本發(fā)明涉及方法和裝置，尤其涉及通過檢測離子來分析物質(zhì)的方法和裝置，更具體地說，涉及根據(jù)光譜儀的參數(shù)來調(diào)整應(yīng)用于光譜信號(hào)的分析的方法。

背景技術(shù)：

1、離子遷移譜儀(ims)可通過使材料(例如，分子、原子等)離子化并測量所得離子在已知電場下行進(jìn)通過漂移氣體的逆流的已知距離所花費(fèi)的時(shí)間來從感興趣樣本中識(shí)別材料。通常，該時(shí)間是從離子?xùn)艠O(其也可以被稱為離子閘)打開的時(shí)間到離子到達(dá)諸如法拉第杯的檢測器的時(shí)間來測量的。

2、每個(gè)離子的飛行時(shí)間與離子的遷移率相關(guān)聯(lián)。離子遷移率與其質(zhì)量和幾何形狀有關(guān)。因此，通過測量離子的飛行時(shí)間，可以推斷其身份。這些飛行時(shí)間可以圖形或數(shù)字地顯示為頻譜。

3、一些ims單元包括檢測器，其收集離子以測量其飛行時(shí)間，使得它們可被識(shí)別，這可在存在漂移氣體的情況下進(jìn)行，使得遷移效應(yīng)可分離離子。其它類型的檢測器可以在沒有漂移氣體的情況下使用在電場下通過腔室的行進(jìn)時(shí)間來測量質(zhì)荷比。這樣的設(shè)備可以被稱為飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(tof-ms)。這些和其它技術(shù)廣泛用于化學(xué)品的檢測。檢測器的基本特性之一是它的靈敏度。靈敏度是指示感興趣物質(zhì)的最小可檢測濃度的一種方式。靈敏度與儀器的誤報(bào)警率(far)強(qiáng)烈相關(guān)，并且靈敏度的增加通常對(duì)應(yīng)于far的增加。

4、本公開的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5、本公開旨在提供改進(jìn)的靈敏度和改進(jìn)的誤報(bào)警率。

6、本發(fā)明的方面和實(shí)施例在所附權(quán)利要求中闡述。

7、在一個(gè)方面，提供了一種用于識(shí)別感興趣物質(zhì)的存在的光譜儀，該光譜儀包括：腔室，多個(gè)樣本離子通過該腔室從離子?xùn)艠O行進(jìn)到收集器電極；檢測器，其連接到所述收集器電極，用于檢測樣本離子到達(dá)所述收集器電極；控制器，其被配置為：控制所述光譜儀的參數(shù)以在每次打開所述離子?xùn)艠O時(shí)選擇性地增加或減少進(jìn)入所述腔室中的樣本離子的數(shù)量，檢測所述樣本離子到達(dá)所述收集器電極以在打開所述離子?xùn)艠O之后的一組時(shí)間窗口期間獲得檢測信號(hào)，根據(jù)所述光譜儀的所述參數(shù)分析所述時(shí)間窗口中的所述檢測信號(hào)以識(shí)別所述感興趣物質(zhì)的所述存在。

8、參數(shù)可以包括以下中的至少一個(gè)：

9、(i)柵極寬度，

10、(ii)引入到包括電離器的反應(yīng)區(qū)中的樣本蒸汽的量，以及

11、(iii)在打開離子?xùn)艠O之前離子保持在反應(yīng)區(qū)中的持續(xù)時(shí)間。

12、盡管這些參數(shù)中的任何一個(gè)或多個(gè)可以用于增加或減少在每次打開離子?xùn)艠O時(shí)進(jìn)入腔室的樣本離子的數(shù)量，但是相信柵極寬度在典型的ims系統(tǒng)中可能是最有效的。

13、根據(jù)參數(shù)分析檢測信號(hào)可以包括：

14、基于所述參數(shù)選擇至少一個(gè)檢測標(biāo)準(zhǔn)，以及

15、基于所述檢測信號(hào)和所述至少一個(gè)檢測標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別所述感興趣物質(zhì)的存在。

16、例如，檢測標(biāo)準(zhǔn)可以包括特定時(shí)間窗口中的檢測閾值，或與感興趣物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記(signature)。這樣的標(biāo)記包括預(yù)期的峰形狀，并且控制器可以被配置為檢測峰形狀，這可以基于任何適當(dāng)?shù)那€匹配或擬合算法來完成。

17、所述標(biāo)記可以包括與感興趣物質(zhì)相關(guān)的單體峰和/或二聚體峰的存在。例如，可以僅基于其單體峰或僅基于其二聚體峰，或基于在一個(gè)柵極寬度處存在單體峰和在不同柵極寬度處存在二聚體峰來檢測特定物質(zhì)。

18、控制器可以被配置成根據(jù)參數(shù)選擇時(shí)間窗口，并且當(dāng)使用特定的柵極寬度時(shí)去激活時(shí)間窗口中的一些。例如，可以去激活與已知干擾物相關(guān)聯(lián)的時(shí)間窗口。

19、控制器可以被配置為：

20、用第一參數(shù)操作所述光譜儀以獲得第一檢測信號(hào)并將第一檢測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于所述第一檢測信號(hào)，并且然后

21、用第二參數(shù)操作所述光譜儀以獲得第二檢測信號(hào)并將第二檢測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于所述第二檢測信號(hào)，其中所述第二檢測標(biāo)準(zhǔn)不同于所述第一檢測標(biāo)準(zhǔn)。

22、第一檢測標(biāo)準(zhǔn)可以包括以下中的至少一個(gè)：(a)用于所述時(shí)間窗口的第一檢測閾值，(b)用于所述時(shí)間窗口的一個(gè)或多個(gè)預(yù)期峰值形狀；(c)激活或去激活所選擇的時(shí)間窗口。

23、一方面還提供了一種控制光譜儀的方法，所述光譜儀包括：

24、腔室，樣本離子通過所述腔室從離子?xùn)艠O行進(jìn)到收集器電極，其中所述光譜儀被配置成基于離子到所述收集器電極的行進(jìn)時(shí)間來區(qū)分離子；

25、檢測器，其連接到所述收集器電極，用于檢測樣本離子到達(dá)所述收集器電極；

26、該方法包括：

27、根據(jù)第一參數(shù)操作所述光譜儀，并且檢測所述樣本離子到達(dá)所述收集器電極以獲得與所述第一參數(shù)相關(guān)聯(lián)的第一檢測信號(hào)，根據(jù)第二參數(shù)操作所述光譜儀，并且檢測所述樣本離子到達(dá)所述收集器電極以獲得與所述第二參數(shù)相關(guān)聯(lián)的第二檢測信號(hào)，其中所述第一參數(shù)不同于所述第二參數(shù)，

28、其中所述檢測信號(hào)包括在打開所述離子?xùn)艠O之后的一組時(shí)間窗口期間檢測離子的到達(dá)，

29、所述方法還包括根據(jù)第一檢測標(biāo)準(zhǔn)分析所述第一檢測信號(hào)，并且根據(jù)第二檢測標(biāo)準(zhǔn)分析所述第二檢測信號(hào)，其中所述第一檢測標(biāo)準(zhǔn)不同于所述第二檢測標(biāo)準(zhǔn)。

30、如上所述，參數(shù)通常包括以下至少一個(gè)：柵極寬度，(ii)引入到包括電離器的反應(yīng)區(qū)中的樣本蒸汽的量，以及(iii)在打開離子?xùn)艠O之前離子保持在反應(yīng)區(qū)中的持續(xù)時(shí)間。

31、本公開的實(shí)施例提供計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和控制器，其被配置成控制光譜儀以執(zhí)行本文描述的方法中的任何一個(gè)或多個(gè)。通常，控制邏輯連接到檢測器和質(zhì)譜儀的離子?xùn)艠O。

32、實(shí)施例在檢測器的操作之間改變柵極寬度(離子?xùn)艠O的打開時(shí)間)，使得檢測器可以用一個(gè)柵極寬度操作，然后用另一個(gè)不同的柵極寬度操作。柵極寬度的變化提供了隨之發(fā)生的儀器靈敏度的變化?？梢詫?duì)兩個(gè)柵極寬度中的每一個(gè)使用不同的檢測算法。也可以使用其它調(diào)節(jié)靈敏度的方法

33、實(shí)施例涉及離子?xùn)艠O打開時(shí)間(柵極寬度)和所使用的檢測算法的動(dòng)態(tài)調(diào)整。這些實(shí)施例可以用于ims。

34、實(shí)施例可具有以下優(yōu)點(diǎn)：可采用單個(gè)檢測器來檢測不同化學(xué)危害物的非常廣泛的濃度范圍，而不需要用戶改變操作配置。

35、實(shí)施例還可以具有的優(yōu)點(diǎn)在于，檢測算法的調(diào)整允許增加檢測器針對(duì)指定化學(xué)危害物的動(dòng)態(tài)范圍響應(yīng)和/或提供對(duì)化學(xué)危害物的增加的靈敏度，同時(shí)控制或避免對(duì)干擾物的靈敏度。

36、本公開的一個(gè)方面提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，例如計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)或有形的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其包括用于對(duì)離子遷移譜裝置的控制器進(jìn)行編程以執(zhí)行本文所述或所要求保護(hù)的方法中的任一種的程序指令。

37、本文所公開的示例中的任一個(gè)的任何特征可以與本文所描述的其他示例中的任一個(gè)的任何所選特征組合。例如，方法的特征可以以適當(dāng)配置的硬件來實(shí)現(xiàn)，并且在此描述的特定硬件的配置可以在使用其他硬件實(shí)現(xiàn)的方法中采用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

技術(shù)特征：

1.一種用于檢測感興趣物質(zhì)的光譜儀，所述光譜儀包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀，其中所述參數(shù)包括以下各項(xiàng)中的至少一者：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光譜儀，其中根據(jù)所述參數(shù)分析所述檢測信號(hào)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光譜儀，其中所述至少一個(gè)檢測標(biāo)準(zhǔn)包括在所述時(shí)間窗口中的至少一者中的檢測閾值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光譜儀，其中所述至少一個(gè)檢測標(biāo)準(zhǔn)包括與感興趣物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光譜儀，其中所述標(biāo)記包括預(yù)期的峰形。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光譜儀，其中所述標(biāo)記包括與所述感興趣物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的單體峰和/或二聚體峰的存在。

8.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的光譜儀，其中所述控制器被配置為用于根據(jù)所述參數(shù)來選擇所述時(shí)間窗口。

9.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的光譜儀，其中所述控制器被配置為：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光譜儀，其中所述第一檢測標(biāo)準(zhǔn)包括用于所述時(shí)間窗口的第一檢測閾值。

11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的光譜儀，其中所述第二檢測標(biāo)準(zhǔn)包括用于所述時(shí)間窗口的第二檢測閾值。

12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的光譜儀，其中所述第一檢測標(biāo)準(zhǔn)包括針對(duì)所述時(shí)間窗口中的至少一者的與感興趣物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記。

13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任意項(xiàng)所述的光譜儀，其中所述第二檢測標(biāo)準(zhǔn)包括針對(duì)所述時(shí)間窗口中的至少一者的與感興趣物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記。

14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的光譜儀，其中所述標(biāo)記包括(a)預(yù)期的峰形；以及(b)單體峰或二聚體峰或單體峰和二聚體峰兩者的存在。

15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中任意項(xiàng)所述的光譜儀，其中所述第一參數(shù)不同于所述第二參數(shù)。

16.一種控制光譜儀的方法，所述光譜儀包括：腔室，樣本離子通過所述腔室從離子?xùn)艠O行進(jìn)到收集器電極，其中所述光譜儀被配置為基于離子到所述收集器電極的行進(jìn)時(shí)間來區(qū)分所述離子；檢測器，被連接到所述收集器電極，用于檢測樣本離子到達(dá)所述收集器電極；

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述參數(shù)包括以下各項(xiàng)中的至少一者：柵極寬度，(ii)引入到包含電離器的反應(yīng)區(qū)中的樣本蒸汽的量，以及(iii)在打開所述離子?xùn)艠O之前離子保持在所述反應(yīng)區(qū)中的持續(xù)時(shí)間。

18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中所述第一檢測標(biāo)準(zhǔn)包括用于所述時(shí)間窗口的第一檢測閾值。

19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任意項(xiàng)所述的方法，其中所述第二檢測標(biāo)準(zhǔn)包括用于所述時(shí)間窗口的第二檢測閾值。

20.根據(jù)權(quán)利要求18至19中任意項(xiàng)所述的方法，其中所述第一檢測標(biāo)準(zhǔn)包括針對(duì)所述時(shí)間窗口中的至少一者的與感興趣物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記。

21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任意項(xiàng)所述的方法，其中所述第二檢測標(biāo)準(zhǔn)包括針對(duì)所述時(shí)間窗口中的至少一者的與感興趣物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記。

22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其中所述標(biāo)記包括預(yù)期的峰形。

23.根據(jù)權(quán)利要求20、21或22所述的方法，其中所述標(biāo)記包括單體峰和二聚體峰中的至少一者的存在。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述標(biāo)記包括所述單體峰和所述二聚體峰兩者的存在。

25.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括程序指令，所述程序指令被配置為對(duì)光譜儀的控制器進(jìn)行編程以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求18至24中任意項(xiàng)所述的方法，其中所述控制器被連接至所述檢測器和所述光譜儀的所述離子?xùn)艠O。

技術(shù)總結(jié)
本公開的一個(gè)方面提供了一種用于檢測感興趣物質(zhì)的光譜儀，所述光譜儀包括：腔室，多個(gè)樣品離子通過所述腔室從離子?xùn)艠O行進(jìn)到收集器電極；檢測器，被連接到所述收集器電極，用于檢測樣本離子到達(dá)所述收集器電極；控制器，被配置為：控制所述光譜儀的參數(shù)以選擇性地增加或減少在每次打開所述離子?xùn)艠O時(shí)進(jìn)入所述腔室的樣本離子的數(shù)目，在打開所述離子?xùn)艠O之后的一組時(shí)間窗口期間檢測所述樣本離子到達(dá)所述收集器電極以獲得檢測信號(hào)，根據(jù)所述光譜儀的所述參數(shù)分析所述時(shí)間窗口中的所述檢測信號(hào)以檢測所述感興趣物質(zhì)的存在。

技術(shù)研發(fā)人員：P·伊馬科拉塔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：史密斯探測－沃特福特有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9