使用第一谐振电感器储存能量并且使用所述能量来生成被施加到所述四极杆以生成所述电场的信号；以及
振幅控制电路，所述振幅控制电路被配置成使用第一振幅控制电感器从所述第一谐振电感器传递能量，以调整施加到所述四极杆的所述信号的振幅。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述振幅控制电路包含第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一振幅控制电感器耦合。
14.根据权利要求13所述的设备，其进一步包括：
控制器电路，所述控制器电路被配置成偏置所述第一二极管的阴极以将所述能量从所述第一谐振电感器传走，以减小所述信号的所述振幅。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述二极管是肖特基二极管。
16.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一谐振电感器具有比所述第一振幅控制电感器高的电感。
17.一种操作质谱仪的方法，所述方法包括：
在二极管的阴极处施加电压；
通过具有谐振电路电感器的谐振电路将具有第一振幅的射频(RF)信号施加到四极杆；
通过所述谐振电路与所述二极管的阳极的电感耦合将电压施加到所述二极管的所述阳极；以及
基于所述电感耦合以及在所述二极管的所述阴极和所述阳极处施加的所述电压，从所述谐振电路释放能量，以将施加到所述四极杆的所述RF信号的所述第一振幅调整到第二振幅。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：
确定指示用于将所述RF信号的所述第一振幅调整到所述第二振幅的时间的泄放时间；以及
根据所述泄放时间在所述二极管的所述阴极处施加所述电压。
19.据权利要求17所述的方法，其中从所述谐振电路释放所述能量是基于以下：基于施加到所述阴极和所述二极管的所述电压将所述二极管的操作模式从非导通状态改变为导通状态。
20.据权利要求17所述的方法，其中所述二极管是肖特基二极管。
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