JPWO2011030518A1 - 信号処理装置、質量分析装置及び光度計 - Google Patents
信号処理装置、質量分析装置及び光度計 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2011030518A1 JPWO2011030518A1 JP2011530738A JP2011530738A JPWO2011030518A1 JP WO2011030518 A1 JPWO2011030518 A1 JP WO2011030518A1 JP 2011530738 A JP2011530738 A JP 2011530738A JP 2011530738 A JP2011530738 A JP 2011530738A JP WO2011030518 A1 JPWO2011030518 A1 JP WO2011030518A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal processing
- signal
- processing apparatus
- output data
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/025—Detectors specially adapted to particle spectrometers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
TOF部の内部にて、イオンが検出器に到達(衝突)すると、検出器からはイオン検出信号が出力される。このイオン検出信号は、ゲイン調整回路等の振幅調整を行い、A/D変換器を用いたデータ収集回路で収集され、そのデータはCPUを介して入出力装置に出力される。測定結果はマススペクトルとして表示され、個々のスペクトルの強度(電圧値)およびその時間(質量)から試料に含まれる成分を分析することができる。
ここでは、マススペクトルを得るための測定をマススペクトル測定と呼び、1回の測定のことをTOFスキャンと呼ぶ。TOFスキャンとは、1回のイオン打ち出し信号によって加速された分のイオンの検出器出力データ、すなわち、時間t0(イオン打ち出しタイミング)からt1までのスペクトラムデータを収集することを指すものとする。
これは、上述したTOFスキャンの1スキャン内にイオン1個〜数100個の検出を同時に行うことが求められるようになってきたためである。このため、1つのA/D変換器の入力レンジ範囲内では、所望のSN(Signal/Noise)比を確保しての信号検出が困難となっている。これを回避する方法として、例えば特許文献1(特開2005‐268152号公報)に「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」が開示されている。
(1)1度に検出されるイオンが1〜100個を検出する場合、1個のA/D変換器の入力電圧が500mV、イオン1個が20mVだと仮定すると、100個分のイオン振幅は、2000mVが必要となる。この場合に、A/D変換器の4倍の入力範囲が必要となる。通常はA/D変換器のゲインを1/4にし、最大信号の振幅に調節するが、この場合にイオン1個の振幅は、5mVとなる。ここで、A/D変換器のノイズ電圧が10mV程度ある場合は、ノイズ電圧の方が大きくなり十分なSN比が確保できない。
(2)また、ゲイン倍率の異なる複数A/D変換器を使用して信号をサンプリングし、適切なゲイン側を選択し積算処理を行う場合に、従来技術では、選択基準に複数のサンプリング経路のノイズ量の少ない側を選ぶような考慮がない。
(3)また、ゲイン倍率の異なるA/D変換器を使用するため、その経路間が所定のゲイン倍率、経路間のサンプリングクロック位相差による測定誤差を訂正するための回路について考慮されていない。
(4)また、複数のA/D変換器を使用したADC回路において、等価的にサンプリング速度を向上させる考慮が無い。
(5)また、複数のA/D変換器を使用した場合に、ゲインの異なる経路をそれぞれ使用するだけではイオン信号の振幅ばらつきが少なく、複数のA/D変換器で信号サンプリングをする必要が無い場合に効果的な測定を行う考慮が無い。
(1)検出信号を異なる増幅率で増幅可能な増幅器と、前記増幅器により異なる増幅率でそれぞれ増幅された複数の出力信号をサンプリングするA/D変換器と、前記A/D変換器によりそれぞれ変換された複数の出力データについて、前記複数の増幅器の増幅率に基づき演算を行う演算器と、前記演算器からの複数の出力データのうち、一または複数の出力データを選択する選択器と、を有することを特徴とする信号処理装置である。
実施の形態1に係る質量分析装置は、飛行時間型の質量分析装置であり、以下において、この質量分析装置の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。
実施の形態1に係る質量分析装置のデータ収集回路は、イオン信号である入力波形2aを所定のゲインで増幅する増幅器101、102と、クロックを出力する原振160と、原振160からのクロックを入力され、それぞれの増幅器101、102からの出力信号をサンプリングするA/D変換器111、112と、A/D変換器111、112からの出力データ111a、112aについて増幅率分の戻し演算を行う演算器121、122と、それら2つの出力データ121a、122aのうちいずれかをデータ選択信号151aに従い選択する選択器130と、演算器121、122からの出力データ121a、122aおよび切替しきい値150によりデータ選択信号151aを生成するレベル判定器151と、選択器130で選択された信号130aを積算処理する積算メモリ140とを備えて構成される。
具体的な例として、増幅器101が1倍、増幅器102が1/4倍とし、A/D変換器の入力フルスケールが500mV、また演算器121は1倍、演算器122は4倍である場合を説明する。イオン信号が2Vの場合は、A/D変換器111の入力電圧が2Vになりオーバレンジとなり、選択器130のB入力側の経路が選択される。それ以外のA/D変換器111がオーバレンジにならない場合は、選択器130の入力A側の出力を使用することになる。これにより、イオン信号20mV〜2Vまでを検出可能になる。このように、実施の形態1によれば、装置のダイナミックレンジを4倍にすることができる。
増幅器102は1倍であり、回路による増幅の必要がなく結線だけのため、増幅器102によるノイズ重畳分は発生しない。一方、増幅器101では信号を4倍に増幅するため、入力したイオン信号に対して増幅器のノイズが重畳される。一例として、増幅器102の経路(1倍経路)でサンプリングしたノイズ量が10mV、増幅器101の経路(4倍経路)が11mVとする。また、A/D変換器が理想的な電圧分解能1mVとした場合、1倍経路の量子化誤差が1mV、4倍経路の量子化誤差は演算器121で戻し演算を行い1/4となるので、量子化誤差は1倍経路の1/4の0.25mVとなる。この場合、1倍経路のノイズ値と量子化誤差の合計値は11mVとなる。また、同様に4倍経路は11.25mVとなり、この場合に4倍経路を極力使用しないように切替しきい値を設定することが望ましい。これを回避する方法としては、増幅器102の経路の増幅率を高くすることにより、1倍経路との量子化誤差の差を大きくすることが可能となる。
実施の形態1に係る質量分析装置によれば、飛行時間型の質量分析装置におけるA/D変換方式の質量分析用データ処理装置およびデータ処理装置において、複数のA/D変換器を用いて、ゲインの異なるイオン検出信号を同時にサンプリングし、よりS/N比の大きなサンプリング結果を選定することができるので、高ダイナミックレンジ化が可能となる。さらに、ゲインの異なるサンプリング経路毎のノイズ量を測定し、よりS/N比が大きな方を選定するレベル判定回路を有することも可能であり、高ダイナミックレンジ化が可能となる。
以上、説明したように本データ収集回路の動作により、等価的にサンプリング間隔を1/2とすることができ、高分解能なサンプリングが実現できる。
実施の形態4に係る質量分析装置によれば、飛行時間型の質量分析装置におけるA/D変換方式の質量分析用データ処理装置およびデータ処理装置において、複数のA/D変換器を用いて、複数のA/D変換器を前記1つ目の実現手段により電圧方向に入力レンジを拡大する場合と、複数のA/D変換器を用いてサンプリング分解能を向上するために使用するかを選択できる手段を有しているので、装置の分析モードの高機能化を実現できる。
図7の質量分析装置は、分析対象である試料をイオン化する導入部1と、イオン化された試料に電圧を印加して加速させ、検出器に向けてイオンを飛行させるTOF部2と、イオンを加速させるタイミングを決定するイオン打ち出し信号11aを発生するイオン打ち出し信号発生器11と、TOF部2から出力されたイオン検出信号2aを処理して測定結果を解析するデータ処理装置22と、を備えて構成される。
図8の分光器は、光度を計測するための光源71、被測定対象の試料72、分光等により所望の波長の光度を検出する光電子増倍管73、光電子増倍管73からの検出信号をサンプリングしその結果を格納するデータ収集装置61、データ収集装置を制御し取得したデータ61bを解析処理するための制御をするCPU62、その測定結果および解析結果を表示しユーザが装置制御を行うためのユーザI/F部63と、を備えて構成される。
光度計における積算メモリ140(図1)へのデータ格納方法は、例えば、積算メモリ140のアドレスに波長を対応させて波長毎の検出信号の強度を格納するものが考えられる。この場合、例えば、波長200nm〜900nmを1nm刻みで格納することを想定すれば、アドレスを700番地分設けて、その1番地毎に所定時間のサンプリング結果の積算値を格納することになる。例えば、サンプリング間隔1nsで1ms間の測定時間を行う場合は、100万ポイント分の電圧加算値を積算メモリの所定の番地に格納することになる。
171,172…位相調整器、191…カウンタ、193…位相調整器、131…演算器、132…可変増幅器、103、104…スイッチ…123,124…選択器、141…制御部
Claims (11)
- 検出信号を異なる増幅率で増幅可能な増幅器と、
前記増幅器により異なる増幅率でそれぞれ増幅された複数の出力信号をサンプリングするA/D変換器と、
前記A/D変換器によりそれぞれ変換された複数の出力データについて、前記複数の増幅器の増幅率に基づき演算を行う演算器と、
前記演算器からの複数の出力データのうち、一または複数の出力データを選択する選択器と、
を有することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1記載の信号処理装置であって、
前記選択器では、前記複数の出力データのS/N比に基づいて選択する出力データを決めることを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1または2に記載の信号処理装置であって、
前記演算器からの複数の出力データについてS/N比の高い出力データを選択し、データ選択信号を前記選択器に送信するレベル判定器を有することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の信号処理装置であって、
前記増幅器および前記演算器における増幅率の誤差を補正する補正回路を有することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項4記載の信号処理装置であって、
前記補正回路は、前記演算器からの複数の出力データの増幅率の誤差を補正し、前記選択器に出力することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項5記載の信号処理装置であって、
前記増幅器および前記演算器における増幅率の誤差を予め定めて、該誤差を前記補正回路に送信する補正制御回路を有することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の信号処理装置であって、
モードに応じて原振からのクロックの位相を制御して前記A/D変換器に送信するクロック位相調整器を有することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の信号処理装置であって、
前記モードに応じて、いずれの増幅率により増幅された前記複数の出力信号を前記A/D変換器に出力するかを制御するスイッチを有することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載の信号処理装置であって、
さらに、前記イオン信号を前記増幅器に送信する可変増幅器と、
前記選択器から出力された前記一または複数の出力データについて、前記可変増幅器の増幅分を減衰させるための演算を行う可変演算器とを有することを特徴とする信号処理装置。 - 分析対象である試料をイオン化する導入部と、
前記導入部にてイオン化された試料に電圧を印加して加速させ、検出器に向けてイオンを飛行させるTOF部と、
TOF部から出力されたイオン検出信号を処理する請求項1乃至9のいずれかに記載の信号処理装置と、
を備える質量分析装置。 - 被測定対象である試料に光を照射する光源と、
所望の波長の光度を検出する光電子増倍管と、
前記光電子増倍管からの検出信号を処理する請求項1乃至9のいずれかに記載の信号処理装置と、
を備える分光器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011530738A JP5645829B2 (ja) | 2009-09-14 | 2010-08-30 | 信号処理装置、質量分析装置及び光度計 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009211242 | 2009-09-14 | ||
JP2009211242 | 2009-09-14 | ||
JP2011530738A JP5645829B2 (ja) | 2009-09-14 | 2010-08-30 | 信号処理装置、質量分析装置及び光度計 |
PCT/JP2010/005314 WO2011030518A1 (ja) | 2009-09-14 | 2010-08-30 | 信号処理装置、質量分析装置及び光度計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2011030518A1 true JPWO2011030518A1 (ja) | 2013-02-04 |
JP5645829B2 JP5645829B2 (ja) | 2014-12-24 |
Family
ID=43732199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011530738A Expired - Fee Related JP5645829B2 (ja) | 2009-09-14 | 2010-08-30 | 信号処理装置、質量分析装置及び光度計 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8633841B2 (ja) |
JP (1) | JP5645829B2 (ja) |
WO (1) | WO2011030518A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5704081B2 (ja) * | 2012-01-25 | 2015-04-22 | 株式会社島津製作所 | データ収集装置 |
TWI463942B (zh) * | 2012-07-18 | 2014-12-11 | Yen Dong Wu | 一種促進植物生長之方法 |
JP6150552B2 (ja) * | 2013-02-22 | 2017-06-21 | 日置電機株式会社 | 波形測定装置、電流測定装置および電力測定装置 |
US9218949B2 (en) * | 2013-06-04 | 2015-12-22 | Fluidigm Canada, Inc. | Strategic dynamic range control for time-of-flight mass spectrometry |
CN104703464A (zh) * | 2013-07-17 | 2015-06-10 | 吴炎东 | 一种促进植物生长的方法与一种光量累积计算装置及方法 |
GB201509209D0 (en) * | 2015-05-28 | 2015-07-15 | Micromass Ltd | Echo cancellation for time of flight analogue to digital converter |
JP6533749B2 (ja) * | 2016-01-20 | 2019-06-19 | 日本電子株式会社 | 質量分析装置及び質量分析方法 |
CN105609401B (zh) * | 2016-02-17 | 2017-10-24 | 广州禾信分析仪器有限公司 | 一种提高飞行时间质谱仪器动态检测范围的方法及系统 |
KR102500765B1 (ko) * | 2017-11-22 | 2023-02-17 | 삼성전자주식회사 | 분광기, 분광기의 출력이득 조절 방법, 생체정보 측정 장치 및 방법 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0683541A (ja) * | 1992-09-01 | 1994-03-25 | Mitsubishi Electric Corp | アナログ信号処理装置 |
JPH09166491A (ja) * | 1995-10-14 | 1997-06-24 | Horiba Ltd | インターフェログラムの処理方法および処理回路 |
JP3675047B2 (ja) | 1996-07-05 | 2005-07-27 | 株式会社島津製作所 | データ処理装置 |
JP2002267490A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-18 | Rion Co Ltd | レンジ切換えに伴う切換誤差の自動補正方法及びそれを用いた装置 |
US6943548B1 (en) * | 2001-06-22 | 2005-09-13 | Fonar Corporation | Adaptive dynamic range receiver for MRI |
JP4313234B2 (ja) * | 2004-03-22 | 2009-08-12 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 質量分析用データ処理装置および方法 |
JP4907196B2 (ja) * | 2005-05-12 | 2012-03-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 質量分析用データ処理装置 |
US7603094B2 (en) * | 2006-06-14 | 2009-10-13 | Freescale Semiconductor Inc. | DC offset correction for direct conversion receivers |
JP5171312B2 (ja) | 2007-03-02 | 2013-03-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 質量分析装置、質量分析用データ処理装置およびデータ処理方法 |
US8320858B2 (en) * | 2010-11-22 | 2012-11-27 | Motorola Solutions, Inc. | Apparatus for receiving multiple independent RF signals simultaneously and method thereof |
-
2010
- 2010-08-30 JP JP2011530738A patent/JP5645829B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-08-30 US US13/387,122 patent/US8633841B2/en active Active
- 2010-08-30 WO PCT/JP2010/005314 patent/WO2011030518A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5645829B2 (ja) | 2014-12-24 |
US8633841B2 (en) | 2014-01-21 |
US20120154190A1 (en) | 2012-06-21 |
WO2011030518A1 (ja) | 2011-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5645829B2 (ja) | 信号処理装置、質量分析装置及び光度計 | |
JP4907196B2 (ja) | 質量分析用データ処理装置 | |
WO2010150301A1 (ja) | 質量分析装置 | |
TWI488443B (zh) | 同時積分多個差動信號的電路、感測電路及其操作方法 | |
JP5171312B2 (ja) | 質量分析装置、質量分析用データ処理装置およびデータ処理方法 | |
JP2010045789A (ja) | アナログ/デジタル変換器 | |
JP4246662B2 (ja) | 飛行時間型質量分析装置および分析方法 | |
WO2012121337A1 (ja) | 距離測定用の信号処理回路および距離測定装置 | |
EP3334049A1 (en) | A method of digital-to-analog converter mismatch calibration in a successive approximation register analog-to-digital converter and a successive approximation register analog-to-digital converter | |
US20090108191A1 (en) | Mass Spectrometer gain adjustment using ion ratios | |
US7890074B2 (en) | Data acquisition system | |
Kehrer et al. | Synchronous detection of longitudinal and transverse bunch signals at a storage ring | |
US9383338B2 (en) | Correction of time of flight MS ADC data on push by push basis | |
CN101188058A (zh) | 基于多个数字路径和交叉校准的数据采集系统及方法 | |
JP4313234B2 (ja) | 質量分析用データ処理装置および方法 | |
US20200256962A1 (en) | Signal processing device | |
US5903523A (en) | Time analyzer having an improved interpolator with temperature compensation | |
JP5704081B2 (ja) | データ収集装置 | |
US7450042B2 (en) | Mass spectrometer and method for compensating sampling errors | |
JP6683015B2 (ja) | 分析データ処理装置 | |
JP2022090600A (ja) | タイムインターリーブa/d変換器及びレーザ式ガス分析計 | |
Steinmann et al. | Continuous Bunch-by-Bunch Reconstruction of Short Detector Pulses | |
JP7531915B2 (ja) | 高分解能多重化システム | |
JP2023161647A (ja) | 質量分析装置 | |
CN115664417A (zh) | 一种高速信号交叉采样的调试装置及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131210 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140131 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140422 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140619 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141007 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141104 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5645829 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |