CN207458888U - 一种质谱仪检测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种质谱仪检测器，包括检测部和检测器外壳，其特征在于，在所述检测部与所述检测器外壳之间设置有内部电路，其中所述内部电路具有前置放大功能，以用于驱动与外接数据采集卡连接的驱动线。

Description

一种质谱仪检测器

技术领域

本实用新型涉及质谱仪检测器。更具体地，涉及一种具有前置放大器的质谱仪检测器。

背景技术

随着计算机技术的飞跃发展，质谱仪检测信号的数字化处理、分析与显示，为质谱检测技术的应用与拓展提供了更大的空间。质谱检测技术为生命科学等领域提供了一种强有力的分析测试手段，近年来已成为检测和鉴定多肽、蛋白质、多糖、核苷酸、糖蛋白、高聚物以及多种合成聚合物的强有力工具。

其对质谱仪检测器的性能也有了新的要求，质谱仪检测器进行信号采集是基本要求之一，而以往采用的质谱仪检测器，基本为信号小，抗干扰能力弱这两种特点。采用不带前置放大器的质谱仪检测器时，信噪比小，分辨率低，也因此客观造成信号处理时间过长，难于实现快速高效、准确、精细的要求。同时采用不带前置放大器收的质谱仪检测器方式，由于质谱图质量差也常出现盲测误判的现象，不能满足现代生物化学方面的科研要求。

另一方面在质谱仪作为医疗诊断设备使用时，需要具有一定的抗干扰能力，不带前置放大的质谱仪检测器，采集到的质谱信号通过驱动线传输给数据采集卡的过程中，会受到一定干扰，结果造成质谱仪采集的质谱图形重复性、准确度不好，与质谱图库对应不上，给分析工作带来很大的困难。

因此，需要提供一种能够提高信噪比，并具有良好的隔离和放大能力的质谱仪检测器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种质谱仪检测器。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种质谱仪检测器，包括检测部和检测器外壳，其特征在于，在检测部与检测器外壳之间设置有内部电路，其中内部电路具有前置放大功能，以用于驱动与外接数据采集卡连接的驱动线。

可选地，检测部为光电倍增管，以用于将微弱光信号通过光电效应转变为电信号并对电信号进行电子倍增。

可选地，内部电路包括集成放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第二二极管，

其中，第一电阻的一端与第二电阻的一端相连并与集成放大器的反向输入端连接，第一电阻的另一端与集成放大器的输出端连接，第三电阻的一端、第一二极管的阳极端和第二二极管的阴极端连接并同时与集成放大器的同相输入端连接，第一二极管的阴极端、第二二极管的阳极端以及第二电阻的另一端接地，第三电阻的另一端为内部电路的输入端，内部电路的输入端与检测部连接。

可选地，内部电路包括集成放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容以及第三电容，

其中，第一电阻的一端与第一电容的一端连接并与集成放大器的输出端连接，第一电容的另一端为内部电路的输出端，第一电阻的另一端与第二电容连接并与集成放大器的反向输入端连接，第二电阻的一端与第三电阻的一端以及第二电容的一端连接并与集成放大器的同向输入端连接，第二电阻的另一端与外接电源正极连接，第三电容的另一端与第四电阻的一端、第一二极管的阳极端以及第二二极管的阴极端连接，第一二极管的阴极端、第二二极管的阳极端、第二电阻的另一端以及第二电容接地，第四电阻的另一端为内部电路的输入端，内部电路的输入端与检测部连接。

可选地，内部电路包括集成放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管，

其中，第一电阻的一端与第二电阻的一端连接并共同连接到集成放大器的反向输入端，第一电阻的另一端与第一电容的一端连接并与集成放大器的输出端连接，第一电容的另一端为内部电路的输出端，第二电容的第一端、第一二极管的阳极端以及第二二极管的阴极端连接并连接至集成放大器的正向输入端，第三电阻的一端、第一二极管的阴极端、第二二极管的阳极端以及第二电阻的另一端均接地，第二电容的另一端与第三电阻的另一端连接作为内部电路的输入端，内部电路的输入端与检测部连接。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所述技术方案提供了一种能够提高信噪比，并具有良好的隔离和放大能力的质谱仪检测器。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1示出根据本公开的质谱仪检测器的结构原理示意图；

图2示出根据本公开的一个实施例的、具有前置放大功能的内部电路的电路示意图；

图3示出根据本公开的另一实施例的、具有前置放大功能的内部电路的电路示意图；以及

图4示出根据本公开的另一实施例的、具有前置放大功能的内部电路的电路示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

应理解，说明书中所述的序数词第一、第二等只是为了描述的清楚，而不是为了限制元件、部件或组件等的顺序，即，描述为第一元件、部件和组件以及第二元件、部件或组件也可以表述为第二元件、部件和组件以及第一元件、部件或组件。

图1示出根据本公开的质谱仪检测器10的结构原理示意图。

如图所示，本公开的质谱仪检测器包括：检测部101、检测器外壳103和内部电路105。

检测部101是将入射的离子流转换成电子流以在质谱仪的后续过程中进行记录的部件。在本实施例中，检测部101是为光电倍增管。

光电倍增管是一种将微弱光信号通过光电效应转变为电信号，并通过二次发射电极转为电子倍增的电真空部件。依据光电子发射、二次电子发射和电子光学的原理制成。光阴极在光子作用下发射电子，这些电子被外电场(或磁场)加速，聚集于第一次极，冲击次极的电子能是次极释放更多电子，再次被聚集在第二次极，最终在高电位的阳极收集到放大了的光电流。输出的电流与入射光子数成正比。

应理解，本公开并不限于此。本实施例中的光电倍增管可以直接对入射的光子流进行电子倍增。本领域技术人员应理解，当直接入射离子流时，检测部101也可以为电子倍增器、法拉第杯、微通道板等能够采集带电信号的部件。只要做简单的置换和适应性调整即可。

检测器外壳103将检测部101与内部电路105包覆在其间以将其与外部环境隔绝，从而避免空气中的水汽、灰尘等进入检测环境中，影响信号采集结果，并免于空气中的水汽、灰尘等导电物质覆于电路中及电路部件中，形成短路或腐蚀器件，因此避免了检测部因为外部环境因素而减少寿命。在检测器外壳103上布置有通孔(未示出)，以接线等穿过通孔与质谱仪中的后续记录部件电连接。

内部电路105布置于检测部101与检测器外壳103之间。并与检测部101电连接。在本实施例中，内部电路105与检测部101中的光电倍增管的阳极电连接。由于质谱仪采用的测试样品数量极少，因此，即使经过检测部101的倍增和收集作用，得到的电子流仍然非常微弱，当需要通过驱动线与计算机中的数据采集卡连接时，得到的电子流不足以驱动信号线。例如，在MALDI-TOF质谱仪中，检测器与计算机通过模拟信号相连，使用计算机内部的数据采集卡以实现数据采集灵活的目的，但是模拟信号线长达2至3米，如果电子流不能驱动该信号线。应理解，其他类似应用的质谱仪问题类似。因此，本公开中的内部电路105用于放大检测部101中输出的电子流。下面将结合图2、图3和图4通过实施例详细描述根据本公开的内部电路105。

图2示出根据本公开的一个实施例的、具有前置放大功能的内部电路105的电路示意图。

如图所示，内部电路105由电阻R1、R2、R3，二极管D1、D2和集成放大器A1构成，电阻R1的一端和R2的一端同时连接到集成放大器A1的反向输入端V-，电阻R1的另一端连接到集成放大器A1的输出端，且集成放大器A1的输出端为内部电路105的Vout输出口，二极管D1和D2反向并联后同时连接到电阻R3的另一端和集成放大器A1的同向输入端V+，二极管D1的阴极、D2的阳极及电阻R2的另一端均接地，电阻R3的一端连接检测部101的输出端。

由电阻R3和二极管D1和D2构成输入隔离保护电路，其中电阻R3为限流元件，二极管D1和D2反向并联构成限幅电路，所限幅度取决于所选二极管D1和D2的反向偏置电压幅度。由电阻R1、R2和集成放大器A1构成同相放大器，其中集成放大器A1可采用如TL082、INA111等高输入阻抗低噪声集成电路，二极管D1、D2采用高频开关二极管，以起到对高频信号的限幅。应理解，本公开的实施例并不限于此，其他具有高输入阻抗低噪声并且具有高放大倍数的集成电路也是可以的。

图3示出根据本公开的另一实施例的、具有前置放大功能的内部电路105的电路示意图。

如附图3所示，内部电路105由电阻R4、R5、R6、R7，二极管D3、D4，电容C1、C2、C3和集成放大器A1构成，电阻R7的一端为内部电路105的输入口Vin并连接光电倍增管1的输出端，二极管D3和D4反向并联后同时连接到电阻R7的另一端和电容C2的一端，电容C2的另一端和电阻R4的一端连接到放大器A1的反向输入端V-，电阻R4的另一端连接到放大器A1的输出端和电容C1的一端，电容C1的另一端为内部电路105的输出口Vout，电阻R5的一端和电阻R6的一端及电容C2的一端同时连接到放大器A1的同向输入端V+，电阻R5的另一端接外接电源VCC，二极管D3的阴极、D4的阳极、电阻R6的另一端及电容C3的另一端均接地。其中由电阻R7和二极管D3和D4构成输入隔离电路，电阻R7为限流元件，二极管D3和D4反向并联构成限幅电路。所限幅度取决于所选二极管D3和D4的反向偏置电压幅度。由于R6上接电源，因此，需要R5作为限流电阻。此外，电阻R4、R5、R6和R7、电容C1、C2、C3和集成放大器A1构成一阶高通滤波的反相放大器，设计滤波频率低于5kHz。

应理解，本公开的实施例并不限于此，其他具有高输入阻抗低噪声并且具有高放大倍数的集成电路也是可以的。

图4示出根据本公开的另一实施例的、具有前置放大功能的内部电路105的电路示意图。

如图所示，内部电路105由电阻R8、R9、R10，二极管D5、D6，电容C4、C5和集成放大器A1构成，电阻R8的一端和R9的一端同时连接到集成放大器A1的反向输入端V-，电阻R8的另一端连接到集成放大器A1的输出端，集成放大器A1的输出端与电容C4的一端相连，电容C4的另一端为内部电路105的Vout输出口，二极管D5和D6反向并联后同时连接到电容C5的一端和集成放大器A1的同向输入端V+，电阻R10的一端与电容C5的另一端均连接检测部101的输出端，二极管D5的阴极、D6的阳极、电阻R9的另一端及电阻R10的另一端均接地。

在本实施例中，内部电路105的输入端处的接地电阻R10用于采样检测部101输出的电子流，这里检测部101如果为光电倍增管，则采样的是该光电倍增管激振电压的电子流，应理解，检测部101也可以为其他能够起到采集信号作用的部件。电容C5为耦合电容，可以采用耐高压电容，用于需要隔离直流信号的工作方式时，满足隔离直流信号放大相对变化的交流电流的作用。二极管D5和D6保护电路，反向并联结构构成限幅电路，所限幅度取决于所选二极管D5和D6的反向偏置电压幅度。由电阻R8、R9和集成放大器A1构成同相放大器，其中集成放大器A1可采用如TL082、INA111等高输入阻抗低噪声集成电路，二极管D5、D6采用高频开关二极管。应理解，本公开的实施例并不限于此，其他具有高输入阻抗低噪声并且具有高放大倍数的集成电路也是可以的。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种质谱仪检测器，包括检测部和检测器外壳，其特征在于，在所述检测部与所述检测器外壳之间设置有内部电路，其中所述内部电路具有前置放大功能，以用于驱动与外接数据采集卡连接的驱动线。

2.如权利要求1所述的质谱仪检测器，其特征在于，所述检测部为光电倍增管，以用于将微弱光信号通过光电效应转变为电信号并对所述电信号进行电子倍增。

3.如权利要求1或2所述的质谱仪检测器，其特征在于，所述内部电路包括集成放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第二二极管，

其中，所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端相连并与所述集成放大器的反向输入端连接，所述第一电阻的另一端与所述集成放大器的输出端连接，所述第三电阻的一端、所述第一二极管的阳极端和所述第二二极管的阴极端连接并同时与所述集成放大器的同相输入端连接，所述第一二极管的阴极端、所述第二二极管的阳极端以及所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端为所述内部电路的输入端，所述内部电路的输入端与所述检测部连接。

4.如权利要求1或2所述的质谱仪检测器，其特征在于，所述内部电路包括集成放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容以及第三电容，

其中，所述第一电阻的一端与所述第一电容的一端连接并与所述集成放大器的输出端连接，所述第一电容的另一端为所述内部电路的输出端，所述第一电阻的另一端与所述第二电容连接并与所述集成放大器的反向输入端连接，所述第二电阻的一端与所述第三电阻的一端以及所述第二电容的一端连接并与所述集成放大器的同向输入端连接，所述第二电阻的另一端与外接电源正极连接，所述第三电容的另一端与所述第四电阻的一端、所述第一二极管的阳极端以及所述第二二极管的阴极端连接，所述第一二极管的阴极端、所述第二二极管的阳极端、所述第二电阻的另一端以及所述第二电容接地，所述第四电阻的另一端为所述内部电路的输入端，所述内部电路的输入端与所述检测部连接。

5.如权利要求1或2所述的质谱仪检测器，其特征在于，所述内部电路包括集成放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管，

其中，所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端连接并共同连接到所述集成放大器的反向输入端，所述第一电阻的另一端与所述第一电容的一端连接并与所述集成放大器的输出端连接，所述第一电容的另一端为所述内部电路的输出端，所述第二电容的第一端、所述第一二极管的阳极端以及所述第二二极管的阴极端连接并连接至所述集成放大器的正向输入端，所述第三电阻的一端、所述第一二极管的阴极端、所述第二二极管的阳极端以及所述第二电阻的另一端均接地，所述第二电容的另一端与所述第三电阻的另一端连接作为所述内部电路的输入端，所述内部电路的输入端与所述检测部连接。