МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К УСТРАНЕНИЮ ИСКАЖЕНИЙ МАСС-СПЕКТРОВ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ НА СКЛОНАХ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ПИКОВ

Andrey S. Samokhin, Artem E. Gusev, Yury A. Kalambet

Аннотация


Искажение масс-спектров, зарегистрированных на склонах хроматографических пиков, характерно для сканирующих масс-спектрометров (к которым относятся квадрупольные и магнитные секторные приборы). В единицу времени через сканирующий масс-анализатор могут пролетать ионы, характеризующиеся только одним единственным значением m/z. В процессе развертки масс-спектра все интересующие значения m/z регистрируются последовательно. Если за время регистрации одного масс-спектра концентрация вещества в источнике ионов существенно меняется, то полученный масс-спектр будет искажен. В работе предложен математический алгоритм, позволяющий устранять такие искажения. Алгоритм основан на восстановлении формы аналитического сигнала в пространстве между дискретными точками путем аппроксимации небольшого фрагмента масс-хроматограммы полиномом третьей степени. Число точек, используемых при аппроксимации, выбирается алгоритмом автоматически (при описании базовой линии алгоритм, как правило, использует широкие аппроксимационные окна, а при описании участков хроматограммы, содержащих пики, – узкие). Если исходные данные не могут быть адекватно аппроксимированы полиномом третьей степени (в соответствии с критерием χ2), проводится кубическая интерполяция данных. Наряду с устранением искажений масс-спектров алгоритм сглаживает шумы в исходных данных. Эффективность алгоритма продемонстрирована на примере данных, зарегистрированных на квадрупольном масс-спектрометре.

Ключевые слова: газовая хроматография/масс-спектрометрия, ГХ/МС, сканирующий масс-анализатор, квадрупольный масс-анализатор, искажение масс-спектров, фильтрация шумов, метод Савицкого-Голея.

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.2.007


Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


REFERENCES

Smith R. Understanding mass spectra: a basic approach. New York, Wiley, 2004. 372 p. DOI: 10.1002/0471479357

Watson T., Sparkman D. Introduction to mass spectrometry: instrumentation, applications, and strategies for data interpretation. Chichester, Wiley, 2008. 862 p. DOI: 10.1002/9780470516898

Cazes J. Encyclopedia of chromatography, Volume 1. Boca Raton, CRC Press, 2005. 800 p.

Bouchonnet S. Introduction to GC-MS coupling. Boca Raton, CRC Press, 2013. 228 p.

King M.D., King G.S. A numerical method for extracting mass spectra from gas chromatography mass spectrometry data arrays. Anal. Chem., 1985, vol. 57, no. 6, pp. 1049-1056. DOI: 10.1021/ac00283a020

Pool W.G., de Leeuw J.W., van de Graaf B. A rapid routine to correct for skewing in gas chromatography/mass spectrometry. J. Mass Spectrom., 1996, vol. 31, no. 2, pp. 213-215. DOI: 10.1002/(SICI)1096-9888(199602)31:2<213::AID-JMS284>3.0.CO;2-6

Fraga C.G. Chemometric approach for the resolution and quantification of unresolved peaks in gas chromatography-selected-ion mass spectrometry data. J. Chromatogr. A, 2003, vol. 1019, no. 1-2, pp. 31-42. DOI: 10.1016/S0021-9673(03)01329-3

Stein S.E. An integrated method for spectrum extraction and compound identification from gas chromatography/mass spectrometry data. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 1999, vol. 10, no. 8, pp. 770-781. DOI: 10.1016/S1044-0305(99)00047-1

Savitzky A., Golay M.J.E. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures. Anal. Chem., 1964, vol. 36, no. 8, pp. 1627-1639. DOI: 10.1021/ac60214a047

Kalambet, Y., Maltsev, S., Kozmin, Y. [Noise filtering: the final solution]. Analitika [Analytics], 2011, vol. 1, pp. 50-55 (in Russian).

Harris F.M., Trott G.W., Morgan T.G., Brenton A.G., Kingston E.E., Beynon J.H. Signal-to-noise ratios in the measurement of low ion currents using electron multipliers. Mass Spectrom. Rev., 1984, vol. 3, no. 2, pp. 209-229. DOI: 10.1002/mas.1280030203

Kalambet, Y.A., Maltsev, S.A., Kozmin, Y.P. [Confidence intervals for weighted least squares technique and calibration strategy]. Zavodskaia laboratoriia. Diagnostika materialov [Industrial laboratory. Diagnostics of Materials], vol. 81, no. 1, pp. 69-76 (in Russian).

Zhukhovitskii A.A., Yanovskii S.M., Shvarzman V.P. Chromadistillation. J. Chromatogr., 1976, vol. 119, pp. 591-598. DOI: 10.1016/S0021-9673(00)86820-X

Gulyaev I.V., Chepelyansky D.A., Revelsky I.A., Revelsky A.I. [Capillary chromadistillation coupled with mass spectrometry and determination of impurities in organic solutions]. Mass-spektrometriia [Mass spectrometry], 2012, vol. 9, no. 2, pp. 117-120 (in Russian).


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.