CN116547779A - 改进的装置控制以最大化系统利用率 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种质谱仪，该质谱仪包括：离子源，该离子源被配置为从样品中产生离子；一组四极杆杆，该一组四极杆杆被配置为基于质荷比选择离子；DC杆驱动器，该DC杆驱动器被配置为产生电压；DC杆驱动滤波器，该DC杆驱动滤波器被配置为滤波RF频率干扰；和控制器。该控制器被配置为利用约束凸优化的结果以使该DC杆驱动器产生DC滤波器输入，并向该一组四极杆杆提供所需电压，该约束凸优化利用该DC杆驱动滤波器的脉冲响应曲线来确定该DC滤波器输入，以在该一组四极杆杆上实现该所需电压；基于该质荷比选择穿过该一组四极杆杆的离子；以及测量这些离子的强度。

Description

改进的装置控制以最大化系统利用率

技术领域

本公开大体上涉及质谱领域，其包括改进的装置控制以最大化系统利用率。

引言

四极杆质量分析仪是一种用于质谱分析的质量分析仪。顾名思义，四极杆由通常为圆柱形或双曲线的四个杆组成，该杆被设置成彼此平行的对，例如竖直对和水平对。这四个杆负责在离子沿四个杆创建的路径传递时基于离子的质荷比(m/z)选择样品离子。在四极杆滤质器中基于离子在施加于杆的振荡电场中的轨迹稳定性来对离子进行分离。每个相对杆对电连接在一起，并且在一对杆与另一对杆之间施加带有DC偏移电压的射频(RF)电压。离子在杆之间沿四极杆行进。对于施加于杆的给定电压比，仅某一质荷比的离子才能够穿过杆并且到达检测器。其它离子具有不稳定轨迹，并且会与杆碰撞。这准许选择具有特定m/z的离子，或允许操作者通过连续变化所施加的DC电压和RF电压来扫描一定范围的m/z值。

通过借助能够随时间斜变的所施加RF和DC电势来设置稳定性限值，此类仪器可用作滤质器，使得具有特定范围的质荷比的离子在整个装置中具有稳定轨迹。具体地说，通过以所属领域的技术人员已知的方式将固定的和/或斜变的AC和DC电压施加于配置的圆柱形但更常见为双曲线的电极杆对，建立期望的电场以稳定预定离子在x和y维度中的运动。因此，在x轴中施加的电场使较重离子的轨迹稳定，而较轻离子具有不稳定轨迹。相比之下，y轴中的电场使较轻离子的轨迹稳定，而较重离子具有不稳定轨迹。在四极杆中具有稳定轨迹并因此到达位于四极杆杆组的出射横截面的检测器的质量范围由质量稳定性限值限定。

期望尽可能在所选择的反应监测(SRM)方法和所选择的离子监测(SIM)方法上进行最佳测量，并且期望能够非常快速地进行许多测量。为了得到最佳测量值，您需要在给定的持续时间内将四极杆置于指定的设置处，以允许感兴趣的离子有时间穿过并被测量。然而，如果获得测量值的时间有限，则在监测的质荷比数量和数据质量之间存在权衡。另外，在四极杆状态之间变化时存在时间延迟，导致一段时间内无法测量任何东西。从前述应当理解，时间延迟的减少可增加测量值的数量和质量。

发明内容

在第一方面，一种方法可包括获得针对电气部件的脉冲响应曲线；执行约束凸优化，以确定DC滤波器输入，从而在一组四极杆杆上实现所需的电压；利用该约束凸优化的结果使DC杆驱动器产生该DC滤波器输入；基于质荷比选择穿过该一组四极杆杆的离子；测量这些离子的强度。

在第二方面，一种方法可包括向多极供应第一组电压，以选择第一目标质荷比；保持该第一组电压，同时收集具有该第一目标质荷比的离子的强度数据；从第一组电压扫描到第二组电压，同时收集在第一目标质荷比和第二目标质荷比之间的质荷比范围内的离子的强度数据，其中第二组电压选择第二目标质荷比；保持该第二组电压，同时收集具有第二质荷比的离子的强度数据；和使用该质荷比范围内的离子的该强度数据生成质谱。

在第三方面，质谱仪可包括离子源，该离子源被配置为从样品中产生离子；一组四极杆杆，该一组四极杆杆被配置为基于质荷比选择离子；DC杆驱动器，该DC杆驱动器被配置为产生电压；DC杆驱动滤波器，该DC杆驱动滤波器被配置为滤波RF频率干扰；和控制器。该控制器可被配置为利用约束凸优化的结果以使该DC杆驱动器产生DC滤波器输入，并向该一组四极杆杆提供所需电压，该约束凸优化利用该DC杆驱动滤波器的脉冲响应曲线来确定该DC滤波器输入，以在该一组四极杆杆上实现该所需电压；基于该质荷比选择穿过该一组四极杆杆的离子；以及测量这些离子的强度。

在第四方面，质谱仪可包括离子源，该离子源被配置为从样品中产生离子；一组四极杆杆，该一组四极杆杆被配置为基于质荷比选择离子；DC杆驱动器，该DC杆驱动器被配置为产生电压并将该电压供应给该一组四极杆杆；DC杆驱动滤波器，该DC杆驱动滤波器被配置为滤波RF频率干扰；和控制器。该控制器可被配置为向该一组四极杆杆供应第一组电压，以选择第一目标质荷比；保持该第一组电压，同时收集具有第一目标质荷比的离子的强度数据；在这些四极杆杆上从该第一组电压扫描到第二组电压，同时收集在该第一目标质荷比和第二目标质荷比之间的质荷比范围内的离子的强度数据，其中该第二组电压选择该第二目标质荷比；保持这些四极杆杆上的该第二组电压，同时收集具有该第二质荷比的离子的强度数据；和使用该质荷比范围内的离子的该强度数据、具有该第一目标质荷比的离子的强度数据和具有该第二质荷比的离子的强度数据生成质谱。

附图说明

为了更完整地理解本文所公开的原理及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：

图1是根据各种实施方案的示例性质谱分析系统的框图。

图2是说明根据各种实施方案的示例性DC杆驱动滤波器的图示。

图3A是说明根据各种实施方案的示例性DC杆驱动滤波器的脉冲响应的曲线图。

图3B是说明根据各种实施方案，当提供有矩形波输入时，示例性DC杆驱动滤波器的输出的曲线图。

图3C是说明根据各种实施方案，当提供有被计算以提供矩形波输出的输入，示例性DC杆驱动滤波器的输出的曲线图。

图4是说明根据各种实施方案的生成RC杆驱动滤波器的输入以产生期望输出的方法的流程图。

图5A是说明根据各种实施方案的示例性DC杆驱动滤波器的输入和对应输出的曲线图。

图5B是说明根据各种实施方案的优化输入的曲线图，该优化输入被计算以从DC杆驱动滤波器产生期望输出。

图5C和图5D是说明根据各种实施方案的用于计算输入的期望输出和当提供有计算的输入时示例性DC杆驱动滤波器的实际输出的曲线图。

图6A是说明根据各种实施方案的没有反推或稳定时间延迟的正向和反向质量扫描的曲线图。

图6B是说明根据各种实施方案的包括用于监测SIM/SRM离子的平稳期的混合扫描的曲线图。

图7A是说明根据各种实施方案的具有快速跳变的典型SIM或SRM电压的曲线图。

图7B是说明根据各种实施方案的包括SIM状态/SRM状态之间的快速扫描的混合SIM/SRM的曲线图。

图8是说明根据各种实施方案的执行混合SIM/SRM的方法的流程图。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，附图中的对象也不一定按比例绘制。附图是旨在使本文公开的设备、系统和方法的各种实施方案清楚明白的描绘。在可能的情况下，贯穿附图将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。此外，应当理解，附图并非旨在以任何方式限制本教导的范围。

各种实施方案的描述

本文描述了动态地排除可能存在于主扫描图中的产物离子的系统和方法的实施例。

本文中使用的章节标题仅出于组织目的，并且不应被解释为以任何方式限制所述的主题。

在各种实施方案的详细描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对所公开的实施方案的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将了解，可在具有或不具有这些特定细节的情况下实践这些各种实施方案。在其他实例中，结构和装置以框图形式示出。此外，本领域技术人员可容易地认识到，呈现和执行方法的具体顺序是例示性的，并且预期该顺序可变化并且仍然保持在本文公开的各种实施方案的实质和范围内。

在本申请中引用的所有文献和类似材料，包括但不限于专利、专利申请、文章、书籍、论文和互联网网页，出于任何目的通过引用以其整体明确地并入。除非另外描述，否则本文使用的所有技术和科学术语具有如本文描述的各种实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的含义。

应当理解，在本教导中讨论的温度、浓度、时间、压力、流速、横截面积等之前存在隐含的“约”，使得本教导的范围内存在轻微和非实质性的偏差。在本申请中，除非另有明确规定，否则单数的使用包括复数。此外，“包含”、“包括”和“含有”的使用并非旨在进行限制。应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述两者仅是示例性和说明性的，而不是对本教导的限制。

如本文所用，“一”或“一个”也可指“至少一个”或“一个或多个”。而且，“或”的使用是包含性的，使得当“A”为真、“B”为真或“A”和“B”两者均为真时，短语“A或B”为真。此外，除非上下文另有要求，否则单数术语应包括复数并且复数术语应包括单数。

“系统”阐述了一组真实或抽象的部件，包括整体，其中每个部件与整体内的至少一个其他部件相互作用或相关。

质谱平台

质谱平台100的各种实施方案可以包括如图1的框图中所示的组件。在各种实施方案中，图1的元件可以被合并到质谱平台100中。根据各种实施方案，质谱仪100可包括离子源102、质量分析仪104、离子检测器106和控制器108。

在各种实施方案中，离子源102从样品中产生多个离子。离子源可包括但不限于基质辅助激光解吸/离子化(MALDI)源、电喷雾离子化(ESI)源、常压化学离子化(APCI)源、常压光离子化源(APPI)、电感耦合等离子体(ICP)源、电子束离子化源、化学离子化源、光离子化源、辉光放电离子化源、热喷雾离子化源等。

在各个实施例中，质量分析器104可以基于离子的质荷比(m/z)分离离子。例如，质量分析仪104可包括四极杆滤质器分析仪、四极杆离子阱分析仪、飞行时间(TOF)分析仪、静电阱质量分析仪(例如，轨道阱(ORBITRAP)质量分析仪)、傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)质量分析仪等。在各种实施方案中，质量分析仪104还可被配置为使用碰撞诱导解离(CID)、电子转移解离(ETD)、电子捕获解离(ECD)、光诱导解离(PID)、表面诱导解离(SID)等来碎裂离子，并且基于质荷比进一步分离碎片离子。

在各个实施例中，质谱平台100可以包含多个质量分析器。以此方式，可以同时对两组离子进行质量分析。另外，如高分辨率静电阱质量分析器和低分辨率四极质量分析器或离子阱质量分析器等质量分析器可以具有不同的质量精确度和/或分辨率。

在各种实施方案中，离子检测器106可检测离子。例如，离子检测器106可包括电子倍增器、法拉第杯(Faraday cup)等。可以通过离子检测器检测离开质量分析仪的离子。在各种实施方案中，离子检测器可以是定量的，使得可以确定离子的精确计数。

在各种实施方案中，控制器108可与离子源102、质量分析仪104和离子检测器106通信。例如，控制器108可配置离子源102或启用/禁用离子源102。另外，控制器108可将质量分析仪104配置为选择要检测的特定质量范围。此外，控制器108可调整离子检测器106的灵敏度，如通过调整增益。另外，控制器106可以基于检测到的离子的极性调整离子检测器106的极性。例如，离子检测器106可被配置为检测正离子或被配置为检测负离子。

DC杆驱动控制

分辨基于四极杆的质谱仪在其可执行SRM实验和SIM实验的速度方面受到限制，因为其需要时间来改变装置上分辨DC场的状态。此装置和仪器中的其他装置传统上需要等待一段稳定时间，然后可利用仪器进行适当的测量。

存在多种时间延迟会导致四极杆状态变化引起的延迟。RF的稳定时间可相对较短，并且通过碰撞单元的飞行时间随着轴向场而改进。最大的时间延迟是分辨DC实现新状态处的稳定值所需的时间。

在各种实施方案中，通过实施本文所公开的控制方法，可显著减少四极杆的稳定时间，这些控制方法基于测量装置的响应，并且然后制定如何驱动装置以得到改进的精度和控制的预测。

传统上，通过控制高压可变DC输出的输出来设置分辨DC，然后通过滤波器馈送该输出。该滤波器对于实现四极杆从离子束中准确地滤波离子所需的精度至关重要。此滤波器还防止不希望的RF波形行进返回到DC杆驱动器中，并且导致如不稳定并且甚至电路损坏等问题。

此滤波器增加了杆驱动器和四极杆之间的固有时间延迟。此时间延迟可能在数百微秒到数十毫秒或更长的数量级，这限制了每秒可执行的SRM测量值或SIM测量值的数量。虽然可降低滤波器的时间延迟，但这通常是以功率或滤波器质量为代价的，因此所能做的有限。

另外，RF防止使用四极杆上的电压作为反馈来得到精确的电压控制。相反，杆驱动器输出通常用于反馈。然而，滤波器引入的延迟意味着四极杆上的电压滞后于用于控制电压的反馈。这可能是有问题的。

四极杆上的分辨DC是DC杆驱动器输出滤波器的脉冲响应和DC杆驱动器的输出卷积的结果。求解滤波器响应将产生适当的DC杆驱动器输出，从而为我们提供四极杆杆上的最佳分辨DC。具体地，可在RF关闭时表征滤波器的脉冲响应，从而可直接测量滤波器输出侧上的RF。使用此信息，由DC杆驱动滤波器施加的长延迟可被在数学上补偿，以产生最佳输入驱动信号，使得滤波器输出紧密匹配四极杆杆上的期望DC电压。有利地，这可显著减少稳定时间，并减少实验期间等待四极杆上的DC电压稳定的时间损失。

可使用图2所示的示例性DC杆驱动器输出滤波器200来演示该过程。图2说明了示例性DC杆驱动器输出滤波器200。DC杆驱动器输出滤波器200是覆盖从约40kHz到约1MHz的巴特沃斯带阻滤波器。滤波器200包括滤波器输入侧上的电阻器202和滤波器输出侧上的电阻器204。与电阻器202相邻的是接地连接，该接地连接包括串联的电感器206和电容器208，以滤波高频噪声。类似地，包括电感器210和电容器212的第二连接与电阻器204相邻。该滤波器还包括谐振电路214，该谐振电路包括与一系列电感器218、220和222并联的电容器216。

图3A说明了由LTSpice模拟的DC杆驱动滤波器的脉冲响应曲线302。来自四极杆杆组的负载模拟为与470nH电感器串联的32nF电容器。

脉冲响应函数可表示为1D向量‘h’。通过将每一列与其前面的一列相比移位1，这可变成托普利兹矩阵A。任选地，通过用h向量的长度填充矩阵的最终边缘，矩阵A可变成循环矩阵H。此填充允许我们用离散傅立叶变换而不是全矩阵运算来执行解决方案，从而极大地加速计算。因此，可根据A*x＝b确定滤波器的输出，其中x是杆驱动器输出(滤波器的输入)的1D向量，并且b是滤波器的所得输出。

图3B说明了如由LTSpice模拟的输入(DC杆驱动器输出)306的DC杆驱动器输出滤波器的输出304。

在各种实施方案中，杆驱动器输出和滤波器输出之间的数学关系可用于确定实现来自杆驱动滤波器的期望输出所需的杆驱动器输出。然而，在没有其他约束的情况下解决此问题可导致通常在物理上不可行的解决方案。一般来讲，非约束解决方案可具有比DC杆驱动物理上可提供的更大数量级的转换速率和带宽。另外，非约束解决方案可能需要比物理上可提供的大得多的电压输出。

约束问题可用凸优化方法来构造和求解，而不是求解非约束解决方案。此约束问题的解决方案可用于提供可用硬件实现的实际解决方案。期望具有极其接近的输出值跟踪，同时最小化实际改变状态时发生的大偏差。可对输入信号的转换速率和输入量级进行限制。另外，可能期望限制DC杆驱动电源必须提供的功率量。在各种实施方案中，可限制输入将具有的纹波量，以便在任何给定的转换期间限制来自正DC杆驱动器电源和负DC杆驱动器电源的拉力。对于给定的转换，使用两个轨会导致浪费的功率，这些功率不会进入四极杆杆的最终电压值。这可表示为

最小化{|||Ax-b||₁+||c*Dx||₁+||f*E(Dx)||₁}

以为准

其中D是在相乘时给出x的逐元素导数的矩阵，E是给出Dx结果的导数的矩阵，并且c和f是加权项。附加约束可以是按元素评估。R是轨最小值和最大值，并且S是转换速率限值。

在各种实施方案中，可能期望将输入的x值限制为整数。此约束允许从解决方案中自然获得DAC输出值。通过利用DAC和杆驱动器比滤波器的模拟带宽更高的速度，这还可自然地合并抖动效应，以获得比DAC更好的输出分辨率。

本领域技术人员应理解，此问题的其他类似阐述可产生实际结果。例如，最小化语句中的所有范数都可用l2范数值或Huber函数或其他有效的凸选项来代替。这些还可混合和匹配。例如，l2范数值可用于二阶导数，但不能用于其他项。在各种实施方案中，c和f可被设置为零，依赖于附加约束来满足驱动输出的物理能力。

DC杆驱动滤波器的期望输出可用于计算来自DC杆驱动器的所需电压，以实现DC杆驱动滤波器的期望输出。然而，该解决方案需要提供物理上可行的值，以在四极杆杆上实现改进的结果。

解决图2的示例性DC杆驱动滤波器200的问题的结果在图3C中示出。对于以下解决方案，使用+1000V和-1000V的轨限值和9V/us的转换速率限值。图3C说明了由LTSpice模拟的输入(DC杆驱动器输出)310的DC杆驱动器输出滤波器的输出308。输入310是基于上述优化确定的优化的DC杆驱动器输出。输出308比图3B的输出304更快地达到期望电压312，导致DC电压的改进的稳定时间。减少的稳定时间可减少仪器的死区时间，即在SIM状态或SRM状态之间切换时无法获得数据的时间。这样，每秒的转换次数可增加。在各种实施方案中，所公开的方法可用于获得每秒至少约1000次SIM/SRM测量值，尽管通常每秒小于约10,000次SIM测量值/SRM测量是可实现的。

图4说明了用于产生DC输出以供给四极杆杆或杆对的示例性方法。在402处，可确定针对DC杆驱动滤波器的脉冲响应。在各种实施方案中，理论脉冲响应可通过模拟DC杆驱动滤波器来确定，如在LTSpice中。在其他实施方案中，脉冲响应可根据经验测量。在一些实施方案中，可在示例性系统上测量脉冲响应，并将其用于所有类似的系统，而在其他实施方案中，可针对每个系统确定脉冲响应。在各种实施方案中，测量脉冲响应可在工厂中执行。在又其他实施方案中，脉冲响应可通过监测离子信号响应来确定。在一些情况下，理论模型可通过调整以解释离子信号响应而在系统中进行调整。

在404处，可使用所确定的脉冲响应来计算实现期望输出的DC杆驱动滤波器的输入。在各种实施方案中，输入可在构建方法时确定，并且可用于该方法的所有后续使用。在其他实施方案中，可生成经常使用的改变的库，并且可使用输入的库来构建该方法。在其他实施方案中，可在运行或一系列运行开始时计算输入。

在406处，DC杆驱动器可针对DC杆驱动滤波器产生计算的输入，并且DC杆驱动滤波器的输出可被提供给多极的杆。

混合扫描

在各种实施方案中，当应用于扫描速率的突然变化或扫描中的暂停时，此方法还可用于改进质量范围上的扫描。下一个示例表示从静态值开始，并且然后立即以50,000amu/s开始扫描，在顶部处暂停，并且然后以50,000amu/s向下扫描的结果。此扫描可用于混合SIM/SRM和全扫描。SIM/SRM是期望的，因为改进的检测限值。然而，由于电压是固定的，SIM/SRM不会提供关于SIM/SRM不针对的m/z分析物的信息。能够非常快速地扫描可使此类混合扫描变得可行。

图5A说明了如由LTSpice模拟的输入(DC杆驱动器输出)504的DC杆驱动器输出滤波器的输出502。输入504是传统的DC杆驱动器输出，没有针对DC杆驱动器输出滤波器响应进行优化。

图5B示出了来自图5A的输入(DC杆驱动器输出)504和优化输入506。当使用优化输入506时，图5C和图5D将期望输出508与DC杆驱动器输出滤波器的模拟输出510重叠。图5D是图5C的区域512中的初始斜坡开始的放大视图。

可以看出，尽管尝试了较大的角度变化，跟踪值在整个斜坡开始过程中极其接近。此方法也基本消除了从较低质量开始需要长时间运行的典型延迟。这可改进从低质量(<30amu)向上扫描时的操作，如空气/水分析，以及非常低质量(<10amu)，如查看氢和氦的轻气体分析。允许响应延迟的运行启动的需要限制了可用于低质量和非常低质量的扫描速率。在各种实施方案中，所公开的方法可用于以至少约1000amu/sec的扫描速率扫描<10amu的质量，如用于轻气体分析，或用于通常以至少约16,000amu/sec的速率从约16amu开始的空气水分析。对于更典型的GC/MS分析，如从约30amu到40amu开始，至少约50,000amu/sec的扫描速率是可实现的。通常，扫描速率可被限制为小于约1,000,000amu/se，如小于约500,000amu/sec。

在各种实施方案中，由于驱动器需要补偿任何给定扫描速率的铅量被自动包括在输出中，所以扫描速率的变化是可能的，而不需要重新开始斜坡或错过质量范围的一部分。

图6A说明了连续改变扫描速率的示例性方法。图6A说明了用于执行正向和反向扫描的正弦波，而不像美国专利8,735,807中所公开的那样，其通过引用方式并入本文。可在两个方向上收集数据，以减少波束仪器上的光谱偏斜。优选实施方案是非线性扫描，如正弦波。正弦波的使用可避免斜率的突然变化，使用现有系统会需要很长的DC稳定时间。使用所公开的技术，像这样的扫描的最大扫描速率可增加，因为DC滤波器延迟不是像现有系统那样的重要因素。

图6B说明了用于获得SIM数据以及前向和反向扫描的具有平稳期的混合扫描，还在美国专利8,735,807中公开。在此，由于期望避免长稳定时间，使用现有方法扫描速率再次受到限制。使用所公开的技术来适应扫描速率的突然变化，更快的扫描速率是可能的。

图7A说明了传统的3离子SIM。20ms的停留时间之间需要1ms的稳定时间。在稳定时间内不采集数据。

图7B说明了通过所公开的技术而成为可能的新的混合全扫描和SIM。可在SIM离子之间执行50,000amu/sec的扫描速率。假设SIM离子之间的典型m/z跳变约为100amu，则可在约2ms内扫描SIM离子之间的m/z范围。因此，与图7A中的传统3离子SIM相比，总扫描时间少量增加(<5％)，除了SIM离子之外，还可获得全扫描。在传统的SIM扫描中(图7A)，仅测量三个SIMm/z离子，在这种情况下为m/z 150、250和350。总扫描时间为63ms。使用混合全扫描和SIM(图7B)，可测量m/z 50到350的所有离子。此扫描仅需要66ms，比上次多3ms(～5％)。此技术还避免了传统SIM中SIM离子之间的时间浪费，改进了占空比。

图8说明了类似于图7B所示的执行混合扫描的示例性方法。在802处，样品可被电离以产生用于分析的连续离子束。在804处，可将离子导入四极杆。

在806处，当检测穿过四极杆的离子时，对应于第一SIM/SRM状态的第一组DC电压可被施加到四极杆。另外，可将对应的RF电势施加到四极杆的杆上，使得具体m/z范围内的离子可穿过四极杆。强度数据可在SIM/SRM状态期间收集，并与穿过四极杆的离子的m/z相关联。

在808处，DC杆驱动器可产生输出电压曲线，该输出电压曲线被设计成在DC杆驱动滤波器的输出中产生从稳态电压到电压斜坡的快速切换。可对RF电势进行对应的改变，使得四极杆快速地从SIM/SRM状态切换到质量范围内的扫描。扫描速率可以是至少约5,000amu/sec，如至少约10,000amu/sec，如至少约25,000amu/sec，甚至至少约50,000amu/sec。强度数据可在切换期间和通过斜坡收集，并且强度数据可与通过四极杆的离子的m/z相关联。

在810处，DC杆驱动器可产生输出电压曲线，该输出电压曲线被设计成在DC杆驱动滤波器的输出中产生从电压斜坡到对应于第二SIM/SRM状态的稳态电压的快速切换。可对RF电势进行对应的改变，使得四极杆从在质量范围内扫描快速切换到第二SIM/SRM状态。强度数据可在切换期间和通过第二SIM/SRM状态收集，并且强度数据可与通过四极杆的离子的m/z相关。

在812处，可从收集的数据生成质谱并提供给用户。另外，可提供SIM状态/SRM状态中的每个状态的SIM/SRM强度数据。

虽然结合各种实施方案描述本教导内容，但并不旨在将本教导限于此类实施方案。相反，本教导内容涵盖各种另选、修改和等同物，如本领域技术人员将理解的。

此外，在描述各种实施方案时，说明书可能已将方法和/或过程呈现为特定步骤序列。然而，在方法或过程不依赖于本文所阐述的步骤的特定顺序方面来说，该方法或过程不应限于所述的特定步骤序列。如本领域普通技术人员将理解的，其他步骤序列也是可能的。因此，在说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。另外，涉及该方法和/或过程的权利要求不应当限于以所写的顺序执行其步骤，并且本领域技术人员可以容易地理解，序列可以变化并且仍然保持在各种实施方案的实质和范围内。

Claims (39)

1.一种方法，所述方法包括：

获得针对电气部件的脉冲响应曲线；

使用所述脉冲响应曲线执行约束凸优化，以确定DC滤波器输入，从而在一组四极杆杆上实现所需的电压；

利用所述约束凸优化的结果使DC杆驱动器产生所述DC滤波器输入；

基于质荷比选择穿过所述一组四极杆杆的离子；以及

测量所述离子的强度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电气部件是DC滤波器。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述脉冲响应曲线是通过对所述DC滤波器进行建模而确定的理论脉冲响应曲线。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述理论脉冲响应曲线能够被调整以解释离子信号响应。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述脉冲响应曲线是根据经验确定的脉冲响应曲线。

6.根据权利要求5所述的方法，其中通过监测所述离子信号响应来确定所述根据经验确定的脉冲响应曲线。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述根据经验确定的脉冲响应曲线是针对示例性系统上的类似电气部件测量的。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述根据经验确定的脉冲响应曲线是在工厂中针对所述电气部件测量的。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其中在调谐期间测量针对所述电气部件的所述根据经验确定的脉冲响应曲线。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述约束凸优化在构建仪器方法时执行，并用于所述仪器方法的后续使用。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述约束凸优化在运行或一系列运行开始时执行。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述DC滤波器输入能够从经常使用的变化库中生成。

13.一种质谱仪，所述质谱仪包括：

离子源，所述离子源被配置成从样品产生离子；

一组四极杆杆，所述一组四极杆杆被配置为基于质荷比选择离子；

DC杆驱动器，所述DC杆驱动器被配置为产生电压；

DC杆驱动滤波器，所述DC杆驱动滤波器被配置为滤波RF频率干扰；和

控制器，所述控制器被配置为：

利用约束凸优化的结果以使所述DC杆驱动器产生DC滤波器输入，并向所述一组四极杆杆提供所需电压，所述约束凸优化利用所述DC杆驱动滤波器的脉冲响应曲线来确定所述DC滤波器输入，以在所述一组四极杆杆上实现所述所需电压；

基于所述质荷比选择穿过所述一组四极杆杆的离子；以及

测量所述离子的强度。

14.根据权利要求13所述的质谱仪，其中所述脉冲响应曲线是通过对所述DC杆驱动滤波器进行建模而确定的理论脉冲响应曲线。

15.根据权利要求14所述的质谱仪，其中所述理论脉冲响应曲线能够被调整以解释离子信号响应。

16.根据权利要求13所述的质谱仪，其中所述脉冲响应曲线是根据经验确定的脉冲响应曲线。

17.根据权利要求16所述的质谱仪，其中通过监测所述离子信号响应来确定所述根据经验确定的脉冲响应曲线。

18.根据权利要求16或17所述的质谱仪，其中所述根据经验确定的脉冲响应曲线是针对示例性系统上的类似电气部件测量的。

19.根据权利要求16或17所述的质谱仪，其中所述根据经验确定的脉冲响应曲线是在工厂中针对所述电气部件测量的。

20.根据权利要求16或17所述的质谱仪，其中在调谐期间测量针对所述电气部件的所述根据经验确定的脉冲响应曲线。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的质谱仪，其中所述约束凸优化在构建仪器方法时执行，并用于所述仪器方法的后续使用。

22.根据权利要求13至20中任一项所述的质谱仪，其中所述约束凸优化在运行或一系列运行开始时执行。

23.根据权利要求13至20中任一项所述的质谱仪，其中所述DC滤波器输入能够从经常使用的变化库中生成。

24.一种方法，所述方法包括：

向多极供应第一组电压，以选择第一目标质荷比；

保持所述第一组电压，同时收集具有所述第一目标质荷比的离子的强度数据；

从所述第一组电压扫描到第二组电压，同时收集在所述第一目标质荷比和第二目标质荷比之间的质荷比范围内的离子的强度数据，其中所述第二组电压选择所述第二目标质荷比；

保持所述第二组电压，同时收集具有所述第二质荷比的离子的强度数据；以及

使用所述质荷比范围内的离子的所述强度数据、具有所述第一目标质荷比的离子的强度数据和具有所述第二质荷比的离子的强度数据生成质谱。

25.根据权利要求24所述的方法，其中以至少约5,000amu/sec的扫描速率执行扫描。

26.根据权利要求25所述的方法，其中以至少约10,000amu/sec的扫描速率执行扫描。

27.根据权利要求26所述的方法，其中以至少约25,000amu/sec的扫描速率执行扫描。

28.根据权利要求27所述的方法，其中以至少约50,000amu/sec的扫描速率执行扫描。

29.根据权利要求25至28中任一项所述的方法，其中所述扫描速率不大于约1,000,000amu/sec。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述扫描速率不大于约500,000amu/sec。

31.根据权利要求25至30中任一项所述的方法，所述方法进一步包括：

获得DC杆驱动滤波器的脉冲响应曲线；

使用所述脉冲响应曲线执行约束凸优化，以确定DC滤波器输入，从而在所述多极上实现所需的电压；以及

利用所述约束凸优化的结果使DC杆驱动器产生所述DC滤波器输入。

32.一种质谱仪，所述质谱仪包括：

离子源，所述离子源被配置成从样品产生离子；

一组四极杆杆，所述一组四极杆杆被配置为基于质荷比选择离子；

DC杆驱动器，所述DC杆驱动器被配置为产生电压并将所述电压供应给所述一组四极杆杆；

DC杆驱动滤波器，所述DC杆驱动滤波器被配置为滤波RF频率干扰；和

控制器，所述控制器被配置为：

向所述一组四极杆杆供应第一组电压，以选择第一目标质荷比；

保持所述第一组电压，同时收集具有所述第一目标质荷比的离子的强度数据；

在所述四极杆杆上从所述第一组电压扫描到第二组电压，

同时收集在所述第一目标质荷比和第二目标质荷比之间的质荷比范围内的离子的强度数据，其中所述第二组电压选择所述第二目标质荷比；

保持所述四极杆杆上的所述第二组电压，同时收集具有所述第二质荷比的离子的强度数据；以及

使用所述质荷比范围内的离子的所述强度数据、具有所述第一目标质荷比的离子的强度数据和具有所述第二质荷比的离子的强度数据生成质谱。

33.根据权利要求32所述的质谱仪，其中以至少约5,000amu/sec的扫描速率执行扫描。

34.根据权利要求33所述的质谱仪，其中以至少约10,000amu/sec的扫描速率执行扫描。

35.根据权利要求34所述的质谱仪，其中以至少约25,000amu/sec的扫描速率执行扫描。

36.根据权利要求35所述的质谱仪，其中以至少约50,000amu/sec的扫描速率执行扫描。

37.根据权利要求33至36中任一项所述的质谱仪，其中所述扫描速率不大于约1,000,000amu/sec。

38.根据权利要求37所述的质谱仪，其中所述扫描速率不大于约500,000amu/sec。

39.根据权利要求32至38中任一项所述的质谱仪，其中所述控制器进一步被配置为：

获得DC杆驱动滤波器的脉冲响应曲线；

使用所述脉冲响应曲线执行约束凸优化，以确定DC滤波器输入，从而在所述多极上实现所需的电压；以及

利用所述约束凸优化的结果使DC杆驱动器产生所述DC滤波器输入。