Обработка масс-спектров для вычислительных машин

В книге рассмотрены особенности фрагментации под электронным ударом некоторых классов органических соединений с указанием диагностических признаков, позволяющих установить строение по масс-спектрам. Особо отмечены перегруппировочные процессы, осложняющие классификацию, систематизацию и обработку масс-спектров на электронно-вычислительных машинах. Высокую практическую ценность представляет разбор нескольких примеров установления структуры, включающих сложные органические, металлоорганические и природные соединения (пептиды). [c.8]

ОБРАБОТКА МАСС-СПЕКТРОВ ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН [c.120]

Теоретические методы физической х1- мии неразрывно связаны с использованием экспериментальных физических и химических методов. При исследовании строения вещества, структуры молекул, элементарных актов химического взаимодействия широко используются такие методы, как рентгенография, оптическая, радио- и масс-спектро-скопия, изотопные индикаторы, измерение дипольных моментов и т. д. Современные приборы и установки позволяют изучать вещество и его физико-химические превращения в условиях сверхвысоких и сверхнизких давлений и температур, в сильных электромагнитных и гравитационных полях и т. д. Обработка результатов опытов и решение ряда теоретических уравнений проводятся с широким привлечением электронных вычислительных машин. Тесное сочетание теории и экс- [c.6]

Применение масс-спектроскопии высокого разрешения и низкой энергии ионизации низкого вольтажа для количественного структурного группового анализа вызывает добавочные трудности при интерпретации масс-спектров ввиду большого количества линий. При анализе сложных смесей ароматических соединений из нефтей и нефтепродуктов число групп в одном образце, которое может быть установлено этим методом, доходит до 58, а число отдельных компонентов — до 2900. Обработка такого количества данных возможна только автоматически при помощи вычислительных машин, подключенных к масс-спектрометру. Известны примеры таких анализов, полученных масс-спектром MS-9, соединенным с вычислительной машиной. [c.257]

При фотографическом методе регистрации, обеспечивающем достаточную точность измерения масс, затрачивается время на обработку фотопластинок экспонирование, проявление и измерение. Кроме того, на воспроизводимость и точность измерения ионных токов влияет качество эмульсий. Поэтому соединение масс-спектро-метра с электрическим способом регистрации с электронной вычислительной машиной позволяет получить систему, работающую в реальном масштабе времени, когда сбор и обработка данных происходит во время записи масс-спектра [57, 58]. Решение этой проблемы требует быстрой магнитной развертки масс-спектра, что в условиях высокого разрешения является нелегкой задачей и увеличения быстродействия считывающих систем. [c.36]

Для полной интерпретации масс-спектра необходима соответствующая форма, которая в сжатом и удобном для обозрения виде выражает аналитические характеристики. Вместе с тем свертка или сжатие масс-спектра перед вводом в вычислительную машину должны проводиться без потери существенных признаков, необходимых при дальнейшей обработке информации. [c.336]

В связи с применением вычислительных машин или вычислительных блоков для значительного убыстрения обработки масс-спектрограмм и расчета концентраций в случае налагающихся спектров к системе регистрации ионных токов добавляется также требование преобразования данных масс-спектра в цифровую форму, фиксируемую либо в виде таблиц, либо в виде перфокарт, которые закладываются затем непосредственно в вычислительную машину. Измерение ионных токов может производиться различными методами, как, например [c.99]

Предусмотрено место для вспомогательного оборудования электромагнита для расширения диапазона масс до т = 400, вторично-электронного умножителя и электронного усилителя ионных токов. Дополнительно можно подключить самописец с бумажной лентой, электронный осциллограф для быстрого обозрения массового диапазона, цифровой преобразователь типа Маскот , разработанный фирмой. Этот преобразователь дает масс-спектр непосредственно в цифрах или набивает перфокарты для дальнейшей обработки в вычислительной машине. [c.132]

Сигналы, снимаемые на выходе усилителя масс-спектрометра, представляют масс-спектр в аналоговой форме, где мерой интенсивности служит измеряемое напряжение. Эти сигналы преобразуются при помощи аналого-цифрового преобразователя с высокой частотой цифрового кодирования в большой массив (несколько тысяч знаков) цифровых значений. Через переходное электронное устройство (интерфейс) цифровые данные вводятся в вычислительную машину, которая при помощи программы, обрабатывающей данные в реальном масштабе времени, т. е. еще в процессе измерений, выбирает из них максимальные значения, характеризующие спектр. В результате получается спектр в координатах интенсивность — время, в котором каждому массовому пику приписывается пара значений интенсивность — время и который при помощи реальной функции преобразования масса — время может быть пересчитан в масс-спектр в традиционном представлении. На заключительной стадии компьютер переводит масс-спектр в запоминающее устройство (магнитный диск или магнитную ленту), после чего компьютер вновь готов для обработки следующего спектра. [c.314]

При любом способе регистрации масс-снектрометрических данных (см. следующий параграф) необходима их дальнейшая обработка для того, чтобы представить эти данные в некоторой форме (такой, например, как элементная таблица), в которой их можно использовать для интерпретации спектров. Такая обработка выполнима только на вычислительной машине. Рациональный состав группы специалистов для работы с масс-спектрометром высокого разрешения — это 4 человека а) профессиональный исследователь, имеющий опыт работы в масс-спектрометрии б) специалист по обслуживанию электронной аппаратуры, знакомый с особенностями аппаратуры в масс-спектрометрии в) программист или консультант по вычислительной технике г) механик. [c.211]

Во всех методах сбора и обработки экспериментальных масс-спектрометрических данных высокого разрешения результаты обработки либо представляют в виде элементной таблицы, либо строят графическое изображение спектра и приводят таблицу элементарных составов и соответствующих точных значений масс. Недавно были описаны и системы сбора и обработки данных с помощью вычислительной машины, в которую данные поступают в течение всего времени проведения анализа и которая находится в самой лаборатории [89—91]. [c.221]

В описанных выше способах обработки экспериментальных данных полная автоматизация используется лишь на тех нескольких этапах обработки, вычислений и упорядочивания данных, которые можно проводить без участия человека. Исследователь, свободный от необходимости обработки данных, имеет теперь возможность по своему усмотрению выбирать нужную форму окончательного представления результатов анализа. С помощью вычислительной машины нетрудно найти разность спектров, соответствующих следующим друг за другом циклам развертки, нормализовать интенсивности и построить графическое изображение результирующего спектра. Ценной является также и возможность иметь несколько масс-спектров соединения, соответствующих следующим друг за другом циклам развертки, по которым можно проверить чистоту и (или) однородность состава газохроматографической фракции, поступающей в ионный источник. [c.223]

Для обработки масс-спектральной информации в реальном масштабе времени сигнал с электронного умножителя подают яа радиотехническую схему (7), функция которой состоит в выделении из сигнала составляющей постоянного тока и тока высокой частоты (что соответствует ионному току и значениям массовых чисел). Совокупность этих величин и представляет собой масс-спектр, который наблюдают на осциллографе 6). Преобразование сигналов в цифровую форму осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя (интерфейс), с которого они передаются через вычислительную машину на дисплей (5), магнитный дисковод (5), магнитофон (10), печатающее устройство (//). В функции ЭВМ входит регистрация масс-спектров с интервалом между ними 0,1 с, представление полученной информации в графической и цифровой формах и ее математическая обработка, запись на магнитную ленту и магнитный диск (постоянная память). [c.11]

Появляются системы, при помощи которых выходные данные приборов ГХ — МС можно обрабатывать сразу же по мере их получения. Более того, эти данные можно получать в цифровой форме, что позволяет проводить их обработку и сравнение со стандартными данными на вычислительной машине. Так, например, недавно был разработан метод, в котором экспериментальные данные используют в форме графиков зависимости нормализованной ионной интенсивности от массы, затем производят вычитание отобранных спектров для получения чистых спектров и сравнивают их со стандартными спектрами. Такие автоматические методы значительно экономят время и дают данные, доступные интерпретации и свободные от ошибок, связанных с ручной обработкой. [c.245]

Дезидерио и Биманн [22, 84] первыми использовали вычислительную машину для обработки масс-спектров высокого разрешения, после того, как они пришли к мысли, что важно учитывать все несколько сот линий спектра, полученного на фотопластинке. Венкатарагаван и Мак-Лафферти [85] предложили ввести в элементную таблицу третье измерение. На получаемой таким образом рельефной схеме можно наглядно представлять относительные интенсивности для различных ионов. Построение такой рельефной элементной таблицы производится автоматически с помощью вычислительной машины. [c.220]

В спектрометрах Маттауха — Герцога масс-спектр целиком регистрируют на фотопластинке необходимые данные получают затем в результате фотометрической обработки полученного изображения. Считается, что предварительный этап, связанный с подготовкой и проведением измерений на фотопластинке, неудобен и отнимает много времени, но, несмотря на это, метод достаточно популярен. Дезидерио [88] описал недавно метод прямого ввода данных обработки фотопластинки в вычислительную машину при помощи аналого-цифрового преобразователя. Этот метод позволяет обработать фотопластинку менее чем за 3 мин. [c.221]

Поглощение сверхвысоких частот используется для определения содержания воды в терпингидрате и в некоторых других фармацевтических препаратах. Бензар и Юдицкий [11] показали возможность применения этого метода для контроля качества продукции в промышленности. Интересная спектроскопическая методика, предложенная Фельнер-Фельдегом [30а], основана на измерении отражения прямоугольных импульсов длительностью от 30 ПС до 200 НС, что соответствует частотам от 1 МГц до 5 ГГц. С помощью этой методики в течение долей секунды можно измерить в тонких слоях изучаемого материала значения диэлектрической проницаемости, соответствующие низким и высоким частотам, времена релаксации и диэлектрические потери. Леб и сотр. [57а] развили этот метод, обеспечив возможность измерения диэлектрических проницаемостей в области высоких частот (10 МГц — 13 ГГц). С помощью разработанной аппаратуры можно измерять диэлектрические характеристики твердых и жидких веществ относительно воздуха. В работе [57а] приведены данные для полярных жидкостей, в том числе для спиртов и водных растворов сахаров. Те же авторы предложили применять при описанных измерениях электронно-вычислительную машину, обеспечивающую сбор и обработку экспериментальных данных и Фурье-преобразование получаемых спектров. Новый импульсный метод нашел применение для определения влаги в молочных порошках. Кей и сотр. [44а ] приводят методику измерений, включающую следующие операции 1) из порошка готовят шарик массой 63 мг 2) взвешивают образец и помещают его в коаксиальную воздушную линию 3) измеряют высоту импульса с помощью осциллоскопа с градуированной шкалой, аналогового или цифрового вольтметра, двухкоординатного самописца или автоматической системы обработки данных 4) устанавливают соотношение между высотой импульса и массой воды в образце. [c.510]

Основные усилия конструкторов и исследователей в области усовершенствования систем регистрации масс-спектров связаны с переходом на цифровую регистрацию и обработку масс-спект-ральной информации с помощью вычислительных машин. Необходимость в применении машинного метода возникла сначала из-за чрезвычайной длительности и трудоемкости ручной обработки молекулярных масс-спектров высокого разрешения. Эта необходимость усилилась в результате соединения хроматографов с масс-спектрометрами, записывающими полный спектр, когда каждый эксперимент за несколько десятков минут представляет исследователю для обработки несколько десятков (а иногда и сотен) масс-спектров с сотней пиков в каждом из них. [c.35]

Для определения значений точных массовых чисел и интенсивностей всех пиков масс-спектра сложных молекул были разработаны автоматические прецизионные микрофотометры, преобразующие линейчатый масс-спектр, полученный на фотопластинке, в электрические сигналы, вводимые в системы накопления данных на перфокартах, перфоленте, магнитных лентах [)54] или непосредственно в счетно-решающие устройства [55]. Применение электронной вычислительной техники, естественно, не ограничивалось представлением масс-спектра в цифровом виде, но и использовалось для интерпретации масс-спектра. Например, при использовании масс-спектрометра высокого разрешения (- 20 тыс. а. е. м.) с электронной вычислительной машиной с помощью автоматического микрофотометра на фотопластинке определялись центры каждой линии и расстояния между линиями вводились в ЭВМ. Из-за ограниченной памяти ЭВМ для обработки масс-спектральных данных, применялись три последовательные программы 1) определение числа масс-спектральных линий в каждой группе и расчет центров линий, [c.35]

Фотографический метод регистрации считается предпочтительным при работе с масс-спектрометрами типа Маттауха — Герцога с двойной фокусировкой, поскольку все массы полного спектра могут быть одновременно отмечены на фотопластинке. На каждой пластинке можно разместить до 30 спектров высокого разрешения. Проявленные пластинки затем фотометриру-ются. В работе [76] рассмотрена полностью автоматизированная система технической обработки фотопластинок с последующей передачей данных вычислительной машине. Результаты представляются в форме элементной карты с точным указанием массовых чисел, элементного состава и относительных интенсивностей для всех пиков в масс-спектре. [c.295]

Так как в процессе анализа масс-спектральные данные непрерывно регистрируют на магнитной ленте в цифровой форме, то их обработку но описанной программе поиска можно начинать сразу после завергпения газохроматографического процесса. Окончательные результаты обработки включают в себя графическое изображение неизвестного спектра и название стандартного соединения, спектр которого наиболее полно совпадает с неизвестным спектром [92]. Результатом может быть и отсутствие совпадений, когда значения всех средних отношений оказываются меньше чем 0,2, а значения всех сумм высот непарных ников превышают 2000. Если наилучшее значение среднего отношения отличается от следуюш е-го меньшего значения менее чем па 0,05, то в результатах обработки указывается на ненадежность полученной идентификации. (Сумму высот непарных пиков можно выражать в процентах по отношению к сумме высот пиков, имеюгцихся в обоих спектрах с точки зрения некоторых исследователей, это может иметь больший смысл.) В любом случае оператор может проверить те данные, которые использовались в вычислительной машине для выработки окончательного результата. Для этого среди стандартных спектров можно выбрать 3 спектра, наиболее близкие к неизвестному спектру в смысле средних отношений высот пиков, изобразить их графически и указать для каждого из них название соответствуюш его соединения, значение (критерий оценки при статистической обработке данных [92]) и значение суммы высот непарных циклов. По этим данным исследователь может оценить решение, принятое машиной, и в случае необходимости интерпретировать масс-спектр обычным образом, если в памяти машины пе оказалось необходимого спектра. [c.227]

Системы, описаппые Хайтсом и Биманпом [30, 92, 95], пе только означают принципиально новый подход в обработке масс-спектральных данных, но и имеют важное значение для получения наборов стандартных спектров. В этих системах как при непрерывных вводе и обработке данных [92, 95], так и при обработке с предварительной записью данных на магнитную лепту [30] выходные данные имеют цифровую форму, которая и требуется для хранения стандартных масс-спектров в памяти вычислительной машины. Эти системы очень удобны, и в них исключаются ошибки, связанные с ручной обработкой. [c.231]

При наличии в составе хромато-масс-спектрометра счетно-вычислительных устройств детектирование сигналов осуществляют с помощью электронного умножителя. Сигнал далее усиливается электрометрическим усилителем и записывается на магнитной ленте, либо переводится в дискретную форму с помощью соответствующих преобразователей и фиксируется в памяти вычислительной машины. Электронные умножители, усилители и записывающие устройства должны обладать малым уровнем шума и полосой пропускания 1 — 10 кгцНд, 36]. Масс-спектры могут далее подвергаться обработке для оценки относительных интенсивностей пиков и сравниваться с масс-спектрами заведомо известных соединений, также хранящихся в памяти ЭВМ. При необходимости ЭВМ воспроизводит масс-спектр и любую другую необходимую информацию. [c.181]

Электронная вычислительная машина PDP-8, разработанная в 1965 г., представляет собой мини-ЭВМ, открывающую реальный путь к автоматизации отдельных аналитических измерений. В настоящее время в мире распространено более 10 000 этих машин и их модификаций, и они включены в состав многих приборов, которые выпускаются различными фирмами. Некоторые ЭВМ использованы для автоматизации считывания данных с фотопластины при помощи микрофотометра. Бейли и сотр. (1969 а, б) описали систему, объединяющую микрофотометр Grant omparator и ЭВМ PDP-8. После того как оператор помещает пластину на столик микрофотометра, система автоматически производит полное сканирование масс-спектра и считывание каждой спектральной линии. Аналогичное устройство предложено Фришем (1969). Однако обе системы трудноуправляемы и обладают невысоким быстродействием. Системе Фриша, работающей с ЭВМ IBM-1800, необходимо около 14 ч для полной обработки одной фотопластины система Бейли расходует около 5 ч для считывания данных с фотопластины, на которой отсняты 20 экспозиций. Другие устройства для накопления данных в искровой масс-спектрометрии описаны в недавних работах Лауера [c.238]

Наибольшего прогресса в области создания специализированных информационных банков достигли химики, пользующиеся спектральной информацией. Как будет показано, это объясняется чрезвычайной информативностью спектральной информации и невозможностью ее обработки вручную . В настоящее время в Институте органической химии и в Вычислительном центре СО АН СССР отдельные специализированные информационные банки совместно используются в комплексной машинной системе обработки молекулярных спектров [17]. Комплекс специализированных информационных банков создан и успешно эксплуатируется сотрудниками Американского общества по испытаниям материалов (А5ТМ) [18]. Комплекс состоит из банков данных по ИК-спектроскопии, газо-жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии и рентгеновской спектрографии. [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология