CN114930130A - 用于离子检测的可变鉴别器阈值 - Google Patents

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Abstract

示例系统包括离子检测器和与离子检测器通信的信号处理装置。离子检测器被设置成在系统的操作期间检测离子，并且设置成响应于离子的检测产生信号脉冲。信号脉冲具有与系统的至少一个操作参数相关的峰值幅度。信号处理装置被配置为分析来自离子检测器的信号脉冲，并基于信号脉冲在系统的操作期间确定关于所检测的离子的信息。该信号处理装置包括鉴别器电路。信号处理装置被编程为在系统的操作期间基于系统的至少一个操作参数来改变鉴别器电路的阈值。

Description

用于离子检测的可变鉴别器阈值
背景技术
质谱是一种测量离子的质荷比的分析方法。在一些实施方式中，质谱可以用于产生代表一个或多个离子样品的质谱(例如，作为每个样品的质荷比的函数的强度的绘制图)。基于质谱，样品可以被识别和/或区别于其他样品。
发明内容
在一个方面，一种系统包括离子检测器，该离子检测器被设置成在系统的操作期间检测离子，并且设置成响应于离子的检测而产生信号脉冲。信号脉冲具有与系统的至少一个操作参数相关的峰值幅度。该系统还包括与离子检测器通信的信号处理装置，该信号处理装置被配置为分析来自离子检测器的信号脉冲，并基于信号脉冲在系统的操作期间确定关于所检测的离子的信息。该信号处理装置包括鉴别器电路。信号处理装置被编程为在系统的操作期间基于系统的至少一个操作参数来改变鉴别器电路的阈值。
这个方面的实施方式可以包括一个或多个以下特征。
在一些实施方式中，鉴别器电路可以是模拟电路。
在一些实施方式中，操作参数可以从以下组中选择：(i)所检测的离子的质荷比和(ii)所检测的离子的计数率。
在一些实施方式中，信号处理装置可以被编程为降低用于增加所检测的离子的质荷比的阈值。
在一些实施方式中，信号处理装置可以包括存储查找表的存储器，该查找表将至少一个操作参数的不同值与鉴别器电路的不同阈值相关联，并且信号处理装置可以被编程为根据查找表改变阈值。
在一些实施方式中，信号处理装置可以被编程为在系统的操作期间基于至少一个操作参数的测量来改变阈值。
在一些实施方式中，信号处理装置可以被编程为在系统的操作期间基于检测的离子计数率使用反馈来改变阈值。
在一些实施方式中，信号处理装置可以被编程为改变阈值，使得来自具有不同质量的离子的信号脉冲具有近似相等的半峰全宽(FWHM)值。
在一些实施方式中，信号处理装置可以被设置成使得鉴别器电路直接从离子检测器接收信号脉冲。
在一些实施方式中，信号处理装置还可以包括放大器，该放大器被设置成接收来自离子检测器的信号，并且将放大的信号发送到鉴别器电路。
在一些实施方式中，离子检测器可以是分立倍增电极检测器。
在一些实施方式中，该系统可以是包括离子源的质谱(MS)系统。
在一些实施方式中，MS系统可以是电感耦合等离子MS(ICP-MS)系统。
在一些实施方式中，MS系统可以包括在从离子源到所述离子检测器的离子路径中的四极质量分析器。
在另一方面，一种方法包括从离子检测器接收一系列电脉冲。每个脉冲对应于离子检测器对一个或多个离子的检测。电脉冲具有与包括离子检测器的系统的操作参数相关的幅度和峰值宽度。该方法还包括使用具有可变阈值的鉴别器过滤该一系列电脉冲，以提供一系列过滤的电脉冲。该过滤包括基于每个电脉冲的操作参数值调整可变阈值。该方法还包括分析一系列过滤的电脉冲，以确定关于由离子检测器检测的一个或多个离子的信息。
这个方面的实施方式可以包括一个或多个以下特征。
在一些实施方式中，操作参数可以从以下的参数的组中选择：(i)每个离子的质荷比和(ii)计数率。
在一些实施方式中，操作参数可以是质荷比，并且可变阈值可以随着质荷比的增加而降低。
在一些实施方式中，操作参数可以是计数率，并且鉴别器的可变阈值可以随着计数率的增加而降低。
在一些实施方式中，关于一个或多个离子的信息可以包括一个或多个离子中的每一个的质量。
在另一方面，一种非暂时性计算机可读介质包括使信号处理装置执行各种操作的程序指令。这些操作包括从离子检测器接收一系列电脉冲。每个脉冲对应于离子检测器对一个或多个离子的检测。每个电脉冲具有与包括离子检测器的系统的操作参数相关的幅度和峰值宽度。该操作还包括使用具有可变阈值的鉴别器对一系列电脉冲进行过滤，以提供一系列过滤的电脉冲。该过滤包括基于每个电脉冲的操作参数值调整可变阈值。这些操作还包括分析一系列过滤的电脉冲，以确定关于由离子检测器检测的一个或多个离子的信息。
一个或多个实施例的细节在附图和下面的描述中阐述。根据说明书和附图以及权利要求，其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是示例质谱系统的示意图。
图2是由离子检测器产生的示例输出信号的示意图。
图3A-3E示出了在高计数率下可变鉴别器阈值水平和检测器“增益抑制”的示例效果。
图4是用于确定关于一个或多个离子的信息的示例过程的流程图。
图5是示例计算机系统的示意图。
具体实施方式
质谱系统包括离子检测器，该离子检测器产生与样品离子的到达相对应的时间相关的电输出信号(例如，时间相关的电压信号或时间相关的电流信号)。为了使用质谱分析样品，测量离子通量的强度(例如，离子检测器每秒检测到的离子的数量)。鉴别器模块接收输出信号，并区分对应于特定离子的到达的输出信号的改变和由其他因素(例如，信号噪声)导致的输出信号的改变。
例如，离子到达离子检测器时会感应出电荷或电流，从而在输出信号中产生对应的脉冲。鉴别器模块可以将脉冲的幅度(amplitude)与阈值水平(例如，“鉴别器阈值”)进行比较，诸如阈值电压值(或者，替代地，如果脉冲是电流脉冲，则为阈值电流值)。如果输出信号在特定时间点超过阈值水平，鉴别器模块可以确定离子已经在该时间到达离子检测器。然而，如果输出信号在一段时间内保持低于阈值水平，则鉴别器模块可以确定在这段时间内离子没有到达离子检测器。因此，抑制了输出信号中的信号噪声的影响。
在一些实施方式中，输出信号中的峰值的幅度可以基于诸如离子的质量(mass)、离子的质荷比(m/z)、离子检测器的计数率或其任意组合的因素而变化。幅度较大的信号也往往比幅度较低的信号持续时间更长。因此，特定脉冲在阈值水平以上的时间量是不一致的，并且可能取决于离子的m/z、离子检测器的计数率或两者。因此，使用单个固定阈值水平可能并不适用于所有情况。注意，该信号可以是电压或电流信号，因此，阈值可以是电压阈值或电流阈值。本文描述的实施例是在电压信号的背景下描述的，但是相同的技术同样适用于电流信号。
脉冲的幅度的变化以及脉冲的持续时间的相关联的变化可能影响精确确定离子通量的强度的能力(例如，离子计数率)。举例来说，鉴别器模块可以接收来自离子检测器的输出信号，并且在来自离子检测器的输出信号在阈值水平(例如，方波脉冲)以上的持续时间内以固定电压(或电流)输出鉴别器信号。因此，对于持续时间较长的高幅度脉冲，鉴别器模块可以输出比持续时间较短的低幅度脉冲更长的方波脉冲。由鉴别器模块接收的每个脉冲产生检测“停滞时间”(即，一段时间，在此一段时间期间，电子设备不能检测随后的脉冲，因为电子设备不能区分单个脉冲和两个脉冲，第二个脉冲落在由第一个脉冲产生的停滞时间内)。分频器模块输出的较长方波脉冲比持续时间较短的方波脉冲产生更长的停滞时间。因为离子计数率精度随着停滞时间的延长而降低(由于不能对停滞时间内到达鉴别器的脉冲进行计数)，所以不仅缩短停滞时间而且使每个脉冲的停滞时间基本上一致(与m/z无关)可能是有益的。
在一些实施例中，通过减少每个单独脉冲后的停滞时间，可以使离子计数率的准确度更精确。在一些实施例中，鉴别器模块可以被配置为根据可变阈值水平(例如，可变鉴别器阈值)来处理来自离子检测器的输出信号。在一些实施例中，阈值水平可以根据离子的质量、离子的m/z、离子检测器的计数率或其任意组合而变化。这可能是有益的，例如，使得鉴别器模块能够在更广泛的使用情况中更有效地区分对应于离子到达离子检测器的脉冲和对应于其他事件(例如，信号噪声)的脉冲。此外，该系统可以在更宽的动态范围内表现出线性响应(或近似线性响应)。
在一些实施例中，鉴别器阈值可被选择为更接近脉冲的峰值幅度，从而缩短停滞时间(例如，脉冲在鉴别器阈值水平以上的时间量)。例如，峰值幅度较大的脉冲的鉴别器阈值水平可能大于峰值幅度较小的脉冲的鉴别器阈值水平。在一些实施例中，可以选择每个m/z值的鉴别器水平，使得与来自每个m/z值的脉冲相关联的停滞时间基本相等。这样，不仅减少了停滞时间，而且使所有离子在m/z的宽范围内的停滞时间基本相等。
尽管本文在基于气相色谱的质谱系统的背景下描述了使用可变阈值水平检测离子的系统和技术，但是这些技术也可以应用于在其他背景下检测离子。例如，可变阈值水平可用于检测系统中的离子，诸如基于电感耦合等离子体的质谱仪系统或基于核物理的仪器。
图1示出了示例质谱系统100的简化示意图。系统100包括气相色谱仪102、离子源104、离子转移室106、四极质量过滤器108、离子检测器110、鉴别器模块112和控制模块114。
在系统100的操作期间，样品被注入气相色谱仪102的注射器端口116，并进入毛细管柱118。样品成分流过柱118和加热炉120(例如，在氦气流的帮助下)。样品成分根据它们在柱118中的相对保留被分离。例如，样品成分的分离取决于柱的尺寸(例如长度、直径、膜厚)及其相属性。样品中不同分子之间化学属性的差异以及它们对柱固定相的相对亲和力促进了样品在柱中的分离。
柱118的出口部分122穿过传热组件124，使得柱118的出口端126位于离子源104内。在柱118中被分离后，样品成分从出口端126顺序地洗脱到离子源104中。
在一些实施方式中，离子源104可以是电子电离离子源。例如，如图1所示，离子源104可以产生穿过离子源104的离子腔体130的电子束128，通过与电子束128中的电子相互作用，使得洗脱成分的部分被电离。尽管图1中示出了电子电离离子源，但是其他离子源也是可能的。例如，在一些情况下，离子源104可以是化学电离(CI)离子源(例如，作为CI-MS系统的一部分)或电感耦合等离子体(ICP)离子源(例如，作为ICP-MS系统的一部分)。
离子源104还通过向提取电极136、和/或反射电极(未示出)、和/或离子腔体外壳施加(一个或多个)电压，在离子腔体130内产生电场(在图1中由等势线132示出)。在离子腔体130内形成的样品离子响应电场，并通过提取电极136中的孔138加速离开离子源104。
样品离子通过提取电极孔138被提取，并由离子转移室106转移到四极质量过滤器108的入口。
四极质量过滤器108的传输效率和分辨能力取决于进入四极质量过滤器108的样品离子束的特性(例如，当样品离子进入四极质量过滤器108时，样品离子的径向位置、角度以及在较小程度上的动能)。这些离子束特性又受到离子源的电离效率和发射特性的限制，以及系统中使用的任何离子转移光学器件(例如，DC电极透镜)的聚焦属性的限制。
为了改善这些特性，在一些情况下，离子转移室106可以包括在离子转移室106中产生射频(RF)场的离子导向器140。在一些情况下，离子转移室106也可以产生轴向电场(即，沿着样品离子束的行进的路径的方向延伸的电场)。离子转移室106也可以用气体加压。离开离子源的样品离子被传送到离子转移室106中，并且当它们穿过离子导向器140的长度时，被RF场约束以围绕离子导向器轴142振荡。与气体分子的碰撞消耗了样品离子的动能，导致它们的径向偏移和动能降低，使得在到达离子转移室106的出口端144时，样品离子可以以改进的束特性(例如，径向位置和角度的变化更小，以及更低的动能)聚焦到四极滤质器108的入口，与传统的静电光学器件相比，允许滤质器具有更大的离子传输和/或分辨能力。这也可能是有益的，例如，因为它提高了最初较宽的空间和角度离子分布的传输效率，诸如从离子源104产生的。
在离子转移室106的出口端144的聚焦的离子束被注入四极质量过滤器108的入口，用于样品离子的质量分析。四极杆质量过滤器质量解析样品离子(例如，基于它们的质荷比(m/z))。例如，四极质量过滤器108可以包括以2×2配置设置的四个平行导电棒杆，其中每个相对的棒杆对电连接在一起。在一对棒杆和另一对棒杆之间施加具有DC偏移电压的RF电压。当样品离子沿棒杆之间的四极杆向下移动时，对于给定的电压比，只有特定质荷比的离子才会到达检测器。其他离子具有不稳定的轨迹，并且会与棒杆碰撞。这允许选择具有特定m/z的离子。
质量分辨的离子通过四极质量过滤器108的出口端离开，并被引导至离子检测器110。离子检测器110记录由离子到达离子检测器110所感应的电荷或产生的电流(例如，当离子经过或撞击离子检测器110的检测器表面时)。在一些实施方式中，离子检测器110可以产生与记录的电荷或电流相对应的时间相关的电输出信号(例如，时间相关的电压或电流信号)。
输出信号被传输到鉴别器模块112进行处理。鉴别器模块112基于输出信号识别离子到达离子检测器110。在一些实施方式中，鉴别器模块112可以包括鉴别器电路146，该鉴别器电路146区分与特定离子(例如，具有特定m/z)的到达相对应的输出信号的改变和由其他因素(例如，信号噪声)导致的输出信号的改变。在一些实施方式中，鉴别器模块112可以对随时间到达离子检测器110的离子的数量进行计数。在一些实施方式中，鉴别器电路可以使用数字电路、模拟电路、软件或其组合来实现。
在一些实施例中，鉴别器电路146接收来自离子检测器110的输出信号，并在对应于来自离子检测器的输出信号在阈值水平(例如，方波脉冲)以上的时间量的持续时间内以固定电压(或电流)输出鉴别器信号。来自鉴别器电路146的方波脉冲然后可以被计数电子器件(未示出)接收，该计数电子器件对从鉴别器电路146接收的方波脉冲的数量进行计数。在一些实施例中，计数电子器件可以与鉴别器模块112和/或鉴别器电路146分离。例如，计数电子器件可以包括在控制模块114中，和/或作为单独的组件。在其他实施例中，计数电子器件可以是鉴别器模块112和/或鉴别器电路146的一部分。
在一些实施方式中，鉴别器电路146可以直接处理从离子检测器110接收的输出信号。在一些实施方式中，鉴别器模块112可以包括一个或多个放大器148，以在由鉴别器电路146处理之前放大输出信号。在一些实施例中，在离子检测器110和鉴别器模块112之间没有输出信号的数字处理。
控制模块114通信耦合到气相色谱仪102、离子源104、离子转移室106、四极质量过滤器108、离子检测器110和/或鉴别器模块112，并控制系统100的一些或所有其他组件的操作。例如，在一些实施方式中，控制模块114可以提供指令或命令来调节系统100的一些或所有组件的性能。在一些实施方式中，控制模块114可以记录由鉴别器模块112输出的关于离子的数据，诸如到达离子检测器110的离子的数量以及这些离子中的每一个的m/z。在一些实施方式中，控制模块114可以至少部分地使用一个或多个计算设备(例如，一个或多个电子处理设备，每个都具有一个或多个微处理器，诸如人计算机、智能手机、平板电脑、服务器计算机等)来实施。
虽然图1示出了具有气相色谱仪102的系统100，但是气相色谱仪并不一定在每个实施方式中都存在。在一些实施方式中，可以使用其他技术将离子引入离子源104(例如，可以将离子直接引入离子源104，而无需首先通过气相色谱分离，诸如使用电感耦合等离子体装置)。
如上所述，离子检测器可以产生与离子到达离子检测器110所产生的感应电荷或电流相对应的时变电输出信号(例如时变电压信号)。反过来，鉴别器模块112可以基于输出信号识别离子到达离子检测器110。
图2示出了由离子检测器110产生的两个简化的示例输出信号200a和200b。第一输出信号200a对应于分别具有20的m/z和200的m/z的两个离子顺序到达离子检测器110，并且根据第一计数率(例如，每秒106次计数)测量。第二输出信号200b对应于也分别具有20的m/z和200的m/z的两个离子顺序到达离子检测器110，并且根据高于第一计数率的第二计数率(例如，每秒107次计数)来测量。在这个示例中，输出信号200a和200b具有负电压极性，其中电压在图2中向下增加。为了便于说明，输出信号200a和200b彼此重叠。然而，在实践中，输出信号200a和200b可以一个接一个地产生(例如，在一段时间内顺序地产生)。此外，为了便于说明，输出信号200a和200b没有必要按比例绘制。
如图2所示，离子到达离子检测器110导致输出信号的电压中的脉冲(例如，反峰)。例如，具有20的m/z的离子的到达导致输出信号200a中的脉冲202a和输出信号200b中的脉冲202b。此外，具有200的m/z的离子的到达导致输出信号200a中的脉冲204a和输出信号200b中的脉冲204b。
在一些实施方式中，鉴别器模块112可以区分与离子到达相对应的输出信号的改变和由其他因素(例如，信号噪声)导致的输出信号的改变。例如，鉴别器模块112可以将输出信号的幅度与阈值水平(例如，“鉴别器阈值”)进行比较。如果输出信号在特定时间点超过阈值水平(例如，输出信号中的脉冲具有大于阈值水平的幅度)，鉴别器模块112可以确定离子在该时间已经到达离子检测器110。然而，如果输出信号在一段时间内保持在阈值水平以下，则鉴别器模块112可以确定在这段时间内离子没有到达离子检测器110。因此，抑制了输出信号中的信号噪声的影响。
在一些实施方式中，当输出信号的幅度大于阈值水平时，鉴别器模块112可以输出具有较高幅度的鉴别器信号(例如，对应于二进制值“1”的方波脉冲)，并且当输出信号的幅度小于阈值水平时，输出较低幅度的鉴别器信号(例如，对应于二进制值“0”的默认较低幅度)。鉴别器信号可以用于例如识别离子到达离子检测器110的特定时间点。此外，鉴别器信号可用于计数已经到达的离子的数量(例如，通过对鉴别器信号中的脉冲的数量计数)。
在一些实施方式中，单个固定阈值水平可以用于多个不同的用例(例如，当根据不同的计数率分析不同的样品时)。在一些实施方式中，可以预先选择阈值水平(例如，由系统100的制造商在制造或校准过程中指定)。
然而，在某些情况下，使用单个固定阈值水平可能不太合适。例如，至少一些离子检测器产生具有脉冲的输出信号，该脉冲的幅度根据到达离子检测器的离子的质量、离子的m/z和/或测量过程的计数率而变化。例如，在2000V或更低的离子-电子转换倍增电极电压下工作的离散倍增电极离子检测器(例如，通常用于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)系统中)可以表现出这些特性。特别是，离子检测器输出的脉冲幅度可能随着离子的质量或m/z的增加而降低。此外，由离子检测器输出的脉冲幅度可能随着计数率的增加而降低。由于幅度的这些变化以及脉冲持续时间的相关变化，单个固定阈值水平可能不能有效地准确区分对应于离子到达离子检测器的脉冲和对应于其他事件(例如，信号噪声)的脉冲。因此，系统可能以效率较低的方式运行。
例如，参考图2，输出信号200a(对应于较低的计数率)具有对应于具有20的m/z的离子的脉冲202a，以及对应于具有200的m/z的离子的脉冲204a。如图2所示，脉冲202a具有比脉冲204a更大的幅度。因此，适于检测脉冲202a的阈值水平(例如，阈值水平“A”)可能太高而不能有效地检测脉冲204a。
作为另一个示例，参考图2，输出信号200b(对应于较高的计数率)具有对应于具有20的m/z的离子的脉冲202b，以及对应于具有200的m/z的离子的脉冲204b。如图2所示，脉冲202b和204b分别比脉冲202a和204a具有更低的幅度。因此，适用于检测输出信号200a中的脉冲的阈值水平可能太高而不能有效地检测输出信号200b中的脉冲。
为了解决这个问题，鉴别器模块112可以被配置为根据可变阈值水平(例如，可变鉴别器阈值)来处理来自离子检测器110的输出信号。具体而言，阈值水平可以根据离子的质量、离子的m/z、离子检测器的计数率或其任意组合而变化。这可能是有益的，例如，使得鉴别器模块112能够区分对应于离子到达离子检测器的脉冲和对应于其他事件(例如，信号噪声)的脉冲。因此，系统可以在更广泛的使用情况下更有效地运行。
在一些实施方式中，鉴别器模块112可以基于一个或多个输入选择可变阈值水平的合适的值。例如，鉴别器模块112可以接收(例如，从控制模块114)指示离子的估计的质量(例如，由四极质量过滤器108过滤的)、离子的估计的m/z(例如，由四极质量过滤器108过滤的)、和/或离子检测器的计数率(例如，在操作期间由离子检测器110和/或控制模块114指定的)的数据。基于该信息，鉴别器模块112可以选择可变阈值水平的特定值，以识别离子到达离子检测器110。
在一些实施方式中，可以通过实验来估计离子检测器的计数率。例如，可以通过对特定样品进行“预扫描”实验来估计离子检测器的计数率，以建立质谱系统正在测量(或将要测量)的每个质量的计数率(例如，信号强度)。可以基于估计的计数率选择适当的可变阈值水平，并且所选择的可变阈值水平可以用于在后续实验中检测该样品的离子到达(例如，如本文所述)。在一些实施方式中，预扫描实验可以在进行后续实验之前立即进行。
在一些实施方式中，鉴别器模块112可以根据可变阈值水平与(i)离子的质量、(ii)离子的估计的m/z，和/或离子检测器的计数率中的一者或多者之间的负相关性(例如，成反比关系)来选择可变阈值水平的合适的值。例如，随着离子的质量增加，鉴别器模块112可以将可变阈值水平调节得更低。作为另一个示例，随着离子的m/z增加，鉴别器模块112可以将可变阈值水平调节得更低。作为另一个示例，随着计数率增加，鉴别器模块112可以将可变阈值水平调节得更低。
在一些实施方式中，鉴别器模块112可以使用查找表(例如，指示输入值的每个特定组合、对应的输出值的一个或多个数据记录)来选择可变阈值水平的特定值。表1-3中示出了查找表的简化示例。
Figure BDA0003736524460000101
表1.用于基于离子的m/z选择可变阈值水平的值的示例查找表。
Figure BDA0003736524460000102
Figure BDA0003736524460000111
表2.用于基于离子的m/z和离子检测器计数率选择可变阈值水平的值的示例查找表。
Figure BDA0003736524460000112
表3.用于基于离子的质量选择可变阈值水平的值的示例查找表。
在一些实施方式中，给定特定的输入值(例如，输入值Ai、Bj和/或Ck)，查找表可以指定可变阈值水平的对应值(例如，输出值Zn)。在一些实施方式中，一些或所有输入值可以是离散值。在一些实施方式中，一些或所有输入值可以是值的范围。此外，查找表可以包括对应于输入值和输出值的任意数量的不同组合的任意数量的行(例如，箱)。
例如，如果被检测的总m/z的范围是0到300，则可以有任意数量的行或箱(例如，2、3、4、5或更多)，每一个都具有其自己的可变阈值水平的值。例如，如果有两个范围，m/z范围0-150可以对应于20mV的可变阈值水平，而m/z范围150-300可以对应于150mV的可变阈值水平。作为另一个示例，如果有三个范围，m/z范围0-100可以对应于20mV的可变阈值水平，m/z范围100-200可以对应于80mV的可变阈值水平，而m/z范围200-300可以对应于160mV的可变阈值水平。虽然上面描述了示例值，但是这些仅仅是说明性的示例。在实践中，任意数量的输入值(包括不同范围的输入值)和输出值可以用于任意数量的不同组合中。
在一些实施方式中，查找表中的值可以凭经验确定。例如，实验可以在一系列条件(诸如一系列离子的质量、m/z范围和/或计数率范围)下进行。对于每组条件，可以根据经验选择可变阈值水平的合适的值。
在一些实施方式中，查找表可以由鉴别器模块112存储(例如，在一个或多个存储介质和/或存储器模块中)，并且在操作期间被选择性地检索。在一些实施方式中，查找表可以由除鉴别器模块112之外的组件存储(例如，在控制模块114的一个或多个存储介质和/或存储器模块中)，并且在操作期间提供给鉴别器模块112。
在一些实施方式中，鉴别器模块112可以使用数学函数选择可变阈值水平的特定值。例如，给定一个或多个输入值，函数可以输出可变阈值水平的特定值。例如，在给定离子的m/z的情况下，输出可变阈值水平的值的函数可以是：
THRESHOLD
＝BASE_THRESHOLD+THRESHOLD_SLOPE*MASS_TO_CHARGE_RATIO (等式1)
其中THRESHOLD是可变阈值水平的输出值，BASE_THRESHOLD是恒定值，THRESHOLD_SLOPE是斜率值，并且MASS_TO_CHARGE_RATIO是离子的m/z。实际上，根据实施方式，其他功能也是可能的。例如，功能可以具有不同于以上所示的和/或附加的输入。此外，该函数可以定义它们之间的不同关系(例如，比例、指数等)。
在一些实施方式中，可以根据经验确定该函数。例如，实验可以在一系列条件(诸如一系列离子的质量、m/z范围和/或计数率范围)下进行。合适的函数(例如，具有输入值的特定值和/或它们之间的关系)可以基于实验的结果凭经验选择。在一些实施方式中，可以使用实验结果的回归分析(例如，线性回归分析、简单回归分析、多项式回归分析、一般线性模型分析或任何其他分析)来确定该函数。
在一些实施方式中，该函数可以由鉴别器模块112存储(例如，在一个或多个存储介质和/或存储器模块中)，并且在操作期间被选择性地检索。在一些实施方式中，该函数可以由除鉴别器模块112之外的组件存储(例如，在控制模块114的一个或多个存储介质和/或存储器模块中)，并且在操作期间提供给鉴别器模块112。
在一些实施方式中，鉴别器模块112可以被配置为选择可变阈值水平的值，该值等于(或近似等于)脉冲的估计的峰值幅度的一半。这个幅度可以被称为脉冲的“半峰全宽”(FWHM)峰值。例如，如图2所示，脉冲202a具有FWHM峰值A，脉冲204a具有FWHM峰值B，脉冲202b具有FWHM峰值C，并且脉冲204b具有FWHM峰值D。
选择等于(或近似等于)脉冲的FWHM峰值的可变阈值水平的值可以提供各种技术益处。例如，当鉴别器模块112根据等于(或近似等于)脉冲的FWHM峰值的可变阈值水平处理输出信号的脉冲时，由鉴别器模块112产生的结果鉴别器信号将具有脉冲(例如，方形脉冲)，该脉冲具有离子检测器110的输出信号中脉冲的一半(或近似一半)的宽度。这使得鉴别器模块112能够减少假阳性(例如，通过抑制输出信号中的信号噪声)，同时还保持足够的灵敏度来区分在时间上接近接收的多个离子(例如，通过产生具有对应于多个离子到达的多个方波脉冲而不是单个重叠方波脉冲的鉴别器信号)。因此，鉴别器模块112可以在更宽的动态范围内表现出线性响应(或近似线性响应)。此外，可以在不对系统100的其他组件(例如，气相色谱仪102、离子源104、离子转移室106、四极质量过滤器108和/或离子检测器110)进行大量修改的情况下实现这些益处。
相比之下，如果鉴别器模块112根据显著高于FWHM峰值的可变阈值水平来处理输出信号的脉冲，则鉴别器模块112可能无法可靠地检测某些离子的到达(例如，导致处于或低于可变阈值水平的脉冲的离子)。例如，参考图2，如果鉴别器模块112根据阈值A处理脉冲204a，鉴别器模块112可能不能确定脉冲204a的存在，导致假阴性。
此外，如果鉴别器模块112根据低于FWHM峰值的可变阈值水平来处理输出信号的脉冲，则鉴别器模块112可能无法可靠地抑制信号噪声，这被认为是假阳性。此外，鉴别器模块112将产生具有方波脉冲的鉴别器信号，该方波脉冲的宽度大于输出信号脉冲的一半。由于该宽度，鉴别器模块112可能难以区分在时间上接近接收的多个离子(例如，由于输出信号中的重叠脉冲，导致鉴别器信号中的单个组合脉冲)。
因此，选择可变阈值水平使得其等于(或近似等于)脉冲的FWHM峰值，在减少假阳性和减少假阴性之间取得平衡，同时还使得鉴别器模块112能够更好地区分在时间上接近的接收的多个离子。
以与上述类似的方式，FWHM峰值可以凭经验确定。例如，实验可以在一系列条件(诸如一系列离子的质量、m/z范围和/或计数率范围)下进行。对于每组条件，可以根据经验选择合适的FWHM峰值。反过来，FWHM峰值可以用于产生查找表和/或函数(例如，如上所述)来控制鉴别器模块112的操作。
在一些实施方式中，可变鉴别器阈值水平的值可以如下：
Figure BDA0003736524460000141
表4.基于离子的质量的可变阈值水平的示例值。
例如，在区分具有宽范围质量的离子(例如，质量为7.016amu的元素锂(Li)、质量为56.9354amu的元素铁(Fe)、质量为114.904amu的元素铟(in)和质量为238.05amu的元素铀(U))时，这些值可能特别有用。然而，在实践中，取决于实施方式，其他示例也是可能的。
在一些实施方式中，鉴别器模块112可以实时或基本实时地处理来自离子检测器110的输出信号(例如，当从离子检测器110接收到输出信号时)。例如，鉴别器模块112可以包括固件(例如，嵌入式软件或其他编程)、数字电路和/或模拟电路，使其能够实时或基本实时地处理输出信号。这有利于例如减少处理输出信号所需的计算资源。例如，鉴别器模块112可以连续接收输出信号，并且当它这样做时，实时或基本实时地产生对应的鉴别器信号(例如，在数据“流”中输出鉴别器信号)。因此，不需要单独记录输出信号。
然而，在一些实施方式中，鉴别器模块112还可以对来自离子检测器110的输出信号进行“采集后”分析(例如，在记录了全部输出信号之后处理输出信号)。在一些实施方式中，该分析可以由与系统100分离的系统或设备来执行(例如，具有被配置为以本文描述的方式处理输出信号的软件和/或硬件的分离的计算机系统)。
示例实验数据
进行了各种实验来证明本文所述技术的可行性。
简而言之，通过实验注意到，随着计数率的增加，由实验离子检测器产生的输出信号的脉冲幅度变得更低。这是意料之中的，因为离子检测器在其雪崩光电二极管级中集成了限流功能(例如，它不是专门设计为“高计数率检测器”)。这种脉冲幅度的降低(有时称为“增益下降”)在质量较高时尤其明显，因为质量较高时脉冲开始时最小。因此，降低了鉴别器水平以增加计数率容量。
下表总结了这些高计数率能力研究的结果。请注意，与之前的结果相比，测试10的结果是在单稳态振动器“停滞时间”设置为13ns的情况下获得的。
Figure BDA0003736524460000151
表5.滨松混合雪崩光电二极管(APD)检测器的线性度和动态范围的总结(日本滨松市滨松光子公司)。
如上所示，在30-40mV范围内使用相对低的分频器阈值实现了脉冲计数模式下响应的最佳线性度(例如，软件校正后接近7500万次计数/秒)。
图3A-3E示出了在高计数率下可变鉴别器阈值水平和检测器“增益抑制”的示例效果。
图3A示出了当分析Zn 66时，来自“双模式”离子检测器(例如，能够根据模拟操作模式和数字操作模式检测离子的离子检测器)的模拟信号和脉冲模式信号之间的“理想”关系的示例绘制图300。模拟信号对应于在离子检测器的模拟操作模式期间计数的离子的数量。脉冲模式信号对应于使用具有固定阈值水平的鉴别器模块在数字操作模式期间计数的离子的数量。如图3A所示，模拟和脉冲模式信号之间的关系在离子检测器的动态范围内是线性的。
然而，如本文所述，根据单个固定阈值水平操作鉴别器模块可能不适用于所有使用情况。例如，图3B示出了示例绘制图310a和310b，示出了当分析Ba 138(绘制图310a)和Ce140(绘制图310b)时，来自双模式离子检测器的模拟信号和脉冲模式信号之间的关系。这里，脉冲模式信号对应于使用具有200mV的固定阈值水平的鉴别器模块在数字操作模式期间计数的离子的数量。如上所示，模拟和脉冲模式信号之间的关系不再是线性的，特别是当计数增加时。事实上，当脉冲模式信号到达最大值(例如，每秒23x106个计数)时，它开始下降，因为脉冲在高计数率下开始下降到分频器阈值以下。这种非线性(例如，经由模拟检测模式和数字检测模式获得的结果之间的不一致)是不期望的，因为它在测量中引入了依赖于模式的偏差。
然而，如图3C所示，当阈值水平降低到40mV时(操作参数没有其它变化)，结果显示出改善的线性度(例如，如曲线320a和320b所示)。特别是，脉冲模块信号响应变得更加线性，并扩展到每秒80x106个计数。
如图3D所示，当阈值水平进一步降低到30mV，并且停滞时间参数被调整(例如，在该示例中被调整到39nsec)时，整体响应变得更加线性，并且延伸到超过每秒70×106个计数(例如，如绘制图330a和330b所示)。绘制图的轻微弯曲表明停滞时间参数可以稍微降低以获得更好的线性。
如图3E所示，通过对信号处理系统的微小修改(例如，将单稳态振动器脉冲的宽度降低到7ns，并且总“停滞时间”约为13ns)，以及优化Syngistix(PerkinElmer，Waltham，MA)停滞时间参数为33nsec，实现了线性度和计数率能力(超过50x106cps)之间的良好折衷(例如，如绘制图340a-340d所示)。
示例过程
图4中示出了用于确定关于一个或多个离子的信息的示例过程400。在一些实施方式中，过程400可以由本文描述的一个或多个系统(例如，如图1所示和描述的系统100)来执行。
根据过程400，从离子检测器接收一系列电脉冲(步骤402)。每个脉冲对应于离子检测器对一个或多个离子的检测。每个电脉冲具有与包括离子检测器的系统的操作参数相关的幅度和峰值宽度。例如，参考图1，鉴别器模块112可以从离子检测器110接收一个或多个输出信号。如图2所示，输出信号可以包括多个脉冲，每个脉冲对应于离子检测器110对一个或多个离子的检测。每个脉冲具有与离子的质量、离子的m/z、和/或离子检测器110的计数率相关的特定幅度和峰值宽度。在一些实施方式中，脉冲序列可以是电压脉冲(例如，具有特定的电压幅度)。在一些实施方式中，脉冲序列可以是电流脉冲(例如，具有特定的电流幅度)。
使用具有可变阈值的鉴别器过滤该一系列电脉冲，以提供一系列过滤的电脉冲(步骤404)。在一些实施方式中，可变阈值可以是可变阈值电压(例如，当脉冲是电压脉冲时)。在一些实施方式中，可变阈值可以是可变阈值电流(例如，当脉冲是电流脉冲时)。
该过滤包括基于每个电脉冲的操作参数值调整可变阈值。例如，如参考图1和图2所述，可变阈值的值可以基于离子的估计的质量(例如，由四极质量过滤器108过滤的)、离子的估计的m/z(例如，由四极质量过滤器108过滤的)和/或离子检测器的计数率(例如，在操作期间由离子检测器110和/或控制模块114指定的)来选择。在一些实施方式中，可以使用查找表或数学函数来选择可变阈值的值。此外，当输出信号中的脉冲幅度大于阈值水平时，鉴别器模块112可以输出对应的较高幅度的鉴别器信号(例如，对应于二进制值“1”的方波脉冲)，并且当输出信号中的脉冲幅度小于阈值水平时，输出较低幅度的鉴别器信号(例如，对应于二进制值“0”的默认较低幅度)。
在一些实施方式中，操作参数可以是质荷比，并且可变阈值可以随着质荷比的增加而降低。
在一些实施方式中，操作参数可以是计数率(例如，离子检测器的计数率)，并且可以降低鉴别器的可变阈值以增加计数率。
分析该一系列过滤的电脉冲，以确定关于由离子检测器检测的一个或多个离子的信息(步骤406)。例如，参考图1和图2，由鉴别器模块112输出的鉴别器信号可以用于识别离子到达离子检测器110的特定时间点。此外，鉴别器信号可用于计数已经到达的离子的数量(例如，通过计数鉴别器信号中的脉冲数量)。在一些实施方式中，关于一个或多个离子的信息可以包括一个或多个离子中的每一个的质量。
示例计算机系统
本说明书中描述的主题和操作的一些实施方式可以在数字电子电路中实现，或者在计算机软件、固件或硬件中实现，包括在本说明书中公开的结构及其结构等同物，或者在它们中的一个或多个的组合中实现。例如，鉴别器模块112和/或控制模块114可以使用数字电子电路、或计算机软件、固件或硬件、或它们中的一个或多个的组合来实现。作为另一个示例，过程400的一些或全部可以使用数字电子电路、或计算机软件、固件或硬件、或它们中的一个或多个的组合来实现
本说明书中描述的一些实施方式可以被实现为数字电子电路、计算机软件、固件或硬件的一个或多个组或模块，或者它们中的一个或多个的组合。尽管可以使用不同的模块，但是每个模块不必是不同的，并且多个模块可以在相同的数字电子电路、计算机软件、固件或硬件或其组合上实现。
本说明书中描述的一些实施方式可以被实现为一个或多个计算机程序，即，一个或多个计算机程序指令模块，其被编码在计算机存储介质上，用于由数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。计算机存储介质可以是或者可以被包括在计算机可读存储设备、计算机可读存储基底、随机或串行存取存储器阵列或设备或者它们中的一个或多个的组合中。此外，虽然计算机存储介质不是传播信号，但是计算机存储介质可以是编码在人工产生的传播信号中的计算机程序指令的源或目的地。计算机存储介质也可以是或被包括在一个或多个单独的物理组件或介质中(例如，多个CD、盘或其他存储设备)。
术语“数据处理装置”包含用于处理数据的所有种类的装置、设备和机器，包括例如可编程处理器、计算机、片上系统或前述的多个或组合。该装置可以包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外，该装置还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合的代码。该装置和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础设施，诸如web服务、分布式计算和网格计算基础设施。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言、声明性或过程性语言。计算机程序可以但不需要对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)，存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者存储在多个协作文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可以被部署为在一台计算机或位于一个地点或分布在多个地点并通过通信网络互连的多台计算机上执行。
本说明书中描述的一些过程和逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器来执行，该处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并产生输出来执行动作。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路来执行，并且装置也可以被实现为专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
举例来说，适于执行计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机包括用于根据指令执行动作的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储设备。计算机还可以包括或可操作地耦合到一个或多个用于存储数据的大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘，以从该大容量存储设备接收数据或向其传送数据，或者两者都有。然而，计算机不需要有这样的设备。适于存储计算机程序指令和数据的设备包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储设备，包括例如半导体存储设备(例如，EPROM、EEPROM、闪存设备等)、磁盘(例如，内部硬盘、可移动磁盘等)、磁光盘以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或并入其中。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实现操作，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如，监视器或另一种类型的显示设备)以及用户可以用来向计算机提供输入的键盘和定点设备(例如，鼠标、轨迹球、图形输入板、触敏屏或另一种类型的定点设备)。也可以使用其他类型的设备来提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。此外，计算机可以通过向用户使用的设备发送文档和从用户使用的设备接收文档来与用户交互；例如，通过响应于从网络浏览器接收的请求，向用户的客户端设备上的网络浏览器发送网页。
计算机系统可以包括单个计算设备或多个计算机，这些计算机彼此靠近或通常远离地操作，并且通常通过通信网络进行交互。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、互联网(例如，因特网)、包括卫星链路的网络以及对等网络(例如，自组织对等网络)。客户端和服务器的关系可以通过在各自的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生。
图5示出了示例计算机系统500，其包括处理器510、存储器520、存储设备530和输入/输出设备540。组件510、520、530和540中的每一个可以例如通过系统总线550互连。处理器510能够处理在系统500内执行的指令。在一些实施方式中，处理器510是单线程处理器、多线程处理器或其他类型的处理器。处理器510能够处理存储在存储器520或存储设备530中的指令。存储器520和存储设备530可以存储系统500内的信息。
输入/输出设备540为系统500提供输入/输出操作。在一些实施方式中，输入/输出设备540可以包括一个或多个网络接口设备，例如以太网卡、串行通信设备，例如RS-232端口，和/或无线接口设备，例如802.11卡、3G无线调制解调器、4G无线调制解调器、5G无线调制解调器等。在一些实施方式中，输入/输出设备可以包括被配置为接收输入数据并将输出数据发送到其他输入/输出设备(例如，键盘、打印机和显示设备560)的驱动设备。在一些实施方式中，可以使用移动计算设备、移动通信设备和其他设备。
虽然本说明书包含许多细节，但是这些不应被解释为对所要求保护的范围的限制，而是对特定的非限制性示例所特有的特征的描述。本说明书中在独立实现的上下文中描述的某些特征也可以被组合。相反，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独实现或以任何合适的子组合实现。
已经描述了许多实施方式。然而，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其他实施方式也在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
离子检测器，其设置成在所述系统的操作期间检测离子，并且设置成响应于离子的所述检测产生信号脉冲，所述信号脉冲具有与所述系统的至少一个操作参数相关的峰值幅度；以及
信号处理装置，其与所述离子检测器通信，并且被配置为分析来自所述离子检测器的信号脉冲，并且基于所述信号脉冲在所述系统的操作期间确定关于所检测的离子的信息，
其中所述信号处理装置包括鉴别器电路，并且
所述信号处理装置被编程为在所述系统的操作期间基于所述系统的至少一个操作参数来改变所述鉴别器电路的阈值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述鉴别器电路是模拟电路。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作参数是选自包括以下的组：所检测的离子的质荷比和所检测的离子的计数率。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述信号处理装置被编程为降低用于增加所检测的离子的质荷比的阈值。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号处理装置包括存储查找表的存储器，所述查找表将所述至少一个操作参数的不同值与所述鉴别器电路的不同阈值相关联，并且所述信号处理装置被编程为根据所述查找表改变所述阈值。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号处理装置被编程为在所述系统的操作期间基于所述至少一个操作参数的测量来改变所述阈值。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述信号处理装置被编程为在所述系统的操作期间基于所检测的离子计数率使用反馈来改变所述阈值。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号处理装置被编程为改变所述阈值，使得来自具有不同质量的离子的信号脉冲具有近似相等的半峰全宽(FWHM)值。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号处理装置被设置成使得所述鉴别器电路直接从所述离子检测器接收信号脉冲。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号处理装置还包括放大器，所述放大器被设置成接收来自所述离子检测器的信号，并且将放大的信号发送到所述鉴别器电路。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述离子检测器是离散倍增电极检测器。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统是包括离子源的质谱(MS)系统。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述MS系统是电感耦合等离子体MS(ICP-MS)系统。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述MS系统包括在从离子源到所述离子检测器的离子路径中的四极质量分析器。
15.一种方法，包括：
从离子检测器接收一系列电脉冲，每个脉冲对应于所述离子检测器对一个或多个离子的检测，每个电脉冲具有与包括所述离子检测器的系统的操作参数相关的幅度和峰值宽度；
使用具有可变阈值的鉴别器对所述一系列电脉冲进行过滤，以提供一系列过滤的电脉冲，其中所述过滤包括基于每个电脉冲的操作参数值调整所述可变阈值；和
分析所述一系列过滤的电脉冲，以确定关于由所述离子检测器检测的一个或多个离子的信息。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述操作参数选自包括以下的参数的组：每个离子的质荷比和计数率。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述操作参数是质荷比，并且所述可变阈值随着质荷比增加的离子而降低。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述操作参数是所述计数率，并且所述鉴别器的可变阈值随着计数率的增加而降低。
19.根据权利要求15所述的方法，其中关于所述一个或多个离子的信息包括所述一个或多个离子中的每一个的质量。
20.一种非暂时性计算机可读介质，包含使信号处理装置执行以下步骤的程序指令：
从离子检测器接收一系列电脉冲，每个脉冲对应于所述离子检测器对一个或多个离子的检测，每个电脉冲具有与包括所述离子检测器的系统的操作参数相关的幅度和峰值宽度；
使用具有可变阈值的鉴别器对所述一系列电脉冲进行过滤，以提供一系列过滤的电脉冲，其中所述过滤包括基于每个电脉冲的操作参数值调整所述可变阈值；和
分析所述一系列过滤的电脉冲，以确定关于由所述离子检测器检测的一个或多个离子的信息。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4002909A (en) 1967-09-28 1977-01-11 Packard Instrument Company, Inc. Data analyzing system having provision for optimizing counting conditions and thus improving statistical counting validity for enabling accurate computation of sample activity levels in liquid scintillation spectrometry
CA2284825C (en) * 1998-01-23 2003-08-05 Micromass Limited Time of flight mass spectrometer and detector therefor
CA2448332C (en) * 2001-05-25 2009-04-14 Analytica Of Branford, Inc. Multiple detection systems
AU2003291176A1 (en) * 2002-11-27 2004-06-23 Ionwerks, Inc. A time-of-flight mass spectrometer with improved data acquisition system
WO2005117270A2 (en) 2004-05-24 2005-12-08 Isis Pharmaceuticals, Inc. Mass spectrometry with selective ion filtration by digital thresholding
US7501621B2 (en) 2006-07-12 2009-03-10 Leco Corporation Data acquisition system for a spectrometer using an adaptive threshold
GB2486484B (en) * 2010-12-17 2013-02-20 Thermo Fisher Scient Bremen Ion detection system and method
JP6122386B2 (ja) * 2010-12-17 2017-04-26 サーモ フィッシャー サイエンティフィック （ブレーメン） ゲーエムベーハー データ収集システムおよび質量分析方法
EP2798662A4 (en) * 2011-12-27 2015-09-23 Dh Technologies Dev Pte Ltd ULTRA-LOOP IMPEDANCE ADAPTATION AMPLIFIER INTERFACING WITH ELECTRON MULTIPLIERS FOR PULSE NUMBER APPLICATIONS

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