飞行时间质谱仪数据读出解决方案

01 背景介绍

质谱仪是一种高灵敏度、高分辨率的分析仪器，能够实现复杂样品的快速、精准定性及定量分析，被广泛应用于生命科学、地质科学、药物分析、环境监测、食品安全和法医鉴定等领域。

质谱仪按质量分析器可分为四极杆、飞行时间、离子阱、扇形磁场和傅里叶变换离子回旋共振质谱等。由于国产产商近年来推出的MALDI-TOF和VOCs在线/走航质谱等产品在国内医疗和环境检测市场上具备明显优势，持续驱动微生物检验、VOCs监测两大专用市场扩容，飞行时间质谱的市场份额不断提升，未来发展前景呈乐观趋势。

▲质谱仪中常见的质量分析仪器

02 运作原理

飞行时间质谱能够分析范围很宽的物质质量，并捕捉到快至微秒尺度的变化瞬间，具备高灵敏度、高分辨率、分析速度快、质量检测上限只受离子检测器限制等优点，是目前应用最广的生物质谱分析技术之一。

其基本原理是测量离子从离子源到达检测器的时间，通过给物质中的分子或原子“加上”电，让它们变成带电的离子，然后让这些离子在电场中加速飞行。由于不同质量的离子飞行速度不同，它们到达检测器的时间也不同。通过测量离子到达检测器的时间，我们可以知道它们的精确“体重”，从而了解物质的微观组成和结构信息。

▲飞行时间质谱仪原理图

03

解决方案

中科采象为飞行时间质谱仪器研发提供全面解决方案，包括微通道板（MCP）检测器和数字化仪。在MCP检测器选型方面，不同离子源、质量分辨率和应用类型的飞行时间质谱仪需要根据增益特性、响应速度、线性范围、工作电压和真空度条件，选择合适的MCP检测器。在高速数字化仪选型方面，中科采象采用基于模拟数字转换器（ADC）和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的方案，替代上一代时间数字转换器（TDC）产品，提供更快采集速度和更宽动态范围，解决TDC存在的死区时间长、动态范围窄等问题。用户可以根据MCP检测器的特性和质谱质量分辨率，选择不同采样率和分辨率的高速数字化仪，从而提升质谱仪的性能和数据质量。

中科采象的飞行时间质谱数据采集解决方案保障了采集信号数据的安全性与完整性，通过FPGA的波形数字化处理算法，实现高速实时数据处理，并能灵活适配各种质谱应用需求和场景。其主要优势包括：

1.多样化的采集卡类型：可选采集卡的采样率覆盖125 MSPS至10.4 GSPS，带宽10 MHz至3000 MHz，分辨率为8/12/14/16位，通道数为1/2/4/8，能够满足不同质量分辨率和脉冲响应时间的质谱信号采集需求。

2.快速稳定的数据传输：采用高速PCIe接口，传输速度更快；板载4GB DDR4缓存，支持最大40000次数据累加。

3.灵活的数据处理方式：可通过板载FPGA进行自定义算法开发，实现脉冲峰识别和分析；基于VB.NET、C#、C/C++开发环境，提供SDK开发包和API调用接口，以及丰富的开发案例库。

4.全方位技术支持和售后服务：提供免费培训资源和技术咨询服务，产品享有3年维保，并支持产品试用，保障用户售后权益。

▲中科采象飞行时间质谱数据采集解决方案

参考资料：

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., Havlíček, V., & Volný, M. (2010). Molecular mass spectrometry imaging in biomedical and life science research.Histochemistry and cell biology,134, 423-443.

3.中国科学院大连化学物理研究所，《DICP科普一下∣飞行时间质谱》

4.中国仪器仪表学会分析仪器分会，《中国质谱市场全景调研及趋势分析报告》

5.北方夜视技术股份有限公司，《微通道板的产品特点和应用》