01 背景介紹

質(zhì)譜儀是一種高靈敏度、高分辨率的分析儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜樣品的快速、精準(zhǔn)定性及定量分析，被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、地質(zhì)科學(xué)、藥物分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全和法醫(yī)鑒定等領(lǐng)域。

質(zhì)譜儀按質(zhì)量分析器可分為四極桿、飛行時(shí)間、離子阱、扇形磁場(chǎng)和傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜等。由于國(guó)產(chǎn)產(chǎn)商近年來(lái)推出的MALDI-TOF和VOCs在線/走航質(zhì)譜等產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)醫(yī)療和環(huán)境檢測(cè)市場(chǎng)上具備明顯優(yōu)勢(shì)，持續(xù)驅(qū)動(dòng)微生物檢驗(yàn)、VOCs監(jiān)測(cè)兩大專(zhuān)用市場(chǎng)擴(kuò)容，飛行時(shí)間質(zhì)譜的市場(chǎng)份額不斷提升，未來(lái)發(fā)展前景呈樂(lè)觀趨勢(shì)。

02 運(yùn)作原理

飛行時(shí)間質(zhì)譜能夠分析范圍很寬的物質(zhì)質(zhì)量，并捕捉到快至微秒尺度的變化瞬間，具備高靈敏度、高分辨率、分析速度快、質(zhì)量檢測(cè)上限只受離子檢測(cè)器限制等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣的生物質(zhì)譜分析技術(shù)之一。

其基本原理是測(cè)量離子從離子源到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間，通過(guò)給物質(zhì)中的分子或原子“加上”電，讓它們變成帶電的離子，然后讓這些離子在電場(chǎng)中加速飛行。由于不同質(zhì)量的離子飛行速度不同，它們到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間也不同。通過(guò)測(cè)量離子到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間，我們可以知道它們的精確“體重”，從而了解物質(zhì)的微觀組成和結(jié)構(gòu)信息。

03

解決方案

中科采象為飛行時(shí)間質(zhì)譜儀器研發(fā)提供全面解決方案，包括微通道板（MCP）檢測(cè)器和數(shù)字化儀。在MCP檢測(cè)器選型方面，不同離子源、質(zhì)量分辨率和應(yīng)用類(lèi)型的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀需要根據(jù)增益特性、響應(yīng)速度、線性范圍、工作電壓和真空度條件，選擇合適的MCP檢測(cè)器。在高速數(shù)字化儀選型方面，中科采象采用基于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列（FPGA）的方案，替代上一代時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TDC）產(chǎn)品，提供更快采集速度和更寬動(dòng)態(tài)范圍，解決TDC存在的死區(qū)時(shí)間長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)范圍窄等問(wèn)題。用戶(hù)可以根據(jù)MCP檢測(cè)器的特性和質(zhì)譜質(zhì)量分辨率，選擇不同采樣率和分辨率的高速數(shù)字化儀，從而提升質(zhì)譜儀的性能和數(shù)據(jù)質(zhì)量。

中科采象的飛行時(shí)間質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集解決方案保障了采集信號(hào)數(shù)據(jù)的安全性與完整性，通過(guò)FPGA的波形數(shù)字化處理算法，實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，并能靈活適配各種質(zhì)譜應(yīng)用需求和場(chǎng)景。其主要優(yōu)勢(shì)包括：

1.多樣化的采集卡類(lèi)型：可選采集卡的采樣率覆蓋125 MSPS至10.4 GSPS，帶寬10 MHz至3000 MHz，分辨率為8/12/14/16位，通道數(shù)為1/2/4/8，能夠滿(mǎn)足不同質(zhì)量分辨率和脈沖響應(yīng)時(shí)間的質(zhì)譜信號(hào)采集需求。

2.快速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸：采用高速PCIe接口，傳輸速度更快；板載4GB DDR4緩存，支持最大40000次數(shù)據(jù)累加。

3.靈活的數(shù)據(jù)處理方式：可通過(guò)板載FPGA進(jìn)行自定義算法開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)脈沖峰識(shí)別和分析；基于VB.NET、C#、C/C++開(kāi)發(fā)環(huán)境，提供SDK開(kāi)發(fā)包和API調(diào)用接口，以及豐富的開(kāi)發(fā)案例庫(kù)。

4.全方位技術(shù)支持和售后服務(wù)：提供免費(fèi)培訓(xùn)資源和技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)，產(chǎn)品享有3年維保，并支持產(chǎn)品試用，保障用戶(hù)售后權(quán)益。

參考資料：

1.Fjeldsted, J. C. (2016). Advances in time-of-flight mass spectrometry. In Comprehensive Analytical Chemistry (Vol. 71, pp. 19-49). Elsevier.

2.Pól, J., Strohalm, M., Havlí?ek, V., & Volny, M. (2010). Molecular mass spectrometry imaging in biomedical and life science research.Histochemistry and cell biology,134, 423-443.

3.中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，《DICP科普一下∣飛行時(shí)間質(zhì)譜》

4.中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)分析儀器分會(huì)，《中國(guó)質(zhì)譜市場(chǎng)全景調(diào)研及趨勢(shì)分析報(bào)告》

5.北方夜視技術(shù)股份有限公司，《微通道板的產(chǎn)品特點(diǎn)和應(yīng)用》