IRMS样品引入系统和方法技术方案

一种用于光谱仪100的样品引入系统50，其包含从溶剂基质接收或产生样品离子并且从所述样品离子去除至少一些所述溶剂基质的去溶剂化区60。在所述去溶剂化区60下游的分离室70具有与所述去溶剂化区60联通的分离室入口72，其用于接收所述去溶剂化样品离子以及非离子化溶剂和溶剂离子蒸气。分离室70具有用于在所述分离室70内产生电场的电极，其在所述分离室入口72与分离室出口75之间界定样品离子的第一流动路径，但引导非所需溶剂离子和非离子化溶剂蒸气从所述分离室出口75离开。所述样品引入系统50还具有与所述分离室出口75入口联通的反应室80，其用于从所述分离室70接收所述样品离子并且用于将所接收的离子分解成较小产物。

IRMS sample introduction system and method

A sample introduction system 50 for spectrometer 100 includes receiving or producing sample ions from the solvent matrix and removing the at least some solvation regions of the solvent matrix from the sample ions 60. The separation in the desolvation region downstream of the 60 chamber 70 is provided with a desolvation zone 60 Unicom separation chamber entrance 72, which is used for receiving the desolvation sample ions and non ionized ion solvent and solvent vapor. The 70 is for the separation chamber separation chamber in the electric field generating electrode 70, the separation chamber entrance 72 and separation chamber outlet of the first flow path defined between the 75 sample ions in the guide, but non required solvent and non solvent vapor ionization ion separation chamber outlet 75 away from the. The sample introduction system also has 50 and the separation chamber entrance exit 75 Unicom reaction chamber 80, which is used for separating chamber from the 70 receives the sample ions and for the ion received is decomposed into smaller products.

【技术实现步骤摘要】
IRMS样品引入系统和方法
本专利技术涉及一种用于同位素比质谱仪或同位素比光谱仪的样品引入系统，和一种用于耦接此类同位素比光谱仪(IRS)与夹带基质/溶剂的样品供应源的方法。
技术介绍
同位素比质谱是一种精确并且准确测量元素的同位素相对丰度(即同位素比)(例如分子中的13C/12C、18O/16O、15N/14N以及34S/32S)的变化的技术。在分析之前，样品通常在高温下进行氧化、热解或还原，产生分子的气体，例如COx、NOx、H2O。气体接着引入到IRS中进行同位素分析。在同位素比光谱仪(IRS)中，气体离子化并且例如通过比较不同收集器的输出物来测量相应同位素的比率。通常相对于同位素标准物测量所关注的同位素的比率，从而消除测量结果中的任何偏差或系统误差。对于复杂混合物内特定化合物的同位素分析，需要在同位素分析之前进行分离。目前，这一分离通过气相色谱进行，所述气相色谱可以使用燃炉耦接到IRMS。液相色谱(LC)为生物化学和药理学领域中的现有技术。然而，IRS与液相色谱系统的耦接提出技术挑战，因为LC移动相通常为有机物并且因此产生与所关注的样品分子相同的产物，因此干扰同位素分析。如下文所确认，液相色谱与IRMS的耦接已进行多种尝试。“用于纳克量的非挥发性有机碳的碳同位素分析的移动导线装置”(A.L.Sessions,S.P.Sylva和J.M.Hayes,《分析化学(Anal.Chem.)》,2005,77,6519-6527)描述一种用于分析溶解于溶液中的非挥发性有机样品的13C比的方法。分离系统的输出溶液在镍导线上干燥，从样品去除移动相。接着燃烧残余样品并且通过IRMS分析逸出的CO2。然而，这一方法的精确度和灵敏度都受到导线内的碳产生的高背景含量的CO2限制。““与气相或液相色谱引入介接的使用化学反应的连续流同位素比质谱(Continuous-FlowIsotopeRatioMassSpectrometryUsingtheChemicalReactionInterfacewithEitherGasorLiquidChromatographyIntroduction)”(Y.Teffera,J.Kusmierz,F.Abramson,《分析化学(Anal.Chem.)》,1996,68,1888-1894)”中提出耦接液相色谱系统与IRMS的另一方法。在这一方法中，离开液相色谱系统的溶液在半透膜处发生去溶剂化，随后进行干气溶胶的化学氧化。接着通过IRMS分析氧化产物。然而，所述方法不会去除移动相达到所需的超低溶剂含量，例如达到超过1:100的溶剂/样品比。湿式化学氧化(LC-IsolinkTM)解决两种早期方法的问题并且允许耦接到液相色谱。色谱系统的溶液输出物与氧化剂混合并且供应到氧化反应器。在所述氧化反应器中，有机化合物转化成CO2，其接着在IRMS中分析。然而，移动相与样品不分离，并且因此，这一方法不适于需要有机移动相的分离法。在药物和生命科学领域中，典型样品包括溶解于有机溶剂中的有机分子。对于此类样品，分子与溶剂的分离一般使用例如高效液相色谱、毛细管区带电泳和尺寸排阻色谱的技术用有机移动相进行。因此，分离设备的输出物还由溶解于有机溶剂中的有机样品组成。这一有机溶剂的存在将导致在燃烧期间产生大量CO2，并且因此通过IRMS产生光谱中的极高背景CO2。为了通过溶解于有机溶剂中的有机分子的IRMS分析，溶剂/样品比从100-1,000,000:1极大降低到1:100-1000，即需要降低5-8个数量级或更高。如上文所确认，现有技术无法将有机溶剂/有机样品比降低到所需超低水平。因此，需要可以将夹带任何溶剂的样品供应源耦接到IRMS的样品引入系统。本专利技术试图通过提供分离样品分子与移动相的更具挥发性分子的新方法来解决这一问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供根据权利要求1所述的用于IRMS的样品引入系统。优选特征由附属权利要求定义。如上文所述，对溶解于溶剂中的样品进行分析的现有技术所面临的挑战在于如何将有机溶剂/有机样品比降低到所需超低水平，从而使得溶剂不会对所记录的频谱(例如同位素谱)产生显著影响。用这一方式，可以获得改良定量的同位素比。本专利技术的样品引入系统需要在分解之前对样品进行电离，优选在喷雾电离源中进行。离子化样品接着去溶剂化。所得去溶剂化离子接着优选通过电场在分离室中在第一方向中移动，任选地加速，同时通过例如气体流或电场或磁场(静态和/或变化)在第二不同方向移动。结果是具有特定迁移率和/或质荷比(或流动性和/或质荷比范围)的所要物质的样品离子引导到分离室的出口用于继续反应/燃烧/热解/还原，同时非所需溶剂离子和不带电的溶剂分子强制沿不同路径移动或在多个方向中随机/无差别地移动，从而使得在任一情况中，其不会传递离开分离室用于下游分析，而是清除或遗失。本专利技术的样品引入系统与典型IRS中所采用的样品引入系统的不同之处在于需要在分解之前电离样品(通过样品引入系统内的电离源)。电离在分离室的上游发生，其接着可如所述用于分离样品与溶剂离子和溶剂蒸气。离开分离室进入反应室的样品离子接着分解成较小产物，通常分子产物(例如在燃烧/氧化室的情况中，包括COx、NOx、H2O中的一个或多个，x通常为1或2)，并且对所得分解产物进行分析。在IRMS中，这暗示另一电离源电离所得分解产物来进行随后分析。在IR光谱法中，可以从空腔中的分光镜测量结果测定所得分解产物的同位素比。举例来说，可以测定对应于产物的最大光学吸收的红外波长。分离区中的压力宜低于去溶剂化区中的压力，从而使得离子从去溶剂化区抽出并且以射流形式进入分离区。如现有技术中已知，去溶剂化区和分离区之间的孔口或通道的几何形状还可经配置以提高离子到分离区中的转移。样品引入系统优选在约常压下操作。举例来说，去溶剂化区可以保持在常压(100kPa)下，同时分离室可以抽空到优选不超过去溶剂化区中的压力的一半的压力，例如约10-30kPa(0.1-0.3巴)。或者，分离室可以保持在约常压下，去溶剂化室中的压力则升高到优选地至少两倍压力，例如约200-300kPa(2-3巴)。此类大压力差异是优选的，因为其在冲击波之后产生超声波射流，因此加速气体在区域之间转移。这又降低对去溶剂化区中的样品和条件(例如湿度)的依赖性。因此，本专利技术的优选实施例提供在相对高压力(优选常压)下去除大量溶剂的方式。提供一种在相对高压力下去除溶剂的方式是合意的，因为其提供增加的效率和降低的样品损失。这还允许耦接到反应室，用于分解样品离子。分离室中大约常压并且去溶剂化区中较高的压力因此是最优选的。本专利技术还延伸到具有此类样品引入系统的IRMS或IROS。除了样品引入系统之外，本专利技术还延伸到根据权利要求28所述的将样品引入到同位素比质谱仪的方法。本专利技术的其它方面提供用于IRMS的样品引入系统，其包含配置成从液体样品制备区接收样品并且电离所接收的样品在溶剂基质中产生样品离子的第一电离源，从样品离子去除至少一部分溶剂基质的去溶剂化区，位于去溶剂化区下游用于接收去溶剂化样品离子以及包含非离子化溶剂和溶剂离子的溶剂蒸气以及分离出所关注的样品离子用于进一步分析的分离室；配置成接收所分离的所关注样品离子并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光谱仪的样品引入系统，其包含：去溶剂化区，其配置成从溶剂基质接收或产生样品离子，并且从所述样品离子去除至少一部分所述溶剂基质；位于所述去溶剂化区下游并且具有与所述去溶剂化区流体联通的分离室入口的分离室，其用于接收所述去溶剂化样品离子以及包含非离子化溶剂和溶剂离子的溶剂蒸气，所述分离室具有用于在所述分离室内产生电场的电极，其在所述分离室入口与分离室出口之间界定样品离子的第一流动路径，但这导致引导非所需溶剂离子和非所需非离子化溶剂蒸气从所述分离室出口离开；以及入口与所述分离室出口流体联通的反应室，其用于从所述分离室接收所述样品离子并且用于将所述接收的离子分解成较小产物。

【技术特征摘要】
2016.01.12 GB 1600569.61.一种用于光谱仪的样品引入系统，其包含：去溶剂化区，其配置成从溶剂基质接收或产生样品离子，并且从所述样品离子去除至少一部分所述溶剂基质；位于所述去溶剂化区下游并且具有与所述去溶剂化区流体联通的分离室入口的分离室，其用于接收所述去溶剂化样品离子以及包含非离子化溶剂和溶剂离子的溶剂蒸气，所述分离室具有用于在所述分离室内产生电场的电极，其在所述分离室入口与分离室出口之间界定样品离子的第一流动路径，但这导致引导非所需溶剂离子和非所需非离子化溶剂蒸气从所述分离室出口离开；以及入口与所述分离室出口流体联通的反应室，其用于从所述分离室接收所述样品离子并且用于将所述接收的离子分解成较小产物。2.根据权利要求1所述的样品引入系统，其中离子和非离子化溶剂通过所述分离室入口在界定第一轴的第一方向进入所述分离室，并且其中遵循所述第一流动路径的样品离子通过所述分离室出口在界定第二轴的第二方向离开所述分离室，且其中所述第一和第二轴不重合。3.根据权利要求1或2所述的样品引入系统，其中所述分离室进一步包含用于在与离子通过所述分离室入口进入所述分离室的行进方向横断或逆向的方向供应气体流的气体供应源，从而引导具有第一离子迁移率或离子迁移率范围的样品离子沿所述第一流动路径朝向所述分离室出口，但引导具有与所述第一离子迁移率或迁移率范围不同的第二离子迁移率或离子迁移率范围的非所需溶剂离子，和非所需非离子化溶剂沿一个或多个其它流动路径从所述分离室出口离开。4.根据权利要求2或权利要求3所述的样品引入系统，其中所述第一和第二轴大体上平行但彼此偏离。5.根据权利要求1或2所述的样品引入系统，其中所述分离室的所述电极包含第一电极布置，其配置成产生DC和/或AC电场，从而引导具有第一质荷比或质荷比范围的样品离子沿所述第一流动路径朝向所述分离室出口，但引导具有与所述第一质荷比或质荷比范围不同的第二质荷比或质荷比范围的非所需溶剂离子，和非所需非离子化溶剂从所述分离室出口离开。6.根据权利要求5所述的样品引入系统，其中所述溶剂离子具有比所述样品离子高或低的质荷比或质荷比范围，所述第一电极布置的所述DC和/或AC分量导引所述样品离子朝向所述分离室出口，同时分散所述相对较重或较轻的溶剂离子。7.根据权利要求5或权利要求6所述的样品引入系统，其中所述分离室的所述第一电极布置导引所述样品离子沿界定所述第一流动路径的弯曲流动路径，并且进一步其中所述第一轴与所述第二轴大体上垂直。8.根据权利要求5或权利要求6所述的样品引入系统，其中所述第一电极布置配置成产生不对称AC电场，从而使非所需溶剂离子在所述分离室内分散，同时引导样品离子朝向所述分离室出口。9.根据权利要求2所述的样品引入系统，其中所述分离区的所述电极包含配置成产生DC和AC电场两个的第一电极布置，并且进一步包含配置成产生DC电场的第二电极布置，其在具有与界定所述第一轴的所述第一方向垂直的分量的方向加速离子从而经所述第一电极布置引导沿所述第一流动路径朝向所述分离室出口，但引导具有与所述第一质荷比或质荷比范围不同的第二质荷比或质荷比范围的非所需溶剂离子，和非所需非离子化溶剂从所述分离室出口离开。10.根据权利要求5到9中任一项所述的样品引入系统，其进一步包含配置成向所述电极供应AC和/或DC电压的电源。11.根据依附于权利要求9的权利要求10所述的样品引入系统，其中所述电源配置成向所述第二电极布置供应第一DC电压从而使样品离子偏斜离开界定所述第一轴的所述第一方向，其中所述电源配置成向所述第一电极布置供应第二DC电压从而在具有与所述第一轴垂直的分量的方向加速样品离子，且进一步其中所述电源配置成以导引所述样品离子进入所述分离室出口的频率向所述第一电极布置施加AC电压。12.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其进一步包含在所述去溶剂化区上游用于分离所述溶剂基质中的所述样品的一种或多种组分的液体分离器，以及用于从所述液体分离器接收所述经分离的样品并且将其电离从而在所述溶剂基质中产生所述样品离子的电离源。13.根据权利要求12所述的样品引入系统，其中所述电离源位于所述去溶剂化区中，在所述分离区入口的上游并且与所述分离区入口空间上分隔开。14.根据权利要求12或权利要求13所述的样品引入系统，其中所述液体分离器为高效液相色谱(HPLC)分离器、超高效液相色谱(UHPLC)分离器、毛细管区带电泳(CZE)分离器或尺寸排阻色谱(SEC)分离器。15.根据权利要求12、权利要求13或权利要求14所述的样品引入系统，其中所述电离源为电喷雾(ESI)、纳米喷雾(nESI)、热喷雾、大气压化学电离(APCI)、常压光电离(APPI)、基质辅助激光解吸和电离(MALDI)、直接电喷雾(DESI)或实时直接分析(DART)源。16.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述去溶剂化区进一步包括位于其中、在所述分离室入口处或在所述分离室入口附近的加热过的通道。16a.根据权利要求16所述的样品引入系统，其中所述加热过的通道在一个维度中延伸以提高传播的离子电流而不损害去溶剂化。16b.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中单个电离源或电离源阵列沿所述加热过的通道的延伸部分延伸。17.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述去溶剂化区形成于去溶剂化室内，所述样品引入系统进一步包含连接到所述去溶剂化室以向其中供应加热过的气体的加热过的气体供应源。18.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述去溶剂化区形成于去溶剂化室内，所述样品引入系统进一步包含连接到所述去溶剂化室用于调整所述去溶剂化室内的压力的泵送布置。19.根据权利要求18所述的样品引入系统，其中所述泵送布置进一步连接到所述分离室用于调整其中的压力。20.根据权利要求19所述的样品引入系统，其进一步包含泵送控制器用于控制所述泵送布置从而使得所述去溶剂化室内的压力P取样是所述分离室中的压力P分离的至少两倍。21.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述反应室使用时处于常压下。22.根据权利要求18所述的样品引入系统，其中所述泵送布置进一步连接到所述反应室，所述系统进一步包含泵送控制器用于控制所述泵送布置从而维持所述反应室中的所述压力介于约50kPa(0.5Atm)与200kPa(2Atm)之间。23.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其进一步包含逆向气体供应源用于向所述分离室出口供应逆向气体，所述逆向气体在一般与所述样品离子在其中入射的方向相反的方向流动。24.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其进一步包含在所述反应室下游的CO2分离单元。25.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述反应室包含燃烧室。26.根据权利要求1到24中任一项所述的样品引入系统，其中所述反应室包含氧化或热解室。27.根据权利要求25所述的样品引入系统，其进一步包含氧化或热解室。28.根据权利要求27所述的样品引入系统，其中所述氧化或热解室位于所述燃烧室的上游或下游。29.根据权利要求27所述的样品引入系统，其进一步包含位于所述分离室出口下游的阀，所述阀可配置，在第一阀位置引导样品离子离开所述分离室出口朝向所述燃烧室，以及在第二阀位置引导样品离子离开所述分离室出口朝向所述氧化或热解室。30.一种组合，其包含用于提供液体样品的液体样品制备布置、从所述液体样品产生样品离子的第一电离源和根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统。31.一种同位...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·A·马卡洛夫，S·R·霍宁，
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