JP2000299083A - 質量分析装置用データ収集システム - Google Patents
質量分析装置用データ収集システムInfo
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- JP2000299083A JP2000299083A JP11107445A JP10744599A JP2000299083A JP 2000299083 A JP2000299083 A JP 2000299083A JP 11107445 A JP11107445 A JP 11107445A JP 10744599 A JP10744599 A JP 10744599A JP 2000299083 A JP2000299083 A JP 2000299083A
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- JP
- Japan
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- noise
- spectrum
- data
- mass spectrometer
- systematic
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/0027—Methods for using particle spectrometers
- H01J49/0036—Step by step routines describing the handling of the data generated during a measurement
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】データ収集システムのメモリー装置を大型化す
ることなく、また、強力なＣＰＵをデータ収集システム
に内蔵させることなく、系統的なノイズを除去して、高
品質なマススペクトルを得ることのできる質量分析装置
用データ収集システムを提供する。 【解決手段】質量分析装置から出力されるデータを収集
してデータ処理を行なう質量分析装置用データ収集シス
テムにおいて、所定の周期分のノイズを取得して、この
ノイズをデータから繰り返し差し引くことによって、デ
ータから周期性を有するノイズを除去するようにした。
ることなく、また、強力なＣＰＵをデータ収集システム
に内蔵させることなく、系統的なノイズを除去して、高
品質なマススペクトルを得ることのできる質量分析装置
用データ収集システムを提供する。 【解決手段】質量分析装置から出力されるデータを収集
してデータ処理を行なう質量分析装置用データ収集シス
テムにおいて、所定の周期分のノイズを取得して、この
ノイズをデータから繰り返し差し引くことによって、デ
ータから周期性を有するノイズを除去するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、質量分析装置用デ
ータ収集システムに関し、特に、マススペクトル上のノ
イズを低減させることのできる質量分析装置用データ収
集システムに関する。
ータ収集システムに関し、特に、マススペクトル上のノ
イズを低減させることのできる質量分析装置用データ収
集システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＳ）
のデータ収集方法は、一般に、図１の（ａ）に示すよう
に、質量分析計１からのイオン信号を、データ収集シス
テム（連続アベレージャー）２において、所定の回数だ
け積算させ、その積算結果をデータ処理システム３に送
る構成になっている。そして、データ収集システム２の
内部構成を説明したものが、図１の（ｂ）である。
のデータ収集方法は、一般に、図１の（ａ）に示すよう
に、質量分析計１からのイオン信号を、データ収集シス
テム（連続アベレージャー）２において、所定の回数だ
け積算させ、その積算結果をデータ処理システム３に送
る構成になっている。そして、データ収集システム２の
内部構成を説明したものが、図１の（ｂ）である。
【０００３】図１の（ｂ）において、質量分析計１から
送られてきたアナログのイオン信号は、プリアンプ４で
増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５でデジタル化され、積算
・メモリー回路６で積算される。このとき、Ａ／Ｄ変換
器５のスピードに対して、積算・メモリー回路６の応答
のスピードが遅いため、積算・メモリー回路６の内部で
は、複数のメモリー（図示せず）を並列に備え、Ａ／Ｄ
変換器５からの出力を各メモリーに振り分けながら、次
々にデータを各メモリーに取り込ませることで、積算・
メモリー回路６のデータ取り込みのスピードの遅さを補
っている。
送られてきたアナログのイオン信号は、プリアンプ４で
増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５でデジタル化され、積算
・メモリー回路６で積算される。このとき、Ａ／Ｄ変換
器５のスピードに対して、積算・メモリー回路６の応答
のスピードが遅いため、積算・メモリー回路６の内部で
は、複数のメモリー（図示せず）を並列に備え、Ａ／Ｄ
変換器５からの出力を各メモリーに振り分けながら、次
々にデータを各メモリーに取り込ませることで、積算・
メモリー回路６のデータ取り込みのスピードの遅さを補
っている。
【０００４】このような操作を行なう際に、クロック発
信器７において発信されたクロック信号ｆは、クロック
信号発生回路８で分周され、より低い周波数を持った様
々なデジタル信号（ｆ〜ｆ／３２）として、積算・メモ
リー回路６に供給される。その結果、イオン信号は、応
答速度の遅い積算・メモリー回路６で順調に積算され、
積算されたイオン信号は、デジタル・シグナル・プロセ
ッサー（ＤＳＰ）９を介して、データ処理システム３に
受け渡される。
信器７において発信されたクロック信号ｆは、クロック
信号発生回路８で分周され、より低い周波数を持った様
々なデジタル信号（ｆ〜ｆ／３２）として、積算・メモ
リー回路６に供給される。その結果、イオン信号は、応
答速度の遅い積算・メモリー回路６で順調に積算され、
積算されたイオン信号は、デジタル・シグナル・プロセ
ッサー（ＤＳＰ）９を介して、データ処理システム３に
受け渡される。
【０００５】ところが、このようなデータ収集システム
２においては、積算・メモリー回路６を駆動している様
々な周波数を持ったデジタル信号がＡ／Ｄ変換器５の入
力に回り込んで、系統的なノイズを生じることがある。
例えば、図２（ａ）を例に取ると、横軸を質量電荷比
（ｍ／ｚ）、縦軸を信号強度とするマススペクトルにお
いて、ｍ／ｚが６０９から６１２までの質領域にＴＯＦ
ＭＳによるマススペクトルが観測されると同時に、マス
スペクトルとその周囲には系統的なノイズが覆い被さっ
て、マススペクトルとノイズの区別が不分明になってい
る。
２においては、積算・メモリー回路６を駆動している様
々な周波数を持ったデジタル信号がＡ／Ｄ変換器５の入
力に回り込んで、系統的なノイズを生じることがある。
例えば、図２（ａ）を例に取ると、横軸を質量電荷比
（ｍ／ｚ）、縦軸を信号強度とするマススペクトルにお
いて、ｍ／ｚが６０９から６１２までの質領域にＴＯＦ
ＭＳによるマススペクトルが観測されると同時に、マス
スペクトルとその周囲には系統的なノイズが覆い被さっ
て、マススペクトルとノイズの区別が不分明になってい
る。
【０００６】このノイズは、データ収集システム２の内
部で発生するものであり、データの収集条件（１スペク
トル当たりのデータ点数、サンプリング間隔、積算回
数、等）が同じであれば、再現性を持つ。従って、予め
マススペクトルを測定するのと同じデータ収集条件で、
イオン信号が存在しない状態でのスペクトル、すなわち
バックグラウンド・スペクトル（図２の（ｂ））を得て
おき、測定された各マススペクトルからこのバックグラ
ウンド・スペクトルを差し引けば、系統的なノイズを効
果的にマススペクトルから除去することができる（図２
の（ｃ））。
部で発生するものであり、データの収集条件（１スペク
トル当たりのデータ点数、サンプリング間隔、積算回
数、等）が同じであれば、再現性を持つ。従って、予め
マススペクトルを測定するのと同じデータ収集条件で、
イオン信号が存在しない状態でのスペクトル、すなわち
バックグラウンド・スペクトル（図２の（ｂ））を得て
おき、測定された各マススペクトルからこのバックグラ
ウンド・スペクトルを差し引けば、系統的なノイズを効
果的にマススペクトルから除去することができる（図２
の（ｃ））。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、例えばＴＯＦＭＳでは、１スペクトル当たりのデー
タ点数は１０万点を超えることが多く、またスペクトル
の収集速度も１０スペクトル／秒に達することがある。
このような情報量では、単位時間当たりに得られるデー
タ量、及び１回の測定で得られるデータの総量が、一般
的なパーソナル・コンピューター（ＰＣ）やエンジニア
リング・ワークステーション（ＥＷＳ）の限界を簡単に
超えてしまう。
て、例えばＴＯＦＭＳでは、１スペクトル当たりのデー
タ点数は１０万点を超えることが多く、またスペクトル
の収集速度も１０スペクトル／秒に達することがある。
このような情報量では、単位時間当たりに得られるデー
タ量、及び１回の測定で得られるデータの総量が、一般
的なパーソナル・コンピューター（ＰＣ）やエンジニア
リング・ワークステーション（ＥＷＳ）の限界を簡単に
超えてしまう。
【０００８】これを防ぐために、データを収集しつつ、
同時にデータを圧縮することが提案されている。データ
を圧縮する方法は色々と考えられるが、最も効果的な方
法の一つとして、スペクトルピークが存在しないベース
ラインのデータ点を間引く方法がある。この方法を、ノ
イズがほとんど含まれていないスペクトルに適用した例
を、図３に示す。図３の（ａ）及び（ｂ）から明らかな
ように、この方法を適用すれば、スペクトルの形を全く
変えることなく、データの総点数を３２点から１６点に
まで圧縮させることができる。
同時にデータを圧縮することが提案されている。データ
を圧縮する方法は色々と考えられるが、最も効果的な方
法の一つとして、スペクトルピークが存在しないベース
ラインのデータ点を間引く方法がある。この方法を、ノ
イズがほとんど含まれていないスペクトルに適用した例
を、図３に示す。図３の（ａ）及び（ｂ）から明らかな
ように、この方法を適用すれば、スペクトルの形を全く
変えることなく、データの総点数を３２点から１６点に
まで圧縮させることができる。
【０００９】ところが、この方法を、系統的なノイズを
含んだスペクトルに直接適用すると、図４の（ａ）、
（ｂ）に示すように、ノイズよりもずっと強い信号強度
を持ったピークの情報は残るが、ノイズと同じレベルの
信号強度しか持たないピークの情報は失われてしまう。
これを防ぐためには、図５の（ａ）〜（ｃ）で示すよう
に、まず系統的なノイズを除去した上でデータの圧縮を
行なえばよい。しかし、これは、技術的には不可能では
ないが、実現させるためには、多量のメモリーと強力な
ＣＰＵをデータ収集システムに内蔵させる必要がある。
含んだスペクトルに直接適用すると、図４の（ａ）、
（ｂ）に示すように、ノイズよりもずっと強い信号強度
を持ったピークの情報は残るが、ノイズと同じレベルの
信号強度しか持たないピークの情報は失われてしまう。
これを防ぐためには、図５の（ａ）〜（ｃ）で示すよう
に、まず系統的なノイズを除去した上でデータの圧縮を
行なえばよい。しかし、これは、技術的には不可能では
ないが、実現させるためには、多量のメモリーと強力な
ＣＰＵをデータ収集システムに内蔵させる必要がある。
【００１０】本発明の目的は、上述した点に鑑み、デー
タ収集システムのメモリー装置を大型化することなく、
また、強力なＣＰＵをデータ収集システムに内蔵させる
ことなく、系統的なノイズを除去して、高品質なマスス
ペクトルを得ることのできる質量分析装置用データ収集
システムを提供することにある。
タ収集システムのメモリー装置を大型化することなく、
また、強力なＣＰＵをデータ収集システムに内蔵させる
ことなく、系統的なノイズを除去して、高品質なマスス
ペクトルを得ることのできる質量分析装置用データ収集
システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかる質量分析装置用データ収集システム
は、質量分析装置から出力されるデータを収集してデー
タ処理を行なう質量分析装置用データ収集システムにお
いて、所定の周期分のノイズを取得して、このノイズを
データから繰り返し差し引くことによって、データから
周期性を有するノイズを除去することを特徴としてい
る。
め、本発明にかかる質量分析装置用データ収集システム
は、質量分析装置から出力されるデータを収集してデー
タ処理を行なう質量分析装置用データ収集システムにお
いて、所定の周期分のノイズを取得して、このノイズを
データから繰り返し差し引くことによって、データから
周期性を有するノイズを除去することを特徴としてい
る。
【００１２】また、前記所定の周期分のノイズは、質量
分析装置のバックグラウンドスペクトルをフーリエ変換
して周波数平面上でハイパスフィルターをかけた後、逆
フーリエ変換をすることによって取得することを特徴と
している。
分析装置のバックグラウンドスペクトルをフーリエ変換
して周波数平面上でハイパスフィルターをかけた後、逆
フーリエ変換をすることによって取得することを特徴と
している。
【００１３】また、前記所定の周期分のノイズは、一周
期分のノイズであることを特徴としている。
期分のノイズであることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図６は、本発明にかかる質量分
析装置用データ収集システムの動作原理を示す一実施例
を表わしたものである。本実施例は、系統的なノイズを
含んだマススペクトルを取得する第１の段階（図６の
（ａ））、系統的なノイズの所定の周期分、例えば一周
期分に相当するノイズを取得する第２の段階（図６の
（ｂ））、系統的なノイズを含んだマススペクトルから
系統的なノイズの所定の周期分、例えば一周期分に相当
するノイズを繰り返し差し引く第３の段階（図６の
（ｃ）〜（ｆ））、及び、系統的なノイズを除去した
後、スペクトル・データを圧縮する段階（図６の
（ｇ））、の４つの段階からなっている。
実施の形態を説明する。図６は、本発明にかかる質量分
析装置用データ収集システムの動作原理を示す一実施例
を表わしたものである。本実施例は、系統的なノイズを
含んだマススペクトルを取得する第１の段階（図６の
（ａ））、系統的なノイズの所定の周期分、例えば一周
期分に相当するノイズを取得する第２の段階（図６の
（ｂ））、系統的なノイズを含んだマススペクトルから
系統的なノイズの所定の周期分、例えば一周期分に相当
するノイズを繰り返し差し引く第３の段階（図６の
（ｃ）〜（ｆ））、及び、系統的なノイズを除去した
後、スペクトル・データを圧縮する段階（図６の
（ｇ））、の４つの段階からなっている。
【００１５】ＴＯＦＭＳなど、質量分析装置のデータ収
集システムで発生する系統的ノイズは、その発生源（主
にメモリー回路）の性質から、周期性を有しており、そ
の周期も比較的短い（３２、６４、１２８データ点周
期、等）ことが多い。そこで、系統的なノイズを除去す
るためのバックグラウンド・スペクトルとして、測定デ
ータのスペクトルと同一のサイズのバックグラウンド・
スペクトルを用意するのではなく、ノイズの所定の周
期、例えば一周期分に相当する波形だけを予め得てお
き、これを測定されたスペクトルから繰り返し差し引く
ことで、測定データのスペクトルと同一のサイズのバッ
クグラウンド・スペクトルを直接差し引いた場合とほぼ
同じ効果を得ることができるように構成する。
集システムで発生する系統的ノイズは、その発生源（主
にメモリー回路）の性質から、周期性を有しており、そ
の周期も比較的短い（３２、６４、１２８データ点周
期、等）ことが多い。そこで、系統的なノイズを除去す
るためのバックグラウンド・スペクトルとして、測定デ
ータのスペクトルと同一のサイズのバックグラウンド・
スペクトルを用意するのではなく、ノイズの所定の周
期、例えば一周期分に相当する波形だけを予め得てお
き、これを測定されたスペクトルから繰り返し差し引く
ことで、測定データのスペクトルと同一のサイズのバッ
クグラウンド・スペクトルを直接差し引いた場合とほぼ
同じ効果を得ることができるように構成する。
【００１６】例えば、周期性を有するノイズがマススペ
クトル上に４周期分覆い被さっているような場合（図６
の（ａ））、まず周期性を有するノイズの一周期分に相
当するバックグラウンド・スペクトルを取得し（図６の
（ｂ））、この一周期分に相当するバックグラウンド・
スペクトルを使って、最初に第１周期分のノイズをマス
スペクトルから除去する（図６の（ｃ））。次に、同じ
一周期分に相当するバックグラウンド・スペクトルを使
って、第２周期分のノイズをマススペクトルから除去す
る（図６の（ｄ））。次に、同じ一周期分に相当するバ
ックグラウンド・スペクトルを使って、第３周期分のノ
イズをマススペクトルから除去する（図６の（ｅ））。
最後に、同じ一周期分に相当するバックグラウンド・ス
ペクトルを使って、第４周期分のノイズをマススペクト
ルから除去する（図６の（ｆ））。結果的に、４周期分
に相当する系統的なノイズ全てをマススペクトル上から
取り除くことができ、安心してスペクトル・データの圧
縮を行なわせることができるようになる（図６の
（ｇ））。
クトル上に４周期分覆い被さっているような場合（図６
の（ａ））、まず周期性を有するノイズの一周期分に相
当するバックグラウンド・スペクトルを取得し（図６の
（ｂ））、この一周期分に相当するバックグラウンド・
スペクトルを使って、最初に第１周期分のノイズをマス
スペクトルから除去する（図６の（ｃ））。次に、同じ
一周期分に相当するバックグラウンド・スペクトルを使
って、第２周期分のノイズをマススペクトルから除去す
る（図６の（ｄ））。次に、同じ一周期分に相当するバ
ックグラウンド・スペクトルを使って、第３周期分のノ
イズをマススペクトルから除去する（図６の（ｅ））。
最後に、同じ一周期分に相当するバックグラウンド・ス
ペクトルを使って、第４周期分のノイズをマススペクト
ルから除去する（図６の（ｆ））。結果的に、４周期分
に相当する系統的なノイズ全てをマススペクトル上から
取り除くことができ、安心してスペクトル・データの圧
縮を行なわせることができるようになる（図６の
（ｇ））。
【００１７】このような演算は、非常に少ないメモリー
上で実行可能であり、特に、データ収集システムに内蔵
されたマイクロ・プロセッサー・ユニット（ＭＰＵ）や
デジタル・シグナル・プロセッサー（ＤＳＰ）（とその
内蔵メモリー）で実行するのに適している。
上で実行可能であり、特に、データ収集システムに内蔵
されたマイクロ・プロセッサー・ユニット（ＭＰＵ）や
デジタル・シグナル・プロセッサー（ＤＳＰ）（とその
内蔵メモリー）で実行するのに適している。
【００１８】また、系統的なノイズの周期性が明確でな
い場合は、次の操作を行なうことによって、ノイズの短
周期成分を確実に抽出することができる。
い場合は、次の操作を行なうことによって、ノイズの短
周期成分を確実に抽出することができる。
【００１９】（１）全域に渡るバックグラウンド・スペ
クトルを得る。
クトルを得る。
【００２０】（２）これをフーリエ変換する。
【００２１】（３）周波数平面上でハイパスフィルター
をかける。
をかける。
【００２２】（４）逆フーリエ変換を行なう。このよう
にして抽出したノイズ一周期分の波形をマススペクトル
から繰り返し差し引くことで、系統的なノイズの除去を
行なうことができる。
にして抽出したノイズ一周期分の波形をマススペクトル
から繰り返し差し引くことで、系統的なノイズの除去を
行なうことができる。
【００２３】尚、以上の説明は、一応、ＴＯＦＭＳを念
頭において述べたが、ＴＯＦＭＳ以外の方式の質量分析
装置でも、磁場、四重極場などの場のスキャンに伴って
周期的なノイズが発生し、これがデータ収集システムの
イオン信号入力に回り込むような状況下では、上記の方
法をノイズの減算に応用することができる。
頭において述べたが、ＴＯＦＭＳ以外の方式の質量分析
装置でも、磁場、四重極場などの場のスキャンに伴って
周期的なノイズが発生し、これがデータ収集システムの
イオン信号入力に回り込むような状況下では、上記の方
法をノイズの減算に応用することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の質量分析装
置用データ収集システムによれば、周期的なノイズを有
するマススペクトルから該ノイズを差し引く際に、所定
の周期分のノイズをマススペクトルから繰り返し差し引
くように構成したので、データ収集システム内部の少量
のメモリーとＭＰＵあるいはＤＳＰを用いるのみで、効
率良くノイズを除去することができるようになった。
置用データ収集システムによれば、周期的なノイズを有
するマススペクトルから該ノイズを差し引く際に、所定
の周期分のノイズをマススペクトルから繰り返し差し引
くように構成したので、データ収集システム内部の少量
のメモリーとＭＰＵあるいはＤＳＰを用いるのみで、効
率良くノイズを除去することができるようになった。
【図１】従来の質量分析装置とデータ収集システムの相
互関係を示す図である。
互関係を示す図である。
【図２】従来の質量分析装置用データ収集システムによ
るスペクトル上のバックグラウンド除去方法を示す図で
ある。
るスペクトル上のバックグラウンド除去方法を示す図で
ある。
【図３】従来のデータ収集システムによるデータ圧縮方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図４】従来のデータ収集システムによるデータ圧縮方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図５】従来のデータ収集システムによるデータ圧縮方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図６】本発明の質量分析装置用データ収集システムに
よるスペクトル上のバックグラウンド除去方法を示す図
である。
よるスペクトル上のバックグラウンド除去方法を示す図
である。
１・・・飛行時間型質量分析計、２・・・データ収集システム
（連続アベレージャー）、３・・・データ処理システム、
４・・・プリアンプ、５・・・Ａ／Ｄ変換器、６・・・積算・メ
モリー回路、７・・・クロック発信器、８・・・クロック信号
発生回路、９・・・デジタル・シグナル・プロセッサー
（ＤＳＰ）。
（連続アベレージャー）、３・・・データ処理システム、
４・・・プリアンプ、５・・・Ａ／Ｄ変換器、６・・・積算・メ
モリー回路、７・・・クロック発信器、８・・・クロック信号
発生回路、９・・・デジタル・シグナル・プロセッサー
（ＤＳＰ）。
Claims (3)
- 【請求項１】質量分析装置から出力されるデータを収集
してデータ処理を行なう質量分析装置用データ収集シス
テムにおいて、所定の周期分のノイズを取得して、この
ノイズをデータから繰り返し差し引くことによって、デ
ータから周期性を有するノイズを除去することを特徴と
する質量分析装置用データ収集システム。 - 【請求項２】前記所定の周期分のノイズは、質量分析装
置のバックグラウンドスペクトルをフーリエ変換して周
波数平面上でハイパスフィルターをかけた後、逆フーリ
エ変換をすることによって取得することを特徴とする請
求項１記載の質量分析装置用データ収集システム。 - 【請求項３】前記所定の周期分のノイズは、一周期分の
ノイズであることを特徴とする請求項１または２記載の
質量分析装置用データ収集システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10744599A JP3741563B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 質量分析装置用データ収集システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10744599A JP3741563B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 質量分析装置用データ収集システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299083A true JP2000299083A (ja) | 2000-10-24 |
| JP3741563B2 JP3741563B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=14459341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10744599A Expired - Fee Related JP3741563B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 質量分析装置用データ収集システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3741563B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005201899A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-28 | Micromass Uk Ltd | マススペクトロメータ |
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| JP2008541095A (ja) * | 2005-05-12 | 2008-11-20 | ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド | 化学分析データの視覚化 |
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