改进的成像质谱分析方法和装置制造方法及图纸

一种进行样品的成像质谱分析的方法。该方法包括使用包括多像素离子检测器的第一质量分析器进行该样品的第一质量分析以获得代表该样品的像素的第一质谱数据。该方法还包括识别共享第一质谱数据的一个或多个特征的像素簇。该方法还包括使用第二质量分析器进行该样品的第二质量分析以获得在每个簇中的至少一个位置处的第二质谱数据，其中位置数量显著小于每个簇中的像素数量，所述第二质量分析具有比所述第一质量分析更高的分辨率。还有一种被配置为用于执行该方法的质谱分析设备。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】改进的成像质谱分析方法和装置专利
本专利技术涉及一种改进的成像质谱分析方法和一种用于进行该方法的装置。专利技术背景质谱成像(MSI)越来越多地用于宽范围的应用，从测量组织切片内的代谢物的分布到组织学。空间分辨率典型地在从几微米至数百微米的范围内。两种方法总体上用于获取扁平样品的图像。—种用于MSI的方法是光栅方法，如US 5，808，300中解释的。窄的聚焦离子化束(例如，用于MALD1、LAES1、LDI等等的激光束、用于SIMS的初级离子束、用于DESI的初级液滴束、用于DART等等的初级亚稳束)用于通过质谱仪从有待分析的小光斑产生离子。当表面在该束下光栅化时，顺序地探测单独的像素并且将相应的数据组装为图像。这种方法允许通过一定范围的不同类型的质谱仪(1'(^、？1'10?、01'13；[1:作口1￥、线性讲独立式和混合式仪器)的高分辨率、高质量准确度的分析(包括多阶段质谱法或MSn)，在大气压下采样以及其他优点。不幸地，这种光栅化方法也具有显著缺点，在于由于测量时间与该图像中的像素数量成正比，扫描可能花费许多个小时或甚至许多天。这大大阻碍了 MSI在一般分析和工业实践中的应用。为了避开使用光栅化方法的这种限制，一种可能性是将该离子化束分裂为多个束，随后进行多路复用MS分析(Franzen的US 6，734，421)。可替代地，可以首先在低的空间分辨率下获得该图像(根据在H.Bui的US 7，655，476中披露的方法)并且然后仅感兴趣的区域(例如，具有高度差异的分析物丰度的区域)在高的空间分辨率下进行采样。然而，这些方法不允许该测量时间上的显著减少。作为光栅化的一种替代方案，第二种用于MSI的方法类似于用于光学成像中的那种:使用二维检测器阵列获取全景谱。这种方法起源于在T0F中使用的位置灵敏检测器(如例如0.Jagutzki等人，物理学研究中的核仪器与方法A辑(Nucl.1nstrum.Meth.Phys.Res.A), 477(2002)244-249 中示出的)和一维阵列(例如，Z.Amitay and D.Zajfman，科学仪器评论(Rev.Sc1.1nstrum.),68(3) (1997) 1387-1392)并且在过去几十年中利用了微电子学上的伟大进步。65000像素的??ΜΕΡΙΧ芯片在X.Llopart等人，物理学研究中的核仪器与方法A辑，581 (2007) 485 - 494中呈现并且用于在US 8，274，045中使用简单的线性MALD1-T0F分析器以及在A.Kiss等人，科学仪器评论，84，013704 (2013)中使用S頂S-T0F的离子检测。尽管该芯片允许并行获取数以万计的像素，目前芯片的时间分辨率仅仅足够高达中等m/z (几百)的单位分辨率并且不允许同质异位素干扰的分辨或峰的有效识别。而且，该芯片必须在高真空中运行，由于它使用微通道板(MCP)用于将进入的高能粒子转化为电子以及电子倍增。电子器件的时间分辨率的进一步改进将改进质量分辨率但激光电离中的固有能量分散将允许仅以空间分辨率为代价的质量分辨率的进一步增加。这由H.Hazama等人在生物医学光学杂志(J.B1med.0pt.), 16 (4), 046007 (2011)中清楚地展示，使用MULTUM类型的多向转动T0FMS来增加质量分辨率，其中该图像质量随着转动数的增加而快速恶化。该光栅化技术和二维检测器阵列技术的限制通过本专利技术来解决。发曰月概沐在这个背景下，提供了一种进行样品的成像质谱分析的方法，该方法包括:使用包括多像素离子检测器的第一质量分析器进行该样品的第一质量分析以获得代表该样品的像素的第一质谱数据；识别共享第一质谱数据的一个或多个特征的像素簇；并且使用第二质量分析器进行该样品的第二质量分析以获得在每个簇中的至少一个位置处的第二质谱数据，其中位置数量显著小于每个簇中的像素数量，所述第二质量分析具有比所述第一质量分析更高的分辨率。有利地，较高分辨率结果可以用合理的准确度置信度来实现，而不必跨过整个帧或样品进行较高分辨率的质量分析。以此方式，对于样品可以在进行跨过该样品的每个像素的较高分辨率质量分析将会需要的时间的一部分内实现较高分辨率质量分析数据。在本专利技术的另一个方面中，提供一种质谱分析设备，该设备包括:包括多像素离子检测器的第一质量分析器，该第一质量分析器用于进行样品的第一质量分析以提供处于该样品的质谱图像形式的第一质谱数据；第二质量分析器，该第二质量分析器用于进行该样品的第二质量分析以提供具有比该第一质谱数据更高的质量分辨率的第二质谱数据；控制器，该控制器被配置成:用于分析该质谱图像；用于识别在那个质谱图像内的谱学上类似像素的簇；将该第二质量分析器配置成用于在比由该第一质量分析器提供的分辨率更高的分辨率下分析在每个簇内的一个或多个位置，其中该位置的数量显著小于每个簇中的像素数量。有利地，该设备可以对于样品在进行该样品的每个像素的高分辨率质量分析将会需要的时间的一部分内实现高分辨率质量分析数据。本专利技术的另外的优选特征在所附权利要求书中阐述。附图简要说明本专利技术可以用多种方式来实践并且现在将仅通过举例并且参考附图来描述一些优选的实施例，在这些附图中:图1示出了实施本专利技术的质谱仪的第一实施例；图2示出了展示实施本专利技术的方法的步骤的流程图；图3示出了根据本专利技术的实施例从样品的二维质谱成像分析获得的图像；图4示出了根据本专利技术的实施例具有从第一分析已识别的区域的图3图像；并且图5示出了根据本专利技术的实施例在再分析之后的图4的样品。优选实施方案的详细说明图1示出了，以示意性形式，根据本专利技术的实施例的质谱仪1。质谱仪1包括样品接收部分10、离子源20例如激光器、第一离子光学器件21、二维检测器90、四级滤质器40、第二离子光学器件50、C讲60、轨道讲分析器70和碰撞室80。样品接收部分10可以包括板。样品接收部分用于支撑有待分析(即，成像)的样品，如本领域中已知的。该样品，例如，可以是组织样品。该样品接收部分可以安装在操纵器上以允许该样品表面的光栅化。该样品接收部分典型地保持在高真空(优选在低于10 5mbar的压力)中。离子源20可以包括用于飞行时间(T0F)分析的任何合适的电离源，并且因此总体上是脉冲离子源、或至少可作为脉冲源运行用于该第一质量分析。离子源20优选是可以跨过有待成像的样品的表面进行光栅化的电离源。该电离源优选是可以窄聚焦至小光斑尺寸(例如，优选在ΙΟμπι与30μπι之间、或更小)的电离源。合适的电离源的实例包括可适合于MALD1、LAES1、LDI等等的激光束(脉冲的)、或可适合于S頂S的初级离子束、或可适合于DESI的初级液滴束、或可适合于DART的初级亚稳束。优选的源是(脉冲的)激光束。样品和离子源的安排允许离子从该样品的表面产生，即，以脉冲，其中这些离子可以随后根据它们的飞行时间进行分离和检测。每个离子脉冲构成电离事件，并且可以存在从其分离和检测这些离子的多个电离事件。二维检测器90是用于进行本专利技术的第一质量分析的多像素离子检测器的实例。该多像素离子检测器可以包含至少50，000像素。合适的具有快速响应的二维多像素检测器可以包括TimePix芯片或类似物，例如6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进行样品的成像质谱分析的方法，该方法包括：使用包括多像素离子检测器的第一质量分析器进行该样品的第一质量分析以获得代表该样品的像素的第一质谱数据；识别共享第一质谱数据的一个或多个特征的像素簇；并且使用第二质量分析器进行该样品的第二质量分析以获得在每个簇中的至少一个位置处的第二质谱数据，其中位置数量显著小于每个簇中的像素数量，所述第二质量分析具有比所述第一质量分析更高的分辨率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·马卡洛夫，
申请(专利权)人：塞莫费雪科学不来梅有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE