DE202004005563U1

DE202004005563U1 - Massenspektrometer

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Publication number: DE202004005563U1
Application number: DE202004005563U
Authority: DE
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2014-04-08
Also published as: GB0308278D0; DE102004017272A1; GB0407830D0; JP4497455B2; JP2004317509A; CA2464004A1; GB2401721B; GB2401721A; CA2464004C

Abstract

Massenspektrometer mit
einem Massenanalysator und
einem Verarbeitungssystem, wobei das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet ist, Massenspektrumsdaten zu erhalten, um ein Masse-Ladungs-Verhältnis von n verschiedenen in den Massenspektrumsdaten beobachteten Ionenspezies zu bestimmen und ein jeweiliges Fehlerband für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies zu berechnen, wobei die Wahrscheinlichkeit oder das Vertrauen, daß das reale, wahre, tatsächliche oder akzeptierte Masse-Ladungs-Verhältnis einer Ionenspezies in das jeweilige berechnete Fehlerband fällt, größer oder gleich x % ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Massenspektrometer.
Bekannte Massenspektrometer messen einen Wert des Masse-Ladungs-Verhältnisses für Analytionen in einer Probe und teilen diesen mit. Das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis wird als repräsentativ für die Summe der Massen der einzelnen in einem Analytmolekül vorhandenen Atome plus oder minus der Restmasse von einem oder mehreren Elektronen (abhängig vom Ladungszustand und von der Polarität des Moleküls bei der Messung) angesehen. Die Masse-Ladungs-Einheit beruht auf einer Masseneinheit, die 1/12 der Masse des häufigsten Kohlenstoffisotops (¹²C) ist, und einer Ladungseinheit, die gleich der Ladung eines Elektrons ist.
Herkömmliche Massenspektrometer verarbeiten Massenspektrumsdaten und berechnen das Masse-Ladungs-Verhältnis detektierter Ionen. Die Genauigkeit einer Masse-Ladungs-Verhältnismessung hängt jedoch von dem bestimmten Typ des verwendeten Massenanalysators, der Menge der Analytprobe und den Bedingungen, unter denen eine bestimmte Probe massenanalysiert wird, ab.
Wenngleich manche herkömmliche Massenspektrometer in der Lage sind, das Masse-Ladungs-Verhältnis eines Ions mit einer verhältnismäßig hohen Präzision und Genauigkeit zu messen, sind herkömmliche Massenspektrometer nicht in der Lage, die Genauigkeit jeder einzelnen Masse-Ladungs-Verhältnismessung zu bestimmen, die sich auf eine unbekannte Probe bezieht.
Ohne eine Schätzung der Genauigkeit der Masse-Ladungs-Verhältnismessung ist es jedoch ungewiß, welcher Bereich des Masse-Ladungs-Verhältnisses berücksichtigt werden sollte, wenn beispielsweise eine Datenbank atomarer Elemente und ihrer Isotope verwendet wird, um mögliche elementare Zusammensetzungen zu bestimmen, die Masse-Ladungs-Verhältnisse haben, die demjenigen des Analytions im wesentlichen ähneln. Ähnlich ist es auch nicht bekannt, welcher Bereich des Masse-Ladungs-Verhältnisses berücksichtigt werden sollte, wenn eine Datenbank bekannter Moleküle durchsucht wird, um eine Übereinstimmung für ein Analytion zu finden. Es sei bemerkt, daß die Anzahl der möglichen Kandidatenionen dramatisch zunimmt, wenn ein verhältnismäßig breites Masse-Ladungs-Verhältnisfenster berücksichtigt werden muß.
Es ist daher erwünscht, ein verbessertes Massenspektrometer bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher vorgesehen: ein Massenspektrometer mit:
einem Massenanalysator und
einem Verarbeitungssystem, wobei das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet ist, Massenspektrumsdaten zu erhalten, um ein Masse-Ladungs-Verhältnis von n verschiedenen in den Massenspektrumsdaten beobachteten Ionenspezies zu bestimmen und ein jeweiliges Fehlerband für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies zu berechnen, wobei die Wahrscheinlichkeit oder das Vertrauen, daß das reale, wahre, tatsächliche oder akzeptierte Masse-Ladungs-Verhältnis einer Ionenspezies in das jeweilige berechnete Fehlerband fällt, größer oder gleich x % ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann n 1, 2 – 5 , 5 – 10 , 10 – 15 , 15 – 2 0 , 2 0 – 25, 25 – 30, 30 – 35, 35 – 40, 40 – 45, 45 – 50, ≥ 50, ≥ 60, ≥ 70, ≥ 80, ≥ 90 oder ≥ 100 sein.
Gemäß weniger bevorzugten Ausführungsformen kann x < 1, 1 – 5, 5 – 10, 10 – 15, 15 – 20, 20 – 25, 25 – 30, 30 – 35, 35 – 40, 40 – 45, 45 – 50 sein. Gemäß bevorzugteren Ausführungsformen kann x 50 – 55, 55 – 60, 60 – 65, 65 – 70, 70 – 75, 75 – 80, 80 – 85 oder 85 – 90 sein. Gemäß besonders bevorzugten Ausführungsformen kann x 90 – 91, 91 – 92, 92 – 93, 93 – 94, 94 – 95, 95 – 96, 96 – 97, 97 – 98, 98 – 99, 99 – 99, 5, 99, 5 – 99, 95, 99, 95 – 99, 99 oder 99,99 – 100 sein.
Das Massenspektrometer kann weiter Mittel zum Mitteilen des Masse-Ladungs-Verhältnisses zumindest einiger der n Ionenspezies zusammen mit dem jeweiligen berechneten Fehlerband für jedes Masse-Ladungs-Verhältnis aufweisen.
Die Massenspektrumsdaten schließen vorzugsweise Daten ein, die sich auf die Zeit beziehen, zu der verschiedene Ionenspezies detektiert wurden. Die Daten, die sich auf die Zeit beziehen, zu der verschiedene Ionenspezies detektiert wurden, werden vorzugsweise in Daten umgewandelt, die sich auf das Masse-Ladungs-Verhältnis der Ionen beziehen. Die Daten, die sich auf die Zeit beziehen, zu der verschiedene Ionenspezies detektiert wurden, werden vorzugsweise unter Verwendung einer Kalibrierfunktion in Daten umgewandelt, die sich auf das Masse-Ladungs-Verhältnis der Ionen beziehen.
Als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den systematischen Fehler beim Bestimmen des Masse-Ladungs-Verhältnisses der Ionen schätzen.
Das Verarbeitungssystem schätzt vorzugsweise bei der Verwendung die Genauigkeit eines bei der Massenkalibrierung verwendeten mathematischen Modells. Gemäß einer Ausführungsform kann der Fehler infolge der Massenkalibrierung geschätzt werden.
Der Fehler infolge der Verwendung von einer oder mehreren internen Referenzen oder Kalibrierstoffen kann geschätzt werden. Vorzugsweise überwacht das Verarbeitungssystem als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies Änderungen der Detektionszeit von einer oder mehreren internen Referenzen oder Kalibrierstoffen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Stabilität oder Instabilität des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung geschätzt werden. Vorzugsweise schätzt das Verarbeitungssystem bei der Verwendung als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies den Fehler infolge einer Drift des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung. Die Wirkung von Änderungen der Betriebsbedingungen des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung kann geschätzt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Wirkung eines Benutzereingriffs nach der Massenkalibrierung geschätzt. Die Wirkung externer Einflüsse auf das Massenspektrometer nach der Massenkalibrierung kann auch geschätzt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Wirkung der Stabilität oder Instabilität einer Leistungsversorgung des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung geschätzt. Vorzugsweise schätzt das Verarbeitungssystem bei der Verwendung als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies die Wirkung von Temperaturänderungen auf das Massenspektrometer nach der Massenkalibrierung.
Es kann die Wirkung von Interferenzänderungen nach der Massenkalibrierung geschätzt werden. Die Interferenz kann auf ein oder mehrere interne Referenz- oder Kalibrierionen zurückzuführen sein, die mit einem oder mehreren Analytionen interferieren. Die Interferenz kann auf ein oder mehrere Analytionen zurückzuführen sein, die mit einem oder mehreren internen Referenz- oder Kalibrierionen inter ferieren. Die Interferenz kann auf ein oder mehrere Hintergrund- oder chemische Rauschionen zurückzuführen sein, die mit einem oder mehreren internen Referenz- oder Kalibrierionen interferieren. Alternativ bzw. zusätzlich kann die Interferenz auf ein oder mehrere Hintergrund- oder chemische Rauschionen zurückzuführen sein, die mit einem oder mehreren Analytionen interferieren.
Als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die seit der letzten Kalibrierung des Massenspektrometers verstrichene Zeit schätzen. Das Verarbeitungssystem kann auch bei der Verwendung die Wirkung der thermischen Ausdehnung von einer oder mehreren Komponenten des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung schätzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge von Raumladungs-Abstoßungseffekten innerhalb des Massenspektrometers schätzen. Der Fehler infolge von Raumladungs-Abstoßungseffekten kann zumindest teilweise unter Berücksichtigung der beobachteten Intensität von einer oder mehreren Ionenspezies bestimmt werden.
Als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den während der Massenkalibrierung aufgezeichneten Fehler schätzen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den statistischen Fehler oder zufälligen Fehler bei der Bestimmung des Masse-Ladungs-Verhältnisses der Ionen schätzen. Insbesondere kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Unbestimmtheit oder Standardabweichung der Detektionszeit von einer oder mehreren Ionenspezies schätzen. Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem, insbesondere bei Verwendung eines Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysators, bei der Verwendung die Unbestimmtheit oder Standardabweichung der Detektionsfrequenz von einer oder mehreren Ionenspezies schätzen.
Vorzugsweise schätzt das Verarbeitungssystem als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies bei der Verwendung den Fehler infolge der Ionendetektionsstatistik. Das Verarbeitungssystem kann bei der Verwendung den Fehler infolge einer unzureichenden Abtastung schätzen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schätzt das Verarbeitungssystem als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies bei der Verwendung den Fehler infolge von Rechenfehlern. Vorzugsweise schätzt das Verarbeitungssystem als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies bei der Verwendung den Fehler infolge von Rundungsfehlern.
Das Verarbeitungssystem kann bei der Verwendung den Fehler in einer Mitteilungsausnahmesituation schätzen, wobei eine oder mehrere Ionenspezies innerhalb der Massenspektrumsdaten ausreichend verfälscht sind oder in ausreichendem Maße durch Interferenz beeinträchtigt sind, damit das berechnete jeweilige Fehlerband der Ionen nicht mitgeteilt wird.
Als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge einer Masseninterferenz schätzen, wobei Hintergrund- oder Interferenzionen mit im wesentlichen ähnlichen Masse-Ladungs-Verhältnissen wie Analytionen die Fähigkeit zum Auflösen der Analytionen und der Hintergrund- oder Interferenzionen beeinträchtigen. Der Fehler infolge der Masseninterferenz kann durch Vergleichen der Form einer beobachteten Massenspitze von den Massenspektrumsdaten mit der Form einer theoretischen Massenspitze geschätzt werden. Der Fehler infolge der Masseninterferenz kann beispielsweise durch Vergleichen der Abweichung der Form einer beobachteten Massenspitze entweder mit einer Gaußverteilung, einer Kosinusquadratverteilung, einer anderen mathematischen Funktion oder einem von der Form von einer oder mehreren Massenspitzen der einen oder mehreren internen Referenz- oder Kalibrierionen abgeleiteten Profil geschätzt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform schätzt das Verarbeitungssystem als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Innenspezies bei der Verwendung den Fehler infolge der Sättigung eines Detektors. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge einer Sättigung der Signalverstärkung schätzen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge von Totzeiteffekten oder verpaßten Zählungen eines Ionenzähldetektors schätzen.
Als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Innenspezies kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge des Ansprechens eines Innendetektors schätzen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge des Ansprechens eines Elektronen- oder Photoelektronenvervielfachers schätzen.
Das Verarbeitungssystem kombiniert vorzugsweise mehrere Schätzungen verschiedener Fehler. Die mehreren Schätzungen verschiedener Fehler werden vorzugsweise durch Addieren der quadrierten Schätzungen kombiniert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Massenspektrometer weiter Mittel auf, die dafür eingerichtet sind, bei der Verwendung eine Datenbank zu durchsuchen, um ein oder mehrere Ionen zu suchen, von denen bekannt ist, daß sie Masse-Ladungs-Verhältnisse aufweisen, die innerhalb eines Bereichs liegen, der in Beziehung zum bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnis von einem oder mehreren Ionen und dem jeweiligen berechneten Fehlerband für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis steht. Die Datenbank kann Einzelheiten zu Biopolymeren, Proteinen, Peptiden, Polypeptiden, Oligonucleotiden, Oligonucleosiden, Aminosäuren, Kohlenhydraten, Zuckern, Lipiden, Fettsäuren, Vitaminen, Hormonen, DNA-Abschnitten oder Fragmenten, cDNA-Abschnitten oder Fragmenten, RNA-Abschnitten oder Fragmenten, mRNA-Abschnitten oder Fragmenten, tRNA-Abschnitten oder Fragmenten, polyclonalen Antikörpern, monoclonalen Antikörpern, Ribonucleasen, Enzymen, Metaboliten, Polysacchariden, phosphorolierten Peptiden, phosphorolierten Proteinen, Glycopeptiden, Glycoproteinen oder Steroiden aufweisen. Zusätzlich bzw. alternativ kann die Datenbank Einzelheiten zu den Elektronenstoß-Massenspektren von Verbindungen aufweisen. Beispielsweise können die Bibliotheken von Wiley und/oder NBS durchsucht werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer weiter Mittel zum Berechnen elementarer Zusammensetzungen mit Masse-Ladungs-Verhältnissen innerhalb eines berechneten Fehlerbands des bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisses von einer oder mehreren Innenspezies auf. Die elementaren Zusammensetzungen werden vorzugsweise unter Verwendung der bekannten Massen oder Masse-Ladungs-Verhältnisse atomarer Elemente oder Gruppen von Elementen und/oder ihrer Isotope berechnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet, bei der Verwendung eine oder mehrere interessierende Verbindungen zu definieren und zumindest einige der bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisse und der jeweiligen berechneten Fehlerbänder zumindest einiger der verschiedenen in den Massenspektrumsdaten beobachteten Ionenspezies abzufragen, um herauszufinden, ob die eine oder die mehreren interessierenden Verbindungen in das Fehlerband zumindest einiger der verschiedenen Ionenspezies fallen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet, bei der Verwendung ein oder mehrere interessierende Masse-Ladungs-Verhältnisse zu definieren und zumindest einige der bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisse und der jeweiligen berechneten Fehlerbänder zumindest einiger der verschiedenen in den Massenspektrumsdaten beobachteten Ionenspezies abzufragen, um herauszufinden, ob die eine oder die mehreren interessierenden Masse-Ladungs-Verhältnisse in das Fehlerband zumindest einiger der verschiedenen Ionenspezies fallen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet, bei der Verwendung eine oder mehrere interessierende Verbindungen zu definieren und zumindest einige der bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisse und der jeweiligen berechneten Fehlerbänder verschiedener Ionenspezies abzufragen, die anhand mehrerer Massenspektren beobachtet wurden, welche über einen Zeitraum aufgenommen wurden, um herauszufinden, ob die eine oder die mehreren interessierenden Verbindungen in das Fehlerband zumindest einiger der anhand der mehreren Massenspektren beobachteten verschiedenen Ionenspezies fallen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet, bei der Verwendung ein oder mehrere interessierende Masse-Ladungs-Verhältnisse zu definieren und zumindest einige der bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisse und der jeweiligen berechneten Fehlerbänder verschiedener Ionenspezies abzufragen, die anhand mehrerer Massenspektren beobachtet wurden, welche über einen Zeitraum aufgenommen wurden, um herauszufinden, ob das eine oder die mehreren interessierenden Masse-Ladungs-Verhältnisse in das Fehlerband zumindest einiger der anhand der mehreren Massenspektren beobachteten verschiedenen Ionenspezies fallen.
Das Massenspektrometer weist vorzugsweise weiter eine Elektrosprayionisations-Ionenquelle ("ESI-Ionenquelle"), eine Atmosphärendruck-Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("APCI-Ionenquelle"), eine Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle ("APPI-Ionenquelle"), eine Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("LDI-Ionenquelle"), eine induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), eine Elektronenstoß-Ionenquelle ("EI-Ionenquelle"), eine Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle"), eine Feldionisations-Ionenquelle ("FI-Ionenquelle"), eine Ionenquelle mit schnellem Atombeschuß ("FAB-Ionenquelle"), eine Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS-Ionenquelle"), eine Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle ("API-Ionenquelle"), eine Felddesorptions-Ionenquelle ("FD-Ionenquelle"), eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI-Ionenquelle") und eine Desorption/Ionisation-auf-Silicium-Ionenquelle ("DIOS-Ionenquelle") auf. Die Ionenquelle kann eine kontinuierliche oder eine gepulste Ionenquelle sein.
Das Massenspektrometer umfaßt vorzugsweise einen Flugzeit-Massenanalysator, einen Quadrupol-Massenanalysator, einen Penning- oder Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("FTICR-Massenanalysator"), eine 2D-oder lineare Quadrupol-Ionenfalle und eine Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle.
Mit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie mit den folgenden Schritten vorgesehen: Erhalten von Massenspektrumsdaten unter Verwendung eines Massenspektrometers, Bestimmen eines Masse-Ladungs-Verhältnisses von n verschiedenen in den Massenspektrumsdaten beobachteten Ionenspezies und Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies, wobei die Wahrscheinlichkeit oder das Vertrauen, daß das reale, wahre, tatsächliche oder akzeptierte Masse-Ladungs-Verhältnis einer Ionenspezies in das jeweilige berechnete Fehlerband fällt, größer oder gleich x ist.
Die bevorzugte Ausführungsform ist in der Hinsicht besonders vorteilhaft, daß ein Verständnis des Fehlers in einer Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses und des Gesamtvertrauens in die Zuordnung des Masse-Ladungs-Verhältnisses zu einem Ion besonders nützlich ist, wenn die Massenzuordnung beispielsweise zu verwenden ist, um Informationen über die elementare Zusammensetzung des Ions abzuleiten.
Die bevorzugte Ausführungsform betrifft das automatische Schätzen und optionale Berichten über die erwartete oder geschätzte Genauigkeit individueller Masse-Ladungs-Verhältnismessungen. Herkömmliche Massenspektrometer sind hierzu nicht in der Lage.
Die bevorzugte Ausführungsform bietet automatisch eine Schätzung der Genauigkeit, die für individuelle Masse-Ladungs-Verhältnismessungen unbekannter Proben zu erwarten ist. Hierdurch werden genaue Grenzen des Masse-Ladungs-Verhältnisses bereitgestellt, innerhalb derer elementare Kandidatenzusammensetzungen beispielsweise in einer Datenbank von Analytionen liegen können. Das Schätzen der Genauigkeit einer Zuordnung eines Masse-Ladungs-Verhältnisses zu beobachteten Analytionen bietet auch ein Maß für das Vertrauen in solche elementaren Zusammensetzungszuordnungen. Es bietet sowohl ein Mittel zum Beschränken des Bereichs möglicher elementarer Zusammensetzungen, die möglicherweise berücksichtigt werden müssen, und es schützt auch vor einer übermäßigen Beschränkung, wodurch die Möglichkeit einer falschen Zuordnung der elementaren Zusammensetzung reduziert wird. Die bevorzugte Ausführungsform ist auch besonders vorteilhaft, wenn mit Masse-Ladungs-Verhältnissen in einer Bibliothek bekannter Ionen mit bekannten Masse-Ladungs-Verhältnissen verglichen wird.
Die Genauigkeit einer Masse-Ladungs-Verhältnismessung hängt von der Streuung der Meßwerte und der Anzahl der Messungen ab. Für eine Normalverteilung von Messungen kann die Genauigkeit anhand der Standardabweichung σ der Messungen um den Mittelwert und der Anzahl n der Messungen geschätzt werden. Die Genauigkeit einer bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnismessung ist die Differenz zwischen dem Mittelwert der Masse-Ladungs-Verhältnismessungen und dem wahren, tatsächlichen, realen oder akzeptierten Masse-Ladungs-Verhältnis des Analytions. Im allgemeinen gilt, daß, je genauer die Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses ist, desto kleiner das Unbestimmtheitsband ist und desto eingeschränkter der Bereich möglicher elementarer Zusammensetzungen ist, die Masse-Ladungs-Verhältnisse aufweisen, welche in dieses Unbestimmtheitsband fallen.
Herkömmliche Massenspektrometer und insbesondere Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer, doppelt fokussierende Magnetsektor-Massenspektrometer, Quer- und Längsbeschleunigungs-Flugzeit-Massenspektrometer und RF-Quadrupol-Massenfilter-Massenspektrometer sind in der Lage, das Masse-Ladungs-Verhältnis eines Ions auf wenige Teile je Million (ppm) des wahren Masse-Ladungs-Verhältnisses zu messen. Wenngleich diese Massenspektrometer in der Lage sind, das Masse-Ladungs-Verhältnis mit einem hohen Präzisions- und Genauigkeitsgrad zu messen, ist keine Schätzung der Genauigkeit individueller Masse-Ladungs-Verhältnismessungen möglich.
Ohne eine Schätzung der Genauigkeit einer Masse-Ladungs-Verhältnismessung ist der Wert oder der Gehalt einer solchen Masse-Ladungs-Verhältnismessung unbekannt. Ein Verständnis des möglichen Fehlers in einer Masse-Ladungs-Verhältnismessung und eine Schätzung des Vertrauens oder andernfalls in der Zuweisung des Masse-Ladungs-Ver hältnisses für ein individuelles Ion sind besonders vorteilhaft, wenn die Zuordnung des Masse-Ladungs-Verhältnisses zu verwenden ist, um Informationen über die elementare Zusammensetzung des Ions abzuleiten.
Die bevorzugte Ausführungsform ermöglicht es, das Masse-Ladungs-Verhältnisfenster, das zum Berechnen vorgeschlagener elementarer Zusammensetzungen verwendet wird, automatisch zu beschränken.
Die bevorzugte Schätzung der Genauigkeit des Masse-Ladungs-Verhältnisses kann auch verwendet werden, um ein Suchfenster geeignet festzulegen, wenn versucht wird, das gemessene Masse-Ladungs-Verhältnis oder die gemessene Masse eines Analytions mit Einzelheiten von Ionen oder Molekülen in Übereinstimmung zu bringen, die in einer Bibliothek von Ionen und Molekülen mit bekannten Masse-Ladungs-Verhältnissen oder Massen enthalten sind.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur als Beispiel mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben, wobei:
1 eine theoretische Massenspektrumsspitze zeigt,
2 die theoretische Massenspektrumsspitze zeigt, in der die Achse des Masse-Ladungs-Verhältnisses in diskrete Proben unterteilt wurde,
3 ein unkalibriertes Massenspektrum einer Referenzverbindung PFTBA zeigt,
4 zeigt, wie Restfehler nach der Massenkalibrierung recht hoch sein können, falls das Massenspektrometer nur unter Verwendung einer verhältnismäßig kleinen Datenmenge kalibriert wird,
5 zeigt, wie die Restfehler nach der Massenkalibrierung kleiner, jedoch nicht unerheblich sind, falls das Massenspektrometer unter Verwendung einer verhältnismäßig großen Datenmenge kalibriert wird,
6 einen Abschnitt eines Massenspektrums zeigt, wobei eine Auflösung von 10000 ausreicht, um zwei verschiedene Ionen aufzulösen,
7 einen Abschnitt eines Massenspektrums zeigt, wobei zwei verschiedene Ionen nicht aufgelöst werden können,
8 die Restfehler und das berechnete 95-%-Vertrauensintervall nach dem Kalibrieren gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt, und
9 ein Massenspektrum gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt, wobei das Masse-Ladungs-Verhältnis einzelner Ionen zusammen mit dem jeweiligen Fehler in der Bestimmung des Masse-Ladungs-Verhältnisses des Ions mitgeteilt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die bevorzugte Ausführungsform beinhaltet das Erreichen eines repräsentativen Werts für die Präzision und Genauigkeit einer einzelnen Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses. Hierzu werden vorzugsweise zahlreiche Fehlerquellen geschätzt und zumindest einige dieser Fehler dann kombiniert und zusammen mit jeder einzelnen Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses mitgeteilt.
Einige der Fehlerquellen, die an einer einzelnen Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses beteiligt sind und welche vorzugsweise geschätzt werden, umfassen statistische oder zufällige Fehler, wie Fehler infolge von Ionendetektionsstatistiken, Fehler infolge einer unzureichenden Abtastfrequenz, Rechenfehler (beispielsweise Abrundungsfehler) und während der Massenkalibrierung aufgezeichnete Fehler.
In einigen Fällen können Daten so sehr beschädigt sein, daß keine Schätzung des Massenmeßfehlers zuverlässig berechnet oder mitgeteilt werden kann. Diese Situationen schließen die Wirkungen von Masseninterferenzen, eine Detektorsättigung und Fehler infolge einer Instabilität oder Drift des Massenspektrometers nach einer Kalibrierung oder zwischen Kalibrierungen ein.
Der zufällige Fehler bei der Bestimmung des Masse-Ladungs-Verhältnisses eines Ions wird häufig durch die Ionenstatistik dominiert. Eine Massenspektrumsspitze in einem Massenspektrum ist das Ergebnis des Detektierens einer Anzahl von einer Ionenquelle erzeugter Ionen. Ein Beispiel einer theoretischen Massenspitze ist in 1 dargestellt. 1 zeigt eine theoretische Massenspitze, die für Ionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 300 beobachtet werden kann. Die detektierten Ionen, die alle von der gleichen Ionenspezies sind, haben eine Verteilung der Masse-Ladungs-Verhältnisse, die um einen Mittelwert zentriert ist und innerhalb einer definierten Masseneinhüllenden liegt. Je schmaler die Massen- oder Spitzeneinhüllende ist, desto mehr ist ein Massenspektrometer in der Lage, zwischen Ionen mit sehr kleinen Differenzen des Masse-Ladungs-Verhältnisses zu unterscheiden. Die Massenauflösung R kann als:
definiert werden, wobei M das Masse-Ladungs-Verhältnis des Mittelwerts einer Massen- oder Spitzeneinhüllenden ist und δM die Breite der Massen- oder Spitzeneinhüllenden in Masseneinheiten ist, die in einer spezifischen Weise definiert ist, beispielsweise an der Halbwertsbreite (Full Width Half Maximum – FWHM). Der Mittelwert dieser Verteilung ist die Schätzung des Masse-Ladungs-Verhältnisses für die beobachtete Massenspitze.
Falls die Verstärkungseigenschaften des Detektions- und Verstärkungssystems bekannt sind, kann die Fläche der Massenspektrumsspitze in bezug auf die absolute Anzahl der Ionen innerhalb der Massen- oder Spitzeneinhüllenden ausgedrückt werden.
In 2 wurde die Skala des Masse-Ladungs-Verhältnisses in eine Anzahl diskreter Proben unterteilt. Jede Probe wird durch eine Indexnummer i beschrieben, und jeder Indexnummer i ist ein Wert des Masse-Ladungs-Verhältnisses M_i zugeordnet. Es wurde der Einfachheit halber angenommen, daß die y-Achse die an jedem bestimmten Wert des Masse-Ladungs-Verhältnisses M_i gemessene absolute Anzahl der Ionen I_i darstellt. Es wird auch angenommen, daß jedes detektierte Ion zu einem Signal derselben Amplitude führt. Der Mittelwert M_mean dieser Verteilung ist gegeben durch:
gilt und N die Gesamtzahl der detektierten Ionen ist. Der Mittelwert stellt den Wert des gemessenen Masse-Ladungs-Verhältnisses der Spitze dar.
Die in 2 dargestellte Massenspektrumsspitze kann als eine Wahrscheinlichkeitsverteilung mit einer Populationsvarianz V von Ionenankünften angesehen werden, die anhand
geschätzt werden kann.
Die Standardabweichung σ_M um den Mittelwert für diese Ausgangspopulation ist gegeben durch:
Aus der theoretischen Statistik ergibt sich, daß, falls der Wert des Masse-Ladungs-Verhältnisses auf der Grundlage eines zu dieser Verteilung gehörenden einzigen aufgezeichneten Ions gemessen wird, der für dieses Ion aufgezeichnete Wert M_i die wahrscheinlichste Schätzung des Mittelwerts der Verteilung ist. Die geschätzte Unsicherheit dieser Einzelmessung ist gegeben durch σ_M.
Falls die Messung für N Einzelionen wiederholt wird, kann ein durchschnittlicher Mittelwert erzeugt werden. Dieser durchschnittliche Mittelwert weist eine Unbestimmtheit oder Standardabweichung σ_c von
auf, wobei σ_c die Standardabweichung bei der Messung des Zentrums einer Massenspektrumsspitze mit einer Standardabweichung σ_M der Ausgangspopulation und N enthaltenen Ionen darstellt.
Die vorstehenden Ausdrücke können in Beziehung zu einer Spitzenform gesetzt werden. Die Form einer typischen Massenspektrumsspitze kann jedoch durch eine Gaußverteilung genähert werden. Unter Annahme einer Gaußverteilung und δM, definiert bei der vollen Halbwertsbreite (FWHM), ergibt sich:
Dies ermöglicht es, daß die Unbestimmtheit der Bestimmung des Massenzentrums der Spitze in bezug auf δM und die Anzahl N der aufgezeichneten Ionen ausgedrückt wird. Der nachstehende Ausdruck ergibt die Unbestimmtheit in der Messung in Masseneinheiten:
Aus der Integration der Gaußschen Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung ergibt sich, daß etwa 95 % der Messungen für ein gegebenes δM und N innerhalb von ± 2σ_c liegen. Diese Spanne wird als 95-%-Vertrauensgrenze bezeichnet.
Die vorstehend abgeleiteten Gleichungen beschreiben die statistischen Beschränkungen der Bestimmung des Massenzentrums der Spitze in einer Situation, in der jedes detektierte Ion ein identisches Ansprechen ergibt.
Typischerweise verwenden Massenspektrometer Vervielfachersysteme zum Verstärken des Signals von den einzelnen Ionen, um die Detektion zu gewährleisten. Diese Vervielfacher umfassen Elektronenvervielfacher, Photoelektronenvervielfacher und Mikrokanalplatten in einer Vielzahl von Konfigurationen, und sie werden häufig in Zusammenhang mit elektronischen Verstärkungsvorrichtungen verwendet. Infolge der statistischen Eigenschaften einiger dieser Vorrichtungen weisen Ionen mit dem gleichen Masse-Ladungs-Verhältnis ein Ansprechen auf, das durch eine getrennte Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion bestimmt ist. Wenn ein analoges Signalaufzeichnungssystem (beispielsweise eine Analog-Digital-Aufzeichnungseinrichtung ADC) verwendet wird, führt diese Verteilung zu einer Erhöhung der Unbestimmtheit der Bestimmung des Zentrums einer Massenspektrumsspitze. Diese Erhöhung kann berechnet werden, falls die Verteilung des Ionenansprechens gut gekennzeichnet ist und dann in die Schätzung des Fehlers aufgenommen werden. Wenn ein Ionenzählsystem (beispielsweise eine Zeit-Digital-Aufzeichnungseinrichtung TDC) verwendet wird, braucht dieser Effekt nicht berücksichtigt zu werden.
In manchen Fällen kann es ungenügend bzw. zu wenige Proben über eine Massenspektrumsspitze geben, um ihr Zentrum genau zu bestimmen. Dieser Fehler sollte Idealerweise minimiert werden. Falls er jedoch erheblich ist, könnte er vorzugsweise in eine endgültige Quantifizierung des Gesamtfehlers aufgenommen werden.
Wenn die Masse auf weniger als 1/1000 einer Masseneinheit (gemeinhin als ein Millidalton (mDa) bezeichnet) gemessen wird, ist es wichtig, daß Berechnungen ausgeführt werden und mit einer geeigneten Anzahl von Dezimalstellen angegeben werden, um unnötige Rundungsfehler zu vermeiden. Falls beispielsweise eine Massenmessung eines Ions mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 50 ausgeführt wird und das Ergebnis auf vier Dezimalstellen gerundet wird, beträgt der mögliche Fehler infolge dieses Rundens 50,0000 ± 0,00005. In Teile je Million (ppm) ausgedrückt, ist dies 50 ± 1 ppm.
Beim Kalibrieren wird eine Referenzverbindung oder eine Mischung von Referenzverbindungen eingeleitet, woraus sich Massenspektrumsspitzen ergeben, die genau bekannte elementare Zusammensetzungen und damit genau bekannte Masse-Ladungs-Verhältnisse aufweisen. Der experimentell gemessene Wert des Masse-Ladungs-Verhältnisses für jede der Kalibrierungsspitzen wird dann mit den bekannten Referenzwerten des Masse-Ladungs-Verhältnisses verglichen, und eine geeignete Kalibrierfunktion oder geeignete Kalibrierfunktionen können dann auf folgende experimentelle Daten angewendet werden. Die Kalibrierfunktion gewährleistet, daß eine unbekannte Probe so weit wie möglich richtig kalibriert wird. Der Zweck dieser Kalibrierfunktion besteht darin, den gemessenen Wert des Masse-Ladungs-Verhältnisses von Referenzionen so dicht wie möglich gegen die theoretische Masse der Referenzverbindung einzustellen.
Solange statistische Fehler gering sind, kompensiert diese Prozedur alle vorhandenen systematischen Fehler. Systematische Fehler bei Massenmessungen sind Verschiebungen des Meßwerts, welche unabhängig davon gleich bleiben, wie oft die Messung wiederholt wird. Alle nach dem Kalibrieren verbleibenden Restfehler können als zufällige Fehler behandelt werden.
Idealerweise sollte während des Kalibrierens ein ausreichendes Signal erfaßt werden, so daß der statistische Fehler infolge einer ungenügenden Anzahl von Ionen vernachlässigbar ist. Dies ist jedoch möglicherweise nicht immer möglich.
Anhand der vorstehend entwickelten statistischen Ausdrücke ist es möglich, jeder Spitze bei der Kalibrierung einen Wert der Zentroid-Standardabweichung bzw. der Standardabweichung des Massenzentrums zuzuweisen. Dieser kann verwendet werden, um eine geeignete Gewichtung auf jeden Wert des Masse-Ladungs-Verhältnisses anzuwenden, wenn eine Kalibrierfunktion oder Kalibrierfunktionen an die Kalibrierungsdaten angepaßt werden. Diese Informationen können verwendet werden, um vorherzusagen, wie Fehler infolge der Statistik der anfänglichen Kalibrierung die Unbestimmtheit der endgültigen Analytmassenmessung beeinflussen. Dies wird weiter mit Bezug auf die 3 – 5 erläutert.
3 zeigt ein unkalibriertes Fragmentionen-Massenspektrum über dem Masse-Ladungs-Verhältnisbereich von 300 – 620, das sich aus einer Referenzverbindung Perfluortributylamin (PFTBA) ergibt, das unter Verwendung einer im positiven Innenmodus betriebenen Elektronenstoß-Ionenquelle ("EI-Ionenquelle") erhalten wurde. Die Ionen wurden unter Verwendung eines Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysators analysiert. PFTBA ist ein übliches Referenzmaterial für Elektronenstoß-Massenspektrometriestudien. Als Ergebnis des Ionisationsprozesses wurde das Molekülion mit einem nominellen Masse-Ladungs-Verhältnis von 671 in eine Anzahl unterschiedlicher Fragmentionen mit unterschiedlichen Masse-Ladungs-Verhältnissen fragmentiert. Das Molekülion läßt sich daher nicht in dem sich ergebenden Fragmentationsmassenspektrum beobachten, von dem ein Abschnitt in 3 dargestellt ist.
Bei Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysatoren ist der Wert des Masse-Ladungs-Verhältnisses proportional zum Quadrat der Flugzeit der Ionen in einem Drift- oder Flugbereich des Massenanalysators. Durch Vergleichen der Wurzel der Flugzeit eines Referenzions mit dem bekannten Masse-Ladungs-Verhältnis des Referenzions kann eine Beziehung zwischen der Flugzeit und dem Masse-Ladungs-Verhältnis festgelegt werden. Diese Beziehung kann dann verwendet werden, um unter Verwendung eines Verfahrens gewichteter kleinster Quadrate einen Kalibrierausdruck zu erzeugen, der auf einem polynomialen Ausdruck dritter Ordnung beruht.
4 zeigt die Restfehler nach der Erzeugung eines solchen Kalibrierausdrucks auf der Grundlage einer verhältnismäßig kleinen Datenmenge. In 4 gibt die x-Achse die berechneten Masse-Ladungs-Verhältnisse verschiedener Fragmentionen an, die von PFTBA auf der Grundlage seiner bekannten empirischen Formel abgeleitet wurden. Die y-Achse stellt die Differenz zwischen dem kalibrierten Masse-Ladungs-Verhältnis der Fragmentionen und den bekannten Referenzwerten des Masse-Ladungs-Verhältnisses nach dem Ausführen der Kalibrierung dar. Auf der Achse ist der Fehler in Teilen je Million (ppm) dargestellt. Die vertikalen Linien stellen ± 2σ_c dar, wobei σ_c die statistische Unbestimmtheit der Spitzenzentrumsbestimmung in ppm ist. Diese Fehlerbalken stellen die berechnete Streuung dar, die für den mitgeteilten Masse-Ladungs-Verhältniswert von wiederholten Messungen jedes Kalibrierungspunkts innerhalb einer Vertrauensgrenze von 95 erwartet werden könnte. Die Fehlerbalken sind umgekehrt proportional zur Wurzel der Intensität.
5 zeigt eine ähnliche Darstellung, die jedoch unter Verwendung eines viel größeren Datensatzes erhalten wurde. Die Fehlerbalken sind sehr klein, sie sind aber dennoch vorhanden, und der Gesamtfehler ist nun über den ganzen Bereich kleiner als ±1 ppm. Die Abweichung der Kalibrierergebnisse vom Berechnungsergebnis spiegelt ein Restelement des systematischen Fehlers wider. Dieser Fehler kann weiter reduziert werden, indem ein polynomialer Ausdruck höherer Ordnung oder ein alternatives Kurvenanpaßverfahren verwendet wird.
Die in den 4 und 5 dargestellten Ergebnisse wurden beim selben experimentellen Durchgang aufgenommen. PFTBA wurde fortlaufend in die Ionenquelle eingebracht, und Massenspektren wurden bei einer Rate von einem Massenspektrum je Sekunde aufgenommen. Daten von mehreren Massenspektren wurden vor dem Kalibrieren gemittelt. 4 zeigt den Fehler für eine Mittelung über 20 s einer Datensammlung, während 5 den Fehler für eine Mittelung über 30 Minuten einer Datensammlung zeigt. Die in 5 dargestellten Ergebnisse stellen daher einen Datensatz dar, der in etwa das 90Fache des in 4 verwendeten Datensatzes ist. Die Fehlerbalken, die auf Ionenstatistiken allein beruhen, sind in 5 etwa um das 9,5 Fache (Wurzel von 90) kleiner als in 4.
Es ist in 4 ersichtlich, daß der Fehler infolge der Statistik innerhalb der Kalibrierung wegen der Änderung der Signalintensität für verschiedene Massenbereiche variiert. Die Fehler werden in diesem Fall durch den berechneten statistischen Fehler an jedem Datenpunkt dominiert.
In dem spezifischen Beispiel des Kalibrierens eines Flugzeit-Massenspektrometers wurden Koeffizienten eines Polynoms dritter Ordnung der Form
berechnet, wobei Me_ref(i) der berechnete Masse-Ladungs-Verhältniswert der Referenzspitze i auf der Grundlage der bekannten empirischen Formel ist und M_est(i) der Masse-Ladungs-Verhältniswert der vor dem Kalibrieren aufgezeichneten Referenzspitze i ist.
Beim Verfahren wird die Summe der quadrierten Differenz zwischen den geschätzten Masse-Ladungs-Verhältniswerten M_est(i) und des durch die berechnete statistische Varianz σ_c(i) ² jeder geschätzten Messung berechneten Masse-Ladungs-Verhältniswerts des Referenzmaterials M_ref(i) minimiert, wobei i ein Index ist, der einzelne Punkte bei der Kalibrierung bezeichnet und N die Gesamtzahl der Punkte bei der Kalibrierung ist. Diese Summe wird durch das Symbol χ² bezeichnet:
Die Koeffizienten der Polynomfunktion werden angepaßt, um den niedrigsten Wert von χ² zu erhalten. Der χ²-Wert ergibt eine Gesamtschätzung der Güte der Anpassung des Kalibrierausdrucks und kann zum Bereitstellen grober Annahme- oder Ablehnungskriterien für eine gegebene Kalibrierung verwendet werden.
Andere Tests zur Güte der Anpassung können an diesem Datentyp, abhängig von der Anzahl der Kalibrierpunkte und vom verfolgten Kalibrieransatz, ausgeführt werden. Im Prinzip können auch andere Verfahren zum Ablehnen oder zur Annahme der Kalibrierung verwendet werden.
Bei Verwendung des vorstehend erwähnten Verfahrens der Anpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate kann die Varianz der berechneten Koeffizienten in dem polynomialen Ausdruck zusammen mit der Kovarianz berechnet werden. Diese Informationen können zum Berechnen der Varianz und damit der Standardabweichung einer Messung jedes Masse-Ladungs-Verhältnisses innerhalb des Masse-Ladungs-Verhältnisbereichs dieser Kalibrierung verwendet werden. Diese Standardabweichung kann mit anderen statistischen Informationen kombiniert werden, um einen geschätzten Gesamtfehler in einer folgenden Messung zu erhalten.
Wenngleich beim vorstehend beschriebenen Kalibrierverfahren ein Polynom n-ter Ordnung nach der Methode kleinster Quadrate verwendet wird, können auch andere Kalibrierschemata eingesetzt werden, wie beispielsweise eine nichtlineare und lineare Regression und Splines. Diese können für bestimmte Datentypen oder Massenanalysatoren besser geeignet sein. Es ist in jedem Fall möglich, Informationen über den vorhergesagten Fehler bei speziellen werten des Masse-Ladungs-Verhältnisses auf der Grundlage der Statistik der einzelnen Kalibrierspitzen zu entnehmen.
Es gibt viele mögliche Quellen systematischer Fehler bei der Massenmessung. Viele dieser Verschiebungen sind jedoch während einer Messung konstant und können durch sorgfältiges Charakterisieren des Systems aus dem Endergebnis entfernt werden. Diese Charakterisierung oder Kalibrierung ist wesentlich, um zu gewährleisten, daß die nachfolgende Messung so genau wie möglich ist. Falls ein systematischer Fehler identifiziert wird, der nicht quantifiziert werden kann, kann keine zuverlässige Schätzung der Gesamtgenauigkeit gegeben werden.
Einige Quellen systematischer Fehler sind im Laufe der Messung möglicherweise nicht konstant oder können während der Kalibrierung nicht genau vorhergesagt und korrigiert werden. Ein Beispiel hierfür ist eine nicht aufgelöste Masseninterferenz.
6 zeigt ein Massenspektrum, bei dem angenommen wird, daß der statistische Fehler vernachlässigbar ist. Es sind zwei Massenspitzen dargestellt, die zwei verschiedenen Ionenspezies entsprechen. Es wird angenommen, daß die zwei Massenspitzen eine Gaußverteilung aufweisen. Die erste Massenspitze P1 hat einen mittleren Masse-Ladungs-Verhältniswert von M1. Die zweite Massenspitze P2 hat einen mittleren Masse-Ladungs-Verhältniswert von M2. Die Intensität der zweiten Spitze P2 ist auf die Hälfte derjenigen der ersten Massenspitze P1 gelegt. Beide Massenspitzen P1, P2 haben eine Halbwertsbreite δM von 0,05 Masseneinheiten. Die Massenauflösung beträgt daher 10000 (FWHM-Definition). In dem in 6 dargestellten speziellen Beispiel ist M1 500,0000 und M2 500,1500, so daß die Trennung zwischen M1 und M2 0,15 Masseneinheiten entspricht. Es ist klar, daß die Auflösung 10000 mehr als ausreicht, um die zwei verschiedenen Spitzen P1, P2 zu trennen und um eine genaue Bestimmung des Mittelwerts der Spitzen M1, M2 zu ermöglichen.
7 zeigt ein Szenario, bei dem die Trennung zwischen den beiden verschiedenen Massenspitzen P1, P2 von 0,15 Masseneinheiten auf nur 0,05 Masseneinheiten verringert wurde, wobei M1 beispielsweise 500,0000 ist, M2 jedoch nun 500,0500 ist. Es ist ersichtlich, daß die beiden Massenspitzen P1, P2 nun nicht aufgelöst werden können. Die sich ergebende fett dargestellte einzige asymmetrische Massenspitze hat einen mittleren Masse-Ladungs-Verhältniswert Mr von 500,0167. Die erste Massenspitze P1 kann ein Analytion sein, das gemessen werden soll, während die zweite Massenspitze P2 ein unerwartetes nicht aufgelöstes Hintergrund- oder Interferenzion sein kann. Demgemäß hat die Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses der ersten Massenspitze P1 (des Analyts) einen Fehler E_M1, wobei
In dem dargestellten und in bezug auf 7 beschriebenen spezifischen Beispiel ist der Fehler E 0,0167 da ( 3 3 , 4 ppm).
Masseninterferenzeffekte, die systematische Fehler hervorrufen, können durch Untersuchen der Form der Massenspektrumsspitze, verglichen mit einem idealisierten Modell der erwarteten Spitzenform bei einem bestimmten Masse-Ladungs-Verhältniswert, ersannt und in manchen Fällen näherungsweise quantifiziert werden. Diese ideale Spitzenform kann anhand derjenigen von Standard-Referenzspitzen vor einer Massenmessung chaeakterisiert werden. In manchen Fällen kann eine Gaußsche Spitzenform angenommen werden. Falls die Spitzenform oder -breite von einem vorgegebenen Kriterium abweicht, ist die Genauigkeit der Messung dieses Masse-Ladungs-Verhältniswerts gering. Der Grad, bis zu dem dieser Effekt genau quantiziert werden kann, hängt von der Kompliziertheit des verwendeten Spitzendetektionsalgorithmus ab.
Eine andere Quelle systematischer Fehler kann sich ergeben, wenn die aufgezeichnete Signalintensität den Arbeitsbereich einer Signalverstärkungs- und/oder einer Detektionsvorrichtung übersteigt. Bei bestimmten Massenanalysatoren kann eine Massenmeßgenauigkeit auch durch eine Raumladungsabstoßung innerhalb des Massenanalysators selbst bewirkt werden. Diese Effekte können zu Verschiebungen im aufgezeichneten Masse-Ladungs-Verhältnis, beispielsweise infolge von Verzerrungen der Form der Massenspektrumsspitze mit zunehmender Intensität, führen. Die Eigenschaften des jeweiligen Massenanalysators und der verwendeten Detektionselektronik sollten Idealerweise vor der Messung festgestellt werden und die Obergrenze des Bereichs, bei dem eine geeignete Messung der Massengenauigkeit mitgeteilt werden kann, sollte herausgefunden werden.
Eine zusätzliche Quelle systematischer Fehler kann sich aus einer Änderung der Bedingungen, unter denen das Massenspektrometer arbeitet, in bezug auf jene Bedingungen, die existierten, als das System kalibriert wurde, ergeben. Falls ein Systemparameter geändert wurde, der dazu führt, daß die Kalibrierung ungültig wird, ist die endgültige Massenmessung fehlerhaft. Diese Situation kann beispielsweise infolge eines Benutzereingriffs, des Versagens einer Leistungsversorgung, Interferenz von einer externen Quelle elektromagnetischer Strahlung oder einer durch Umgebungstemperaturänderungen hervorgerufenen Massendrift auftreten. Der Zeitraum, der zwischen dem Ausführen oder Prüfen einer Kalibrierung unter Verwendung einer geeigneten Referenzverbindung und dem Berichten über eine Massenmessung verstrichen ist, wird vorzugsweise überwacht. Je länger dieser Zeitraum wird, umso geringer ist vorzugsweise die Genauigkeit, die der endgültigen Messung zugewiesen wird.
Wenngleich der Fehler in der endgültigen Messung möglicherweise nicht leicht quantifizierbar ist, ist es wichtig, daß Anstrengungen unternommen werden, diese Situation zu erkennen und eine allgemeine Unbestimmtheit der Genauigkeit mit jeder präsentierten Messung zu reflektieren.
Um einen Gesamtwert für die Genauigkeit einer einzelnen Messung zu bestimmen, können mögliche Fehler (vorstehend beschrieben), die sich bei jedem Schritt beim Massenmeßprozeß ergeben, vorzugsweise untersucht werden.
Bei der Instrumentenkalibrierprozedur aufgezeichnete Fehler wurden vorstehend beschrieben. Kalibrierungen werden im allgemeinen einige Zeit vor dem Ausführen einer Massenmessung eines Analyten vorgenommen. Infolge der Empfindlichkeit von Leistungsversorgungen für Temperaturdrifts und die thermische Ausdehnung der Komponenten und Materialien, die bei der Konstruktion von Massenanalysatoren verwendet werden, ist es erforderlich, diese Drift im Laufe der Zeit zu erkennen und zu korrigieren.
Um zu gewährleisten, daß kleineren Instrumentendrifts Rechnung getragen wird, wenn eine Massenmessung vorgenommen wird, kann gleichzeitig mit dem Ausführen einer Messung oder innerhalb eines kurzen Zeitraums vor oder nach dieser eine interne Referenzverbindung eingebracht werden. Dies ermöglicht es nicht nur, daß der Kalibrierausdruck in bezug auf kleine Änderungen angepaßt wird, sondern es wird dadurch auch eine interne Prüfung der Stabilität des Systems bereitgestellt. In einem Flugzeit-Massenspektrometer kann beispielsweise eine Einzelpunkt-Massenkorrektur vorgenommen werden. Es wird ein Referenzmaterial eingeleitet, und das gemessene Masse-Ladungs-Verhältnis einer sich von diesem Referenzmaterial ergebenden einzelnen Massenspektrumsspitze wird vorzugsweise während des Experiments überwacht. Die empirische Formel und damit das berechnete Masse-Ladungs-Verhältnis für den internen Kalibrierungsstoff ist bekannt. Änderungen der Gesamtverstärkung des Kalibrierausdrucks können von Massenspektrum zu Massenspektrum vorgenommen werden. Falls mehr als eine interne Referenzspitze vorhanden ist, können komplexere Änderungen des gesamten Kalibrierausdrucks, einschließlich einer Korrektur einer Offsetdrift, vorgenommen werden.
Ein Fehler in der Bestimmung des Masse-Ladungs-Verhältniswerts der internen Referenz führt zu einem Fehler in der Massenmessung des Analyts. Alle vorstehend beschriebenen Fehlerquellen sollten vorzugsweise für die Messung des internen Referenz-Masse-Ladungs-Verhältnisses geschätzt werden.
Bei Techniken, bei denen das sekundäre Referenzmaterial genau zur gleichen Zeit wie die Analytverbindung eingeleitet wird, kann eine Masseninterferenz von Hintergrundspitzen oder von Analytspitzen auftreten. Bei chromatographischen Techniken ändert sich die Intensität der Analytverbindung im Laufe der Zeit, wenn eine chromatographische Spitze eluiert. Die interne Referenzverbindung bleibt jedoch bei einer im wesentlichen konstanten Intensität. Auf der Grundlage der Intensität und der Auflösung der internen Referenzspitze kann die erwartete kurzzeitige Streuung des gemessenen Masse-Ladungs- Verhältniswerts hierfür berechnet werden. Falls sich der Masse-Ladungs-Verhältniswert der internen Referenzspitze um erheblich mehr als die berechnete kurzfristige statistische Streuung ändert, ist es wahrscheinlich, daß eine Masseninterferenz bei der internen Referenzspitze aufgetreten ist. Dies könnte auf eine Masseninterferenz infolge des Eluierens der Analytverbindung oder infolge des Eluierens einer Verunreinigungsverbindung, die nicht in Beziehung zum Analyten steht, zurückzuführen sein. Alternativ kann die Verschiebung auf eine Instrumentenparameteränderung, das Versagen einer Leistungsversorgung oder eine Interferenz von einer externen Quelle elektromagnetischer Strahlung zurückzuführen sein. Falls diese Verschiebung größer als die statistische Streuung der internen Referenzmessung ist, kann der sich ergebende Fehler in der Genauigkeit der Analytspitze geschätzt und angegeben werden. Es können Anstrengungen unternommen werden, um zwischen einer durch eine interne Referenz korrigierten Langzeitdrift und einer systematische Meßfehler hervorrufenden kurzzeitigen Instabilität zu unterscheiden. Diese Massenverschiebung kann charakteristisch in einer ähnlichen Zeitskala wie die Elutionsbreite der chromatographischen Spitze auftreten.
Vorzugsweise sollten alle vorstehend beschriebenen Quellen statistischer und möglicher systematischer Fehler für die Analytspitzenmessung geschätzt werden.
Zusätzlich werden vorzugsweise während des Zeitraums der chromatographischen Elution unter Verwendung chromatographischer Trenntechniken mehrere Massenmessungen der Analytspitze vorgenommen. Diese werden anschließend Bemittelt und als ein endgültig mitgeteiltes Masse-Ladungs- Verhältnis präsentiert. Es wird erwartet, daß die individuellen Messungen über die chromatographische Spitze auf der Grundlage ihrer individuellen Intensitäten eine statistische Schwankung aufweisen. Falls ein Satz von Massenmessungen von einer Spitze einer eluierenden Verbindung, verglichen mit dem, was erwartet wird, eine außergewöhnlich große Wertespanne (σ) aufweist, kann hierdurch das Vorhandensein einer Interferenz von gemeinsam eluierenden oder teilweise gemeinsam eluierenden Verbindungen angegeben werden. In diesen Situationen kann keine zuverlässige Schätzung der Genauigkeit angegeben werden.
Falls alle vorstehend angegebenen berechneten Fehler in gemeinsamen Einheiten, beispielsweise Masseneinheiten oder Teilen je Million (ppm) im Masse-Ladungs-Verhältnis bestimmt werden, können die einzelnen Fehler im Quadrat addiert werden, um eine Gesamtschätzung der einer einzelnen Massenmessung zugeordneten Fehler zu erhalten:
wobei σ₁ bis σ_n die für jeden Beitrag zum statistischen Fehler berechneten Standardabweichungen darstellen und σ_T die gesamte berechnete Standardabweichung bei der Messung des Masse-Ladungs-Verhältniswerts des Analytions ist.
Die geschätzte Genauigkeit der Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses wird vorzugsweise aufgezeichnet und wahlweise mit jeder in einem Massenspektrum angezeigten oder aufgelisteten Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses präsentiert. Der vorstehend erwähnte Wert stellt eine Streuung in Vielfachen von ± σ_T um den Mittelwert dar. Auf der Grundlage einer Gaußverteilung kann das Vertrauen in die dargestellte Messung für verschiedene Vielfache von ± σ_T ausgedrückt werden. Die nachstehende Tabelle gibt einige von einer Gaußverteilung abgeleitete gemeinsame Vertrauensgrenzen an.
Es kann beispielsweise ein Wert von ± 2,5σ_T angegeben werden, der ein Vertrauensniveau von 98,76 % darstellt. Dieser Wert kann als eine Angabe innerhalb eines Massenspektrums oder einer Massenspektrumsliste erscheinen und/oder in die Ausgabe elementarer Verbindungsberechnungsergebnisse aufgenommen werden.
Die Genauigkeit der Messung kann auch durch automatisches Festlegen der Anzahl der Dezimalstellen für eine Angabe des Masse-Ladungs-Verhältnisses angegeben werden, die dazu dienen, die berechnete Vertrauensgrenze widerzuspiegeln.
Es ist wichtig, keinen zu hohen Genauigkeitswert anzugeben, insbesondere wenn das minimale ppm-Fenster, das zur Berechnung vorgeschlagener möglicher Elementverteilungen verwendet wird, beschränkt wird. Situationen, in denen nicht genügend Daten verfügbar sind, um eine aussagekräftige Schätzung des Gesamtfehlers bei der Massenmessung zu berechnen, sollten bestimmt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine Schätzung des berechneten Fehlers vorzugsweise nur angezeigt, wenn eine interne Referenzverbindung während der Messung vorhanden war oder eine Korrektur innerhalb eines annehmbaren Zeitraums vorgenommen wurde.
Die während der Messung verwendete Massenkalibrierung sollte gültig sein. Die Kriterien, die die Gültigkeit der Kalibrierung festlegen, sollten für ein individuelles Massenspektrometer festgelegt werden. Diese Kriterien umfassen Änderungen an kritischen Instrumentenparametern, welche die Kalibrierung beeinflussen könnten, oder einen Fall, in dem seit dem Ausführen der Kalibrierung ein unannehmbar langer Zeitraum verstrichen ist.
Die 8 und 9 veranschaulichen das bevorzugte Verfahren, das auf die genaue Massenmessung einer Mischung unter Verwendung einer Elektrosprayionisation (ESI) ionisierter Polyethylenglycole angewendet wird. Die sich ergebenden Ionen wurden unter Verwendung eines Querbeschleunigungs-Flugzeit-Massenspektrometers analysiert. 8 zeigt die Restfehler nach der Kalibrierung. Die x-Achse stellt den berechneten Masse-Ladungs-Verhältniswert der Kalibrierspitzen auf der Grundlage ihrer bekannten empirischen Formel dar. Die y-Achse stellt die Differenz zwischen den kalibrierten Masse-Ladungs-Verhältniswerten und den bekannten Referenz-Masse-Ladungs-Verhältniswerten nach dem Ausführen der Kalibrierung dar. Die y-Achse ist in Teile-je-Million-Fehlereinheiten (ppm) dargestellt. Die vertikalen Linien stellen ± 2σ_c dar, wobei σ_c die statistische Unbestimmtheit der Bestimmung des Spitzenzentrums in ppm ist. Die Fehlerbalken stellen die berechnete Streuung dar, die anhand des mitgeteilten Masse-Ladungs-Verhältnisses von wiederholten Messungen jedes Kalibrierpunkts innerhalb einer 95-%-Vertrauensgrenze erwartet werden konnte. Die gepunkteten Linien stellen vorhergesagte 95-%-Vertrauensgrenzen für aufeinanderfolgende Messungen innerhalb des Masse-Ladungs-Verhältnisbereichs der Kalibrierung dar. Diese Grenzen wurden auf der Grundlage der Varianz und Kovarianz berechnet, die unter Verwendung einer gewichteten linearen Regression dritter Ordnung nach der Methode der kleinsten Quadrate berechnet wurden.
9 zeigt ein Massenspektrum gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Mischung nach der Kalibrierung unter Verwendung eines Ausdrucks, der von der in 8 dargestellten Kalibrierung abgeleitet wurde. Das Ion mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 745,41977 wurde als eine interne, sekundäre Einzelpunkt-Referenzkorrektur verwendet, und es ist daher für dieses bestimmte Ion kein Fehlerband angegeben.
Die vorhergesagten Fehler für jede Messung des Masse-Ladungs-Verhältnisses wurden kombiniert, um einen Gesamtvertrauensbereich von 95 % für jede Messung bereitzustellen. Die in dem in 9 dargestellten Massenspektrum gezeigten Masse-Ladungs-Verhältniswerte sind mit den vorhergesagten 95-%-Vertrauensbereichen versehen und auch auf drei Dezimalstellen gerundet, um die vorhergesagte Genauigkeit der Messungen widerzuspiegeln.
Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, daß verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne von dem in den anliegenden Ansprüchen dargelegten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Massenspektrometer mit einem Massenanalysator und einem Verarbeitungssystem, wobei das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet ist, Massenspektrumsdaten zu erhalten, um ein Masse-Ladungs-Verhältnis von n verschiedenen in den Massenspektrumsdaten beobachteten Ionenspezies zu bestimmen und ein jeweiliges Fehlerband für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies zu berechnen, wobei die Wahrscheinlichkeit oder das Vertrauen, daß das reale, wahre, tatsächliche oder akzeptierte Masse-Ladungs-Verhältnis einer Ionenspezies in das jeweilige berechnete Fehlerband fällt, größer oder gleich x % ist.
Massenspektrometer nach Anspruch 1, wobei n in einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Bereich fällt: (i) 1, (ii) 2 – 5, (iii) 5 – 10, (iv) 10 – 15, (v) 15 – 20, (vi) 20 – 25, (vii) 25 – 30, (viii) 30 – 35, (ix) 35 – 40, (x) 40 – 45, (xi) 45 – 50, (xii) ≥ 50, (xiii) ≥ 60, (xiv) ≥ 70, (xv) ≥ 80, (xvi) ≥ 90 und (xvii) ≥ 100.
Massenspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, wobei x in einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Bereich fällt: (i) < 1, (ii) 1 – 5, (iii) 5 – 10, (iv) 10 – 15, (v) 15 – 20, (vi) 20 – 25, (vii) 25 – 30, (viii) 30 – 35, (ix) 35 – 40, (x) 40 – 45 und (xi) 45 – 50.
Massenspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, wobei x in einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Bereich fällt: (i) 50 – 55, (ii) 55 – 60, (iii) 60 – 65, (iv) 65 – 70, (v) 70 – 75, (vi) 75 – 80, (vii) 80 – 85 und (viii) 85 – 90.
Massenspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, wobei x in einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Bereich fällt: (i) 90 – 91, (ii) 91 – 92, (iii) 92 – 93, (iv) 93 – 94, (v) 94 – 95, (vi) 95 – 96, (vii) 96 – 97, (viii) 97 – 98, (ix) 98 – 99, (x) 99 – 99,5, (xi) 99,5 – 99,95, (xii) 99,95 – 99,99 und (xiii) 99,99 – 100.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiter Mittel zum Mitteilen des Masse-Ladungs-Verhältnisses zumindest einiger der n Ionenspezies zusammen mit dem jeweiligen berechneten Fehlerband für jedes Masse-Ladungs-Verhältnis aufweist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Massenspektrumsdaten Daten einschließen, die sich auf die Zeit beziehen, zu der verschiedene Ionenspezies detektiert wurden.
Massenspektrometer nach Anspruch 7, wobei die Daten, die sich auf die Zeit beziehen, zu der verschiedene Ionenspezies detektiert wurden, in Daten umgewandelt werden, die sich auf das Masse-Ladungs-Verhältnis der Ionen beziehen.
Massenspektrometer nach Anspruch 8, wobei die Daten, die sich auf die Zeit beziehen, zu der verschiedene Ionen spezies detektiert wurden, unter Verwendung einer Kalibrierfunktion in Daten umgewandelt werden, die sich auf das Masse-Ladungs-Verhältnis der Ionen beziehen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den systematischen Fehler beim Bestimmen des Masse-Ladungs-Verhältnisses der Ionen schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Genauigkeit eines bei der Massenkalibrierung verwendeten mathematischen Modells schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge der Verwendung von einer oder mehreren internen Referenzen oder Kalibrierungsstoffen schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem Änderungen der Detektionszeit von einer oder mehreren internen Referenzen oder Kalibrierungsstoffen überwacht.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Stabilität oder Instabilität des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge einer Drift des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Wirkung von Änderungen der Betriebsbedingungen des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Wirkung eines Benutzereingriffs nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Wirkung externer Einflüsse auf das Massenspektrometer nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Wirkung der Stabilität oder Instabilität einer Leistungsversorgung des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Wirkung von Temperaturänderungen auf das Massenspektrometer nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Wirkung von Interferenzänderungen nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach Anspruch 22, wobei die Interferenz auf ein oder mehrere interne Referenz- oder Kalibrierionen zurückzuführen ist, die mit einem oder mehreren Analytionen interferieren.
Massenspektrometer nach Anspruch 22, wobei die Interferenz auf ein oder mehrere Analytionen zurückzuführen ist, die mit einem oder mehreren internen Referenz- oder Kalibrierionen interferieren.
Massenspektrometer nach Anspruch 22, wobei die Interferenz auf ein oder mehrere Hintergrund- oder chemische Rauschionen zurückzuführen ist, die mit einem oder mehreren internen Referenz- oder Kalibrierionen interferieren.
Massenspektrometer nach Anspruch 22, wobei die Interferenz auf ein oder mehrere Hintergrund- oder chemische Rauschionen zurückzuführen ist, die mit einem oder mehreren Analytionen interferieren.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Zeit schätzt, die seit der letzten Kalibrierung des Massenspektrometers verstrichen ist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Wirkung der thermischen Ausdehnung von einer oder mehreren Komponenten des Massenspektrometers nach der Massenkalibrierung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge von Raumladungs-Abstoßungseffekten innerhalb des Massenspektrometers schätzt.
Massenspektrometer nach Anspruch 29, wobei der Fehler infolge von Raumladungs-Abstoßungseffekten zumindest teilweise unter Berücksichtigung der beobachteten Intensität von einer oder mehreren Ionenspezies bestimmt wird.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den während der Massenkalibrierung aufgezeichneten Fehler schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den statistischen Fehler oder zufälligen Fehler bei der Bestimmung des Masse-Ladungs-Verhältnisses der Ionen schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Unbestimmtheit oder Standardabweichung der Detektionszeit von einer oder mehreren Ionenspezies schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung die Unbestimmtheit oder Standardabweichung der Detektionsfrequenz von einer oder mehreren Ionenspezies schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge der Ionendetektionsstatistik schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge einer unzureichenden Abtastung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge von Rechenfehlern schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge von Rundungsfehlern schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler in einer Mitteilungsausnahmesituation schätzt, wobei eine oder mehrere Ionenspezies innerhalb der Massenspektrumsdaten ausreichend verfälscht sind oder in ausreichendem Maße durch Interferenz beeinträchtigt sind, damit das berechnete jeweilige Fehlerband der Ionen nicht mitgeteilt wird.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge einer Masseninterferenz schätzt, wobei Hintergrund- oder Interferenzionen mit im wesentlichen ähnlichen Masse-Ladungs-Verhältnissen wie Analytionen die Fähigkeit zum Auflösen der Analytionen und der Hintergrund- oder Interferenzionen beeinträchtigen.
Massenspektrometer nach Anspruch 40, wobei der Fehler infolge der Masseninterferenz durch Vergleichen der Form einer beobachteten Massenspitze von den Massenspektrumsdaten mit der Form einer theoretischen Massenspitze geschätzt wird.
Massenspektrometer nach Anspruch 40 oder 41, wobei der Fehler infolge der Masseninterferenz durch Vergleichen der Abweichung der Form einer beobachteten Massenspitze entweder mit einer Gaußverteilung, einer Kosinusquadratverteilung, einer anderen mathematischen Funktion oder einem von der Form von einer oder mehreren Massenspitzen der einen oder mehreren internen Referenz- oder Kalibrierionen abgeleiteten Profil geschätzt wird.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge der Sättigung eines Detektors schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge einer Sättigung der Signalverstärkung schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge von Totzeiteffekten oder verpaßten Zählungen eines Ionenzähldetektors schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge des Ansprechens eines Ionendetektors schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem bei der Verwendung den Fehler infolge des Ansprechens eines Elektronen- oder Photoelektronenvervielfachers schätzt.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Teil des Prozesses zum Berechnen eines jeweiligen Fehlerbands für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis von jeder der n verschiedenen Ionenspezies das Verarbeitungssystem mehrere Schätzungen verschiedener Fehler kombiniert.
Massenspektrometer nach Anspruch 48, wobei das Verarbeitungssystem die mehreren Schätzungen verschiedener Fehler durch Addieren der quadrierten Schätzungen kombiniert.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiter Mittel aufweist, die dafür eingerichtet sind, bei der Verwendung eine Datenbank zu durchsuchen, um ein oder mehrere Ionen zu suchen, von denen bekannt ist, daß sie Masse-Ladungs-Verhältnisse aufweisen, die innerhalb eines Bereichs liegen, der in Beziehung zum bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnis von einem oder mehreren Ionen und dem jeweiligen berechneten Fehlerband für das bestimmte Masse-Ladungs-Verhältnis steht.
Massenspektrometer nach Anspruch 50, wobei die Datenbank Einzelheiten zu Biopolymeren, Proteinen, Peptiden, Polypeptiden, Oligonucleotiden, Oligonucleosiden, Aminosäuren, Kohlenhydraten, Zuckern, Lipiden, Fettsäuren, Vitaminen, Hormonen, DNA-Abschnitten oder Fragmenten, cDNA-Abschnitten oder Fragmenten, RNA-Abschnitten oder Fragmenten, mRNA-Abschnitten oder Fragmenten, tRNA-Abschnitten oder Fragmenten, polyclonalen Antikörpern, monoclonalen Antikörpern, Ribonucleasen, Enzymen, Metaboliten, Poly sacchariden, phosphorolierten Peptiden, phosphorolierten Proteinen, Glycopeptiden, Glycoproteinen oder Steroiden aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 50, wobei die Datenbank Einzelheiten zu den Elektronenstoß-Massenspektren von Verbindungen aufweist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiter Mittel zum Berechnen elementarer Zusammensetzungen mit Masse-Ladungs-Verhältnissen innerhalb eines berechneten Fehlerbands des bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisses von einer oder mehreren Ionenspezies aufweist.
Massenspektrometer nach Anspruch 53, wobei die elementaren Zusammensetzungen unter Verwendung der bekannten Massen oder Masse-Ladungs-Verhältnisse von Atomelementen oder Elementgruppen und/oder ihren Isotopen berechnet werden.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet ist, bei der Verwendung eine oder mehrere interessierende Verbindungen zu definieren und zumindest einige der bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisse und der jeweiligen berechneten Fehlerbänder zumindest einiger der verschiedenen in den Massenspektrumsdaten beobachteten Ionenspezies abzufragen, um herauszufinden, ob die eine oder die mehreren interessierenden Verbindungen in das Fehlerband zumindest einiger der verschiedenen Ionenspezies fallen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet ist, bei der Verwendung ein oder mehrere interessierende Masse-Ladungs-Verhältnisse zu definieren und zumindest einige der bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisse und der jeweiligen berechneten Fehlerbänder zumindest einiger der verschiedenen in den Massenspektrumsdaten beobachteten Ionenspezies abzufragen, um herauszufinden, ob die eine oder die mehreren interessierenden Masse-Ladungs-Verhältnisse in das Fehlerband zumindest einiger der verschiedenen Ionenspezies fallen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet ist, bei der Verwendung eine oder mehrere interessierende Verbindungen zu definieren und zumindest einige der bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisse und der jeweiligen berechneten Fehlerbänder verschiedener Ionenspezies abzufragen, die anhand mehrerer Massenspektren beobachtet wurden, welche über einen Zeitraum aufgenommen wurden, um herauszufinden, ob die eine oder die mehreren interessierenden Verbindungen in das Fehlerband zumindest einiger der anhand der mehreren Massenspektren beobachteten verschiedenen Ionenspezies fallen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verarbeitungssystem dafür eingerichtet ist, bei der Verwendung ein oder mehrere interessierende Masse-Ladungs-Verhältnisse zu definieren und zumindest einige der bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnisse und der jeweiligen berechneten Fehlerbänder verschiedener Ionenspezies abzufragen, die anhand mehrerer Massenspektren beobachtet wurden, welche über einen Zeitraum aufgenommen wurden, um herauszufinden, ob das eine oder die mehreren interessierenden Masse-Ladungs-Verhältnisse in das Fehlerband zumindest einiger der anhand der mehreren Massenspektren beobachteten verschiedenen Ionenspezies fallen.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiter eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte Ionenquelle aufweist: (i) eine Elektrospray(ii) eine Ionisations-Ionenquelle ("ESI-Ionenquelle"), Atmosphärendruck-Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("APCI-Ionenquelle"), (iii) eine Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle ("APPI-Ionenquelle"), (iv) eine Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("LDI-Ionenquelle"), (v) eine induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), (vi) eine Elektronenstoß-Ionenquelle ("EI-Ionenquelle"), (vii) eine Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle"), (viii) eine Feldionisations-Ionenquelle ("FI-Ionenquelle"), (ix) eine Ionenquelle mit schnellem Atombeschuß ("FAB-Ionenquelle"), (x) eine Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS-Ionenquelle"), (xi) eine Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle ("API-Ionenquelle"), (xii) eine Felddesorptions-Ionenquelle ("FD-Ionenquelle"), (xiii) eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI-Ionenquelle") und (xiv) eine Desorption/Ionisationauf-Silicium-Ionenquelle ("DIOS-Ionenquelle").
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiter eine kontinuierliche Ionenquelle aufweist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 59, welches weiter eine gepulste Ionenquelle aufweist.
Massenspektrometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiter einen Massenanalysator aufweist, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) ein Flugzeit-Massenanalysator, (ii) ein Quadrupol-Massenanalysator, (iii) ein Penning- oder Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("FTICR-Massenanalysator"), (iv) eine 2D- oder lineare Quadrupol-Ionenfalle und (v) eine Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 62, welches weiter eine aus der folgenden Gruppe ausgewählte Ionenquelle aufweist: (i) eine Elektrosprayionisations-Ionenquelle ("ESI-Ionenquelle"), (ii) eine Atmosphärendruck-Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("APCI-Ionenquelle"), (iii) eine Atmosphärendruck-Photoionisations-Ionenquelle ("APPI-Ionenquelle"), (iv) eine Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("LDI-Ionenquelle"), (v) einer induktiv gekoppelten Plasma-Ionenquelle ("ICP-Ionenquelle"), (vi) eine Elektronenstoß-Ionenquelle ("EI-Ionenquelle"), (vii) eine Ionenquelle mit chemischer Ionisation ("CI-Ionenquelle"), (viii) eine Feldionisations-Ionenquelle ("FI-Ionenquelle"), (ix) eine Ionenquelle mit schnellem Atombeschuß ("FAB-Ionenquelle"), (x) eine Flüssig-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS-Ionenquelle"), (xi) eine Atmosphärendruckionisations-Ionenquelle ("API-Ionenquelle"), (xii) eine Felddesorptions- Ionenquelle ("FD-Ionenquelle"), (xiii) eine matrixunterstützte Laserdesorptionsionisations-Ionenquelle ("MALDI-Ionenquelle") und (xiv) eine Desorption/Ionisation-auf-Silicium-Ionenquelle ("DIOS-Ionenquelle").
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 63, welches weiter eine kontinuierliche Ionenquelle aufweist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 63, welches weiter eine gepulste Ionenquelle aufweist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 65, welches weiter einen Massenanalysator aufweist, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: (i) ein Flugzeit-Massenanalysator, (ii) ein Quadrupol-Massenanalysator, (iii) ein Penning- oder Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("FTICR-Massenanalysator"), (iv) eine 2D- oder lineare Quadrupol-Ionenfalle und (v) eine Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle.