JP2001165923A - 分析装置 - Google Patents

分析装置

Info

Publication number
JP2001165923A
JP2001165923A JP34639799A JP34639799A JP2001165923A JP 2001165923 A JP2001165923 A JP 2001165923A JP 34639799 A JP34639799 A JP 34639799A JP 34639799 A JP34639799 A JP 34639799A JP 2001165923 A JP2001165923 A JP 2001165923A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
converter
detector
low
amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34639799A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasufumi Tanaka
靖文 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP34639799A priority Critical patent/JP2001165923A/ja
Publication of JP2001165923A publication Critical patent/JP2001165923A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】分析の高速化に対応すべくA/Dコンバータに
おけるサンプリング周波数を高くすると高周波成分を多
く含むベースノイズがA/Dコンバータを通過し易くな
りS/N比が低下するので、微小信号域へレンジを拡大
することが困難となる。 【解決手段】ベースノイズの影響が少ない高レベル信号
については従来通り検出器1からの信号をそのままA/
Dコンバータ5に入力し、低レベル信号については増幅
器32とローパスフィルタ4を通してからA/D変換す
るようにスイッチ回路33を設け、このスイッチ回路3
3を、増幅器32の出力Saと予め設定された基準値S
rを比較し両者の大小関係に応じて信号レベルを判別す
るコンパレータ31によって切り換えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体クロマトグラ
フ質量分析装置をはじめとする分析装置に係わるもので
あり、詳しくは検出器からの信号をA/Dコンバータを
通してデジタル的に処理するための信号処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】液体クロマトグラフ質量分析装置をはじ
めとする各種の分析装置は、大きく分けて分析系と信号
処理系とで構成され、分析系はその分析原理の違いに応
じてそれぞれ異なる構造を備えるが、信号処理系はかな
り共通性を有する。即ち、信号処理系は、分析系で生起
した物理的現象を検出器により電気信号に変換し、これ
に定性定量のためのデータ処理を行った後に表示記録す
るものとして一般化することができる。
【0003】図2は、従来の一般的な分析装置における
信号処理系をブロック図で示したものである。図におい
て、検出器1の出力は、例えば電極に捕捉されたイオン
によって生じる微弱なイオン電流であるから、これをプ
リアンプ2に通して電圧レベルの信号に変換する。プリ
アンプ2は検出器の特性に応じて設けられるもので(検
出器の種類によってはプリアンプ2を必要としない場合
もある)、プリアンプは検出器の一部に含まれるものと
見ることもできるので、以下プリアンプ2の出力を検出
器1の出力として扱う。その出力信号がデータ処理に付
されるのであるが、データ処理は昨今はマイクロプロセ
ッサによりデジタル的に処理するのが普通であるから、
まずA/Dコンバータ5によりデジタル信号に変換さ
れ、その後にデータ処理回路6に導かれる。
【0004】分析装置において重要な特性の一つにダイ
ナミックレンジがある。ダイナミックレンジとは、定量
的に扱うことのできる信号の下限値と上限値との比であ
るが、広い範囲の分析対象に対応可能とするためにはダ
イナミックレンジはできるだけ大きいことが望ましい。
ダイナミックレンジを拡大する手段の一つとして、通
常、レンジ切換回路3が設けられ、高レベル信号を適宜
減衰させることによりダイナミックレンジを上方に向け
て拡げ、また、低レベル信号を増幅することによりダイ
ナミックレンジを下方に向けて拡大する。つまり、レン
ジ切換回路3は信号を適宜減衰または増幅して後段で処
理可能な信号レベルに変換することで広いダイナミック
レンジを確保するものである。
【0005】低レベル信号を増幅する場合の問題点はノ
イズである。一般に検出器からはベースノイズと呼ばれ
る連続的なノイズが出ている。信号のレベルがこのベー
スノイズのレベルと同等程度以下になると、信号はノイ
ズに埋もれて信号として判別し難くなる。ノイズに埋も
れた信号を増幅してダイナミックレンジの拡大を試みて
もノイズも同様に増幅されるので効果は上がらない。つ
まり、ダイナミックレンジの下限はベースノイズのレベ
ルによって決まるといってもよい。従って、ダイナミッ
クレンジを下方に向けて拡大するには、ベースノイズを
除去ないしは減衰させることが必要である。ベースノイ
ズはいわゆるホワイトノイズであって広範囲の周波数成
分を含むが、信号に比較してより高周波の成分を多く含
むので、周波数の違いを利用してノイズを減衰させるこ
とが可能であり、このためにカットオフ周波数を適切に
設定されたローパスフィルタ(低域通過フィルタ)4が
有効に機能する。
【0006】一般にA/Dコンバータは、信号を適当な
周波数でサンプリングしてデジタル化するものである
が、サンプリング周波数の1/2以上の周波数成分はサ
ンプリング回路を通過することができない。即ち、A/
Dコンバータは元来ローパスフィルタとしての機能を合
わせ持つものである。従って、図2においてA/Dコン
バータ5のサンプリング周波数を適切に選定すれば、ロ
ーパスフィルタ4は省略して、ベースノイズ除去の機能
をA/Dコンバータ5に委ねることも可能である。かく
して従来一般の分析装置では、図2に示すような過程を
経て信号処理が行われるのが現状である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、分析の高速化が
進められ、例えば質量分析においてはスキャンニング速
度が大きくなった結果、検出器からの信号の周波数成分
も高周波側に推移してきた。これに対応して、A/Dコ
ンバータにおけるサンプリング周波数も高くする必要が
生じるが、サンプリング周波数を上げるとローパスフィ
ルタとしてのカットオフ周波数も高くなるので、ベース
ノイズをカットする機能は低下する。その結果、ノイズ
量が増加し、特に低レベル信号域においてS/N比が低
下し、ダイナミックレンジを下方に向けて拡大すること
が困難になってきた。A/Dコンバータとは別にローパ
スフィルタを設けた場合でも、高速化に対応するために
はそのカットオフ周波数を高く設定する必要があるの
で、事情は同じである。
【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、分析の高速化に対応するために、A/D
コンバータにおけるサンプリング周波数を高めながら
も、低レベル信号域におけるS/N比の低下を防ぎ、広
いダイナミックレンジを確保した分析装置を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明における分析装置は検出器からの信号をある
基準値と比較し、基準値以下の低レベル信号に対しては
これをローパスフィルタに通した上でA/D変換し、基
準値以上の高レベル信号に対してはこれをローパスフィ
ルタに通さずに直接A/D変換するように、検出器から
A/Dコンバータに至る信号処理回路を構成したもので
ある。
【0010】このように信号処理回路を構成したことに
より、信号レベルが基準値以下の場合、即ち微量成分の
分析等の場合は、ベースノイズはローパスフィルタでカ
ットされるのでS/N比が向上し、低レベル域へダイナ
ミックレンジを拡大することができる。一方、信号レベ
ルが高い場合、即ち比較的高濃度成分を分析する場合
は、S/N比は既に十分確保されているので、ローパス
フィルタを通さずに処理することでより高い周波数を含
む信号まで取り扱うことが可能となり、高速分析に対応
することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図1に示
す。図において、分析系からの情報が検出器1によりイ
オン電流等の電気信号に変えられ、さらにプリアンプ2
により電圧レベルの信号に変換され、レンジ切換回路3
を経てA/Dコンバータ5によりデジタル化された後、
コンピュータを含むデータ処理回路6で処理されること
は従来と同様である。一方、本発明の信号処理回路で
は、レンジ切換回路3(増幅器32を含む)とこれに関
連づけてローパスフィルタ4が設けられている。即ち、
検出器1からの出力信号SdがそのままA/Dコンバー
タ5に至る経路と、増幅器32で増幅されローパスフィ
ルタ4で高周波成分(主にノイズ成分)をカットされて
からA/Dコンバータ5に至る経路とがあり、この2つ
の経路のいずれか一方がスイッチ回路33によって選択
されてA/Dコンバータ5に接続できるように構成され
ている。
【0012】増幅器32の出力Saはコンパレータ(比
較器)31にも入力されて、そこで予め設定された基準
値Srと比較され、両者の大小関係に応じて出力信号S
cがスイッチ回路33に送られる。即ち、SaがSrよ
りも大きいときはSdが直接A/Dコンバータ5につな
がり、反対にSaがSrよりも小さいときは増幅器32
とローパスフィルタ4を経由した信号SfがA/Dコン
バータ5に入力されるように、コンパレータ32の出力
Scによってスイッチ回路33が操作される。ここで、
スイッチ回路33は2つのスイッチ素子a、bを備え、
これらを適当な信号によってオン、オフできるように構
成された回路で、スイッチ素子としてはリレーのような
電磁的に開閉する接点を有するもの、或いは半導体から
なる無接点素子でもよいが、ここでは直観的に理解しや
すい接点で示してある。
【0013】このように構成された信号処理系におい
て、検出器の出力信号レベルがかなり高い場合、即ち比
較的高濃度の成分を分析する場合は、SaがSrよりも
大きくなるので、スイッチ回路33においてはスイッチ
素子aがオフ、bがオンとなり、検出器1からの信号S
dはそのままA/Dコンバータ5でデジタル化される。
この場合、信号レベルはベースノイズのレベルに比べて
十分に大きい(S/N比が大きい)ので、ノイズに煩わ
されることなく、分析の高速化に対応するためにA/D
コンバータ5におけるサンプリング周波数を高めること
ができる。一方、信号のレベルが低く(微量分析を行う
場合に相当する)、SaがSrよりも小さくなる場合
は、スイッチ回路33においてスイッチ素子aがオン、
bがオフとなるので、検出器1からの信号Sdは増幅器
32で増幅され、さらにローパスフィルタ4を通った後
にA/D変換されることになる。増幅器32で信号と共
にベースノイズも増幅されるが、高周波成分からなるノ
イズはローパスフィルタ4で減衰させられるため、これ
を通過した信号SfのS/N比は改善される。この結
果、微少な分析信号でも十分に増幅して高分解能でA/
D変換することが可能となり、ダイナミックレンジを下
方に拡げることになる。
【0014】一般に微量成分の分析においては、ノイズ
を極力抑えて微小信号を高分解能で処理することが最優
先であって、そのためには分析速度の面では多少の妥協
も求められる。図1の実施例においても、低レベル信号
の場合は、信号をローパスフィルタ4に通しているため
に、分析の高速化については一定の制約を受けるが、上
記の考え方に照らしてこれはやむを得ない。
【0015】これに対して信号レベルが高い場合は、前
述のようにノイズについてはほとんど考慮する必要がな
いので、分析系で許容される限り分析速度を高めること
ができる。つまり、本発明は、信号レベルがある限度以
上である領域では、昨今の趨勢である高速分析に対応す
ることを可能とし、また信号レベルがある限度以下の領
域では、分析速度は若干犠牲にしながらも検出限界を下
方に拡大して広いダイナミックレンジを確保するように
構成したものである。
【0016】図1における各回路要素の数値例をあげ
る。A/Dコンバータ5はサンプリング周波数約70k
Hz、16ビットでA/D変換するものとすると、増幅
器32を通さず直接A/D変換する場合のダイナミック
レンジは216である。増幅器32の増幅率を32(=
)とすると、低レベル信号に対しては増幅率分だけ
レンジが下方に向けて拡大されるからトータルのダイナ
ミックレンジは、216×2=221となり、極めて
広いダイナミックレンジが確保される。
【0017】図1は実施形態の一例を示したに過ぎない
から、本発明を実施するに際して様々な変形が可能であ
る。例えば、ローパスフィルタ4を増幅器32の前段に
設けたり、ローパスフィルタ4を増幅器32に内蔵して
一体化したり、コンパレータ32への入力信号をSaか
らSfまたはSdに変更する等の変形を加えても本発明
の効果は変わず、このような設計的事項における変形の
全てを本発明は包含する。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、ベース
ノイズの影響が少ない高レベル信号については従来通り
そのままA/Dコンバータに入力することで分析の高速
化への対応を可能にし、低レベル信号については増幅器
とローパスフィルタを通してからA/D変換するように
構成したので、分析装置のダイナミックレンジを大幅に
拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す図である。
【図2】従来の構成例を示す図である。
【符号の説明】
1…検出器 2…プリアンプ 3…レンジ切換回路 4…ローパスフィルタ 5…A/Dコンバータ 6…データ処理回路 31…コンパレータ 32…増幅器 33…スイッチ回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検出器からの信号をデジタル化するA/D
    コンバータと、検出器からの信号の所定のカットオフ周
    波数以下の周波数成分を増幅する増幅器及びローパスフ
    ィルタと、その増幅器及びローパスフィルタの出力信号
    と検出器からの信号とのいずれかを選択的に前記A/D
    コンバータに入力するためのスイッチ回路と、検出器か
    らの信号またはこれを増幅した信号を基準値と比較する
    コンパレータとを備え、そのコンパレータの出力信号に
    よって前記スイッチ回路を切換操作するように構成した
    ことを特徴とする分析装置。
JP34639799A 1999-12-06 1999-12-06 分析装置 Pending JP2001165923A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34639799A JP2001165923A (ja) 1999-12-06 1999-12-06 分析装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34639799A JP2001165923A (ja) 1999-12-06 1999-12-06 分析装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001165923A true JP2001165923A (ja) 2001-06-22

Family

ID=18383159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34639799A Pending JP2001165923A (ja) 1999-12-06 1999-12-06 分析装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001165923A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008304213A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Shimadzu Corp Voc分析計用信号処理装置
JP2016197037A (ja) * 2015-04-03 2016-11-24 株式会社島津製作所 分取クロマトグラフ
JP2017083441A (ja) * 2015-10-26 2017-05-18 エーザイ・アール・アンド・ディー・マネジメント株式会社 特異値解析法を用いた電子ノイズ除去法および特異値解析用プログラム
WO2022230162A1 (ja) * 2021-04-30 2022-11-03 株式会社島津製作所 分析装置及び分析装置用波形処理プログラム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008304213A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Shimadzu Corp Voc分析計用信号処理装置
JP2016197037A (ja) * 2015-04-03 2016-11-24 株式会社島津製作所 分取クロマトグラフ
JP2017083441A (ja) * 2015-10-26 2017-05-18 エーザイ・アール・アンド・ディー・マネジメント株式会社 特異値解析法を用いた電子ノイズ除去法および特異値解析用プログラム
WO2022230162A1 (ja) * 2021-04-30 2022-11-03 株式会社島津製作所 分析装置及び分析装置用波形処理プログラム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014517478A (ja) スキャン内ダイナミックレンジを改善するための可変窓バンドパスフィルタリングを使用する調査スキャンからのイオンの除去
CN1271101A (zh) 宽频带信号分析的带通采样结构
JP2001165923A (ja) 分析装置
JPH10186041A (ja) X線分析装置のパルスプロセッサ
JP3675047B2 (ja) データ処理装置
Zhang et al. Study of automated mass spectral deconvolution and identification system (AMDIS) in pesticide residue analysis
JP4725082B2 (ja) クロマトグラフ質量分析装置
WO1999023686A8 (en) A method of operating a mass spectrometer including a low level resolving dc input to improve signal to noise ratio
US20080136458A1 (en) Method and system for wide range amplitude detection
KR102088669B1 (ko) Rf 선형 기술을 적용하는 고속의 트랙 및 홀드 장치
KR200218596Y1 (ko) 상호변조왜곡 검출회로
JP2006284528A (ja) 信号処理機構
KR20040016594A (ko) 인터 캐리어 복조기의 사운드 검파 처리회로
KR0130455B1 (ko) 브이씨알의 오디오 및 비디오 라인 잭 자동 절환 방법
Jackson et al. Signal enhancement techniques for chromatography detection systems
CN211578694U (zh) 一种四极杆和离子阱模式复用的装置
JPH10341159A (ja) A/d変換装置
KR100437755B1 (ko) 영상윤곽강조회로
JPWO2002033427A1 (ja) ノイズ測定装置、方法、記録媒体
JPS63242027A (ja) アナログプロセツサ回路
Nielsen et al. Evaluation of chromatographic conditions in reversed phase liquid chromatography-mass spectrometry systems for fingerprinting of polar and amphiphilic plant metabolites
JPH0552883A (ja) 周波数検出器
JPS63131059A (ja) ガスクロマトグラフ
JP2008139127A (ja) 液体クロマトグラフ用検出器
JPH07103961A (ja) クロマトグラフィーのデータ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090125

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090125

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100125

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 10

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 10

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 11

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140125

Year of fee payment: 12

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250