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Neue Einsatzmöglichkeiten

Massenspektrometrie mit Digitizern

25. September 2017, 13:30 Uhr | Von Greg Tate (Spectrum Instrumentation)

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Digitizer und Mittelwertbildner der ersten Generation

Um die Nachteile des TDCs zu vermeiden, kann ein Digitizer eingesetzt werden, der die gesamte Puls-Signalform aufzeichnet. Ein Digitizer, der gut auf den Detektor abgestimmt ist, misst nicht nur die Pulsankunftszeit, sondern auch die Form und die Amplitude. Zudem kann ein Digitizer mit einem ausreichenden Aufzeichnungsspeicher mit einem einzigen Triggerereignis mehrere Pulse in derselben Aufzeichnung erfassen. Als Multihit-Gerät kann der Digitizer daher Zeiträume im Mikrosekunden- bis zum zweistelligen Millisekundenbereich aufzeichnen.

In der Vergangenheit war der Einsatz von Digitizern auf die MS mit relativ niedrigen Ionenquellen-Ereignisraten eingeschränkt. So etwa auf MALDI-TOF-Systeme, bei denen die Wiederholungsrate des Lasers für gewöhnlich weniger als einige hundert Hertz beträgt. Vor der nächsten Aufzeichnung musste der Digitizer die digitalisierten Daten an den Host-Rechner übertragen. Die meisten frühen rechnergestützten Digitizer basierten auf der PCI-Technologie, wodurch nur Übertragungsraten von etwa 100 MB/s möglich waren. Deshalb entwickelten Digitizer-Hersteller Produkte mit zusätzlichem Speicherplatz und On-Board-Additionshardware normalerweise mit einem Field Programmable Gate Array (FPGA), damit mehrere Aufzeichnungen auf dem Digitizer verarbeitet und gespeichert werden können. Die zusätzliche Hardware reduziert wirksam die Datenmengen, die an den Computer übertragen werden müssen. Derartige Produkte werden gelegentlich als Averager oder integrierende Transienten-Rekorder bezeichnet.

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Schnell aber teuer

Dank ihrer schnelleren Trigger- und Aufzeichnungsraten können Averager für die bei MS mit kontinuierlicher Ionenquelle auftretenden schnelleren Wiederholungsraten eingesetzt werden. Diese Wiederholraten, die bis in den zweistelligen kHz-Bereich gehen können, treten bei den meisten Geräten mit orthogonaler Beschleunigung (aoTOF) auf, oder bei Ionen, die durch induktiv gekoppeltes Plasma (ICP) erzeugt werden.

Die Hauptnachteile von Averagern sind die Kosten (für gewöhnlicher höher als bei konventionellen Digitizern) und der beschränkte Aufzeichnungsspeicher, wodurch die maximale Single-Shot-Aufzeichnungszeit begrenzt wird.