質(zhì)譜儀數(shù)據(jù)處理

      利用計算機對獲得的原始數(shù)據(jù)進行處理可快速給出測量結(jié)果和其他所需信息。目前計算機處理數(shù)據(jù)均為程序化計算過程。數(shù)據(jù)處理既可在測量的過程中實時進行，也可在測量結(jié)束后對存儲數(shù)據(jù)進行集中處理。需注意的是，對原始數(shù)據(jù)的計算機處理必須建立在經(jīng)驗、數(shù)據(jù)庫和算法驗證的基礎(chǔ)上，并有嚴格的限定條件，任何新的數(shù)據(jù)處理方法及其擴展應(yīng)用必須經(jīng)過系列實驗的驗證。

1、掃描質(zhì)譜數(shù)據(jù)的處理

      對于逐點掃描得到的一段質(zhì)譜數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理的首要任務(wù)是峰位置的判別。其實質(zhì)是峰數(shù)據(jù)與既有模型的匹配過程，這與質(zhì)譜儀的特性、掃描參數(shù)以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息等多種因素有關(guān)系。簡單情況下，連續(xù)幾個數(shù)據(jù)都大于設(shè)定的閾值（如大值5％）即可認為該段數(shù)據(jù)是峰數(shù)據(jù)，而剩余的數(shù)據(jù)可認為是本底。

       在峰位置判別的基礎(chǔ)上，根據(jù)本底數(shù)據(jù)判斷譜段的基線?？蓪⒏信d趣譜段的非峰數(shù)據(jù)（未被標記）的平均值作為基線。但對于大范圍的質(zhì)譜掃描譜，可能存在不同譜段本底不同的現(xiàn)象，因此當處理幾十個質(zhì)量掃描范圍質(zhì)譜數(shù)據(jù)時，應(yīng)注意基線的波動。

       對于每個具有一定幅度的質(zhì)量峰，確定其峰中心位置是數(shù)據(jù)處理的重要一環(huán)。質(zhì)量峰的位置準確，才能正確地反映離子流強度的變化。對于左右對稱的峰，其峰中心一般取兩個半高橫坐標的中心；對于左右不對稱的峰，可分別對峰兩側(cè)的斜坡作延長線，兩延長線的交點位置即可作為峰中心。在作峰中心時，數(shù)據(jù)的漲落往往給計算結(jié)果帶來顯著的偏差，這也是峰中心標定的誤差來源。對于平頂不明顯的譜圖，可以使用二次曲線擬合得到離子流強度。

      對于每個峰位置，原始數(shù)據(jù)的橫坐標可能是計算機設(shè)定的DAC數(shù)值，也可能是按照時間排列的序列數(shù)。要通過計算機自動標定每個峰位置對應(yīng)的質(zhì)量數(shù)，除了要求一定的峰數(shù)據(jù)的量，還必須有對應(yīng)的掃描參數(shù)和數(shù)據(jù)庫支持?？扇斯讉€峰位置對應(yīng)的質(zhì)量數(shù)，再由計算機根據(jù)掃描參數(shù)與質(zhì)量數(shù)之間的線性或非線性關(guān)系算出其他相鄰峰的位置，從而可畫出峰強度質(zhì)量譜圖。

      對掃描峰離子信號的強度計算，種是峰高法，用峰中心位置的數(shù)據(jù)（或連續(xù)幾個數(shù)據(jù)的均值）減去基線數(shù)據(jù)作為離子信號強度；第二種是峰面積法，用該峰數(shù)據(jù)（一般選大于5％峰高的數(shù)據(jù)）和基線圍成的面積作為離子信號強度；第三種是采用窗口數(shù)據(jù)累加，即以峰中心位置開始向大質(zhì)量數(shù)和小質(zhì)量數(shù)尋找固定長度，確定一個質(zhì)量范圍，將該質(zhì)量范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)平均值減去基線數(shù)據(jù)作為離子信號強度。

 離子峰數(shù)據(jù)的漲落和基線的漲落都對測試數(shù)據(jù)有較大的影響，比較而言，峰面積法的精度高于其他方法。

 通過對峰數(shù)據(jù)的分析，還可得到其他質(zhì)量峰的特征參數(shù):

①半峰寬。

是反映儀器分辨本領(lǐng)的參數(shù)之一。譜圖在一半峰高處的質(zhì)量數(shù)之差就是半峰寬。

②峰頂平坦度。

     反映探測器的穩(wěn)定度。只有梯形峰譜圖才能計算，計算公式為平頂位置處的離子流強度的極差與峰高的比值。該值越小表明探測器越穩(wěn)定。

③峰形系數(shù)。

      是反映儀器分辨本領(lǐng)的參數(shù)之一。定義為10％峰高處的峰寬與90％峰高處的峰寬之差與峰半高全寬的比值，該值用百分比表示。

2、離子流累積測量數(shù)據(jù)的處理

    質(zhì)譜測量中，將需要測量的質(zhì)量峰按順序采集一遍稱為一個循環(huán)或稱一個掃描（scan），幾個循環(huán)劃成一組，取一組數(shù)據(jù)（平均值與標準偏差），多組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算后得到終結(jié)果（平均值與標準偏差）。

平均值和標準偏差的計算公式為：

    離子流累積測量要求在測量的間隙同時測量本底數(shù)據(jù)，用累積數(shù)據(jù)減去本底數(shù)據(jù)，可得到扣除本底的原始數(shù)據(jù)。

    在測量過程中，一些偶發(fā)因素，如電壓波動、機械振動等不可控的原因，會使得個別數(shù)據(jù)明顯偏離正常范圍。對于這類異常的數(shù)據(jù)，可在數(shù)據(jù)處理時加以剔除。異常數(shù)據(jù)的判定與剔除可采用標準的數(shù)據(jù)處理方法進行。

采用離子脈沖計數(shù)法測量時，需要對數(shù)據(jù)的死時間校正。校正公式如下:

       式中，N0為校正后的計數(shù)率；Nc為測量得到的計數(shù)率。一般計數(shù)測量系統(tǒng)的死時間值（τ）可通過測量標準樣品的方法得到。

      倍增器或微通道板測量中的增益校正和計數(shù)效率校正也是數(shù)據(jù)處理中需注意的問題。由于倍增器的增益會隨時間發(fā)生變化，因此數(shù)據(jù)采集過程中應(yīng)附加跳峰過程，使一束適當強度的離子流交替被法拉第杯和倍增器測量，從而可用該離子流跟蹤校正倍增器相對于法拉第的增益。

      對于測量過程中離子流緩慢變化的情況（如熱表面電離的離子源），如果采用單接收器跳峰法測量同位素豐度，應(yīng)當采用時間校正的方法將測量得到的幾個數(shù)據(jù)推算到同一時刻的離子流強度之后再做比值。

      總之，質(zhì)譜測試數(shù)據(jù)的處理方法多種多樣，如數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息、小二乘法、不確定度的評定等。對應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域和不同的測試目的，應(yīng)有不同的數(shù)據(jù)處理方法。

                                                                                                                              文章來源：儀器學(xué)習(xí)網(wǎng)