CN116593569A - 一种拓展检测器动态范围的方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种拓展检测器动态范围的方法、装置及电子设备。涉及质谱检测的技术领域。该方法应用于质谱仪，该方法包括：获取待检测样本；对所述待检测样本的离子进行检测器放大，生成质谱信号；对所述质谱信号进行I‑V变换，生成初级电压信号；基于所述初级电压信号生成计数图谱与模拟图谱，所述计数图谱为所述初级电压信号在计数模式下生成的质谱图，所述模拟图谱为所述初级电压信号在模拟模式下生成的质谱图；采用融合算法将所述计数图谱与所述模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱。实施本申请提供的技术方案，质谱仪通过将模拟模式与计数模式下的质谱图进行融合，从而拓展检测的动态检测范围，进而提高检测的准确度。
Description
技术领域
本申请涉及质谱检测的技术领域，具体涉及一种拓展检测器动态范围的方法、装置及电子设备。
背景技术
质谱仪作为一种分子结构检测仪，经常运用于生物医药、环境监测、食品安全以及新材料研究等领域。质谱仪的检测器有许多种类，其中应用最广的一类是电子倍增型检测器，其基本原理是通过将离子转换为电子或电子簇，通过电子倍增管放大，后续通过放大电路进行检测。
目前，检测的方案主要分为两种，一种方案为模拟模式，该方案通过将模拟信号滤波放大，再将放大后的模拟信号通过模数转换，从而得到待检测离子的信号强度。另一种方案为计数模式，该方案通过入射离子产生的脉冲信号进行计数，从而得到待检测离子的信号强度，
然而，模拟模式由于基线噪声的问题，在检测低离子流强度信号时，低离子流强度信号被淹没导致检测结果不准确。而计数模式虽然不被基线噪声问题干扰，但受限于检测器脉冲宽度，离子流强度过高时会出现脉冲重叠的问题，导致不能正确计数，从而出现检测结果不准确的问题。
因此，亟需一种拓展检测器动态范围的方法。
发明内容
本申请提供了一种拓展检测器动态范围的方法、装置及电子设备。质谱仪通过将模拟模式与计数模式下的质谱图进行融合，从而拓展检测的动态检测范围，进而提高检测的准确度。
第一方面，本申请提供了一种拓展检测器动态范围的方法，应用于质谱仪，所述方法包括：获取待检测样本；对所述待检测样本的离子进行检测器放大，生成质谱信号；再对所述质谱信号进行I-V变换，生成初级电压信号；基于所述初级电压信号生成计数图谱与模拟图谱，所述计数图谱为所述初级电压信号在计数模式下生成的质谱图，所述模拟图谱为所述初级电压信号在模拟模式下生成的质谱图；采用融合算法将所述计数图谱与所述模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱。
通过采用上述技术方案，质谱仪将待检测样本的初级电压信号转换为计数图谱与模拟图谱后，由于计数模式和模拟模式下的初级电压信号具有不同的特点，因此采用融合算法将计数图谱与模拟图谱进行融合，从而拓展了质谱仪的动态检测范围，使质谱仪能够检测更广泛的离子信号；另外，通过融合计数图谱和模拟图谱，可以充分利用两种模式下的初级电压信号信息，从而提高初级电压信号的检测准确度。
第二方面，本申请还提供一种拓展检测器动态范围的装置，所述装置为质谱仪，所述质谱仪包括采集模块、处理模块以及融合模块，其中，
所述采集模块，用于获取待检测样本；对所述待检测样本的离子进行检测器放大，生成质谱信号；
所述处理模块，用于对所述质谱信号进行I-V变换，生成初级电压信号；
所述处理模块，还用于基于所述质谱信号生成计数图谱与模拟图谱，所述计数图谱为所述质谱信号在计数模式下生成的质谱图，所述模拟图谱为所述质谱信号在模拟模式下生成的质谱图；
所述融合模块，用于采用融合算法将所述计数图谱与所述模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱。
通过采用上述技术方案，质谱仪将待检测样本的初级电压信号转换为计数图谱与模拟图谱后，由于计数模式和模拟模式下的初级电压信号具有不同的特点，因此采用融合算法将计数图谱与模拟图谱进行融合，从而拓展了质谱仪的动态检测范围，使质谱仪能够检测更广泛的离子信号；另外，通过融合计数图谱和模拟图谱，可以充分利用两种模式下的初级电压信号信息，从而提高初级电压信号的检测准确度。
可选的，处理模块用于将所述质谱信号转换为第一数字信号；基于第一数字信号对所述待检测样本的离子进行离子计数，生成计数信号；基于所述计数信号生成所述待检测样本的计数图谱。
通过采用上述技术方案，质谱仪将初级电压信号转换为第一数字信号，从而降低了数据的复杂度，便于质谱仪对离子进行计数；然后再根据第一数字信号对待检测样本的离子进行离子计数，从而使得待检测样本的计数图谱更加准确。
可选的，处理模块用于将所述初级电压信号进行滤波放大，生成放大模拟信号；
将所述放大模拟信号转换为第二数字信号；
基于所述第二数字信号生成待检测样本的模拟图谱。
通过采用上述技术方案，质谱仪将初级电压信号进行滤波放大，从而提高初级电压信号的信噪比和灵敏度，从而更容易地检测到待检测样本中的离子信号；再将放大模拟信号转换为第二数字信号，从而降低了数据的复杂度，便于质谱仪将初级电压信号转换为模拟图谱。
可选的，所述采用融合算法将所述计数图谱与所述模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱，具体为：融合模块用于基于所述计数图谱得到第一离子流量，并基于所述模拟图谱得到第二离子流量；设置预设融合边界将所述第一离子流量与所述第二离子流量融合为第三离子流量；将所述第三离子流量转换为高动态范围图谱。
通过采用上述技术方案，根据计数图谱得到第一离子流量，同时根据模拟图谱得到第二离子流量；从而将计数图谱与模拟图谱的数据单位进行统一，以便于将两种图谱进行融合；然后通过设置预设融合边界，将第一离子流量与第二离子流量融合为第三离子流量，此时，质谱仪能够根据待检测离子的离子流量，从而确定对应的处理模式，进而提高检测的准确度；最后根据第三离子流量得到高动态范围图谱；由此，可以充分利用两种模式的初级电压信号信息，从而拓展了质谱仪的动态检测范围。
可选的，所述预设融合边界包括模拟模式下的噪底所确定的下界与计数模式下的脉冲堆积极限所确定的上界。
通过采用上述技术方案，根据两种模式的质谱信号的特点设置上界与下界，从而使得质谱仪在处理质谱信号时，能够选择合适的处理模式。
可选的，所述设置预设融合边界将所述第一离子流量与所述第二离子流量融合为第三离子流量，具体采用如下公式：
其中，Imerge为第三离子流量，Ic为第二离子流量，Ia为第一离子流量，Il为所述模拟模式下的噪底所确定的下界，Iu为计数模式下的脉冲堆积极限所确定的上界。
通过采用上述技术方案，通过将第一离子流量与第二离子流量融合为一个流量公式；质谱仪根据待检测样本的离子流量选择对应的处理方式，从而充分利用了两种模式的优势，不仅拓展了检测器的动态范围，并且提高了流量检测准确性。
可选的，所述基于所述质谱信号生成计数图谱与模拟图谱之前，还包括：采集模块用于获取所述质谱仪初始的检测器增益，所述检测器增益用于校准所述模拟图谱与离子流量的对应关系；处理模块用于采用检测器增益校准公式将所述检测增益校准为名义检测器增益。
通过采用上述技术方案，由于初级电压信号无法直接转换为离子流量，因此需要利用检测器增益将初级电压信号的幅度转换为离子流量；然而，不同的待检测样本对应的检测器增益不同，因此，质谱仪采用检测器增益校准公式将检测增益校准为名义检测器增益，从而使离子流量的检测更加准确性。
可选的，在所述采用检测器增益校准公式将所述初始检测增益校准为名义检测器增益中，所述检测器增益校准公式具体为：
V＝ne0GdetectorGI-VGanalog
其中，V为所述初级电压信号对应的电压值，n为离子流量，e0为单位电荷，Gdetector为检测器增益，GI-V为电流电压转换电路增益，Ganalog为其余模拟放大电路的总增益。
通过采用上述技术方案，通过待检测样本电离子的初级电压信号，得到校准后的检测器增益，从而提高了提高模拟模式下检测离子流量的准确性。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如第一方面中任意一项所述的方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如上述第一方面中任意一项所述的方法。
综上所述，本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、质谱仪将待检测样本的初级电压信号转换为计数图谱与模拟图谱后，由于计数模式和模拟模式下的初级电压信号具有不同的特点，因此采用融合算法将计数图谱与模拟图谱进行融合，从而拓展了质谱仪的动态检测范围，使质谱仪能够检测更广泛的离子信号；另外，通过融合计数图谱和模拟图谱，可以充分利用两种模式下的初级电压信号信息，从而提高初级电压信号的检测准确度。
2、根据计数图谱得到第一离子流量，同时根据模拟图谱得到第二离子流量；从而将计数图谱与模拟图谱的数据单位进行统一，以便于将两种图谱进行融合；然后通过设置预设融合边界，将第一离子流量与第二离子流量融合为第三离子流量，此时，质谱仪能够根据待检测离子的离子流量，从而确定对应的处理模式，进而提高检测的准确度；最后根据第三离子流量得到高动态范围图谱；由此，可以充分利用两种模式的初级电压信号信息，从而拓展了质谱仪的动态检测范围。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种质谱仪信号处理架构的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种拓展检测器动态范围方法的流程示意图。
图3是本申请实施例提供的一种高动态范围图谱的融合示意图。
图4是本申请实施例提供的一种拓展检测器动态范围装置的结构示意图。
图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
附图标记说明：1、采集模块；2、处理模块；3、融合模块；500、电子设备；501、处理器；502、通信总线；503、用户接口；504、网络接口；505、存储器。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本申请实施例的描述中，“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
质谱仪作为一种分子结构检测仪，经常运用于生物医药、环境监测、食品安全以及新材料研究等领域。其中，检测器作为质谱仪的核心部件，其基本原理是通过将离子转换为电子或电子簇，然后经过电子倍增管放大，后续再通过放大电路进行检测。市面上最常见的检测器包括连续型电子倍增检测器，分立型电子倍增检测器以及微通道板检测器等。
目前，最常用的质谱仪主要为四级杆质谱仪与离子阱质谱仪。这两种质谱仪的信号处理方案通常分为两种。一种为模拟模式，该方案通过将模拟信号滤波放大，再将放大后的模拟信号通过模数转换，从而得到待检测离子的信号强度。另一种方案为计数模式，该方案通过入射离子产生的脉冲信号进行计数，从而得到待检测离子的信号强度。
然而，模拟模式的通常情况下比较适合检测较高强度的离子流，低离子流下其基线噪声问题会较为显著，在检测小信号时，小信号被淹没，从而限制了小信号的检测，导致检测检测结果不准确；而计数模式通常情况下比较适合低强度信号的检测，在计数模式下，离子信号虽然不被基线噪声问题干扰，但受限于检测器脉冲宽度，离子流过高时会出现脉冲重叠的问题，导致不能正确计数，从而出现检测结果不准确的问题。
在对本申请实施例进行说明之前，本申请介绍一种质谱仪信号处理架构的结构示意图。如图1所示，该架构中包括采集模块1、处理模块2以及融合模块3。采集模块1包括检测器，检测器用于采集入射的离子，并将检测结果以质谱信号形式发送至I-V转换电路；处理模块2包括I-V转换电路、计数模式电路以及模拟模式电路；其中，I-V转换电路用于将质谱信号转换为初级电压信号。计数模式电路包括高速比较器、高速计数器以及处理器，高速比较器用于将初级电压信号转换为数字信号，从而便于高速计数器对离子进行计数，处理器根据高速计数器的计数结果得到离子流量，从而绘制出计数图谱；模拟模式电路包括滤波器、模拟放大电路、模数转换器以及处理器，滤波器滤除初级电压信号中的噪声与干扰，模拟放大电路将滤波后的信号进行放大，提高信号强度；模数转换器采集放大后的模拟信号，处理器根据采集的模拟信号绘制模拟图谱。融合模块3用于将模拟图谱与计数图谱采用融合算法进行融合，得到高动态范围图谱。此时，高动态范围图谱实现了在低信号强度区间取用计数信号为主，而高信号强度区间以模拟信号为主的目标；同时保证谱峰连续性，从而向高低两端扩展了检测器的动态范围。
为了解决上述问题，本申请提供一种拓展检测器动态范围的方法，该方法应用于质谱仪，如图2所示，该方法包括步骤S101至步骤S105。
S101、获取待检测样本。
S102、对待检测样本的离子进行检测器放大，生成质谱信号。
具体地，待检测样本首先通过离子源，此时待检测样本的分子或原子会离子化成带电的正离子或负离子；然后带电离子进入带电场或磁场的质量分析器中，带电离子按照其质荷比比例进行分离和筛选，此时，质量分析器将测量和记录每种经过电场或磁场的带电离子，生成质谱信号。
S103、对质谱信号进行I-V变换，生成初级电压信号。
具体地，初级电压信号包括幅度与周期，为了进一步得到待检测样本的离子流量，需要采用离子流量计算公式得到。其中，以离子阱质谱仪为例，离子流量计算公式可以为：离子流量＝检测器增益ⅹ电荷数/时间常数，其中，时间常数为离子在离子阱质量扫描时的时间分布宽度，检测器增益可以理解为检测器输出信号的幅度与输入离子数量的比值。
然而，不同的待检测样本对应的检测器增益不同，因此，在根据初级电压信号生成计数图谱和模拟图谱之前，需要将对检测器增益进行校准。具体为，首先获取质谱仪初始的检测器增益，采用检测器增益校准公式将检测器增益校准为名义检测器增益。其中，检测器增益校准公式为：
V＝ne0GdetectorGI-VGanalog
其中，V为待初级电压信号对应的电压值，n为离子流量，e0为单位电荷，Gdetector为检测器增益，GI-V为电流电压转换电路增益，Ganalog为其余模拟放大电路的总增益。在上述检测器增益校准公式中，n可由计数模式生成得到，e0为常量，GI-V与Ganalog均为电路已知参数。为了得到初级电压信号，在将质谱信号进行模数转换时，此时可将质谱信号由电信号转换为电压信号。由此，根据上述增益器校准公式，可将检测器增益Gdetector进行实时校准。
另外由于每颗离子在检测器倍增管中放大的倍率是一个特定的分布，而不是一个单一的值。因此，为了提高检测器增益校准的准确度，通过在全谱范围内获取信号强度在预设范围内的多个峰数据，对每一个峰数据采用上述检测器增益校准公式计算检测器增益，最后通过对多个检测器增益求平均值得到名义检测器增益。
S104、基于初级电压信号生成计数图谱与模拟图谱，计数图谱为初级电压信号在计数模式下生成的质谱图，模拟图谱为初级电压信号在模拟模式下生成的质谱图。
具体地，计数图谱与模拟图谱可以理解为展示待检测样本中不同离子种类的数量分布情况的质谱图。
其中，计数图谱的生成具体为：首先将初级电压信号转换为第一数字信号，此时，将初级电压信号由电信号的形式转换为数字信号的形式，在本申请具体实现方式可采用模数转换器。然后，根据第一数字信号对待检测样本的离子进行离子计数，得到计数信号，其中，计数信号包括待检测样本中不同离子的数量信息。最后，根据计数信号生成待检测样本的计数图谱。
模拟图谱的生成具体为：首先将初级电压信号进行滤波放大，得到放大模拟信号，从而使得质荷比信息更加精确；然后，将放大模拟信号转换为第二数字信号，最后，根据第二数字信号得到模拟图谱，此时模拟图谱反映了待检测样本中不同离子种类的质荷比分布情况。
S105、采用融合算法将计数图谱与模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱。
具体地，计数图谱与模拟图谱并不能直接融合为高动态范围图谱，因此需要将计数图谱与模拟图谱转换为统一的数据单位才能进行融合。质谱仪将模拟图谱中的模拟信号数据通过相关参数转换为第二离子流量，其中转换方式可根据每种质谱仪的设计原理决定，本申请以四级杆质谱仪为例，其转换方式为：四级杆质谱入射离子流量＝增益ⅹ离子转换效率ⅹ电荷数/时间，其中，电荷数指离子带的电荷数，时间指测量时间，离子转换效率为离子通过四级杆的效率。由于计数图谱包含待检测样本每个质荷比值对应离子出现的次数，因此质谱仪可根据计数图谱中的参数得到待检测样本的第一离子流量。此时模拟图谱与计数图谱均转换为了统一的数据单位。
计数图谱与模拟图谱在融合的过程中，由于是不同处理方案所得到的离子流量不同，可能会导致质谱图谱在某些离子区间存在缺失、峰形变化或者信号噪声较大等情况，从而影响融合后的数据准确性，本申请实施例中通过设置预设融合边界，其中，在计数模式下，当离子流量超过最大测量能力时，即脉冲堆积极限时，脉冲信号会出现重叠的现象，从而导致信号失真；在模拟模式下，由于在基线附近存在噪声影响，从而导致信号误判或误识别。因此，将预设融合边界的上界设置为计数模式下的脉冲堆积极限，下届设置模拟模式下的噪底。此时，根据预设融合边界，再采用融合算法将第一离子流量与第二离子流量融合为第三离子流量，融合算法如下：
其中，Imerge为第三离子流量，Ic为第二离子流量，Ia为第一离子流量，Il为模拟模式下的噪底所确定的下界，Iu为计数模式下的脉冲堆积极限所确定的上界。
由上述公式可以得到，当第三离子流量大于模拟模式下的噪底下界Il时，则将第二离子流量作为融合后的离子流量，当第三离子流量小于计数模式下的脉冲堆积上界Iu时，则将第一离子流量作为融合后的离子流量，当第三离子离了大于或等于Il，并且小于或等于Iu时，则采用线性组合公式：
将计算结果作为融合后的离子流量。
举例来说，如图3所示，在该图中，a图为模拟图谱，其中，纵坐标为第一离子流量的信号强度，横坐标为待检测样本的质荷比值；b图为计数图谱，其中，纵坐标为第二离子流量的信号强度，横坐标为待检测样本的质荷比值。c图为高动态范围图谱，其中，纵坐标为第三离子流量，横坐标为待检测样本的质荷比值。此时，由于在计数模式下，离子信号不被基线噪声问题干扰，将计数图谱中区间A至B、C至D以及E至F对应的离子流量区间作为高动态范围图谱中低信号强度区间，另外，在模拟模式下，对于高强度离子信号检测效果较为准确和显著，因此将模拟图谱中区间B至C以及区间D至E对应的离子流量区间作为动态范围图谱中高信号强度区间。此时不仅拓展了检测器的动态范围，也极大地消除了噪声所带来的影响，提高了真实信号的信噪比。
本申请还提供一种拓展检测器动态范围的装置，该装置为质谱仪，如图4所示，质谱仪包括采集模块1、处理模块2以及融合模块3，其中，
采集模块1，用于获取待检测样本；对所述待检测样本的离子进行检测器放大，生成质谱信号；
处理模块2，用于对所述质谱信号进行I-V变换，生成初级电压信号；
处理模块2，还用于基于初级电压信号生成计数图谱与模拟图谱，计数图谱为初级电压信号在计数模式下生成的质谱图，模拟图谱为初级电压信号在模拟模式下生成的质谱图；
融合模块3，用于采用融合算法将计数图谱与模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱。
在一种可能的实施方式中，处理模块2用于将初级电压信号转换为第一数字信号；基于第一数字信号对待检测样本的离子进行离子计数，生成计数信号；基于计数信号生成待检测样本的计数图谱。
在一种可能的实施方式中，处理模块2用于将初级电压信号进行滤波放大，生成放大模拟信号；
将放大模拟信号转换为第二数字信号；
基于第二数字信号生成待检测样本的模拟图谱。
在一种可能的实施方式中，采用融合算法将计数图谱与模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱，具体为：融合模块3用于基于计数图谱得到第一离子流量，并基于模拟图谱得到第二离子流量；设置预设融合边界将第一离子流量与第二离子流量融合为第三离子流量；将第三离子流量转换为高动态范围图谱。
在一种可能的实施方式中，预设融合边界包括模拟模式下的噪底所确定的下界与计数模式下的脉冲堆积极限所确定的上界。
在一种可能的实施方式中，设置预设融合边界将第一离子流量与第二离子流量融合为第三离子流量，具体采用如下公式：
其中，Imerge为第三离子流量，Ic为第二离子流量，Ia为第一离子流量，Il为模拟模式下的噪底所确定的下界，Iu为计数模式下的脉冲堆积极限所确定的上界。
在一种可能的实施方式中，基于初级电压信号生成计数图谱与模拟图谱之前，还包括：采集模块1用于获取质谱仪初始的检测器增益，检测器增益用于校准模拟图谱与离子流量的对应关系；处理模块2用于采用检测器增益校准公式将检测增益校准为名义检测器增益。
在一种可能的实施方式中，在采用检测器增益校准公式将初始检测增益校准为名义检测器增益中，检测器增益校准公式具体为：
V＝ne0GdetectorGI-VGanalog
其中，V为初级电压信号对应的电压值，n为离子流量，e0为单位电荷，Gdetector为检测器增益，GI-V为电流电压转换电路增益，Ganalog为其余模拟放大电路的总增益。
需要说明的是：上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本申请还公开一种电子设备。参照图5，图5是本申请实施例的公开的一种电子设备的结构示意图。该电子设备500可以包括：至少一个处理器501，至少一个网络接口504，用户接口503，存储器505，至少一个通信总线502。
其中，通信总线502用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口503可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口503还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口504可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。
其中，处理器501可以包括一个或者多个处理核心。处理器501利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器505内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器505内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器501可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器501可集成中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器501中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器505可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器505包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器505可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器505可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及的数据等。存储器505可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器501的存储装置。参照图5，作为一种计算机存储介质的存储器505中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及一种拓展检测器动态范围的方法的应用程序。
在图5所示的电子设备500中，用户接口503主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器501可以用于调用存储器505中存储一种拓展检测器动态范围的方法的应用程序，当由一个或多个处理器501执行时，使得电子设备500执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几种实施方式中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其他的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。
本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种拓展检测器动态范围的方法，其特征在于，应用于质谱仪，所述方法包括：
获取待检测样本；
对所述待检测样本的离子进行检测器放大，生成质谱信号；
对所述质谱信号进行I-V变换，生成初级电压信号；
基于所述初级电压信号生成计数图谱与模拟图谱，所述计数图谱为所述初级电压信号在计数模式下生成的质谱图，所述模拟图谱为所述初级电压信号在模拟模式下生成的质谱图；
采用融合算法将所述计数图谱与所述模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述初级电压信号生成计数图谱，具体为：
将所述初级电压信号转换为第一数字信号；
基于第一数字信号对所述待检测样本的离子进行离子计数，生成计数信号；
基于所述计数信号生成所述待检测样本的计数图谱。
3.据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述初级电压信号生成模拟图谱，具体为：
将所述初级电压信号进行滤波放大，生成放大模拟信号；
将所述放大模拟信号转换为第二数字信号；
基于所述第二数字信号生成待检测样本的模拟图谱。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用融合算法将所述计数图谱与所述模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱，具体为：
基于所述计数图谱得到第一离子流量，并基于所述模拟图谱得到第二离子流量；
设置预设融合边界将所述第一离子流量与所述第二离子流量融合为第三离子流量；
将所述第三离子流量转换为高动态范围图谱。
5.据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设融合边界包括模拟模式下的噪底所确定的下界与计数模式下的脉冲堆积极限所确定的上界。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述设置预设融合边界将所述第一离子流量与所述第二离子流量融合为第三离子流量，具体采用如下公式：
其中，Imerge为第三离子流量，Ic为第二离子流量，Ia为第一离子流量，Il为所述模拟模式下的噪底所确定的下界，Iu为计数模式下的脉冲堆积极限所确定的上界。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述初级电压信号生成计数图谱与模拟图谱之前，还包括：
获取所述质谱仪初始的检测器增益，所述检测器增益用于校准所述初级电压信号的幅度与离子流量的对应关系；
采用检测器增益校准公式将所述检测增益校准为名义检测器增益。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述采用检测器增益校准公式将所述初始检测增益校准为名义检测器增益中，所述检测器增益校准公式具体为：
V＝ne0GdetectorGI-VGanalog
其中，V为所述初级电压信号对应的电压值，n为离子流量，e0为单位电荷，Gdetector为检测器增益，GI-V为电流电压转换电路增益，Ganalog为其余模拟放大电路的总增益。
9.一种拓展检测器动态范围的装置，其特征在于，所述装置为质谱仪，所述质谱仪包括采集模块(1)、处理模块(2)以及融合模块(3)，其中，
所述采集模块(1)，用于获取待检测样本；对所述待检测样本的离子进行检测器放大，生成质谱信号；
所述处理模块(2)，用于对所述质谱信号进行I-V变换，生成初级电压信号；
所述处理模块(2)，还用于基于所述质谱信号生成计数图谱与模拟图谱，所述计数图谱为所述质谱信号在计数模式下生成的质谱图，所述模拟图谱为所述质谱信号在模拟模式下生成的质谱图；
所述融合模块(3)，用于采用融合算法将所述计数图谱与所述模拟图谱进行融合，生成高动态范围图谱。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器(501)、存储器(505)、用户接口(503)及网络接口(504)，所述存储器(505)用于存储指令，所述用户接口(503)和网络接口(504)用于给其他设备通信，所述处理器(501)用于执行所述存储器(505)中存储的指令，以使所述电子设备(500)执行如权利要求1至8任意一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310563372.4A CN116593569A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种拓展检测器动态范围的方法、装置及电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310563372.4A CN116593569A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种拓展检测器动态范围的方法、装置及电子设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116593569A true CN116593569A (zh) | 2023-08-15 |
Family
ID=87595092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310563372.4A Pending CN116593569A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种拓展检测器动态范围的方法、装置及电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116593569A (zh) |
-
2023
- 2023-05-18 CN CN202310563372.4A patent/CN116593569A/zh active Pending
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