[發明專利]基線修復電路

有效

• 申請號: 200810088129.7
• 申請日: 2008-01-03
• 公開（公告）號: CN101241106A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: T·J·卡斯帕
• 申請（專利權）人: 萊克公司
• 主分類號: G01N27/64
• 分類號: G01N27/64
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 董莘

技術領域

本發明涉及補償由檢測系統的交流耦合引起的基線偏移的電路。

背景技術

適于飛行時間質譜分析(TOFMS)的離子檢測器已經變得可以利用，其允許數據收集系統處于與離子檢測設備不同的電壓。這使得在不要求離子檢測器的輸出級接近地電壓的情況下離子檢測器電壓在靈敏度和分辨率方面得到最優化。這些檢測器使用隔直流電容器將從檢測器輸出的電子電流耦合到數據收集系統。這種檢測器的示例是ETP?AF882123。這種特殊的檢測器使用1000pF高壓電容器將檢測器的輸出耦合到向數據收集系統供電的連接器。第二1000pF電容器為該電流提供返回路徑，并被連接在檢測器輸出偏置電源與地之間。該電容的值可以隨不同的檢測器模型和制造商而不同。另外，電容值將隨所施加的檢測器偏置電壓而變化。

盡管這種方法提供高頻耦合，但是不將較低頻的元件轉移到數據收集系統，導致基線偏移，這依賴于輸出量值和持續時間。該問題最近已被ETP(SGEAnalytical?Science控股有限公司的一個部門)在名為“ETP?Electron?MultipliesMagneTOF^tm?Detector?Applications?Notes?Preliminary?Version-13/9/06”的操作說明書中證實。

典型的離子檢測器輸出電流脈沖，其形狀是高斯型曲線。這些脈沖由它們的峰值幅度和在峰值幅度的一半處的脈沖寬度來定義。在科學界，該脈沖寬度通常被稱為全寬半高(FWHH)。當在50歐姆測量時，來自離子檢測器的典型輸出脈沖的變動范圍是從400pS的FWHH到大于15nS，且其幅度的變化范圍是從微伏特到數百毫伏。從歷史觀點上說，檢測器中最后的網絡或電路板進入地基準50歐姆系統而終止。該50歐姆系統允許使用傳統的同軸電纜從檢測器到數據收集系統之間進行簡單連接。

由于在檢測設備上存在高電壓，檢測器的直流耦合是不可能的。一個示例是用于離子或其它帶電粒子的檢測的電子乘法器或微通道板。交流耦合電路在基線上引起一個平均偏移量，其等于檢測器的平均輸出電流乘檢測器輸出負載電阻。另外，檢測器脈沖引起依賴于脈沖的高度和寬度的瞬時偏移，由此會形成依賴于峰值的基線。

發明內容

本發明對所述的瞬時基線偏移進行補償。本發明通過提供補償檢測器的交流耦合效應的增益和阻抗特性來提供用于校正基線偏移的方法和電路。在一個實施例中，電路通過注入與由于累積充電而在檢測器交流耦合網絡中流動的電流相等的電流來實現基線校正。在另一個實施例中，電流源驅動與信號路徑相耦合的積分器以補償或減小檢測器交流耦合效應。在又一個實施例中，低噪音放大器級使用補償或減小了檢測器交流耦合效應的反饋網。在本發明的又一個實施例中，使用補償或減小檢測器交流耦合效應的運算放大器。

在這些實施例中的每一個中，提供用于飛行時間質譜計的基線修復，以校正由離子檢測器的交流耦合網絡引入的誤差。

本發明的這些以及其它特征、目的和優點將在參照附圖閱讀下面的描述之后更為明了。

具體實施方式

典型的交流耦合網絡的計算機模型(在P-Spice中建模)例示了檢測器交流耦合電路的影響。該模型如圖1所示。ETP檢測器的交流耦合部分在塊10中。實際的檢測器輸出信號可能極性為負。在該模擬中使用正脈沖以簡化討論。

生成分段高斯脈沖，其向電流源(G₁-G₄)饋電以模擬檢測器的電流輸出。為了獲得多個脈沖，對這些電流源進行求和。按下述順序注入四個脈沖；2mV2nS?FWHH(全寬半高)，500mV?15nS?FWHH，2mV?2nS?FWHH，2mV?2nSFWHH。測量從R6和R4到大地的輸出電壓。在+HV電阻為1MEG(模擬一濾波器)時，在R4處出現直流偏移。偏移量等于R6兩端的電壓(電容器C1和C4電壓之和)的50/5050。信號時間延遲由T1-T6示出。