JPH10283983A - Mass spectrograph - Google Patents

Mass spectrograph

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JPH10283983A
JPH10283983A JP9086565A JP8656597A JPH10283983A JP H10283983 A JPH10283983 A JP H10283983A JP 9086565 A JP9086565 A JP 9086565A JP 8656597 A JP8656597 A JP 8656597A JP H10283983 A JPH10283983 A JP H10283983A
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JP
Japan
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spectrum
slit
slits
deconvolution
outlet slits
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9086565A
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Japanese (ja)
Inventor
Morio Ishihara
石原盛男
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To recover a single spectrum from mixed spectra so as to enhance detection efficiency by inputting a spectrum signal detected through plural outlet slits and a spectrograph function deforming the spectrum so as to obtain a single slit spectrum by a deconvolution operation. SOLUTION: A magnetic field type mass spectrograph is composed of an ion source 1, an inlet slit 2, a spectrograph magnet 3, outlet slits 4, and an ion detector 5. In order to detect a mass spectrum using the same, the intensity of the analysis magnet 3 is changed so as to obtain the relationship between ion intensity detected by the ion detector 5 through the outlet slits 4 and magnetic field intensity. By operating a signal detected through the outlet slits 4, which are set to be two or more, and a device function expressing a spectrum variable which is previously measured and is recorded in a device function recorder 6 by a deconvolution operator 7, one slit single spectrum output is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は磁場型質量分析計等
に係り、特に検出効率を向上させるようにした質量分析
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic field type mass spectrometer and the like, and more particularly to a mass spectrometer for improving detection efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図3は
磁場型質量分析計を模式的に示したものであり、イオン
源1、入口スリット2、分析磁石3、出口スリット4、
イオン検出器5で構成される。通常、質量スペクトルを
検出するには、分析磁石3の強さを変化させ、出口スリ
ット4を通してイオン検出器5で検出されるイオン強度
と磁場強度の関係を求める。このとき、イオン検出器5
で検出されるイオンは出口スリット4を通過するごく一
部のイオンのみであり、大多数は無駄となり、検出効率
は低い。
FIG. 3 schematically shows a magnetic field type mass spectrometer. An ion source 1, an inlet slit 2, an analysis magnet 3, an outlet slit 4,
It is composed of an ion detector 5. Usually, to detect a mass spectrum, the intensity of the analysis magnet 3 is changed, and the relationship between the ion intensity detected by the ion detector 5 through the exit slit 4 and the magnetic field intensity is obtained. At this time, the ion detector 5
Are only a small part of the ions passing through the exit slit 4, most of them are wasted, and the detection efficiency is low.

【0003】これに対して、図4に示すように、出口ス
リット4を2個以上とすると、イオン検出器5で検出で
きるイオンの量は増加するが、得られる質量スペクトル
は複数のスペクトルが混ざっているため、そのままでは
役立たない。すなわち、一方のスリット41 を通して検
出されるスペクトルが図4(a)(実線)、他方のスリ
ット42 を通して検出されるスペクトルが図4(c)
(破線)であったとすると、実際に検出されるスペクト
ルは、これらのスペクトルが混じった図4(b)のよう
になってしまい、このままでは質量分析に利用できな
い。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the number of outlet slits 4 is two or more, the amount of ions that can be detected by the ion detector 5 increases, but the obtained mass spectrum is a mixture of a plurality of spectra. It is useless as it is. That is, the spectrum to be detected through one of the slits 4 1 Fig. 4 (a) (solid line), spectrum diagram is detected through the other slit 4 2 4 (c)
If it were (broken line), the actually detected spectrum would be as shown in FIG. 4B in which these spectra were mixed, and would not be usable for mass spectrometry as it was.

【0004】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、この混合されたスペクトルから単一のスペクトルを
回復することができ、検出効率を向上させることが可能
な質量分析装置を提供することを目的とする。
[0004] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a mass spectrometer capable of recovering a single spectrum from the mixed spectrum and improving the detection efficiency. Aim.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、複数個の出口
スリットを通して検出されたスペクトル信号、及びスペ
クトルを変形する分析装置関数が入力されてディコンボ
リューション演算を行う演算装置を備え、ディコンボリ
ューション演算により単独スリットのスペクトルを求め
るようにしたことを特徴とする。また、本発明は、演算
装置がディコンボリューションをフーリエ変換法により
行うことを特徴とする。また、本発明は、出口スリット
の配置の異なる検出器を用いて同一の測定を行い、フー
リエ変換して得られるスペクトルのフーリエ変換の加重
平均をとることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an arithmetic unit for performing a deconvolution operation by inputting a spectrum signal detected through a plurality of exit slits and an analyzer function for modifying a spectrum, and performing a deconvolution operation. The spectrum of the single slit is obtained by the following. Further, the present invention is characterized in that the arithmetic unit performs the deconvolution by a Fourier transform method. Further, the present invention is characterized in that the same measurement is performed using detectors having different arrangements of exit slits, and a weighted average of Fourier transform of a spectrum obtained by performing Fourier transform is obtained.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、本発明の原理を説明する。一般に、
検出器から出力されるスペクトルy(t)は、元来のス
ペクトルx(t)と、元来のスペクトルを変形させる分
析装置の応答(装置関数)h(t,τ)のたたみこみ積
で表される。ここで、質量分析計の場合ではy(t)は
イオン電流であり、tは質量あるいは質量の関数で表さ
れる変数である。
Embodiments of the present invention will be described below. First, the principle of the present invention will be described. In general,
The spectrum y (t) output from the detector is the convolution integral of the original spectrum x (t) and the response (device function) h (t, τ) of the analyzer that transforms the original spectrum. It is represented by Here, in the case of a mass spectrometer, y (t) is an ion current, and t is a variable represented by mass or a function of mass.

【0007】h(t,τ)は一般的にはtに関係する
が、tの狭い範囲にかぎればtに無関係と考えることも
できる。さらに磁場型質量分析計の場合には、 t=alog(m/z) ……(2) とすることでh(t,τ)はtに無関係となる。ここ
で、aは任意の常数、mは質量、zは電荷である。した
がって、以後 h(t,τ)=h(τ) ……(3) とする。ここに、(1)式は次のように書き換えること
ができる。
Although h (t, τ) generally relates to t, it can be considered that t (t, τ) is not related to t as long as t is narrow. Further, in the case of a magnetic field type mass spectrometer, h (t, τ) becomes independent of t by setting t = alog (m / z) (2). Here, a is an arbitrary constant, m is mass, and z is electric charge. Therefore, hereafter, h (t, τ) = h (τ) (3) Here, equation (1) can be rewritten as follows.

【0008】 図1はこれら関数x(t)(図1(a)),y(t)
(図1(b)),h(t)(図1(c))を示したもの
であり、元来のスペクトルx(t)は細い線状である
が、装置の特性h(τ)が広がりをもっているため、変
形されて検出されるスペクトルy(t)は広がりをもっ
ている。
[0008] FIG. 1 shows these functions x (t) (FIG. 1 (a)) and y (t)
(FIG. 1 (b)) and h (t) (FIG. 1 (c)), where the original spectrum x (t) is a thin line, but the characteristic h (τ) of the device is Since the spectrum y (t) has a spread, the spectrum y (t) detected by being deformed has a spread.

【0009】次に、y(t)を出口スリット1個の場合
の出力、出口スリット2個の場合の出力をw(t)とす
る。ここで、簡単のため、各スリットを出た単独の出力
の装置関数は等しいものとすると、 と表すことができる。t1 、t2 はスリット位置のずれ
を表わしている。また、w(t)は、 と表わすこともできる。いずれにせよ、w(t)はy
(t)またはx(t)と新しく定義された装置関数hw
(τ)またはhs(τ)とのたたみ込み積分で表わすこ
とができる。ここで、hw (τ)またはhs(τ)は測
定可能な関数である。したがって、w(t)とh
w (τ)またはhs(τ)が測定できれば、式(5)ま
たは式(6)を解いてy(t)またはx(t)を求める
ことができる。このたたみ込み積分を逆に解く方法はデ
ィコンボリューションと呼ばれて周知であり、種々の方
法が知られているので、それらの方法のどれを用いても
よい(例えば「科学計測のための波形データ処理」南
重夫編著 Q出版 1986)。
Next, let y (t) be the output in the case of one exit slit, and let w (t) be the output in the case of two exit slits. Here, for the sake of simplicity, it is assumed that the device function of a single output from each slit is equal, It can be expressed as. t 1 and t 2 represent the deviation of the slit position. Also, w (t) is Can also be expressed as In any case, w (t) is y
(T) or x (t) and the newly defined device function h w
(Τ) or convolution integral with hs (τ). Here, h w (τ) or hs (τ) is a measurable function. Therefore, w (t) and h
If w (τ) or hs (τ) can be measured, equation (5) or equation (6) can be solved to find y (t) or x (t). A method of solving this convolution integral in reverse is known as deconvolution, and various methods are known, and any of those methods may be used (for example, “waveform data for scientific measurement”). Processing "South
Edited by Shigeo, Q Publishing 1986).

【0010】以上が本発明の原理である。本発明の実施
にはhw (τ)またはhs(τ)を実際のスペクトル測
定とは別に求めておくこと、たたみ込み積分のディコン
ボリューションを行うこと、および複数出口スリットの
実装が必要とされる。
The above is the principle of the present invention. Implementation of the present invention requires that h w (τ) or hs (τ) be determined separately from the actual spectral measurement, deconvolution of the convolution integral, and implementation of multiple exit slits .

【0011】以上の処理ではディコンボリューションの
計算に時間がかかるが、フーリエ変換によるディコンボ
リューションの方法は、高速フーリエ変換(FFT)の
手法が使えるため有利である。ここで、 のとき、上式の両辺のフーリエ変換をとると となる。したがって、 Y(ω)=W(ω)/Hw (ω) ……(8) として、信号y(t)のフーリエ変換Y(ω)が求ま
る。次に、Y(ω)の逆フーリエ変換を求めれば、y
(t)が求まることになる。これが、フーリエ変換によ
るディコンボリーションの原理である。
In the above processing, it takes time to calculate the deconvolution. However, the deconvolution method using the Fourier transform is advantageous because a fast Fourier transform (FFT) technique can be used. here, Then, taking the Fourier transform of both sides of the above equation, Becomes Therefore, the Fourier transform Y (ω) of the signal y (t) is obtained as Y (ω) = W (ω) / H w (ω) (8) Next, if the inverse Fourier transform of Y (ω) is obtained, y
(T) is obtained. This is the principle of deconvolution by Fourier transform.

【0012】しかし、(8)式では|Hw (ω)|=0
となる場合があり、信号が完全には回復しない原因とな
る。次に、この困難を避ける本発明の他の例について説
明する。そのためには、複数スリットの配置パターンの
異なる2組のスリットを用意し、それぞれを用いてスペ
クトル測定を行う。このときそれぞれの装置関数をh’
w 、h”w とする。これらのフーリエ変換H’
w (ω)、H”w (ω)のゼロ点を互いに重ならないよ
うなスリット配置にしておくものとする。それぞれから
得られる出力W’(t)、W”(t)およびそのフーリ
エ変換より信号のフーリエ変換が Y’(ω)=W’(ω)/H’(ω) ……(9) Y”(ω)=W”(ω)/H”(ω) ……(10) として求められる。ここで、最終結果として、式(9)
と式(10)の加重平均を取る。
However, in equation (8), | H w (ω) | = 0
And the signal may not be completely recovered. Next, another example of the present invention which avoids this difficulty will be described. For this purpose, two sets of slits having different arrangement patterns of a plurality of slits are prepared, and spectrum measurement is performed using each of them. At this time, each device function is represented by h ′
w , h ″ w . These Fourier transforms H ′
It is assumed that the zero points of w (ω) and H ″ w (ω) are arranged in a slit such that they do not overlap each other. From the outputs W ′ (t) and W ″ (t) obtained from the respective slits and their Fourier transforms, The Fourier transform of the signal is as follows: Y ′ (ω) = W ′ (ω) / H ′ (ω) (9) Y ″ (ω) = W ″ (ω) / H ″ (ω) (10) Here, as a final result, equation (9) is obtained.
And the weighted average of equation (10).

【0013】 ここで、D’(ω)、D”(ω)は滑らかな関数で、
D’(ω)はH’(ω)のゼロ点で0となり、D”
(ω)はH”(ω)のゼロ点で0となるようなものとす
る。簡単には、 D’(ω)=|H’(ω)|2 ……(12) D”(ω)=|H”(ω)|2 ……(13) のようにすればよい。式(12)、式(13)はおのお
のゼロ点を除いてはなめらかな関数である。このように
して求めたY(ω)はH(ω)のゼロ点の影響が無く、
より完全な信号回復が行なえる。
[0013] Here, D ′ (ω) and D ″ (ω) are smooth functions,
D ′ (ω) becomes 0 at the zero point of H ′ (ω), and D ″ (ω)
(Ω) is assumed to be 0 at the zero point of H ″ (ω). Briefly, D ′ (ω) = | H ′ (ω) | 2 (12) D ″ (ω) = | H ″ (ω) | 2 (13) Equations (12) and (13) are smooth functions except for each zero point. Y (ω) is not affected by the zero point of H (ω),
More complete signal recovery can be achieved.

【0014】なお、本発明は種々の変形が可能である。
(5)式では2個のスリットの場合であったが、3個以
上ももちろん可能である。また、装置関数を求めるため
には、単純なスペクトル(できれば単一ピークのスペク
トル)を示す試料を用いて、スペクトルを測定すればよ
い。それが可能でない場合は、複数スリットのうち、1
個だけ残し、他のスリットをふさぐような機構を持た
せ、それぞれのスリットについてスペクトル測定を行う
ことによって求めることができる。また、以上の説明で
はy(t)を回復する方法を示したが、x(t)を回復
することも勿論可能である。
The present invention can be modified in various ways.
In equation (5), two slits are used, but three or more slits can be used. In addition, in order to determine the apparatus function, the spectrum may be measured using a sample showing a simple spectrum (preferably, a single peak spectrum). If that is not possible, one of the slits
It can be obtained by leaving a single unit and providing a mechanism to block other slits, and performing spectrum measurement on each slit. In the above description, a method of restoring y (t) has been described, but it is of course possible to restore x (t).

【0015】図2は本発明を実施するための装置構成を
示す模式図である。イオン源1、入口スリット2、分析
磁石3、出口スリット4、イオン検出器5は図3の装置
構成と同じであるが、スリット4は2 個からなってお
り、これらのスリットを通して検出器5で検出された信
号をw(t)、あらかじめ測定され、装置関数記録器6
に記録されたスペクトルの変形を表す装置関数をh
(τ)、1個のスリット単独の出力をy(t)とする
と、w(t)、h(τ)、y(t)は(5)式に示す関
係にあり、ディコンボリューション演算器7で(5)式
を解くことにより1個のスリット単独のスペクトル出力
y(t)が求められる。もちろん、スリットの組みは2
個にかぎらず、3個以上あってもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an apparatus for carrying out the present invention. The ion source 1, the entrance slit 2, the analysis magnet 3, the exit slit 4, and the ion detector 5 are the same as those of the apparatus shown in FIG. 3, but the slit 4 is composed of two pieces. The detected signal is measured in advance w (t), and the device function recorder 6
The device function representing the deformation of the spectrum recorded in
(Τ) Assuming that the output of one slit alone is y (t), w (t), h (τ) and y (t) have the relationship shown in equation (5). By solving the equation (5), the spectral output y (t) of one slit alone is obtained. Of course, the set of slits is 2
The number is not limited to three, and may be three or more.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の出
口スリットを用いることが可能となるので、多くの信号
を取り込めるようになり、検出感度が向上させることが
でき、また、複数組みの複数出口スリットを用いた測定
を行うことにより、フーリエ変換された装置関数のゼロ
点の影響を軽減できるので、回復したスペクトルの変形
を小さくすることができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of exit slits can be used, so that many signals can be taken in, the detection sensitivity can be improved, and a plurality of exit slits can be used. By performing the measurement using the multiple exit slits, the effect of the zero point of the Fourier-transformed device function can be reduced, and the deformation of the recovered spectrum can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 装置関数によるスペクトルの変形を説明する
図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining spectrum deformation by a device function.

【図2】 本発明の装置構成の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a device configuration of the present invention.

【図3】 磁場型質量分析計を模式的に示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a magnetic field type mass spectrometer.

【図4】 出口スリットを2個としたときのスペクトル
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a spectrum when there are two exit slits.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…イオン源、2…入り口スリット、3…分析磁石、4
…出口スリット、5…イオン検出器、6…装置関数記録
器、7…ディコンボリューション演算器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion source, 2 ... Entrance slit, 3 ... Analysis magnet, 4
... exit slit, 5 ... ion detector, 6 ... device function recorder, 7 ... deconvolution calculator.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数個の出口スリットを通して検出され
たスペクトル信号、及びスペクトルを変形する分析装置
関数が入力されてディコンボリューション演算を行う演
算装置を備え、ディコンボリューション演算により単独
スリットのスペクトルを求めるようにしたことを特徴と
する質量分析装置。
1. An arithmetic unit for inputting a spectrum signal detected through a plurality of exit slits and an analyzer function for transforming a spectrum and performing a deconvolution operation, wherein a spectrum of a single slit is obtained by a deconvolution operation. A mass spectrometer characterized in that:
【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記演算
装置は、ディコンボリューションをフーリエ変換法によ
り行うことを特徴とする質量分析装置。
2. The mass spectrometer according to claim 1, wherein the arithmetic unit performs the deconvolution by a Fourier transform method.
【請求項3】 請求項2記載の装置において、出口スリ
ットの配置の異なる検出器を用いて同一の測定を行い、
フーリエ変換して得られるスペクトルのフーリエ変換の
加重平均をとることを特徴とする質量分析装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the same measurement is performed using detectors having different arrangements of the exit slits.
A mass spectrometer characterized by taking a weighted average of a Fourier transform of a spectrum obtained by performing a Fourier transform.
JP9086565A 1997-04-04 1997-04-04 Mass spectrograph Withdrawn JPH10283983A (en)

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