Масс-спектр автоматическая обработка

Обработка первичных данных, получаемых при детектировании ионных пучков в масс-спектрометре, включает аналого-цифровое преобразование сигналов от масс-спектрометра, обнаружение пиков ионов и выделение их из шума, определение соответствующих интенсивностей и массовых чисел. Общей задачей вторичной автоматической обработки является анализ информации, полученной при многократном сканировании масс-спектров. Результаты обработки, предназначенные для восприятия исследователем, могут быть представлены в виде перфокарт, магнитных лент и других носителей, пригодных для их дальнейшего использования. В тех случаях, когда в ходе оперативного просмотра данных требуется изменить ход эксперимента, целесообразно применять цифропечатающее устройство, световые табло и электронную систему отображения информации. [c.24]

Осколочная МС при высоком разрешении чаш е всего служит средством идентификации органических соединений. Получаемые при этом спектры очень сложны, и их интерпретация обычно ведется компьютерными способами методом элементного картирования [323], путем построения гетероатомных графиков [324] или методом топографического элементного картирования [325], сочетающим два первых способа. При такой обработке пики фраг-ментных ионов автоматически группируются в серии, характеризующиеся равным числом гетероатомов в составе ионов, и представляются в табличной или графической форме. Ряд примеров компьютерной обработки масс-спектров высокого разрешения приведен в обзоре [326]. [c.39]

Если масс-спектр снабжен системой обработки данных, то масс-спектр может быть автоматически получен в табличном или графическом виде. Единственная проблема возникает с определением метастабильных переходов. В этом случае проводят те или иные специальные эксперименты по анализу метастабильных ионов, реализуемые на двухфокусных масс-спектрометрах. [c.201]

Масс-спектрометр с ионизацией ЭУ особенно подходит для анализа органических соединений в органическом синтезе, нефтехимии, медицине, биологии, а также при анализе загрязнений окружающей среды [13, 40], т.к. дает возможность получить общую характеристику неизвестного соединения по масс-спектру, содержащему пики как молекулярных, так и осколочных ионов. Следует отметить, что основной материал по масс-спектрометрии органических соединений разных классов, накопленный и представленный в каталогах, — это,, главным образом, масс-спектры, полу ченные при анализе ЭУ. Поэтому автоматические системы обработки результатов масс-спектрометрических измерений, использующие библиотечный поиск, ориентируются именно на эти данные [81-87]. [c.847]

Это примеры лишь некоторых типов данных, подлежащих обработке автоматизированной системой. К счастью, при решении вопроса о том, можно ли какие-то конкретные данные обрабатывать автоматически, часто полезно руководствоваться двумя следующими правилами данные, получаемые от аналогичных источников, обычно аналогичны и по типу (например, масс-спектры очень похожи по своей структуре на хроматограммы и ИК-спектры) и чаще всего в процессе сбора данных оперируют только с двумя аналитическими переменными —сигналом детектора как зависимой переменной и временем или другой сходной контролируемой переменной. [c.212]

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]

Как указано в предыдущем разделе, время расшифровки масс-спектров составляет существенную долю в общем времени анализа. Кроме того, прибор только тогда является газоанализатором, а не масс-спектрометром, когда на выходе прибора даются величины концентраций компонентов, а не масс-спектр смеси. Поэтому необходимо включать в схему газоанализатора масс-спектрометрического типа специальное автоматическое вычислительное устройство для автоматической обработки получаемых на выходе из ионизационной камеры измерительных импульсов в виде ионизационных токов путем решения алгебраических уравнений типа (2-1) и выдачи результатов в виде величин концентраций компонентов. [c.49]

Проводимые многими группами исследователей работы по автоматизации аналитических работ ориентированы в основном на разработку узкоспециализированных автоматов контроля (автоматические масс-спектро-метры, хроматографы, полярографы). Интенсивно развиваются разработки систем по автоматическому сбору и обработке информации, получаемой от периферийных устройств (автоматических физико-химических датчиков). В очевидной очередности этой последовательности [c.6]

Ионные токи, прошедшие через масс-анализатор и улавливаемые на коллекторе, имеют величину 10- - 10 а. Точность измерения их должна быть не хуже 1% для наименьшего массового пика, входящего в расчет при определении концентрации. Кроме того, при отсутствии автоматической обработки запись масс-спектра должна осуществляться автоматически с помощью определенного записывающего прибора, движение ленты которого соответствует изменению величины контролируемой массы и согласовано с изменением развертывающего фактора (ускоряющего ионного напряжения или анализирующего магнитного поля). Обычно в аналитических приборах [Л. 6, 7, 2-1 и 2-3] применяют развертку ускоряющим полем путем подачи ускоряющего напряжения с конденсатора, разряжающегося с постоянной времени в несколько десятков секунд, [c.99]

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МАСС-СПЕКТРОВ НИЗКОГО И ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ [c.24]

Автоматизация обработки первичной информации обусловлена пе только стремлением к сокращению трудоемкой вычислительной работы, но и необходимостью измерения выходных сигналов на малых уровнях и высоких скоростях развертки масс-спектров, когда графическая регистрация становится невозможной и не обеспечивает достаточную точность. Автоматическая обработка масс-спектрометрической информации иллюстрируется схемой, приведенной на рис. 1.8. [c.24]

В самом общем виде автоматическая обработка масс-спектров осуществляется следующим образом. В ходе магнитной развертки масс-спектра, которая производится в сторону увеличения масс, в реальном масштабе времени вычисляются и регистрируются параметры интенсивность или площадь пиков, ширина пика, массовое число, время выхода (появления) центра пика. Центр пика отождествляется с центроидой ц, которая вычисляется аналогично центру тяжести плоских тел [c.28]

Разумеется, метод автоматической обработки масс-спектров высокого разрешения не лишен недостатков, которые, если не считать аппаратурной сложности, являются издержками быстроты анализа. В частности, при случайных флуктуациях магнитного поля или под воздействием интенсивной внешней помехи на отдельных участках масс-спектра погрешность определения массы может возрасти настолько, что потребуется повторное сканирование. Возрастает влияние статистических флуктуаций ионного тока, повышаются требования к стабильности каналов питания масс-анализатора и к стабильности потока реперного вещества. Сложность автоматической обработки масс-спектров увеличивается при наличии в масс-спектре неразрешенных дублетов, особенно если одним из партнеров дублета является реперный пик. При неточном выборе порога регистрации и алгоритма обнаружения пика может наблюдаться расщепление пиков и появление ложных пиков на хвостах интенсивных линий. Измерение точных значений масс ионов позволяет уста- [c.30]

Интерпретация частично разрешенных ГХ пиков существенно облегчается при реконструировании хроматограммы по всем возможным ионам (массам) и представлении их исследователю в виде суммы всех данных [137]. Система обработки данных перестраивает участок хроматограммы, зарегистрированной по ПИТ и содержащей не разрешенный пик, в совокупность хроматограмм, регистрируемых по некоторым выбранным ионам (масс-хроматограммы). Это позволяет выделить в масс-спектрах компонентов в рассматриваемом хроматографическом пике группу характеристических ионов и реконструировать хроматограмму по сумме пиков этих ионов. Реконструированная хроматограмма будет иметь лучшее разрешение, чем записанная по ПИТ по ней с большей точностью можно определять максимум хроматографического пика. Достоинством метода такой перестройки хроматограммы является также автоматическое исключение фона. Теоретически того же эффекта можно добиться путем последовательного вычитания масс-спектров, однако при плохом ГХ разделении этот прием практически невозможен, так как нельзя найти для нормирования одну и ту же массу в масс-спектре каждого компонента. [c.124]

Классификация по спектрам ионных серий, с одной стороны, достаточно проста для применения при обычном анализе масс-спектров без использования ЭВМ (см. примеры, разбираемые ниже). С другой стороны, этот алгоритм легко формализовать при автоматической интерпретации спектров с помощью ЭВМ (см. раздел 5.7). При обработке данных вручную в качестве необходимой предварительной стадии, исключающей процедуру перебора большого числа спектров ионных серий, следует проводить классификацию по гомологическим группам главных пиков. Это позволяет существенно сократить объем информации на стадии сравнения спектров ионных серий за счет исключения из их числа явно непохожих на спектр анализируемого соединения. [c.91]

Дискретный характер масс-спектров позволяет эффективно использовать ЭВМ для их автоматической обработки и интерпретации. В настоящее время принято выделять три основные группы методов автоматической идентификации органических соединений по спектрам низкого разрещения (см. монографии [17, 22] и обзорные статьи [77— 80]). Первую (главную) группу составляют методы библиотечного поиска, основанные на сопоставлении спектров неизвестных веществ с массивами данных, записанных в памяти ЭВМ. Методы второй группы ( самообучающиеся интерпретирующие алгоритмы) используют эмпирические или полуэмпирические корреляции масс-спектров и структуры. Третья группа — методы распознавания образов — предусматривает формализацию для ЭВМ закономерностей фрагментации органических соединений и традиционных способов их расшифровки. [c.97]

Алгоритмы сравнения масс-спектров весьма широко различаются по сложности. Ниже характеризуются простейшие из них, т. е. такие, которые можно применять при идентификации без ЭВМ. Известен также ряд сложных алгоритмов, которые предполагают сравнение экспериментально полученного и библиотечного масс-спектров по многим параметрам и в несколько стадий, но их эффективное использование возможно только при автоматической обработке спектров. [c.105]

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]

В приборах с геометрией Маттауха—Герцога, имеющих фокальную плоскость, может использоваться фоторегистра ция Информацию о положении и интенсивности пиков масс-спектра получают с помощью автоматического микроденситометра, управляемого системой обработки данных Более современной системой является микроканальное электронноумножи-тельное устройство, помещаемое в фокальной плоскости вместе с люминесцентным экраном, который преобразует усиленное изображение спектра на канальной пластине в световое изобра жение Это световое изображение затем считывается соответст вующим регистрирующим устройством, например видиконовой камерой [72] [c.50]

Выпускающиеся отечественной промышленностью масс-спектрометры (табл. 15) относятся к трем основным сериям MX — для химического анализа, МИ — специализированные, для изотопного анализа и МС — для физико-химических исследований. Большинство серийных спектрометров имеет блочную конструкцию, а относящиеся к унифицированному комплексу масс-спектрометрических приборов (УКМП) могут быть оснащены рядом специализированных устройств, расширяющих их возможности, например хромато-эффузиометрической приставкой ХЭС-1 или ХЭС-2 (табл. 16), устройствами для автоматической обработки масс-спектров и т. д. [c.265]

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]

Максимальную информацию о структуре соединений, входящих в состав сложной смеси, получают, используя комбинацию хроматограф — масс-спектрометр высокого разрешения (рис. 13) [69]. Газовый хроматограф через гелиевый сепаратор присоединен к масс-спектрометру СЕС-21-110 с двойной фокусировкой и геометрией Маттауха — Герцога (разрешение 22 тыс. а. ё. м.). Точное измерение масс осуществляется с использованием калибровочного вещества (перфторалкан), которое непрерывно вводят в ионный источник параллельно исследуемому веществу. Использование фотопластинки имеет преимущество перед масс-спектрометрическим методом регистрации, так как в первом случае масс-спектр интегрируется во времени, что важно ввиду непрерывного изменения концентрации пробы, поступающей из хроматографа в ионный источник. Система позволяет делать до 60 снимков на одной пластинке. Автоматический микрофотометр с фотоумножителем после обработки фотопластинки выдает сигнал, который вводится в вычислительное устройство, преобразующее в цифровую форму выходные данные фотоумножителя, рассчитывает относительные расстояния центров линий и их плотность, превращает их в точные массы (с точностью до 0,002) и рассчитывает элементный состав. Запись полного ионного тока, попадающего на коллектор, введенный между электрическими и магнитными полями для отбора [c.41]

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]

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]

Хайтс и Биманн [30] описали динамическую систему сбора и обработки данных, в которой используется масс-спектрометр с однократной фокусировкой с непрерывной периодической магнитной разверткой. Длительность прямого хода развертки (3 с для диапазона масс 20—500) приемлема для регистрации масс-спектров большинства выходящих из колонки соединений, а длительность обратного хода (1с) достаточна для полного восстановления магнитного поля. Непрерывный сигнал с выхода электронного умножителя можно подавать на любое из трех измерительных и регистрирующих устройств (или сразу на все три) осциллограф с послесвечением, шлейфовый осциллограф и аналого-цифровой преобразователь (А/Ц) для записи на магнитную ленту. Преобразователь автоматически обрабатывает сигнал с электронного умножителя со скоростью 3000 шагов квантования в 1 с. Для того чтобы привязать шкалу масс к оси времени, систему регистрации с достаточной точностью синхронизуют с периодом развертки. После юстировки масс-спектрометра регистрируют известный масс-спектр стандартного соединения и градуируют временную ось в единицах массы. [c.222]

Для приборов ГХ — МС разработана довольно простая и недорогая система, в которой регистрация данных производится дискретно на магнитной ленте, протягиваемой скачками [96]. Движение магнитной ленты управляется массоотметчиком (конструкции Холла) так, что каждый ее сдвиг соответствует единице величины mje. При этом отпадает необходимость непрерывной обработки данных для определения центров пиков, так как на каждую единицу величины mje приходится всего одно измерение. После окончания цикла развертки полученные данные можно сразу использовать для исключения фона, табулирования и (или) графического построения. Более того, массоотметчик автоматически калибрует шкалу масс, поэтому отпадает необходимость в использовании стандартного соединения для калибровки. Однако работа всей системы зависит от надежности и точности работы массоот-метчиков. Для того чтобы минимизировать ошибки определения масс ионов, необходимо регулировать массоотметчик в соответствии с элементарным составом данного образца (для компенсации дефекта массы). Описанная система позволяет регистрировать масс-спектр с диапазоном значений mje 10—800 за 3 с с ошибкой в определении масс 0,3 единицы массы. [c.224]

По мере впедрепия комплексов масс-спектрометр—ЭВМ метод совмещения пиков вытесняется методом автоматической обработки масс-спектров высокого разрешения путем экстра- и интерполяции, при котором точные значения масс ионов определяются для всех интенсивных пиков масс-спектра. [c.28]

Получаемая при первичной обработке спектрограммы информация может быть представлена в виде совокупности пар чисел массовое число иона т/2 — интенсивность сигнала в условных единицах. Если такая обработка осуществляется вручную, то для разметки щкалы массовых чисел используются реперные пики постоянного фона прибора (чаще всего сигналы следов Н2О с m/z 17 и 18, Ne — с т/г 20, N2 — 28, О2 —32, Аг — 40 и СО2 с т/г 44) или любые другие легко опознаваемые в спектрах сигналы. Измерение интенсивностей сигналов в этом случае проводят с точностью до 0,5—1 мм, одновременно приводя сигналы, записанные с разным усилением, к одной щкале. При использовании ЭВМ шкала массовых чисел калибруется автоматически, но интенсивности пиков также представлены в условных единицах (амплитуды электрических сигналов). Полученная совокупность пар чисел, представленная в нормализованном виде, и является масс-спектром вещества. [c.32]

Для детектирования ионов в современных приборах применяются фотоэлектронные умножители, сигналы которых записываются быстродействующими шлейфовыми осциллографами на светочувствительную бумагу (для дальнейшей обработки вручную) либо через аналого-цифровые преобразователи вводятся в ЭВМ с оперативной памятью не менее 16К и внешними устройствами (магнитная лента или диски) емкостью несколько миллионов бит. Автоматический метод регистрации и обработки масс-спектров при хромато-масс-спектрометриче-ском анализе был разработан в конце 60-х годов Хайтесом и Биманом [22, 23]. Спектры сканируются через 1—3 с [c.84]

Чтобы система обработки результатов была полезной, с ней должно быть легко работать. Одно из главных удобств — возможность непосредствен-ного ввода исходных данных. Это зависит как от языка, на котором работает используемая ЭВМ, так и от программы. Желательно вводить лишь необходимые величины в наиболее простой форме. Если данные вводятся при помощи перфокарт, можно значительно упростить их подготовку разумным использованием стандартных карт. Например, значения, которые повторяются в серии карт (что встречается довольно часто), можно копировать автоматически на соответствующих картах, после того как они вручную пробиты на первой из данной серии. Вулстон (1965) показал, что можно упростить процесс подготовки данных и уменьшить возможные при этом ошибки, если (Использовать специально отпечатанные карты, на которых четко обозначены отдельные группы или поля для исходных данных. В типичном случае каждая группа представляет собой исходные данные для отдельной линии масс-спектра [c.228]

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]

В рамках одной статьи невозможно остановиться хотя бы кратко на всех этих сложных вопросах и поэтому мы опишем только систему, работа над которой ведется в ГЕОХИ АН СССР и на кафедре физики Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. Система эта служит цели автоматического распознавания и уточнения структуры молекулы, что имеет значение для теоретической аналитической химии. Особенностью системы является одновременная обработка экспериментальных данных, полученных из спектров ИК-поглощения, комбинационного рассеяния, ЯМР, УФ и масс-спектров. В набтоящем варианте система предназначена для работы в основном с органическими соединениями, хотя заложенные в ней общие принципы не связаны этим ограничением. Подразумевается, что для опознавания предъявлено одно соединение, а не смесь. [c.348]

Метод суперпозиции, в различных формах получил очень широкое распространение при обработке экспериментальных данных, полученных при, измерении1различных функций, характеризующих вязкоупругие свойства полимерных систем. Поэтому важно установить границы его применимости. В самом общем виде границы справедливости этого метода определяются исходным требованием подобия формы релаксационного спектра сравниваемых систем или (для данной системы) подобием спектра при изменении внешних параметров (температуры % давления, хотя последний фактор достаточно пшроко не исследовался). Выполнение этого требования автоматически обеспечивает применимость метода суперпозиции, хотя конкретный вид зависимостей факторов сдвига от температуры, концентрации и молекулярной массы не устанавливается выполнением этого требования. [c.268]