DE19808584C1 - Verfahren zur qualitativen Schnellauswertung analytischer Massenspektren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur qualitativen Echtzeit-Schnellauswertung von Massen­ spektren für analytische Verfahren, bei denen in Zehntausenden von Spektren täglich im we­ sentlichen nur festzustellen ist, ob vorbekannte Massenpeaks vorhanden oder nicht vor­ handen sind.

In einigen Gebieten der Analytik macht sich zur Zeit der Begriff "High Sample Throughput" (HST) breit, der durch einen täglichen Probendurchsatz von 50000 bis 100000 Proben defi­ niert wird. Die Proben werden dabei teils durch sogenannte "massiv-parallele" Verarbeitungs­ weisen, teils durch schnelle zeitsequentielle Meß- und Präparationsverfahren vorbehandelt und analytisch vermessen. Für die zeitsequentielle Vermessung mit entsprechender Datenauswer­ tung stehen im Falle von täglich 50000 Proben nur 11/2 Sekunden pro Probe, im Falle von täg­ lich 100000 Proben sogar nur etwa 3/4 Sekunden pro Probe zur Verfügung, wobei ein geringer Zeitpuffer für das Wechseln der Probenträger eingerechnet werden muß.

Die Massenspektrometrie gilt bisher als ein relativ langsames Verfahren, nicht nur im Hinblick auf die Auswertung der Spektren, die durchaus viele Minuten bis Stunden in Anspruch nehmen kann, sondern auch in bezug auf die Messungen. Das Argument der Langsamkeit muß jedoch nicht unbedingt gelten. Die Flugzeitmassenspektrometrie, beispielsweise, mit einer Ionisierung durch matrix-unterstützte Laserdesorption (MALDI) kann durchaus als einer der Kandidaten für eine solche Technik hohen Probendurchsatzes angesehen werden. Besonders die Anwen­ dung der MALDI-Flugzeitspektrometrie auf die Molekulargewichtsbestimmung von Oligonu­ kleotiden, aber auch von Peptiden aus enzymatischem Proteinverdau macht eine solche Tech­ nik des hohen Probendurchsatzes nicht nur wünschenswert, sondern auch möglich. Ein weiteres Gebiet ist die Analyse aktiver Produkte in der kombinatorischen Chemie, für die ebenfalls MALDI-Verfahren eingesetzt werden können.

Es sind inzwischen Verfahren zur massiv-parallelen Synthese, Probenaufbereitung, Probenrei­ nigung, Matrixzugabe und Pipettierung auf große Probenträger für diese MALDI-Verfahren bekannt geworden. Es existieren darüberhinaus vielversprechende Ansätze zur genauen und dichten Präparation der Proben auf den Probenträgern, und zur automatisierten, hochempfind­ lichen Laserdesorption ohne visuelle Kontrolle mit sehr schneller und exakter Positionierung der Proben in der Ionenquelle. Das Problem reduziert sich daher besonders auf die Datenaus­ wertung, die ja ebenfalls in der kurzen Zeit, die für eine Analyse zur Verfügung steht, durch­ geführt werden muß, wenn kein unüberwindlicher Datenstau auftreten soll.

Die Rohdaten eines Spektrums bestehen aus einzelnen Ionenstrommeßwerten, die in einem festen Zeittakt gemessen und in dieser Folge abgespeichert worden sind. Die Zeittaktwerte werden dabei nicht mit gespeichert, sie ergeben sich aus der Adresse des Meßwerts in der Speicherfolge. In der Regel werden für die Rohdaten bereits die Messungen mehrerer Ein­ zelspektren aufaddiert, um das Massenpeak-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern. Manchmal liegen zischen den Additionen auch noch Prüfungen, ob das neu aufgenommene Einzelspektrum bestimmten Qualitätsanforderungen genügt, bevor es zu der Summe der bisher aufgenomme­ nen Einzelspektren hinzuaddiert wird.

Ein so aus Additionen von Einzelrohspektren erhaltenes Flugzeitrohmassenspektrum von etwa 100 Mikrosekunden Aufnahmedauer besteht bei einem Meßtakt von 1 Gigahertz aus etwa 200 Kilobyte Daten, bei heute schon erhältlichen Transientenrekordern mit 4 Gigahertz Aufnahme­ rate aus etwa 800 Kilobyte Daten. Mit gegenwärtigen Transientenrekordern benötigt allein das Auslesen der Daten die zur Verfügung stehende Zeit; zukünftige (bereits angekündigte) Tran­ sientenrekorder mit sehr schnellen Datenbussen können aber Abhilfe schaffen. Das Problem kann also weiter eingeschränkt werden: Lediglich die Peaksuche und die Wandlung der Flug­ zeiten in Massen dauern gegenwärtig noch viele Sekunden pro Spektrum. Es stehen aber, wie oben beschrieben, für das Auslesen der Spektren, Bewertung, Addition, Auswertung und Ab­ speichern der Ergebnisse nur diese 3/4 Sekunden zur Verfügung.

Nach jetziger Technik wird in diesen 3/4 Sekunden nicht nur ein Spektrum aufgenommen, son­ dern es werden, wie oben geschildert, mehrere Spektren zur Verbesserung des Massenpeak- zu-Rausch-Verhältnisses gemessen und addiert. Da die Einzelspektren nicht immer reprodu­ zierbar sind, wird dazu jedes einzelne Spektrum ausgelesen, durch besondere Verfahren auf seine Brauchbarkeit untersucht, und dann bei Freigabe zur Summe der übrigen Spektren hinzu­ addiert. Es kann bisher nicht vorausgesetzt werden, daß jedes Spektrum auf Anhieb gelingt und genügend Massenauflösung liefert. Es sind jedoch vielversprechende Techniken in Ent­ wicklung, die eine häufige Produktion von Ausreißerspektren minimiert oder sogar auf voll ständig beseitigt.

In der kurzen Zeit von weniger als einer Sekunde muß daher nicht nur die Auswertung laufen, es müssen auch die Spektren aufgenommen und addiert werden. Für die Aufnahme von MALDI-Flugzeitmassenspektren ist bekannt, daß häufig weit über hundert Einzelspektren ad­ diert werden müssen, bevor gut auswertbare Massenpeaks erhalten werden. Die Aufnahmefre­ quenzen sind aber auf etwa 20 Spektren pro Sekunde beschränkt, da sonst Aufladungen der Proben stattfinden, die zu Verschiebungen der Ionen Massenpeaks führen und daher nicht zu addierbaren Spektren führen.

Es muß daher das Bestreben sein, mit einer Addition von etwa 10 Einzelspektren auszukom­ men. Das stellt wiederum besondere und erschwerende Anforderungen an die Erkennung der Massenpeaks, die sich unter diesen Umständen häufig nur undeutlich aus dem Untergrundrau­ schen herausheben.

Auch früher wurden schon Versuche gemacht, nicht das ganze Spektrum auswerten zu müs­ sen. Ein Beispiel dafür ist das sogenannte Peakspringen bei niederaufgelösten Massenspektro­ metern, das die Ionenströme nur bei ganzzahligen Massenzahlen ablas und so von Peak zu Pe­ ak sprang (siehe beispielsweise J. R. Chapman "Computerized Mass Spectrometry", J. Phys. E: Sci. In­ strum. 13, 365, 1980). Ein anderes ist das sogenannte Peakscanning, bei dem das Spektrum nur in sehr kleinen Stücken über vorausgewählte Peaks hinweg aufgenommen wird (siehe bei­ spielsweise J. E. von Montfoort und J. A. Grosz "A Simple Unit for Automatic Peak Selection in Mass Spectrometry Applications", J. Phys. E: Sci. Instrum. 6, 697, 1973). Diese frühen Lösungen wur­ den hardwaremäßig gesteuert und verschwanden mit mächtiger werdenden Computern.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die Auswertung von Massenspektren, insbe­ sondern von MALDI-Flugzeitmassenspektren, zu finden, das sich einerseits in der zur Verfü­ gung stehenden sehr kurzen Zeitdauer durchführen läßt, und andererseits auch bei ungünstigen Massenpeak-zu-Rausch-Verhältnissen eine gute Erkennung der Massenpeaks gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Inhalt der Ansprüche 2 bis 5.

Die Analysenverfahren, die als Zielverfahren für hohen Probendurchsatz (HST) dienen, sind in der Regel dadurch charakterisiert, daß sie sich auf wenige Antworten qualitativer Art pro Pro­ benspektrum beschränken. Beispielsweise sind Mutationsanalysen an DNA-Proben dadurch ausgezeichnet, daß nur ein oder zwei Massenpeaks im Spektrum vorhanden sind, die an maxi­ mal vier oder sechs präzise vorbekannten Molekulargewichtsstellen erscheinen können. Alle anderen Massenpeaks im Spektrum sind uninteressant: sie stammen entweder von der Matrix­ substanz, die der Probe zugegeben werden muß, von Fragmentionen, von Dimeren oder Oli­ gomeren oder von unerwünschten Beimengungen zur eigentlichen Analytsubstanz. Bei zweial­ leligen Mutationen können Massenpeaks im Prinzip nur an zwei bis vier vorbekannten Stellen auftauchen. Bei der Analyse von Mikrosatelliten kann ein richtig gemessener Massenpeak nur an einer von maximal etwa 30 präzise vorbekannten Stellen gefunden werden. Die Analyse von Produkten durch die kombinatorische Chemie kann Massenpeaks an einer von größenord­ nungsmäßig tausend Stellen liefern.

Es ist nun der Grundgedanke der Erfindung, die Datenflut eines Rohmassenspektrums gar nicht erst in ein Massenspektrum zu wandeln, sondern von vornherein nur an vorbekannten Zeittaktstellen auf das Auftreten erwartbarer Massenpeaks hin zu untersuchen. Das Roh­ massenspektrum wird also gar nicht erst durchlaufend auf Massenpeaks hin untersucht und über eine Kalibrierkurve in ein Massenspektrum gewandelt, sondern es werden umgekehrt die Massen der erwartbaren Massenpeaks über die reziprok gebrauchte Kalibrierkurve in Zeittakt­ werte umgewandelt, und die Zeittaktdaten werden an den entsprechenden Zeittaktwerten ortsfest daraufhin untersucht, ob ein Massenpeak vorhanden ist.

Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel der MALDI-Flugzeitmassenspektren dargestellt, ohne daß dadurch eine Einschränkung der Erfindung auf diese Art von Massenspektren gege­ ben sein soll.

Da für das Meßverfahren der Analyse ebenfalls nicht viel Zeit zur Verfügung steht, können, wie oben dargelegt, nicht sehr viele Flugzeitspektren aufaddiert werden. Dadurch wird aber andererseits die sichere Erkennung schwachen Massenpeaks im Untergrundrauschen schwieri­ ger. MALDI-Flugzeitspektren zeigen zudem häufig ein von den Matrixionen herrührendes Untergrundrauschen, das sich mit seiner abfallenden Flanke über das ganze Flugzeitspektrum erstreckt.

Für die ortsfeste Untersuchung der Flugzeitdaten auf erwartete Massenpeaks müssen Verbes­ serung des Massenpeak-zu-Rausch-Verhältnisses und der Abzug eines gewöhnlich vorhande­ nen Untergrundes gleich mit geleistet werden. Der Untergrund kann dabei in einfacher Weise um das Ionenmassenpeak herum konstant sein, häufiger ist jedoch der Fall eines veränderlichen Untergrundes an der Massenpeakstelle. Dabei kann in guter Näherung angenommen werden, daß sich die Stärke des Untergrundes in der direkten Umgebung des Ionenmassen­ peaks nur linear ändert.

Für eine solche ortsfeste Untersuchung auf das Vorhandensein eines Massenpeaks an einer vorgegebenen Stelle, bei der der Peak in einem linear mit dem Zeittakt veränderlichen Rausch­ untergrund liegen kann, wird eine gewichtete Summierung unter Anwendung einer wellenför­ migen Gewichts- und Glättungsfunktion geeigneter Breite und Form vorgenommen. Wenn die Gewichtsfunktion eine geeignete Form besitzt, wird durch diese einmalige gewichtete Summie­ rung gleichzeitig die Verbesserung des Massenpeak-zu-Rausch-Verhältnisses und der Abzug des linear veränderlichen Untergrundes vorgenommen.

Um diese Vorgaben zu leisten, besteht die wellenförmige Gewichtsfunktion (für dynamisch durchlaufende Untersuchungen einer Datenmenge auch als "Glättungsfilter" bekannt) aus drei Teilen und genügt bestimmten Bedingungen: Auf ein Wellental negativer Gewichte mit 50% Tiefe folgt ein Wellenberg positiver Gewichte mit 100% Höhe und ein weiteres Wellental ne­ gativer Gewichte mit 50% Tiefe. Wellenberge und Wellentäler haben gleiche Breite, diese Breite ist etwa gleich der erwarteten Peakbreite. Die Summe aller Gewichte ist Null. Die Ge­ wichtsfunktion ist symmetrisch.

Bei der Erfindung wird also die Untersuchung auf das Vorkommen eines Massenpeaks durch eine gewichtete Summierung der Datenpunkte um den Erwartungswert herum vorgenommen. Da damit gleichzeitig ein Untergrundabzug vorgenommen wird, kann das Ergebnis dann in einfacher Weise mit einem vorbestimmten Schwellenwert absoluter Größe verglichen werden. Dessen Überschreitung zeigt das Vorhandensein eines Massenpeaks an. Die Summe selbst kann als grobquantitativer Wert für die Peakhöhe benutzt werden.

Die Form der Wellenberge und Wellentäler ist dabei zweitrangig. Es können etwa sinusförmige Wellen, aber auch rechteckige oder trapezförmige Wellen zur Anwendung kommen.

In den Prozessoren der meisten Rechner dauern Multiplikationen bedeutend länger als Addi­ tionen. Ist dies der Fall, kann durch eine rechteckige Gewichtsfunktion, deren Wellentäler die Tiefe -1, und deren Wellenberge die Höhe +2 haben, die Multiplikation in den Wellenbergen leicht durch eine Addition ersetzt werden, in den Wellentälern ist gar keine Multiplikation, sondern nur eine Subtraktion notwendig. In dieser Weise kann die Feststellung eines Massen­ peaks, selbst bei einer Ausdehnung der gewichteten Summierung über etwa 50 Zeittaktwerte, in modernen Rechnern mit mehreren hundert Megahertz Taktrate auf Rechenzeiten von grö­ ßenordnungsmäßig etwa einer Mikrosekunde pro Erwartungsmasse reduziert werden. Selbst bei einer Ausdehnung der Untersuchung auf tausend Erwartungsmassen kann die Untersu­ chung in wenigen Millisekunden abgeschlossen sein.

Treten bei den Ionenstrommassenpeaks in aufeinanderfolgenden Spektrennahmen leichte Verschiebungen auf ("Jitter"), so können diese durch eine leichte Verbreiterung der Wellenber­ ge und Wellentäler unter nur geringer Verschlechterung der Erkennbarkeit berücksichtigt wer­ den.

Haben die Ionenstrommassenpeaks einseitig auslaufende Füße, so können die Wellentäler mit einem symmetrischen Abstand zum Wellenberg angeordnet werden. Das entspricht einer Ein­ fügung einer Reihe von Nullwerten als Gewichten in der Gewichtsfunktion. Dadurch wird das Gebiet der Füße aus der Gewichtssumme ausgeklammert, die zum Untergrundabzug benötig­ ten Wellentäler befinden sich in einem nicht mehr durch Ausläufer behindertem Gebiet.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine analoge Darstellung der im Zeittakt aufgenommenen Meßwerte der Ionen­ ströme mit einem nur sehr schwach erkennbaren Ionenstrompeak auf einem in etwa linear ab­ fallenden Untergrundrauschen. Das mittlere Untergrundrauschen ist zur besseren Erkennbar­ keit mit einer gestrichelten Linie angedeutet.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen wellenförmige Gewichtsfunktionen, die zur Erkennung der Massen­ peakpeaks benutzt werden können. Fig. 2 zeigt eine sinusförmige, Fig. 3 eine trapezförmige und Fig. 4 eine rechteckige Gewichtsfunktion. In der rechteckigen Gewichtsfunktion der Fig. 5, die schmalere Wellen besitzt, sind Abstände zwischen Wellenberg und Wellentälern ein­ gearbeitet, wie sie für Peaks mit Ausläufern günstig sind.

Die Verfahren zur schnellen Erkennung des Vorhandenseins von Massenpeaks an vorbe­ kannten Stellen sind in den betreffenden, zur Ausführung verwendeten Massenspektrometern als Softwareverfahren installiert. Alle diese Massenspektrometer besitzen interne oder externe Rechner zur Steuerung der Meßabläufe und zur Auswertung der als Meßwerte nach Wandlung in Digitalwerte anfallenden Datenmengen.

In Flugzeitmassenspektrometern mit MALDI-Ionisierung werden die Analytmoleküle der Pro­ ben, eingepackt in Konglomerate von Matrixkristallen, in dichter Packung auf eine Probenträ­ gerplatte aufgebracht. Dieser Probenträger wird über eine Schleuse in die Vakuumkammer der Ionenquelle des Spektrometers verbracht und dort in eine Bewegungsvorrichtungs eingescho­ ben. Die Bewegungsvorrichtung kann die einzelnen Proben genau in die Achse der Ionenquelle fahren. Durch besondere Optiken in der Ionenquelle kann die Probe in der Regel beleuchtet und durch ein Videomikroskop betrachtet werden, doch wird die Betrachtung bei automati­ sierter Meßweise nicht mehr notwendig sein.

Ein Laserblitz von etwa ein bis drei Nanosekunden Dauer verdampft ein wenig der Matrixsub­ stanz, wobei auch Moleküle der Analytsubstanz ins Vakuum gebracht und dort ionisiert wer­ den. Die Ionen werden durch ein starkes Beschleunigungsfeld von etwa 30 Kilovolt in Rich­ tung Detektor beschleunigt. Da schwere Ionen gleicher kinetischer Energie langsamer fliegen als leichte Ionen, kommen die Ionen nach der Flugstrecke des Spektrometers in der Reihenfol­ ge ihrer Massen am Detektor an (genauer: ihrer Masse-zu-Ladungs-Verhältnisse). Die Flugzeit ist allerdings kurz: selbst bei einer Fluglänge von etwa zwei Metern braucht ein Ion von etwa 100 000 atomaren Masseneinheiten nur etwa 100 Mikrosekunden. Es ist daher notwendig, den Ionenstrom in sehr schnellem Meßtakt zu messen. Es haben sich dafür sogenannte Transienten­ rekorder mit Meßraten von 100 Megahertz bis etwa einem Gigahertz bewährt; heute werden bereits Transientenrekorder mit 2 Gigahertz angeboten und mit 4 Gigahertz angekündigt.

Es gibt bereits Transientenrekorder mit Möglichkeiten zur Mittelung von mehreren nacheinan­ der aufgenommenen Spektren. Da jedoch die einzelnen Flugzeitspektren nicht immer gleiche Qualität in bezug auf die Auflösung der Ionenmassenpeaks haben, hat es sich bewährt, die Spektren vor ihrer Addition auszulesen und zunächst anhand einiger markanter Peaks (bei­ spielsweise Peaks der Matrixsubstanz) auf ihre Güte zu überprüfen, bevor das Spektrum zur Addition freigegeben wird.

Auslesen und Prüfen kann heute unter Benutzung sehr schneller Datenkanäle mit Frequenzen bis zu etwa 20 Spektren pro Sekunde erfolgen. Diese Geschwindigkeit der Datenaufnahme ist ausreichend, weil eine schnellere Folge der Spektrennahme sich schon aus einem anderen Grund verbietet: Werden die Ionisierungsvorgänge durch die Laserschüsse zu häufig, so lädt sich die Probe elektrisch auf. Dadurch verändert sich die Flugzeit, die Spektren können nicht mehr addiert werden.

Es muß daher das Ziel der Flugzeitmassenspektrometrie in bezug auf hohen Probendurchsatz sein, mit der Addition von etwa zehn Einzelspektren auszukommen. Dieses Ziel wird mit eini­ gen bekannten Arten der MALDI-Präparation bereits erreicht, der Erfolg - also ein gut aus­ wertbares Spektrum - kann aber nicht immer mit hundertprozentiger Sicherheit garantiert wer­ den. Diese zehn Spektren können mit soeben auf dem Markt erscheinender Technik in etwa 1/2 Sekunde aufgenommen, ausgelesen, geprüft und addiert werden. Es bleibt dann noch 1/4 Se­ kunde, um die nächste Probe in die Achse der Ionenquelle zu fahren. Es ist das Ziel dieser Er­ findung, auch die Auswertung des Massenspektrums in dieser 1/4 Sekunde durchzuführen, wenn möglich sogar noch schneller, um im (seltenen) Falle eines Mißerfolgs von der Probe in einem zweiten Versuch ein besseres Summenspektrum (beispielsweise durch Addition von 20 Ein­ zelspektren) nehmen zu können. Wenn diese zusätzliche Spektrenahme, die ja etwa 11/2 Sekun­ den zusätzliche Zeit kostet, nur selten notwendig wird, kann das Gesamtziel von 100 000 Pro­ ben pro Tag trotzdem erreicht werden.

Liegt das Summenspektrum vor, so ist es bisher üblich, die Datenmenge des Summenspek­ trums mit einem (meist glättenden) Peaksuchprogramm auf Ionenmassenpeaks hin zu untersuchen. Die Flugzeiten der gefundenen Peaks werden dann jeweils mit der Kalibrierkurve für die Massenskala in Massen gewandelt und ergeben eine sogenannte "Peakliste" mit Massen, Peakbreiten und Peakhöhen, die als Ausgangspunkt für alle weiteren Verarbeitungsschritte dient.

Diese Erfindung verläßt diese Arbeitsweise vollkommen. Stattdessen werden die vorbekannten Massen möglicher Peaks mit einer Umkehrung der Kalibrierkurve in Flugzeiten gewandelt. Diese Umwandlung kann für alle Proben, für die das Analysenverfahren nach gleichen Ant­ worten fragt, einmalig vor der eigentlichen Messung der Spektren geschehen. An den Stellen in der Folge von Meßwerten des Summenspektrums, die den vorbekannten Massen entsprechen, wird nun nach dem Auftreten von Peaks gefragt. Das geschieht nicht in einem zeitaufwendigen Durchlauf, sondern in diesem Fall ganz gezielt an der vorbekannten Stelle und kann daher sehr schnell ausgeführt werden.

Die Kalibrierkurve für Flugzeitmassenspektrometer hat (in stark vereinfachter Darstellung) die Form m = a . t², wobei m die Masse, a eine Kalibrierkonstante und t die Flugzeit ist. Somit ergibt sich (wiederum vereinfacht) die Umkehrung der Kalibrierkurve zu t = √m/a. In der Praxis ist die Umkehrung allerdings nicht so einfach, weil in der Kalibrierkurve Konstanten und in t lineare Glieder auftauchen.

Für die Rechenzeit ist es am günstigsten, für die Erkennung mit einer rechteckigen Gewichts­ funktion zu arbeiten, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Mit dieser Gewichtsfunktion wird eine ge­ wichtete Massenpeaksumme über eine kleine Teilmenge des Spektrums um den erwarteten Massenpeakschwerpunkt herum gebildet. Die Breite der Gewichtsfunktion ist dabei so ge­ wählt, daß der Wellenberg gerade so breit ist wie das zu erwartende Massenpeak an dieser Stelle, plus einer zusätzlichen Breite, die einem Jitter des Massenpeaks im Spektrum entspricht. Die gewichtete Massenpeaksumme muß einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten und zeigt damit das Vorhandensein eines Peaks an.

Die rechteckige Gewichtsfunktion hat zwei Täler der Tiefe -1, wodurch hier für die gewichtete Summe gar keine Multiplikation der Gewichte mit den Meßwerten stattfinden muß. Es werden hier die Meßwerte von der Summe abgezogen. Der Wellenberg hat die Höhe +2, wodurch die Multiplikation durch eine doppelte Addition des betreffenden Meßwerts ersetzt wird. Damit können in modernen Rechnern, die mit Taktraten von mehreren hundert Megahertz arbeiten, die Summen über etwa 50 Meßwerte in etwa einer Mikrosekunde gebildet werden. Das Auf­ finden von Massenpeakwerten ist daher eine Sache von Millisekunden, selbst wenn größere Anzahlen an Massen als Antworten des Spektrums infrage kommen.

Da die gewichtete Summe eine gemittelte Peakhöhe über dem Untergrund darstellt, kann diese Summe einfach mit einer vorgegebenen Schwelle für die Peakerkennung verglichen werden. Eine erkennungssichere Schwelle kann beipielsweise vorher aus Spektren ähnlicher Aufnahme­ weise bestimmt werden.

Der in Fig. 1 gezeigte Peak, der sich etwa an der untersten Grenze der Erkennbarkeit befin­ det, kann mit diesem Verfahren noch sicher erkannt werden. Je nach der erforderlicherlichen Sicherheit der Analyse wird man aber die Schwelle höher legen, um nicht durch zufälliges Un­ tergrundrauschen falsche Antworten zu erhalten.

Manchmal zeigen die Ionenstrompeaks stark einseitig auslaufende Füße. Es ist dann ange­ bracht, die Wellentäler vom Wellenberg abzurücken, wie das in Fig. 5 dargestellt ist.

Zeigen aufeinanderfolgende Spektren kleinere, zufällige Verschiebungen der Peaks einer Io­ nensorte, so kann man diesen Effekt durch eine etwas breitere Ausführung von Wellenbergen und Wellentälern ausgleichen, ohne daß die Erkennbarkeit dabei wesentlich leidet.

Für andere Arten der Massenspektrometrie kann der Fachmann ähnliche Verfahren nach den Grundgedanken dieser Erfindung eigenständig erstellen. So ist beipielsweise auch das Ionen­ fallenmassenspektrometer ein Kandidat für hohen Probendurchsatz, wenn es nur gelingt, die Proben in raschem Takt zuzuführen. Auch bei diesem Spektrometer fallen jeweils Spektren in festem Zeittakt an, wenn dieser auch nicht so kurz wie bei Flugzeitspektrometern ist.

Aber auch gewöhnliche Quadrupolfilter-Massenspektrometer oder magnetische Sektorfeld- Massenspektrometer können gut auswertbare Spektren in weniger als einer Sekunde liefern. Auch hier ist es nur eine Frage der schnellen Probenzuführung.

Claims (5)

1. Verfahren für die schnelle Auswertung der im festen Zeittakt gemessenen Rohdaten von Massenspektren auf das Vorkommen einer festen Anzahl von Massenpeaks mit vorbe­ kannten Massen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die vorbekannten Massen über eine Umkehrung der Kalibrierfunktion für die Massen in die Zeittaktwerte der gemessenen Rohdaten der Massenspektren umgewandelt werden, und daß dann die Rohdaten der Massenspektren in einem kleinen, symmetrischen Bereich um die Zeittaktwerte der vorbekannten Massen herum auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Ionenstrompeaks untersucht werden, indem eine gewichtete Summe der Ionenstromwerte mit einem Schwellenwert verglichen wird, wobei für die ge­ wichtete Summenbildung eine symmetrische, dreiteilige Wellenfunktion mit verschwinden­ der Gewichtssumme verwendet wird, mit einem Wellental negativer Gewichte relativer Stärke von 50%, einem Wellenberg positiver Gewichte relativer Stärke von 100%, einem weiteren Wellental negativer Gewichte relativer Stärke von 50% und mit gleicher Breite von Wellenbergen und Wellentälern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge und Wellentä­ ler gleich breit sind wie oder etwas breiter sind als die Breite der erwarteten Massenpeaks.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine sinusförmige, trapezförmige oder rechteckförmige Wellenfunktion handelt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine rechteckförmi­ ge Welle mit konstanten Gewichten des Wertes (-1) in den Wellentälern und des Wertes (+2) im Wellenberg handelt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen Wellenberg und den Wellentälern ein Abstand herrscht, in dem die Gewichte Null sind.