一种基于质谱仪的数字滤波器参数设计方法研究

章燕妮,李 畅,刘梅英,楚士颖,安育庭,徐锐锋,黄泽建,戴新华,方 向,俞晓平,江 游

(1.中国计量大学 生命科学学院,浙江 杭州 310018;2.中国计量科学研究院 前沿计量科学中心国家市场监管技术创新中心,北京 100029)

近年来,随着实验应用对质谱仪性能的要求越来越高,如何对采集和传输过程中受到的噪声进行预处理,是质谱控制系统需要解决的问题[1-2]。引入数字滤波器可以有效的降低噪声[3]。有限长单位冲激响应滤波器(finite impulse response,FIR)由于其线形相位能够更有效的保留谱峰信息,常被用于质谱仪中[4]。FIR数字滤波器常用窗函数法设计,在降低噪声的同时能有效地保留原信号的频率信息[5]。用该方法设计FIR滤波器时,减小截止频率和提高阶数均可以提高信噪比。但是过低的截止频率会造成质量分辨率降低,过高的滤波器阶数会造成资源浪费,并且窗函数类型选择不当会丢失谱峰信息。不同质量分辨率由于频谱不同,需要设置不同的截止频率和阶数以达到仪器最佳质量分辨率和信噪比。目前还没有文献报道相关的设计方法。

本研究提出一种数字滤波器参数设计方法,在课题组研制的四极杆-线形离子阱串联质谱仪上获得谱图数据,使用MATLAB软件进行数据分析,针对不同质量分辨率,设计了相应的滤波器参数,以保证在提高信噪比的同时不影响峰的质量分辨率,在实际应用中取得了满意的效果。

1 四极杆-线形离子阱串联质谱仪结构原理

本实验室自主研制的四极杆-线形离子阱串联质谱仪结构如图1。……