质谱仪数据处理

      利用计算机对获得的原始数据进行处理可快速给出测量结果和其他所需信息。目前计算机处理数据均为程序化计算过程。数据处理既可在测量的过程中实时进行，也可在测量结束后对存储数据进行集中处理。需注意的是，对原始数据的计算机处理必须建立在经验、数据库和算法验证的基础上，并有严格的限定条件，任何新的数据处理方法及其扩展应用必须经过系列实验的验证。

1、扫描质谱数据的处理

      对于逐点扫描得到的一段质谱数据，数据处理的首要任务是峰位置的判别。其实质是峰数据与既有模型的匹配过程，这与质谱仪的特性、扫描参数以及数据的统计信息等多种因素有关系。简单情况下，连续几个数据都大于设定的阈值（如大值5％）即可认为该段数据是峰数据，而剩余的数据可认为是本底。

       在峰位置判别的基础上，根据本底数据判断谱段的基线。可将感兴趣谱段的非峰数据（未被标记）的平均值作为基线。但对于大范围的质谱扫描谱，可能存在不同谱段本底不同的现象，因此当处理几十个质量扫描范围质谱数据时，应注意基线的波动。

       对于每个具有一定幅度的质量峰，确定其峰中心位置是数据处理的重要一环。质量峰的位置准确，才能正确地反映离子流强度的变化。对于左右对称的峰，其峰中心一般取两个半高横坐标的中心；对于左右不对称的峰，可分别对峰两侧的斜坡作延长线，两延长线的交点位置即可作为峰中心。在作峰中心时，数据的涨落往往给计算结果带来显著的偏差，这也是峰中心标定的误差来源。对于平顶不明显的谱图，可以使用二次曲线拟合得到离子流强度。

      对于每个峰位置，原始数据的横坐标可能是计算机设定的DAC数值，也可能是按照时间排列的序列数。要通过计算机自动标定每个峰位置对应的质量数，除了要求一定的峰数据的量，还必须有对应的扫描参数和数据库支持。可人工几个峰位置对应的质量数，再由计算机根据扫描参数与质量数之间的线性或非线性关系算出其他相邻峰的位置，从而可画出峰强度质量谱图。

      对扫描峰离子信号的强度计算，种是峰高法，用峰中心位置的数据（或连续几个数据的均值）减去基线数据作为离子信号强度；第二种是峰面积法，用该峰数据（一般选大于5％峰高的数据）和基线围成的面积作为离子信号强度；第三种是采用窗口数据累加，即以峰中心位置开始向大质量数和小质量数寻找固定长度，确定一个质量范围，将该质量范围内的数据平均值减去基线数据作为离子信号强度。

 离子峰数据的涨落和基线的涨落都对测试数据有较大的影响，比较而言，峰面积法的精度高于其他方法。

 通过对峰数据的分析，还可得到其他质量峰的特征参数:

①半峰宽。

是反映仪器分辨本领的参数之一。谱图在一半峰高处的质量数之差就是半峰宽。

②峰顶平坦度。

     反映探测器的稳定度。只有梯形峰谱图才能计算，计算公式为平顶位置处的离子流强度的极差与峰高的比值。该值越小表明探测器越稳定。

③峰形系数。

      是反映仪器分辨本领的参数之一。定义为10％峰高处的峰宽与90％峰高处的峰宽之差与峰半高全宽的比值，该值用百分比表示。

2、离子流累积测量数据的处理

    质谱测量中，将需要测量的质量峰按顺序采集一遍称为一个循环或称一个扫描（scan），几个循环划成一组，取一组数据（平均值与标准偏差），多组数据进行统计计算后得到终结果（平均值与标准偏差）。

平均值和标准偏差的计算公式为：

    离子流累积测量要求在测量的间隙同时测量本底数据，用累积数据减去本底数据，可得到扣除本底的原始数据。

    在测量过程中，一些偶发因素，如电压波动、机械振动等不可控的原因，会使得个别数据明显偏离正常范围。对于这类异常的数据，可在数据处理时加以剔除。异常数据的判定与剔除可采用标准的数据处理方法进行。

采用离子脉冲计数法测量时，需要对数据的死时间校正。校正公式如下:

       式中，N0为校正后的计数率；Nc为测量得到的计数率。一般计数测量系统的死时间值（τ）可通过测量标准样品的方法得到。

      倍增器或微通道板测量中的增益校正和计数效率校正也是数据处理中需注意的问题。由于倍增器的增益会随时间发生变化，因此数据采集过程中应附加跳峰过程，使一束适当强度的离子流交替被法拉第杯和倍增器测量，从而可用该离子流跟踪校正倍增器相对于法拉第的增益。

      对于测量过程中离子流缓慢变化的情况（如热表面电离的离子源），如果采用单接收器跳峰法测量同位素丰度，应当采用时间校正的方法将测量得到的几个数据推算到同一时刻的离子流强度之后再做比值。

      总之，质谱测试数据的处理方法多种多样，如数据的统计信息、小二乘法、不确定度的评定等。对应不同应用领域和不同的测试目的，应有不同的数据处理方法。

                                                                                                                              文章来源：仪器学习网