CN120084863A 一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法、系统及介质 （四川长青松科技有限公司）

(19)国家知识产权局(10)申请公布号CN120084863A(71)申请人四川长青松科技有限公司地址610000四川省成都市高新区蜀新大道600号7号楼1单元1楼101号(自编(72)发明人黄芸刘岚王斌利刘超(74)专利代理机构成都厚为专利代理事务所(普通合伙)51255专利代理师何仁文G01N27/626(2021.01)GO1N35/0(54)发明名称一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方本发明公开了一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法、系统及介质，属于质谱分析技术领域。粗调校准线建立阶段，进行谐振点调谐，寻找Ar2、ArO峰并调谐，建立粗调校准线然后执行高分辨质量轴线拟合流程和标准分辨质量轴线拟合流程；高分辨质量轴线拟合流程，寻找Co、ln、U、Li峰并调谐，然后拟合高分辨质量轴线并并调谐，然后拟合标准分辨质量轴线并输出。自动调试能完全替代手动调试，由计算机控制的自动调试对仪器进行的优化，较之手动调试要更精细更准确，能够使仪器的性能达到更佳的状态。寻找Co.In.谐输出高分辨质蓄寻找U峰并调请21.一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，其特征在于：包括以下步骤：粗调校准线建立阶段，进行谐振点调谐，寻找Ar2、Ar0峰并调谐，建立粗调校准线然后执行高分辨质量轴线拟合流程和标准分辨质量轴线拟合流程；标准分辨质量轴线拟合流程，寻找Co、U峰并调谐，然后拟合2.根据权利要求1所述的用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，其特征在于：所述的S1:驱动射频电压的频率从初始频率逐渐增加到谐振点；S2:设定默认射频电压RF和直流电压DC;S3:根据预设电压值进行扫描，寻找Ar2峰，若寻找到Ar2峰，则执行S6,若未寻找到，则执行S4;S4:降低寻找Ar2峰时的直流电压DC,若寻找到Ar2峰，则执行S6,若仍未寻找到，则执行S5:再次降低寻找Ar2峰时的直流电压DC,并遍历预设质量段，寻找到Ar2峰后执行S6;S6:检查Ar2峰的质量轴和分辨率是否在质量轴误差范围和第一分辨率范围内，若在则执行S9,若不在则执行S7;S7:优化Ar2峰的射频电压RF和直流电压DC,将实际峰的中心质量数与理论质量数对比，若实际峰的中心质量数大于理论质量数，则降低射频电压RF,若实际峰的中心质量数小于理论质量数，则增大射频电压RF,直到质量轴误差在质量轴误差范围内；若分辨率大于预设范围则增大直流电压DC,若分辨率低于预设范围则降低直流电压DC直至分辨率在第一分辨率范围内；S8:Ar2峰的射频电压RF和直流电压DC优化完成后，返回S6;执行S10;S10:检查ArO峰的质量轴与分辨率是否在质量轴误差范围和第一分辨率范围内，若在则执行S12,若不在则执行S11;S11:优化ArO峰的射频电压RF和直流电压DC,然后返回S10;S12:通过Ar2峰和Ar0峰拟合粗调校准线。3.根据权利要求1所述的用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，其特征在于：所述的高分辨质量轴线拟合流程包括以下步骤：S211:寻找Co、In、U峰，并检测质量轴误差是否在质量轴误差范围内，若在，则执行S213,若不在则执行S212;S213:检测Co、In、U峰的分辨率是否在第二分辨率范围内，若在则执行S215,若不在则执行S214;S215:寻找Li峰，检测质量轴误差是否在质量轴误差范围内，若在，则执行S217,若不在则执行S216;3S216:优化Li峰的射频电压RF,然后返回S211;S217:检测Li峰的分辨率是否在第二分辨率范围内，若在则执行S218,若不在则优化Li峰的直流电压DC和偏置电压后执行S218;S218:输出高分辨质量轴线。4.根据权利要求1所述的用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，其特征在于：所述的标准分辨质量轴线拟合流程包括以下步骤：S221:寻找Co峰并检测质量轴误差是否在质量轴误差范围内，若在，则执行S223,若不在则执行S222;S222:优化Co峰的射频电压RF,然后返回S221;S223:检测Co峰的分辨率是否在第一分辨率范围内，若在则执行S225,若不在则执行S224:优化Co峰的直流电压DC,然后返回S221;S225:寻找U峰，检测质量轴误差是否在质量轴误差范围内，若在，则执行S227,若不在则执行S226;S226:优化U峰的射频电压RF,然后返回S225;S227:检测U峰的分辨率是否在第一分辨率范围内，若在则拟合曲线结束输出标准分辨S228:优化U峰的直流电压DC后执行S225。5.根据权利要求2或4所述的用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，其特征在于：所述的质量轴误差范围为≤±0.05amu,所述第一分辨率范围为0.6-0.8amu。6.根据权利要求3所述的用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，其特征在于：所述的质量轴误差范围为≤±0.05amu,所述第二分辨率范围为0.25-0.35amu。7.一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-6任一项所述的用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，包括：粗调校准线建立模块，用于进行谐振点调谐，寻找Ar2、ArO峰并调谐，建立粗调校准线然后执行高分辨质量轴线拟合流程和标准分辨质量轴线拟合流程；高分辨质量轴线拟合模块，用于寻找Co、1n、U、Li峰并并输出；标准分辨质量轴线拟合模块，用于寻找Co、U峰并调谐，然后拟合标准分辨质量轴线并输出。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法。4一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法、系统及介质技术领域[0001]本发明涉及质谱分析技术领域，尤其涉及一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐背景技术[0002]电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术自1980年代初期发展以来，经历了显著的演要用于地质科学研究，随着技术的发展，其应用迅速扩展到环境监测、半导体制造、生物医[0003]ICP-MS是一种高度灵敏的分析仪器，能够检测溶液中微量元素的浓度，通常在ppb(十亿分之一)或更低的水平。该技术结合了电感耦合等离子体(ICP)和质谱(MS),使其能够同时测定多种元素，并进行同位素分析。ICP-MS的高灵敏度和多元素分析能力，使其在许多科学研究和工业应用中成为不可或缺的工具。ICP-MS主要有以下几个结构：1.样品引入系统，功能：样品引入系统的主要作用是将液体样品转化为气溶胶，并将其有效地输送到等离子体中。样品通常以水溶液的形式存在，通过雾化器形成气溶胶。组成：该系统通常包括雾化器、雾化室和蠕动泵。雾化器将液体样品转化为细小的雾滴，确保只有适当大小的雾滴能够进入等离子体中心通道。2.离子源(ICP),功能：ICP作为离子源，通过射频能量激发氩气形成高温等离子体，使样品中的元素电离成正离子。工作原理：在等离子体中，样品中的分子经过去溶剂化和电离，产生大量的正离子。大多数元素在此过程中能够有效地被电离。3.接口，功能：接口系统负责将等离子体中产生的正离子有效地传输到质谱仪中。组成：接口包括采样锥和截取锥，这两部分构成了一个小孔，通过该小孔，离子可以从等离子体中提取并进入真空系统。这个过程需要维持高真空状态，以减少背景噪声。4.离子聚焦系统，功能：该系统用于聚焦和传输进入质谱仪的离子束，以提高检测效率。工作原理：静电透镜用于将离子聚焦为紧凑的“离子束”,同时将光子和中性微粒分开，以减少对检测器的干扰。5.质量分析器，功能：质谱仪负责对正离子进行质量分析，根据其质荷比(m/z)进行分离。类型：常见的质量分析器包括四极杆、磁质谱和飞行时间(TOF)质谱。四极杆是最常用的一种，它能够快速扫描目标质量，并在短时间内采集数据。6.检测器，功能：检测器将经过质量分析后的离子转换为电子脉冲，并进行计数。工作原理：电子脉冲的强度与样品中相应元素的浓度成正比，通过与已知标准比较，实现未知样品中微量元素的定量分析。[0004]四极杆是质谱的核心部件，其原理如下：四极杆的相对两极连接在一起，幅度为U和V的直流和射频电压分别施加在每根极棒上。一对极棒为正，另一对极棒为负。施加在每对极棒上的电压都具有同样的幅度，但符号相反，亦即有180°的相差质器后，按照m/e和u/v比值产生复杂形式的振动，在正极棒平面中，较轻的离子有被过分偏转并与极棒相撞的倾向，而感兴趣的离子和较重的离子则有稳定的路径。在此平面中，四极杆的作用相当于一个高质量过滤器。在负极棒平面中，较重的离子有优先被丢失的倾向，而感兴趣的离子和较轻的离子则有较稳定的路径。因此，四极杆在正极杆平面的作用又相5个过滤作用同时发生。这种高低质量过滤作用的交叉重叠并列产生了这样一个结构，即只允许具有某特定m/z的感兴趣的离子被传输。[0005]上述可知，要想四极杆有较好的分辨效果，其驱动是重中之重。因其线性度、工作稳定性、功耗等各项指标都会影响仪器的检测性能。传统的LC谐振电路中机械可调式空气电容易受空气湿度变化影响，已逐渐被现有的变频技术所替代。为得到好的质谱数据，在进行样品分析前应对质谱仪四极杆的驱动进行优化，该过程就是质谱仪的四极杆校正。四极杆校正将设定四极杆驱动的参数；得到准确的质量轴和适当的分辨率，得到较好的离子分辨力与准确度，这是质谱分析的前提。然而，手动调试过程可能较慢并且需要大量时间专门用于执行手动调试。这是本可以用于分析样品的宝贵时间，且手动调试对于操作人员有较高的专业要求。导致某些用户可能跳过执行手动调试，或者执行手动调试过程的效果不理发明内容[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于变频式四极杆驱动的自动[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明第一方面提供：一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，包括以下步骤：粗调校准线建立阶段，进行谐振点调谐，寻找Ar2、ArO峰并调谐，建立粗调校准线然后执行高分辨质量轴线拟合流程和标准分辨质量轴线拟合流程；并输出；标准分辨质量轴线拟合流程，寻找Co、U峰并调谐，然后拟合标准分辨质量轴线并输出。S1:驱动射频电压的频率从初始频率逐渐增加到谐振点；S2:设定默认射频电压RF和直流电压DC;S3:根据预设电压值进行扫描，寻找Ar2峰，若寻找到Ar2峰，则执行S6,若未寻找S4:降低寻找Ar2峰时的直流电压DC,若寻找到Ar2峰，则执行S6,若仍未寻找到，则执行S5;S5:再次降低寻找Ar2峰时的直流电压DC,并遍历预设质量段，寻找到Ar2峰后执行S6:检查Ar2峰的质量轴和分辨率是否在质量轴误差范围和第一分辨率范围内，若在则执行S9,若不在则执行S7;S7:优化Ar2峰的射频电压RF和直流电压DC,将实际峰的中心质量数与理论质量数对比，若实际峰的中心质量数大于理论质量数，则降低射频电压RF,若实际峰的中心质量数小于理论质量数，则增大射频电压RF,直到质量轴误差在质量轴误差范围内；若分辨率大于预设范围则增大直流电压DC,若分辨率低于预设范围则降低直流电压DC直至分辨率在第一6分辨率范围内；峰后执行S10;S10:检查ArO峰的质量轴与分辨率是否在质量轴误差范围和第一分辨率范围内，若在则执行S12,若不在则执行S11;S11:优化ArO峰的射频电压RF和直流电压DC,然后返回S10;S12:通过Ar2峰和Ar0峰拟合粗调校准线。[0009]优选的，所述的高分辨质量轴线拟合流程包括以下步骤：S213,若不在则执行S212;在则执行S214;S215:寻找Li峰，检测质量轴误差是否在质量不在则执行S216;S216:优化Li峰的射频电压RF,然后返回S211;S217:检测Li峰的分辨率是否在第二分辨率范围内，若在则执行S218,若不在则优化Li峰的直流电压DC和偏置电压后执行S218;S218:输出高分辨质量轴线。[0010]优选的，所述的标准分辨质量轴线拟合流程包括以下步骤：S221:寻找Co峰并检测质量轴误差是否在质量轴误差范围内，若在，则执行S223,若不在则执行S222;S222:优化Co峰的射频电压RF,然后返回S221;S223:检测Co峰的分辨率是否在第一分辨率范围内，若在则执行S225,若不在则执行S224;S224:优化Co峰的直流电压DC,然后返回S221;S225:寻找U峰，检测质量轴误差是否在质量轴误差范围内，若在，则执行S227,若不在则执行S226;S226:优化U峰的射频电压RF,然后返回S225;S227:检测U峰的分辨率是否在第一分辨率范围内，若在则拟合曲线结束输出标准S228:优化U峰的直流电压DC后执行S225。[0011]优选的，所述的质量轴误差范围为≤±0.05amu,所述第一分辨率范围为0.6-0.8[0012]优选的，所述的质量轴误差范围为≤±0.05amu,所述第二分辨率范围为0.25-[0013]本发明第二方面提供：一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐系统，用于实现上7述任一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法，包括：粗调校准线建立模块，用于进行谐振点调谐，寻找Ar2、ArO峰并调谐，建立粗调校准线然后执行高分辨质量轴线拟合流程和标准分辨质量轴线拟合流程；轴线并输出；标准分辨质量轴线拟合模块，用于寻找Co、U峰并调谐，然后拟合标准分辨质量轴线并输出。[0014]本发明第三方面提供：一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现上述任一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法。[0015]本发明的有益效果是：1)自动调试能完全替代手动调试，由计算机控制的自动调试对仪器进行的优化，较之手动调试要更精细更准确，能够使仪器的性能达到更佳的状态；能够一键式快速准确获得精准可靠的质量轴和分辨率，确保质谱分析结果的可靠性。[0016]2)自动调谐完全自动化，将根据设定好的流程自动执行，无需人工干涉，极大的降低了对操作人员的专业需求，使初学者也能很好的使用仪器。[0017]3)自动调试的开放式设计，能够使用户根据自身需求来编辑，能够用户在不同场景下的使用需求。附图说明[0018]图1为用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法流程图；图2为粗调校准线建立阶段流程图；图3为高分辨质量轴线拟合流程图；图4为标准分辨质量轴线拟合流程图；图5为用于变频式四极杆驱动的自动调谐方法详细流程图。具体实施方式[0019]下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的[0020]参阅图1-图5,本发明第一方面提供：一种用于变频式四极杆驱动的自动调谐方粗调校准线建立阶段，进行谐振点调谐，寻找Ar2、ArO峰并调谐，建立粗调校准线然后执行高分辨质量轴线拟合流程和标准分辨质量轴线拟合流程；并输出；标准分辨质量轴线拟合流程，寻找Co、U峰并调谐，然后拟合标准分辨质量轴线并8In、Ce、T1、U中的各个元素的调谐溶液进行仪器调试。在ICP-MS中，氩气被广泛选择作为工作气体，主要原因1.高电离效率：氩气的第一电离势(约15.76eV)高于大多数元素的第一电离势，但低于它们的第二电离势。这一特性使得氩气能够有效地将大多数元素转化为单电荷阳离子(M+),从而提高了分析灵敏度。研究表明，在典型的等离子体条件下，大约75%的元素能被有效电离，这对于ICP-MS的高灵敏度至关重要。2稳定的等离子体形成：氩气在形成稳定的等离子体方面表现良好。为了维持等离子体的稳定，需要满足多个条件，其中包括高频率和高强度的电磁场以及适当的工作气体。氩气能够在这些条件下形成高温等离子体，温度可达到7000℃至10000℃,远高于太阳表面温度，这种高温有助于增强样品的蒸发和电离效率。3.低背景干扰：使用氩气作为工作气体时，其光谱背景较低，这有助于提高分析结果的准确性和可靠性。氩气在电离过程中产生的背景信号相对较小，使得分析时更容易区分信号与噪声，从而提高检测效果。因此等离子体(ICP)处于氩气氛围，电离后的离子流中，数量最多的为氩离子及氩基离子。所以在四极杆调谐寻峰的过程中，先通过氩基离子S1:驱动射频电压的频率从初始频率逐渐增加到谐振点；S2:设定默认射频电压RF和直流电压DC;S3:根据预设电压值进行扫描，寻找Ar2峰，若寻找到Ar2峰，则执行S6,若未寻找S4:降低寻找Ar2峰时的直流电压DC,若寻找到Ar2峰，则执行S6,若仍未寻找到，则执行S5;S5:再次降低寻找Ar2峰时的直流电压DC,并遍历预设质量段，寻找到Ar2峰后执行S6:检查Ar2峰的质量轴和分辨率是否在质量轴误差范围和第一分辨率范围内，若在则执行S9,若不在则执行S7;S7:优化Ar2峰的射频电压RF和直流电压DC,将实际峰的中心质量数与理论质量数对比，若实际峰的中心质量数大于理论质量数，则降低射频电压RF,若实际峰的中心质量数小于理论质量数，则增大射频电压RF,直到质量轴误差在质量轴误差范围内；若分辨率大于预设范围则增大直流电压DC,若分辨率低于预设范围则降低直流电压DC直至分辨率在第一分辨率范围内；峰后执行S10;S10:检查Ar0峰的质量轴与分辨率是否在质量轴误差范围和第一分辨率范围内，若在则执行S12,若不在则执行S11;S11:优化ArO峰的射频电压RF和直流电压DC,然后返回S10;S12:通过Ar2峰和Ar0峰拟合粗调校准线。[0023]在本实施例中，所述的初始频率为1.5MHz;射频电压RF,与质量轴有关，直流电压DC与分辨率有关，其默认值为经验值，不同的仪器会有细微区别。所述预设质量段通常为设9定质量数±5个质量数范围，通过改变RF值来遍历；通过优化RF和DC,来改变质量轴和分辨率，将实际峰的中心质量数与理论质量数对比，若实际峰的中心质量数大于理论质量数，则降低该质量数对应的RF.若实际峰的中心质量数小于理论质量数，则增加该质量数对应的RF,直到质量轴误差≤±0.05amu,其他质量轴调节同理),与分辨率(0.6-0.8amu,若分辨率大于0.8amu,则增加该点对应的DC值，若分辨率小于0.6amu,则减少该点对应的DC值，其他分辨率调节同理。[0024]在一些实施例中，所述的高分辨质量轴线拟合流程包括以下步骤：S213,若不在则执行S212;在则执行S214;不在则执行S216;S216:优化Li峰的射频电压RF,然后返回S211;S217:检测Li峰的分辨率是否在第二分辨率范围内，若在则执行S218,若不在则优化Li峰的直流电压DC和偏置电压后执行S218;S218:输出高分辨质量轴线。[0025]在一些实施例中，所述的标准分辨质量轴线拟合流程包括以下步骤：S221:寻找Co峰并检测质量轴误差是否在质量轴误差范围内，若在，则执行S223,若不在则执行S222;S222:优化Co峰的射频电压RF,然后返回S221;S223:检测Co峰的分辨率是否在第一分辨率范围内，若在则执行S225,若不在则执S224:优化Co峰的直流电压DC