JP2005268152A - 質量分析用データ処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＤＣ方式の飛行時間型質量分析用データ収集において、小振幅な信号を除去することなくＡ/Ｄ変換器からのサンプリングデータを圧縮し、測定時間を短縮させる技術を提供する。
【解決手段】 質量分析装置におけるデータ収集回路５１は、１回測定毎のサンプリングデータに対し、任意に設定したしきい値によって信号成分１３ａとノイズ成分１３ｂに分けるレベル判定を行う信号レベル判定回路１３、しきい値以上となる信号成分データを格納する信号積算メモリ１５、しきい値より下となるノイズ成分データを格納するノイズ積算メモリ１８、積算後のノイズ成分データ１６ａに対し再度しきい値によるレベル判定を行って、しきい値以上となるデータを信号成分として取得し、信号積算メモリ１５に加算する積算ノイズレベル判定回路１７などを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、質量分析技術に関し、特に、飛行時間型の質量分析装置におけるＡ/Ｄ変換器を用いた質量分析用データ処理技術に関する。

図６に、本発明者が本発明の前提として検討した飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦ-ＭＳ：Time Of Flight Mass Spectrometry）の概要を示す。ＴＯＦ-ＭＳは、試料をイオン化して加速・飛行させ、その質量に応じた飛行時間を測定することで試料に含まれる成分を分析する装置である。試料は、導入部１でイオン化され、ＴＯＦ部２に送り込まれる。ＴＯＦ部２に入ったイオンは、イオン打出し信号発生器４から発生されるイオン打出し信号４ａのタイミングで加速される。加速されたイオンは、ＴＯＦ部２の内部を図中の矢印のような軌道で飛行した後、検出器３に到達（衝突）し、検出信号３ａを発生する。データ収集回路５ではこの検出信号３ａによってイオンの飛行時間を計測し、収集したデータ（測定結果）５ｂはＣＰＵ６を介して出力装置７に出力する。

ここで、前記データ収集回路５における飛行時間データの収集方式には、ＴＤＣ（Time to Digital Converter）方式とＡＤＣ（Analog to Digital Converter）方式があり、試料に含まれる各成分の定量的解析を行う装置の場合、ＡＤＣ方式を用いることが多い。

ＴＤＣ方式は、イオンを加速させた（打ち出した）時間を基準（０[秒]）として、イオンが検出器に到達するまでの飛行時間を計測する方式であるが、同じサンプリング時間内に複数のイオンが検出器に到達した場合でも、１つのイオンとしてしか計測できないため、イオンの数え落としが発生し、感度が劣化するという欠点がある。

それに対し、図７に示す従来のＡＤＣ方式の質量分析装置では、検出器３に到達（衝突）したイオンの個数に応じて振幅が異なる検出信号３ａをデータ収集回路５のＡ/Ｄ変換器９において電圧値を表すデジタルデータ９ａに変換して、積算メモリ１０に格納していくため、前記のように複数のイオンが同時に検出器に到達した場合でも、イオン個数を電圧値の違いとして計測でき、イオンの数え落としを低減できる。

また、ＴＯＦ-ＭＳでは、１回の測定で得られるＳＮ比が不十分であることが多く、複数回の測定で得られるデータを積算処理することによってＳＮ比を向上させている。ここで１回の測定というのは、１回のイオン打出し信号４ａによって加速された分のイオンの検出器出力データを収集することを指すものとする。

そのため、従来のＡＤＣ方式では、積算処理用に膨大なメモリデータを何度もＣＰＵ６に転送し、そのＣＰＵ６でデータ処理を行う必要があるため、測定開始から出力装置７へ解析結果を表示するまでの処理速度が遅くなるといった問題がある。

検出器での検出信号の振幅に関係なく飛行時間のみを計測するＴＤＣ方式に比べて、Ａ/Ｄ変換器を用いたデータ収集方式では、検出信号の振幅を表わすＡ/Ｄ変換器からのｎビットサンプリングデータを数十万ポイント取得し、さらにそれらのデータを積算処理する必要があるため、全体のデータ量が増大してしまう。

そのため、従来では、特許文献１に記載の技術のように、不要なサンプリングデータを間引く手法や、特許文献２に記載の技術のような、しきい値によるノイズリダクションなどのデータ圧縮処理が提案されている。
特開２０００−２９９０８３号公報 米国特許出願公開第２００３−０１７３５１４号明細書

図８に、特許文献２に関連する技術として本発明者が本発明の前提として検討したノイズリダクション手法について示す。Ａ/Ｄ変換器からのサンプリングデータには、ピークのスペクトラム以外に、例えばノイズレベルのような不要なデータが多く含まれている。そこで、このノイズリダクション手法は、あるしきい値を設定して、そのしきい値以下のサンプリングデータはメモリに書き込まず、切り捨ててしまうデータ処理手法である。前記しきい値以下となって切り捨てられた点のデータについての処理方式には、図８（ａ）に示すように、あるレベル（図中ではしきい値）に一律にオフセットさせるオフセット方式や、図８（ｂ）に示すように、あるレベル（しきい値）以下のデータをすべて０レベルとして扱うしきい値方式など、色々な処理方法がある。

また、これらのノイズリダクションは、すべての測定データがＣＰＵに転送された後の積算データに対して処理されても良いし、１回測定のデータ毎に処理されても良い。

ただし、積算データに対してノイズリダクションを行う場合、すべての測定データをＣＰＵに転送し、その後にＣＰＵでリダクション処理する必要があるため、測定開始から結果表示までの処理速度が遅くなるという問題がある。また、１回測定のデータ毎にノイズリダクションを行う場合は、１回の測定毎に前記しきい値以下のデータは切り捨てられるため、例えば、積算後であれば信号成分として得られる程度の小振幅な信号を切り捨ててしまうという問題がある。

本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、飛行時間型の質量分析装置におけるＡＤＣ方式のデータ収集回路において、測定感度を劣化させずに測定中のデータ圧縮を実現し、ＣＰＵでの積算データ処理を不要とすることで、測定時間の短縮化を実現し、同時に、積算されないとノイズ成分として除去されてしまうような小振幅な信号を信号成分として取得することができ、装置の高感度化を実現することのできる、質量分析用データ処理装置及び方法を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

前記目的を達成するために、本発明の質量分析用データ処理装置及び方法では、飛行時間データの測定・収集を行うＡＤＣ方式の質量分析用データ処理装置及び方法において、１回測定毎のサンプリングデータに対して、ハードウェアで以下のようなデータ圧縮処理を行い、所定のしきい値以上の信号成分のデータのみをメモリに書き込むことで、メモリへの書き込み回数を削減し、また、測定終了後のＣＰＵ処理も不要とすることを特徴としている。

また本発明におけるデータ圧縮処理では、Ａ/Ｄ変換器からのサンプリング（電圧値）データに対し、比較器で所定のしきい値と１回目の比較（レベル判定）を行って、信号成分とノイズ成分の二種類のデータに分ける。前記しきい値以上の信号成分側に判定された電圧値データは、そのまま信号積算メモリに積算しながら格納する。前記しきい値より下のノイズ成分側として判定された電圧値データは、信号積算メモリには書き込まれず、ノイズ積算メモリに積算しながら格納される。これら各積算メモリへのデータの書き込みは、リード・モディファイ・ライトとし、一旦メモリの内容を読み出して、次に書き込むデータを加算して、再度メモリに書き込む動作を行うものとする。ここで、ノイズ積算メモリへのデータの書き込みの際は、積算処理された後の値（前のメモリ内容と加算した後の値）に対し、２回目の所定のしきい値との比較を行う。もしその積算値がしきい値を超えた場合は、信号成分とみなし、信号積算メモリ内に値を書き込んでいく。

このようなデータ処理装置及び方法により、測定中にしきい値によるデータ圧縮を行いつつ、ノイズ成分のデータに対して、積算処理後、再度、しきい値との比較処理を行うことで、除去するはずのノイズ成分データの中から積算処理後に信号成分として得られるような小振幅な信号を検出して信号成分として取得することで装置の高感度化を実現することを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、ＡＤＣ方式のデータ収集回路において、しきい値より下のノイズ成分を除去するデータ圧縮処理を行い、積算メモリへの無駄なデータの書き込み動作を除去することで、測定時間の短縮化を実現し、同時に、積算されないとノイズ成分として除去されてしまうような小振幅な信号を、高精度に信号成分と判定して取得することができるため、装置の高感度化を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における質量分析用データ処理装置を用いたＡＤＣ方式の質量分析装置の構成を示し、１台の高分解能Ａ/Ｄ変換器を用いる場合の構成を示す。本実施の形態１の質量分析用データ処理装置は、飛行時間型の質量分析装置のデータ収集回路５１において、以下に述べる所定のデータ処理方法によりデータ収集を行うものである。

この質量分析装置は、試料をイオン化する導入部１と、イオンを加速し、飛行させるＴＯＦ部２と、飛行してきたイオンを検出する検出器３と、イオンを加速させるタイミングを決定するイオン打出し信号４ａを発生するイオン打出し信号発生器４とを有する部分と、検出信号３ａからイオンの飛行時間を計測・収集するためのデータ収集回路５１と、それを制御し、取得したデータを解析処理するためのＣＰＵ６と、その測定結果および解析結果を表示するための出力装置７とから構成される。

また、実施の形態１の質量分析用データ処理装置におけるデータ収集回路５１は、クロック発生器８と、Ａ/Ｄ変換器９と、信号レベル判定回路１３と、信号積算メモリ１５と、積算値演算回路１４と、信号積算メモリ１５と、積算ノイズ演算回路１６と、積算ノイズレベル判定回路１７と、ノイズ積算メモリ１８と、カウンタ１２とで構成される。

クロック発生器８は、動作クロックを生成する。Ａ/Ｄ変換器９は、ＴＯＦ部２からの検出信号３ａをサンプリングしてサンプリング（電圧値）データ９ａを出力する。信号レベル判定回路１３は、Ａ/Ｄ変換器９からのサンプリングデータ９ａをある所定のレベルのしきい値Ｔと比較して信号レベルの判定を行って二種類のデータに分割するための回路である。積算値演算回路１４は、信号レベル判定回路１３から出力される信号成分データ１３ａを積算演算し、信号積算メモリ１５に書き込むための回路である。信号積算メモリ１５は、信号成分データ１３ａの積算値を格納するためのメモリである。積算ノイズ演算回路１６は、信号レベル判定回路１３から出力されるノイズ成分データ１３ｂを積算するための回路である。積算ノイズレベル判定回路１７は、積算ノイズ演算回路１６から出力される積算ノイズデータを、再度、しきい値Ｔと比較して判定を行うための回路である。ノイズ積算メモリ１８は、ノイズ成分の積算値を格納しておくメモリである。カウンタ１２は、測定開始信号５ａの生成および各メモリへの書き込みアドレスを決定する信号１２ａを出力する。

ここで、クロック発生器８はデータ収集回路５１内部の回路で使用する様々な動作クロックを生成することができ、Ａ/Ｄ変換器９や、各積算メモリのアドレスカウンタなどはこのクロック発生器８からのクロック信号に同期して動作している。

まず、ＣＰＵ６もしくは外部装置から測定開始命令が与えられるとデータ収集回路５１のカウンタ１２は測定開始信号５ａを発生し、このタイミングが測定の基準時間（０[秒]）となる。測定開始信号５ａを受けたイオン打出し信号発生器４は、ＴＯＦ部２に打出し信号４ａを発生し、ＴＯＦ部２内のイオンを加速させる。ＴＯＦ部２内を飛行したイオンはやがて検出器３に到達（衝突）し、検出信号３ａを発生する。

図２は、実施の形態１の質量分析用データ処理装置及びデータ処理方法における、データ圧縮及びデータ積算の処理の様子を示す図である。（ａ）は、信号レベル判定回路１３における、しきい値Ｔによるサンプリングデータの９ａのレベル判定、分割についての説明図である。（ｂ）は、信号レベル判定回路１３においてしきい値Ｔ以上となるデータである信号成分データについての積算および積算メモリへの格納について示す説明図である。また（ｃ）は、信号レベル判定回路１３においてしきい値Ｔより下となるデータであるノイズ成分データについての積算および積算メモリへの格納について示す説明図である。

データ収集回路５１では、ゲイン調整器１９によりゲイン調整された検出信号３ａをＡ/Ｄ変換器９でサンプリングし、サンプリング時間毎の電圧値を示すサンプリングデータ９ａに変換する。このサンプリングデータ９ａを受け取った信号レベル判定回路１３は、図２（ａ）に示すように、サンプリングデータ９ａをしきい値Ｔと比較し、そのレベルの大小により信号成分とノイズ成分に振り分ける。（ａ）において、横軸は時間、縦軸はイオン強度を示し、１回の測定データについてしきい値Ｔによって信号成分とノイズ成分とに分割することを示している。ここで、この信号レベル判定回路１３におけるしきい値Ｔはユーザが任意の値を設定できることとする。

信号レベル判定回路１３においてサンプリングデータ９ａのレベルがしきい値Ｔ以上の場合は、信号成分データ１３ａとして判定される。この信号成分データ１３ａは、図２（ｂ）に示すように、積算値演算回路１４で積算値演算され、その積算された信号成分データ１４ａが信号積算メモリ１５に格納される。信号積算メモリ１５にすでにデータが入っている場合は、一旦メモリ内容を読み出して、次に書き込むデータを加算し、再度メモリに格納される。図２（ｂ）で、横軸は時間、縦軸は積算イオン強度を示し、実線の部分が信号成分データ１３ａに相当する。点線枠部分が、ｎ回分の測定結果であるメモリに格納された積算結果を示す。

信号レベル判定回路１３においてサンプリングデータ９ａのレベルがしきい値Ｔより下の場合は、ノイズ成分データ１３ｂとして判定される。このノイズ成分データ１３ｂは、積算ノイズ演算回路１６でノイズ積算メモリ１８の内容と加算された後に、積算されたノイズ成分データ１６ａとして積算ノイズレベル判定回路１７へ送られる。積算ノイズレベル判定回路１７では、前記積算されたノイズ成分データ１６ａを、再度、しきい値Ｔと比較し、その積算値がしきい値Ｔ以上となる場合、これを信号成分とみなして、このデータ１７ａについて信号積算メモリ１５のデータに繰り上げる形で加算する。例えば、信号積算メモリ１５の最下位ビットをインクリメント（＋１）し、ノイズ積算メモリ１８は０にクリアする。また積算ノイズレベル判定回路１７における比較でしきい値Ｔより下となる成分についてはノイズ成分データ１７ｂとしてノイズ積算メモリ１８に格納される。図２（ｃ）で、横軸は時間、縦軸は積算イオン強度を示し、実線の部分がノイズ成分データ１３ｂに相当する。ｎ回分のノイズ成分積算値においてしきい値Ｔを超える部分があり、この部分が、図２（ｂ）に示すように信号成分として信号積算メモリ１５に繰り上げ記録される。繰り上げされた場合、データを０に戻す。

その結果、測定終了時点で信号積算メモリ１５には、しきい値Ｔより下となるノイズ成分を除去した、しきい値Ｔ以上となる積算データに加え、従来ではノイズ成分として除去されてしまう小振幅信号の積算データも同時に収集される。測定終了後は、この信号積算メモリ１５の内容をＣＰＵ６に転送するだけで良いため、全体の測定時間を短縮することができる。

図３に、データ収集回路５１における各積算メモリの構成例を示す。（ａ）は、信号積算メモリ１５の構成例を、（ｂ）は、ノイズ積算メモリ１８の構成例を示す。メモリのアドレスがサンプリングデータの時間を示している。必要なメモリ幅は、信号積算メモリ１５とノイズ積算メモリ１８で異なり、（ａ）に示す信号積算メモリ１５の構成では、最大でＡ/Ｄ変換器９のビット数と積算回数で決まるビット幅が必要となる。対して、（ｂ）に示すノイズ積算メモリ１８の構成では、Ａ/Ｄ変換器９のビット数と同じビット幅があれば良い。例えば、Ａ/Ｄ変換器９として８ビットＡ/Ｄ変換器を使用し、積算回数を６５５３５回までとすると信号積算メモリ１５は２４ビット、ノイズ積算メモリ１８は８ビットのメモリ幅が必要になる。

また、実施の形態１の質量分析用データ処理装置に使用するＡ/Ｄ変換器９として高分解能なＡ/Ｄ変換器を使用し、しきい値Ｔより下のノイズ成分における信号を細かく取得することによって、ノイズ成分データの中から高精度に小振幅信号を検出することを可能にしている。

また、実施の形態１では、１度イオン打出し信号４ａを発生した後は、データの積算処理が終わるまで、次のイオン打出し信号４ａを発生しないことによって、積算メモリ（１５，１８）における書き込みエラーを防ぐ。

ここで、前記しきい値Ｔとは、レベル判定回路におけるサンプリングデータを信号成分とノイズ成分の二種類のデータに分ける判定を行うために使用する便宜的な値であり、例えば、ユーザが設定した任意の値でも良いし、検出信号３ａを入力していないときのサンプリングデータから統計的に求めたノイズフロアレベルを０として設定する。これは通常の測定前に信号未入力による積算測定を行い、システムのノイズフロアレベルを測定し、その値を測定データのゼロレベルとして設定する。

以上のように、実施の形態１の質量分析用データ処理装置および方法によれば、ＡＤＣ方式のデータ収集回路において、しきい値Ｔより下となるノイズ成分はメモリに書き込まない方式のデータ圧縮処理を行い、無駄なデータの書き込み動作を除去することで、測定時間の短縮化を実現し、同時に、積算されないとノイズ成分として除去されてしまうような小振幅信号を、高精度に信号成分と判定して取得することができるため、装置の高感度化を実現できる。

また、しきい値以上の信号成分と、積算後にしきい値を超えるような小振幅のデータについてのみメモリへの積算格納を行うため、メモリへの書き込み回数を削減でき、また、測定終了後にＣＰＵでの積算処理やデータ圧縮処理が不要になるため、測定時間を短縮することができる。

なお、本実施の形態１の質量分析用データ処理装置が用いる質量分析用データ処理方法（データ収集方法）は、ＴＯＦ-ＭＳ以外の質量分析装置のデータ処理方法としても適用可能である。

（実施の形態２）
次に、図４を参照しながら、本発明の実施の形態２における質量分析用データ処理装置およびデータ処理方法について説明する。図４は、実施の形態２における質量分析用データ処理装置の構成を示す。実施の形態２では、データ収集回路５２において、２つのＡ/Ｄ変換器２０，２１及びゲイン調整器２３，２４を備えることが主な特徴であり、その他の部分については前記実施の形態１の構成と同様である。

前記実施の形態１の構成において、ノイズ成分のデータの中から高精度に小振幅信号を検出するためには、Ａ/Ｄ変換器９としてより高分解能なＡ/Ｄ変換器が必要となるが、例えば１ｎｓ以下の高速なサンプリング速度で動作するＡ/Ｄ変換器となると、現在の市販部品では８〜１０ビットの分解能が限界である。そのため、あるしきい値より下で分割されたノイズ成分データに対しては数ビットの分解能しかなく、精度良く信号とノイズを切り分けることができない。

そこで、実施の形態２の質量分析用データ処理装置では、図４に示すように、Ａ/Ｄ変換器をＡ/Ｄ変換器２０，２１の２台使用し、検出信号３ａ全体を測定する（信号成分測定用）Ａ/Ｄ変換器２０の他に、ノイズ成分データ部分のみを（ノイズ成分測定用）Ａ/Ｄ変換器２１でサンプリングすることによって、ノイズ成分データを高分解能に測定することができ、小振幅信号を精度良く検出することが可能となる。

各Ａ/Ｄ変換器２０，２１の前段には、入力信号のレベルを調整するためのゲイン調整器２３，２４を配置して使用する。ＴＯＦ部２からの検出信号３ａは、ゲイン調整器２３によって信号成分測定用の第１のＡ/Ｄ変換器２０がフルスケールで測定（有効ビットを全て使用したＡ/Ｄ変換）できるようにその振幅が調整される。また、ノイズ成分測定用の第２のＡ/Ｄ変換器２１の前段のゲイン調整器２４は、しきい値のレベルがＡ/Ｄ変換データの最大値となるように、検出信号３ａの振幅を調整する。

次に、第１のＡ/Ｄ変換器２０のサンプリングデータ２０ａは、信号レベル判定回路１３において、しきい値Ｔ以上となるデータを判定し、しきい値Ｔ以上のデータは、信号成分データとして、積算値演算回路１４で積算処理された後に、信号積算メモリ１５に格納される。

検出信号３ａのうち、しきい値Ｔより下となるノイズ成分の部分を拡大してＡ/Ｄ変換を行う第２のＡ/Ｄ変換器２１からのサンプリングデータ２１ａは、積算ノイズ演算回路１６で、ノイズ積算メモリ１８に格納されている前回取得データに加算され、積算ノイズレベル判定回路１７で再度しきい値Ｔでレベル判定され、信号成分のデータ１７ａは信号積算メモリ１５に、ノイズ成分のデータ１７ｂはノイズ積算メモリ１８に格納される。

以上のように、実施の形態２によれば、ＡＤＣ方式のデータ収集回路において、信号成分の取得のためのＡ/Ｄ変換器とは別のＡ/Ｄ変換器を使用してノイズ成分のデータを取得するため、１台のＡ/Ｄ変換器を使用する構成よりも高分解能にノイズ成分を解析でき、精度良く小振幅の信号成分を見つけ出して取得することができる。

また、しきい値より下となるノイズ成分はメモリに書き込まない方式のデータ圧縮を行い、無駄なデータの書き込み動作を除去することで、測定時間の短縮化を実現し、同時に、ノイズ成分の信号をもう１台のＡ/Ｄ変換器で高分解能に測定することで、ノイズ成分データの中から小振幅の信号を精度良く判定して取得することができるため、装置の高感度化を実現できる。

（実施の形態３）
次に、図５を参照しながら、本発明の実施の形態３における質量分析用データ処理装置およびデータ処理方法について説明する。図５は、実施の形態３における質量分析用データ処理装置の構成を示す。

実施の形態３の質量分析用データ処理装置は、前記実施の形態１，２のようにカウンタ１２から測定開始信号５ａをイオン打出し信号発生器４に対し与えて処理の制御を行うのではなく、ＣＰＵ６１により飛行時間の測定、データ収集の制御を行うものである。実施の形態３では、ＣＰＵ６１からイオン打出し信号発生器４１に対し、測定開始信号とイオン打出し信号の発生のタイミングを決定する信号６ａを入力する。イオン打出し信号発生器４１は、ＴＯＦ部２に対しイオン打出し信号４ａを発生し、また測定開始信号４ｂをデータ収集回路５３内のカウンタ２２に対し入力する。カウンタ２２は、測定開始信号４ｂの入力に基づき制御され、各積算メモリ（信号積算メモリ１５，ノイズ積算メモリ１８）に対し各メモリへの書き込みアドレスを決定する信号１２ａの入力を行う。他の部分については実施の形態１の構成と同様である。

実施の形態３の質量分析用データ処理装置及び方法によれば、ＣＰＵ６１による制御に基づき、イオン打出し信号４ａの発生および検出信号３ａの生成を行わせると共に、ＡＤＣ方式のデータ収集回路５３における飛行時間測定、データ収集を行わせることができる。データ収集回路５３において、しきい値より下となるノイズ成分はメモリに書き込まない方式のデータ圧縮処理を行い、無駄なデータの書き込み動作を除去することで、測定時間の短縮化を実現し、同時に、積算されないとノイズ成分として除去されてしまうような小振幅信号を、高精度に信号成分と判定して取得することができるため、装置の高感度化を実現できる。また、しきい値以上の信号成分と、積算後にしきい値を超えるような小振幅のデータについてのみメモリへの積算格納を行うため、メモリへの書き込み回数を削減でき、また、測定終了後にＣＰＵ６１での積算処理やデータ圧縮処理が不要になるため、測定時間を短縮することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明の実施の形態１における質量分析用データ処理装置を用いたＡＤＣ方式の質量分析装置の構成を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１の質量分析用データ処理装置及びデータ処理方法におけるデータ圧縮及びデータ積算の処理の様子を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１の質量分析用データ処理装置の備える積算メモリの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２における質量分析用データ処理装置を用いたＡＤＣ方式の質量分析装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３における質量分析用データ処理装置を用いたＡＤＣ方式の質量分析装置の構成を示す図である。 本発明の前提として検討した飛行時間型質量分析装置の概要を示す図である。 本発明の前提として検討したＡＤＣ方式の質量分析装置の構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の前提として検討したノイズリダクション手法について示す図である。

符号の説明

１…導入部、２…ＴＯＦ部、３…検出器、４，４１…イオン打出し信号発生器、５，５１，５２，５３…データ収集回路、６，６１…ＣＰＵ、７…出力装置、８…クロック発生器、９…Ａ/Ｄ変換器、１０…積算メモリ、１１，１２，２２…カウンタ、１３…信号レベル判定回路、１４…積算値演算回路、１５…信号積算メモリ、１６…積算ノイズ演算回路、１７…積算ノイズレベル判定回路、１８…ノイズ積算メモリ、１９，２３，２４…ゲイン調整器、２０…（信号成分測定用）Ａ/Ｄ変換器、２１…（ノイズ成分測定用）Ａ/Ｄ変換器、Ｔ…しきい値。

Claims (10)

1. 飛行時間型の質量分析装置における質量分析用データ処理装置であって、
   検出信号をサンプリングするＡ/Ｄ変換器と、
   前記Ａ/Ｄ変換器からのサンプリングデータに対し、所定のしきい値によるレベル判定を行って二種類のデータに分割する第１の判定回路と、
   前記しきい値以上のデータを積算処理しながら格納する積算メモリと、
   前記しきい値未満のデータを積算し、その積算値に対し、再度前記しきい値によるレベル判定を行って、前記しきい値以上となる場合はそのデータを前記積算メモリに格納する第２の判定回路と、を備えたことを特徴とする質量分析用データ処理装置。
2. 飛行時間型の質量分析装置における質量分析用データ処理装置であって、
   検出信号全体をサンプリングするための第１のＡ/Ｄ変換器と、
   所定のしきい値未満のレベルのノイズ成分信号をサンプリングするためのノイズレベル用の第２のＡ/Ｄ変換器と、
   検出信号が前記第１のＡ/Ｄ変換器の入力最大レベルになるように調整するための第１のゲイン調整器と、
   前記第２のＡ/Ｄ変換器の信号レベルを前記しきい値のレベルが前記第２のＡ/Ｄ変換器の入力最大レベルになるように調整するための第２のゲイン調整器と、
   前記第１のＡ/Ｄ変換器のサンプリングデータから前記しきい値以上のデータを選択する第１の判定回路と、
   前記しきい値以上のデータを積算しながら格納する第１の積算メモリと、
   前記第２のＡ/Ｄ変換器のサンプリングデータを積算しながら格納する第２の積算メモリと、
   前記第２のＡ/Ｄ変換器からのノイズ成分信号の積算値に対し、再度前記しきい値によるレベル判定を行って、前記しきい値以上となる場合はそのデータを前記第１の積算メモリに格納する第２の判定回路と、を備えたことを特徴とする質量分析用データ処理装置。
3. 請求項１または２に記載の質量分析用データ処理装置において、
   通常の測定前に、信号未入力による積算測定を行ってシステムのノイズフロアレベルを測定し、その値を測定データのゼロレベルとして設定する手段を備えたことを特徴とする質量分析用データ処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の質量分析用データ処理装置において、
   １度イオン打出し信号を発生した後はデータの積算処理が終わるまで次のイオン打出し信号を発生しないイオン打出し信号発生器を備えたことを特徴とする質量分析用データ処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の質量分析用データ処理装置において、
   イオンを加速させるタイミングを決定するカウンタを備えたことを特徴とする質量分析用データ処理装置。
6. 飛行時間型の質量分析装置における質量分析用データ処理方法であって、
   検出信号をＡ/Ｄ変換器でサンプリングし、
   前記Ａ/Ｄ変換器からのサンプリングデータに対し、所定のしきい値によるレベル判定を行って二種類のデータに分割する第１の判定を行い、
   前記しきい値以上のデータを積算処理しながら積算メモリに格納し、
   前記しきい値未満のデータを積算し、その積算値に対し、再度前記しきい値によるレベル判定を行って、前記しきい値以上となる場合はそのデータを前記積算メモリに格納する第２の判定を行うことを特徴とする質量分析用データ処理方法。
7. 飛行時間型の質量分析装置における質量分析用データ処理方法であって、
   検出信号全体をサンプリングするための第１のＡ/Ｄ変換器で検出信号をサンプリングし、
   所定のしきい値未満のレベルのノイズ成分信号をサンプリングするためのノイズレベル用の第２のＡ/Ｄ変換器で、ゲイン調整器で信号レベルを調整された検出信号をサンプリングし、
   前記第１のＡ/Ｄ変換器の出力データから前記しきい値以上のデータを選択する第１の判定を行い、
   前記しきい値以上のデータを積算しながら第１の積算メモリに格納し、
   前記第２のＡ/Ｄ変換器の出力データを積算しながら第２の積算メモリに格納し、
   前記第２のＡ/Ｄ変換器からのノイズ成分信号の積算値に対し、再度前記しきい値によるレベル判定を行って、前記しきい値以上となる場合はそのデータを前記第１の積算メモリに格納する第２の判定を行うことを特徴とする質量分析用データ処理方法。
8. 請求項６または７に記載の質量分析用データ処理方法において、
   通常の測定前に、信号未入力による積算測定を行い、システムのノイズフロアレベルを測定し、その値をしきい値として設定することを特徴とする質量分析用データ処理方法。
9. 請求項５〜８のいずれか一項に記載の質量分析用データ処理方法において、
   １度イオン打出し信号を発生した後はデータの積算処理が終わるまで次のイオン打出し信号を発生しないようにイオン打出し信号発生の制御を行うことを特徴とする質量分析用データ処理方法。
10. 請求項５〜９のいずれか一項に記載の質量分析用データ処理方法において、
    カウンタにより、イオンを加速させるタイミングを決定する信号を発生することを特徴とする質量分析用データ処理方法。
    
    

Images