JPH0666603B2 - 飛行時間型質量分析装置用スペクトル信号増幅器 - Google Patents
飛行時間型質量分析装置用スペクトル信号増幅器Info
- Publication number
- JPH0666603B2 JPH0666603B2 JP61139692A JP13969286A JPH0666603B2 JP H0666603 B2 JPH0666603 B2 JP H0666603B2 JP 61139692 A JP61139692 A JP 61139692A JP 13969286 A JP13969286 A JP 13969286A JP H0666603 B2 JPH0666603 B2 JP H0666603B2
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- Japan
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- circuit
- signal
- differential amplifier
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、飛行時間型質量分析装置用スペクトル信号増
幅器に関する。
幅器に関する。
〈従来の技術〉 飛行時間型質量分析装置においては、イオン検出器より
出力される、一般に一連のパルス波形信号より成るスペ
クトル信号を適当なレベルまで増幅した後、Ａ−Ｄ変換
をほどこし、スペクトル信号の解析を行うという方法が
とられる。スペクトル信号の増幅には普通、交流結合方
式の増幅器が用いられる事が多い。ところで、スペクト
ルの波形を特に正確に検知する必要のある場合には、増
幅器の周波数帯域が充分に広くなければならないが、交
流結合方式の増幅器では、結合部の微分特性により波形
に歪が生じ、大きな信号の直後にある微弱な信号は少な
からず影響を受ける。
出力される、一般に一連のパルス波形信号より成るスペ
クトル信号を適当なレベルまで増幅した後、Ａ−Ｄ変換
をほどこし、スペクトル信号の解析を行うという方法が
とられる。スペクトル信号の増幅には普通、交流結合方
式の増幅器が用いられる事が多い。ところで、スペクト
ルの波形を特に正確に検知する必要のある場合には、増
幅器の周波数帯域が充分に広くなければならないが、交
流結合方式の増幅器では、結合部の微分特性により波形
に歪が生じ、大きな信号の直後にある微弱な信号は少な
からず影響を受ける。
従って、スペクトル波形の正確な検知の必要な場合を考
慮すれば直流結合方式の広帯域増幅器の使用が望ましい
が、直流結合方式には零点ドリフトの問題があって長時
間の使用には適さない。
慮すれば直流結合方式の広帯域増幅器の使用が望ましい
が、直流結合方式には零点ドリフトの問題があって長時
間の使用には適さない。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、一連のスペクトル信号中に含まれる非常に微
弱なスペクトルを検出する場合には、イオンの加速を多
数回くり返し、その都度得られるスペクトル信号を積算
する方法が採用される。
弱なスペクトルを検出する場合には、イオンの加速を多
数回くり返し、その都度得られるスペクトル信号を積算
する方法が採用される。
その際、検出対象である微弱スペクトルに隣接して比較
的大きなスペクトルが存在すれば、交流結合方式の増幅
器を使用した場合、増幅の度毎にその大きなスペクトル
の増幅信号波形に生ずる僅かな波形歪も蓄積され、それ
が検出対象である微弱スペクトルの検出に妨害を与える
ことがある。また、直流結合方式の増幅器では、イオン
加速が長時間にわたって多数回くり返される間に零点ド
リフトが進行し、測定係のダイナミックレンジが損なわ
れたり、大きなゲインで使用している場合には、Ａ−Ｄ
変換器の入力電圧が変換可能な範囲をはずれてしまう事
もあり、そのため（微弱）信号の検出ができなるなる。
的大きなスペクトルが存在すれば、交流結合方式の増幅
器を使用した場合、増幅の度毎にその大きなスペクトル
の増幅信号波形に生ずる僅かな波形歪も蓄積され、それ
が検出対象である微弱スペクトルの検出に妨害を与える
ことがある。また、直流結合方式の増幅器では、イオン
加速が長時間にわたって多数回くり返される間に零点ド
リフトが進行し、測定係のダイナミックレンジが損なわ
れたり、大きなゲインで使用している場合には、Ａ−Ｄ
変換器の入力電圧が変換可能な範囲をはずれてしまう事
もあり、そのため（微弱）信号の検出ができなるなる。
本発明は、一連のスペクトル信号中に含まれた微弱スペ
クトル信号の検出に伴う上記のような困難な問題に解決
を与える。
クトル信号の検出に伴う上記のような困難な問題に解決
を与える。
〈問題点を解決するための手段〉 問題点の解決のため、本発明による、飛行時間型質量分
析装置用スペクトル信号増幅器は、イオン検出器の出力
を増幅する信号増幅用直流増幅回路と、その入力端子を
接地回路側とイオン検出器の出力側との間に切り換える
ためのスイッチング回路と、信号増幅用直流増幅回路
が、その入力端子に接地回路が接続されている間に出力
した信号の値、即ち、その時点での零ドリフト値を保持
する信号値保持回路、および同直流増幅回路が、その入
力端子にイオン検出器の出力が入力されている間に出力
する信号と上記信号値保持回路の出力信号との差信号を
出力する差動増幅回路とを有し、増幅されたスペクトル
信号がこの差動増幅回路より出力されるようになってい
る。
析装置用スペクトル信号増幅器は、イオン検出器の出力
を増幅する信号増幅用直流増幅回路と、その入力端子を
接地回路側とイオン検出器の出力側との間に切り換える
ためのスイッチング回路と、信号増幅用直流増幅回路
が、その入力端子に接地回路が接続されている間に出力
した信号の値、即ち、その時点での零ドリフト値を保持
する信号値保持回路、および同直流増幅回路が、その入
力端子にイオン検出器の出力が入力されている間に出力
する信号と上記信号値保持回路の出力信号との差信号を
出力する差動増幅回路とを有し、増幅されたスペクトル
信号がこの差動増幅回路より出力されるようになってい
る。
〈作用〉 スペクトル信号増幅器の以上のような構成において、上
記スイッチング回路を質量分析装置のイオン加速検出操
作のくり返し周期に同期して、イオン加速検出が行われ
る期間は直流増幅回路の出力側へ、また、次のイオン加
速検出までの待機期間中は接地回路側へ、交互に切り換
えれば、イオン加速の待機期間における直流増幅回路の
出力は、その時点における、入力零に対する出力、即
ち、零ドリフト値を示す。この値は、次のイオン加速時
に直流増幅回路がイオン検出器の側へ接続され、スペク
トル信号が増幅出力されるようになるまで、信号保持回
路によって保持される。ところで、スペクトル信号増幅
時における直流増幅回路の出力には、増幅されたスペク
トル信号に同直流増幅回路の零ドリフト値が重畳されて
いるが、差動増幅回路が直流増幅回路の出力と信号保持
回路によって保持されていた零ドリフト値の差、即ち、
スペクトル信号成分だけを出力する。この零ドリフト値
の減算操作は、イオン加速の度毎に、即ち、スペクトル
信号検出時毎に、その直前の直流増幅回路の零ドリフト
値を用いて行われるので、差動増幅回路の出力、即ち、
当直流増幅器の出力は、直流増幅回路部分の零ドリフト
に影響されず、常に増幅されたスペクトル信号のみとな
る。
記スイッチング回路を質量分析装置のイオン加速検出操
作のくり返し周期に同期して、イオン加速検出が行われ
る期間は直流増幅回路の出力側へ、また、次のイオン加
速検出までの待機期間中は接地回路側へ、交互に切り換
えれば、イオン加速の待機期間における直流増幅回路の
出力は、その時点における、入力零に対する出力、即
ち、零ドリフト値を示す。この値は、次のイオン加速時
に直流増幅回路がイオン検出器の側へ接続され、スペク
トル信号が増幅出力されるようになるまで、信号保持回
路によって保持される。ところで、スペクトル信号増幅
時における直流増幅回路の出力には、増幅されたスペク
トル信号に同直流増幅回路の零ドリフト値が重畳されて
いるが、差動増幅回路が直流増幅回路の出力と信号保持
回路によって保持されていた零ドリフト値の差、即ち、
スペクトル信号成分だけを出力する。この零ドリフト値
の減算操作は、イオン加速の度毎に、即ち、スペクトル
信号検出時毎に、その直前の直流増幅回路の零ドリフト
値を用いて行われるので、差動増幅回路の出力、即ち、
当直流増幅器の出力は、直流増幅回路部分の零ドリフト
に影響されず、常に増幅されたスペクトル信号のみとな
る。
〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明実施例による、飛行時間型質量分析装置
用スペクトル信号増幅器９（１点鎖線で囲まれた部分）
の回路構成と、同増幅器９の入力側がイオン加速検出部
のイオン検出器10に接続され、出力側がＡ−Ｄ変換器11
に接続されている状態を示している。この図においてス
ペクトル信号増幅器９は、スペクトル信号を増幅する広
帯域直流増幅回路２と、増幅回路系の零ドリフト信号を
除去するための、増幅度１の差動増幅回路３と、信号保
持回路４と、上記零ドリフト信号を検出するための、増
幅度１の２つの差動増幅回路５および７と、２つの切換
えスイッチ１および６と、基準直流電圧電源８で構成さ
れている。
用スペクトル信号増幅器９（１点鎖線で囲まれた部分）
の回路構成と、同増幅器９の入力側がイオン加速検出部
のイオン検出器10に接続され、出力側がＡ−Ｄ変換器11
に接続されている状態を示している。この図においてス
ペクトル信号増幅器９は、スペクトル信号を増幅する広
帯域直流増幅回路２と、増幅回路系の零ドリフト信号を
除去するための、増幅度１の差動増幅回路３と、信号保
持回路４と、上記零ドリフト信号を検出するための、増
幅度１の２つの差動増幅回路５および７と、２つの切換
えスイッチ１および６と、基準直流電圧電源８で構成さ
れている。
以上の構成において切換スイッチ１および６を共に接地
側に切り換えた状態では、直流増幅回路２は、その時点
での零オリフト値Edを出力し（Ｐ点）、その値は差動増
幅回路３（増幅度１）の反転入力端子に入力される。一
方、同差動増幅回路３の非反転入力端子には、差動増幅
回路７（増幅度１）の出力側より、基準直流電源８によ
る基準直流電圧E0（Ｔ点）が入力されている。従って、
差動増幅回路３の出力側には、同増幅回路３自体の零ド
リフト値Ed′が重畳されて電圧−Ed＋Ed′＋E0が出力さ
れる（Ｑ点）。この値は信号保持回路４により不変に保
たれて（Ｒ点）差動増幅回路５（増幅度１）の非反転入
力端子に入力される。一方、この差動増幅回路５の反転
入力端子には基準直流電圧E0が入力されているので、同
差動増幅回路５の出力側は、−Ed＋Ed′＋E0よりE0が差
し引かれた電圧−Ed＋Ed′保たれることになる（Ｓ
点）。
側に切り換えた状態では、直流増幅回路２は、その時点
での零オリフト値Edを出力し（Ｐ点）、その値は差動増
幅回路３（増幅度１）の反転入力端子に入力される。一
方、同差動増幅回路３の非反転入力端子には、差動増幅
回路７（増幅度１）の出力側より、基準直流電源８によ
る基準直流電圧E0（Ｔ点）が入力されている。従って、
差動増幅回路３の出力側には、同増幅回路３自体の零ド
リフト値Ed′が重畳されて電圧−Ed＋Ed′＋E0が出力さ
れる（Ｑ点）。この値は信号保持回路４により不変に保
たれて（Ｒ点）差動増幅回路５（増幅度１）の非反転入
力端子に入力される。一方、この差動増幅回路５の反転
入力端子には基準直流電圧E0が入力されているので、同
差動増幅回路５の出力側は、−Ed＋Ed′＋E0よりE0が差
し引かれた電圧−Ed＋Ed′保たれることになる（Ｓ
点）。
次にスイッチ１および６を共に非接地側に切り換えれ
ば、非反転入力端子に基準直流電圧E0が入力されている
差動増幅回路７は、その反転入力端子に差動増幅回路５
の出力側電圧−Ed＋Ed′が入力され、電圧Ed−Ed′＋E0
を出力し、一方、直流増幅回路２はその入力側がイオン
検出器10の側に接続されて、スペクトル信号の増幅値Es
に零ドリフト値が重畳された値Es＋Edを出力する。この
ため、差動増幅回路３は、その反転入力端子に電圧Es＋
Edが入力され、非反転入力端子に電圧Ed−Ed′＋E0が入
力されるので、 （Ed−Ed′＋E0）−（Es＋Ed）＋Ed′＝−Es＋E0 を出力する。この出力値は増幅されたスペクトル信号Es
（但し符号は反転している）と基準直流電圧E0みの和で
あり、直流増幅回路２および差動増幅回路３の零ドリフ
ト値EdおよびEd′は含まれていない。但し、以上の説明
において、差動増幅回路５および７の零ドリフトは考慮
されていないが、その理由は、これらの差動増幅回路
は、単に直流電圧のみを処理する回路であり、その周波
数帯域幅は極度に狭くてよく、そのため、消費電力が小
さく、発熱量の極めて少ない回路で構成することができ
るので、これら回路の零ドリフトは、直流から高周波に
至る極めて広帯域の特性が要求される直流増幅回路２お
よび差動増幅回路３の零ドリフトに対して事実上完全に
無視し得るからである。また、スペクトル信号Esに対す
る基準直流電圧E0の重畳を必要としない場合には、基準
直流電源８と接続を有するラインを接地すればよい。
ば、非反転入力端子に基準直流電圧E0が入力されている
差動増幅回路７は、その反転入力端子に差動増幅回路５
の出力側電圧−Ed＋Ed′が入力され、電圧Ed−Ed′＋E0
を出力し、一方、直流増幅回路２はその入力側がイオン
検出器10の側に接続されて、スペクトル信号の増幅値Es
に零ドリフト値が重畳された値Es＋Edを出力する。この
ため、差動増幅回路３は、その反転入力端子に電圧Es＋
Edが入力され、非反転入力端子に電圧Ed−Ed′＋E0が入
力されるので、 （Ed−Ed′＋E0）−（Es＋Ed）＋Ed′＝−Es＋E0 を出力する。この出力値は増幅されたスペクトル信号Es
（但し符号は反転している）と基準直流電圧E0みの和で
あり、直流増幅回路２および差動増幅回路３の零ドリフ
ト値EdおよびEd′は含まれていない。但し、以上の説明
において、差動増幅回路５および７の零ドリフトは考慮
されていないが、その理由は、これらの差動増幅回路
は、単に直流電圧のみを処理する回路であり、その周波
数帯域幅は極度に狭くてよく、そのため、消費電力が小
さく、発熱量の極めて少ない回路で構成することができ
るので、これら回路の零ドリフトは、直流から高周波に
至る極めて広帯域の特性が要求される直流増幅回路２お
よび差動増幅回路３の零ドリフトに対して事実上完全に
無視し得るからである。また、スペクトル信号Esに対す
る基準直流電圧E0の重畳を必要としない場合には、基準
直流電源８と接続を有するラインを接地すればよい。
このように、上記実施例によれば、切換スイッチ１およ
び６の切り換え操作により出力信号から零ドリフトの影
響が除かれるので、両切換スイッチをイオン加速検出の
くり返しに同期して操作すれば、長時間にわたって常に
正しいスペクトル信号の検出ができる。但し、図におい
ては複雑化をさけるための切換スイッチ１および６の構
成を共に機械的に表現したが、イオン加速操作に同期し
て作動させるためには、公知の電子回路からなるスイッ
チング素子または回路で構成すべきであることはもちろ
んである。
び６の切り換え操作により出力信号から零ドリフトの影
響が除かれるので、両切換スイッチをイオン加速検出の
くり返しに同期して操作すれば、長時間にわたって常に
正しいスペクトル信号の検出ができる。但し、図におい
ては複雑化をさけるための切換スイッチ１および６の構
成を共に機械的に表現したが、イオン加速操作に同期し
て作動させるためには、公知の電子回路からなるスイッ
チング素子または回路で構成すべきであることはもちろ
んである。
なお、第２図にイオン加速検出に同期した、切換スイッ
チ１および６の切換作動を説明するタイム・チャートを
示した。
チ１および６の切換作動を説明するタイム・チャートを
示した。
〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明による直流結合
方式のスペクトル信号増幅器を採用することにより、強
いスペクトルに隣接する微弱スペクトルの検出が容易に
なる。
方式のスペクトル信号増幅器を採用することにより、強
いスペクトルに隣接する微弱スペクトルの検出が容易に
なる。
第１図は本発明実施例の回路構成を示す図である。 第２図は、本発明実施例に用いた切換スイッチの動作を
説明するタイム・チャートである。 1,6……切換スイッチ ２……スペクトル信号増幅回路 ３……零ドリフト信号減算用差動増幅回路 ４……信号保持回路 5,7……零ドリフト信号検出用差動増幅回路 ８……基準直流電圧電源
説明するタイム・チャートである。 1,6……切換スイッチ ２……スペクトル信号増幅回路 ３……零ドリフト信号減算用差動増幅回路 ４……信号保持回路 5,7……零ドリフト信号検出用差動増幅回路 ８……基準直流電圧電源
Claims (3)
- 【請求項１】飛行時間型質量分析装置において、イオン
検出器の出力信号を増幅する増幅器であって、直流結合
型のイオン信号増幅回路と、このイオン信号増幅回路の
信号入力端子を上記イオン検出器の出力端子と接地回路
の間に切り換える第１のスイッチング回路と、上記イオ
ン信号増幅回路の出力信号を第１の入力信号とする第１
の差動増幅回路と、この第１の差動増幅回路の出力信号
値を保持する信号保持回路と、この信号保持回路の出力
信号を第１の入力信号とする第２の差動増幅回路と、出
力をこの第２の差動増幅回路の出力と接地回路との間に
切り換える第２のスイッチング回路と、この第２のスイ
ッチング回路の出力信号を第１の入力信号とする第３の
差動増幅回路とを有し、上記第１の差動増幅回路に上記
第３の差動増幅回路の出力が第２の入力信号として入力
され、かつ、上記第２の差動増幅回路の第２の入力信号
と上記第３の差動増幅回路の第２の入力信号が、所定の
値を有する共通の基準直流電圧であることを特徴とす
る、飛行時間型質量分析装置用スペクトル信号増幅器。 - 【請求項２】上記第１の差動増幅回路と、上記第２の差
動増幅回路と、上記第３の差動増幅回路が、すべて増幅
度１の差動増幅回路であることを特徴とする、特許請求
の範囲第１項記載の飛行時間型質量分析装置用スペクト
ル信号増幅器。 - 【請求項３】上記基準直流電圧が零ボルトであることを
特徴とする、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の飛
行時間型質量分析装置用スペクトル信号増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61139692A JPH0666603B2 (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 飛行時間型質量分析装置用スペクトル信号増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61139692A JPH0666603B2 (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 飛行時間型質量分析装置用スペクトル信号増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62295502A JPS62295502A (ja) | 1987-12-22 |
| JPH0666603B2 true JPH0666603B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=15251197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61139692A Expired - Fee Related JPH0666603B2 (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 飛行時間型質量分析装置用スペクトル信号増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666603B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7884317B2 (en) * | 2007-01-03 | 2011-02-08 | Leco Corporation | Base line restoration circuit |
| US11195707B2 (en) * | 2018-05-31 | 2021-12-07 | Shimadzu Corporation | Time-of-flight mass spectrometry device |
| CN114899076B (zh) * | 2022-04-15 | 2025-07-08 | 上海润达榕嘉生物科技有限公司 | 对三重四极杆质谱仪系统信号的放大转化方法 |
-
1986
- 1986-06-16 JP JP61139692A patent/JPH0666603B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62295502A (ja) | 1987-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |