TWI589871B - 用於在質譜儀中判定質量峰値的最大値之方法 - Google Patents

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Description

用於在質譜儀中判定質量峰值的最大值之方法
本發明係有關於一種用以測定在質譜儀(mass spectrometer)之協助下所測量之分子的質量峰值的最大值之方法。
質譜儀係用於氣體之分析及發現特別是在洩漏偵測裝置中之應用。在這樣的情況下，待檢測物質將在氣相中被離子化及被供應至一分析儀(analyzer)。在磁場式質譜儀(sector-field mass spectrometers)中，陽極電壓測定用於質量位置之設定值。在陰極與陽極間，產生一將使從陰極所發出之電子加速的電場，電極使現有氣體分子離子化。陽極電位將使帶電電子加速，以及在通過分離系統(separation system)後，該等帶電電子將到達捕獲端(captor)。在該分離系統中，配置一將使離子偏向之磁場。該磁場使太重的離子非常輕微地偏向，而使太輕的離子非常強烈地偏向。只有在正確質量範圍內之離子將通過該分離系統。該陽極電位係通過該分離系統之質量的決定因素。在一質量範圍中，產生一相依於該正合陽極電位之信號振幅，其大意是，在太小或太大陽極 電位之情況下，該信號振幅將變成小於最大值。在其它質譜儀(例如，四極柱式質譜儀(quadrupole mass spectrometers))中，條件係可比較的，以致於可應用相同方法。
需要調整，以致於在每一情況下，可獲得個別質量之最大可能信號振幅。為了調整該質譜質至質量最大值，傳統習慣是分別在約20-100量測點(measurement points)處實施質量掃描。因此，在一方式中，在緊密區間中測量信號振幅朝相關設定值之進展。在一量測後，將偵測該量測之最大振幅值，以及在大約此值之範圍內，在較緊密區間中之約20-100量測點處實施一更新量測。在此方式中，在複數個連續量測中偵測該振幅進展之最大值，直到該量測之分辨率係充分準確為止。並且，一具有充分分辨率之掃描係可能的，但是將花費很多時間。最後量測之最大振幅值的設定值將因而用以做為分子質量之識別的設定值。因為要擷取大量量測點及一個接一個地實施多量測，所以用以測定質量最大值之傳統方法係費時的。
本發明之一目的提供一種用以測定質譜儀之質量調整的快速方法。
本發明之方法係藉由申請專利範圍第1項之特徵來界定。
於是，提供分別針對至少3個不同設定值及陽極電壓擷取個別信號值。如果第一或最後振幅值處於 最大值，則將重複其它設定值之量測，直到一在該第一與最後測量信號振幅間之測量信號振幅處於最大值為止。在擷取每一個別量測點前，較佳地是等待，直到該振幅信號已變成穩定為止。將儲存該等測量振幅值及該等相關設定值做為量測點。之後，將計算一包含該等量測點之二次函數。該二次函數之最大值將被偵測及用以決定所希望分子質量用之設定值的最大值。
依據本發明，以至少3個不同設定值，但不超過10個設定值，實施該量測。較佳地，在一量測期間，將只取得3個量測點。因此，相較於傳統方法，清楚地減少所獲得量測點之數目，以允許顯著較快地實施量測。再者，藉由測定一包含該等量測點之二次函數的最大值，排除連續量測之需求，此再次容許分子質量之快速測定。本發明係根據僅從一些量測值對該量測信號之實際進展進行結論而不需測量整個進展之概念。
該二次函數通常是型態y=ax2+bx+c之拋物線。在此，x值構成質量軸，亦即，預定義設定值，以及y值係每一設定值之測量振幅值。在針對該等測量點已建立一方程式系統後，可決定常數a及b。接著，將藉由形成該二次函數之第一導數，決定該函數之最大值的x值。對應於該最大值之x值係被搜尋分子質量之設定值。
如果該等獲得振幅值之第一振幅值或最後振幅值應該發生於最大，則此表示被搜尋最大值沒有在這兩個量測值間。因為該振幅函數沒有正好對應於一拋物 線，所以針對一個新範圍之設定值重複量測係可取的，其中該第一設定值對應於該個別先前測量之最後設定值。在此方式中，重複該等量測，直到在一量測之個別第一與個別最後設定值間已達到一最大振幅量測值為止。假設已正確地選擇該等設定值，通常在該第一測量時，中間值大於相鄰值。對於此最後量測之量測值，將接著依據上述方法來測定該最大值。
可增加本發明之方法的準確性，其中在該第一與該二設定值間一產生最大振幅值，就將立即取得在此振幅值附近之更靠近相鄰設定值的其它振幅值。因此，這就是說-換句話說，該重複量測之設定值至該最大振幅值之設定值間之距離小於在該個別先前量測中之距離。
第1圖顯示依據本發明之量測值的曲線圖。
在下文將參考圖式來更詳細說明本發明之一實施例。第1圖顯示依據本發明之量測值的曲線圖。
首先，針對3個不同設定值M1、M2及M3，結果的振幅值A1、A2及A3將被量測。以座標對(M1,A1)、(M2,A2)及(M3,A3)之形式，將該等測量振幅值A1、A2及A3與該等相關設定值M1、M2及M3儲存在一起。在該圖式中，在一座標系統中以點之形式來繪製該等座標對。在此座標系統中，x軸對應於設定值，亦 即，質量軸M，以及y軸對應於相關振幅軸A。
該圖式顯示該中間設定值M2之振幅值A2大於該第一設定值M1及該最後設定值M3之振幅值A1及A3。此表示該搜尋進展之最大值係位於該第一設定值M1與該第三設定值M3間。如果不是此情況，必須重複量測，其中一後續量測之第一設定值M1對應於該個別先前量測之設定值M3，以致於沒有省略範圍。
在取得該3個量測點(M1,A1)、(M2,A2)、(M3,A3)後，將搜尋一包含這些量測點之拋物線。在此做為一拋物線，將建立具有數學常數a、b、c之二次函數y=ax2+bx+c。x值對應於設定值-其在磁場式質譜儀中對應於陽極電壓-以及y值對應於相關振幅值。接著，使用該等量測點，建立一方程式系統及針對該等常數a及b解出該方程式系統。對於b，結果將是：b=(((A1-A3)/(M12-M32))-((A1-A2)/(M12-M22)))/(((M1-M3)/(M12-M32))-((M1-M2)/(M12-M22)))以及，對於常數a，a=(A1-A2-b(M1-M2))/(M12-M22)。
隨後，為了測定最大值之位置，將建立該二次函數y之第一次導數y'=2ax+b，以及在該等計算常數a、b之插入後，將針對x解出此導數。此x值因而將是該設定值Mmax，該函數之進展在該設定值Mmax係最大的。該最大值之設定值係Mmax=-b/2a。基於此設定值，該搜尋分子之振幅變成最大。

Claims (8)

  1. 一種用以在質譜儀之協助下測定分子質量之方法，該方法包括下列步驟：預定義該質譜儀之一第一設定值(M1)；取得一相關信號振幅值(A1)；預定義一不同於該第一設定值之第二設定值(M2)；測量一相關第二信號振幅值(A2)；預定義一不同於該第一設定值(M1)及該第二設定值(M2)之第三設定值(M3)；測量一相關第三信號振幅值(A3)；獲得一包含做為y值之該等測量到之振幅值及做為x值之該等預定義之設定值之二次函數；決定該二次函數之最大值，從該最大值之x值來決定該分子質量之搜尋設定值。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該二次函數係型態y=ax2+bx+c之拋物線，其x值對應於該等預定義之設定值且其y值對應於該等測量到之振幅值，以及其中a、b及c係數學常數。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中針對至少3個不同設定值，但不大於10設定值量測振幅值。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中在該三個信號振幅值(A1,A2,A3)之量測後及在決定該拋物線前，檢查是否該第二信號振幅值(A2)高於該第一信號振幅值(A1)及該第三信號振幅值(A3)，其中視需要，可重複該 等量測足夠的次數，直到該第二信號振幅值(A2)高於一量測之第一信號振幅值(A1)及第三信號振幅值(A3)為止。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中一重複量測之第一設定值(M1)對應於該個別先前量測之第三設定值(M3)。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中以設定值(M1,M3)重複該第一信號振幅值(A1)及該第三信號振幅值(A3)之量測，其中該等設定值(M1,M3)至該第二設定值(M2)之距離小於在該個別先前量測之距離。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中當重複該第一信號振幅值(A1)及該第三信號振幅值(A3)之量測時，在該第一量測所偵測之最大值係用以做為該第二設定值(M2)。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在一振幅值之每一量測前，在預定義該個別設定值後先行等待，直到該振幅信號穩定為止。
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