利用电子碰撞电离的分析设备制造技术

本申请涉及利用电子碰撞电离的分析设备。用于质谱分析法的分析设备(1)，其包括电子碰撞离子发生器，该电子碰撞离子发生器包括电子发射器(22)和电离目标区域(18)。目标区域(18)被布置以用待被电离用于分析的物质进行填充。电子提取元件(36)与定义在电子发射器(22)和电离目标区域(18)之间的电子路径(34)对齐。电子提取元件(36)被配置以使电子沿着发射器(22)和提取元件(36)之间的电子路径(34)加速远离发射器(22)并使电子沿着提取元件(36)和电离目标区域(18)之间的电子路径(34)减速以启动软电离同时避免在电子源(22)的库伦斥力的影响。

Analysis equipment using electron collision ionization

This application involves the use of electronic collision ionization analytical equipment. An analytical apparatus for mass spectrometry (1), which includes an electron impact ion generator, including an electron transmitter (22) and an ionizing target area (18). The target area (18) is arranged to fill with the material to be ionized for analysis. The electronic extraction element (36) is aligned with an electronic path (34) defined between an electronic transmitter (22) and an ionizing target region (18). Electronic component extraction (36) is configured to enable the electronic emitter along (22) and (36) electronic components extraction path between (34) accelerate away from the transmitter (22) and the electronic component (36) along the extraction and ionization target area (18) between the electronic path (34) to start the soft ionization and deceleration to avoid the electron source (22) the influence of the Kulun force.

【技术实现步骤摘要】
利用电子碰撞电离的分析设备本申请是申请日为2014年2月19日，申请号为201480009237.4，专利技术名称为“利用电子碰撞电离的分析设备”的申请的分案申请。
本专利技术涉及分析设备并且具体地涉及包括电子碰撞离子发生器的质谱分析法系统。
技术介绍
质谱分析法(MS)通常被使用用于确定粒子质量的分析技术。MS还能用于通过分析其组成部分来确定样本或分子的元素组成，并提供对分子的化学结构(例如复杂的碳氢化合物链)的洞察。质谱分析法通过测量粒子的质荷比来确定粒子的质量。该方法需要粒子是带电的，并且质谱分析法因此通过在离子源电离样本来操作以生成带电分子和/或分子碎片并且然后测量这些离子的质荷比。不带电的粒子(中性的)不能通过电场进行加速。因此将通过质谱分析法进行分析的所有粒子被电离是必要的。典型的电离技术是电子电离(EI)，也被称作电子碰撞电离，其中，气相中性原子或分子源被电子碰撞。电子通常通过热离子发射来产生，其中，电流通过电线细丝以加热电线来促使高能电子的释放。然后电子被利用细丝和离子源之间的电势差朝向离子源进行加速。EI是常规使用技术，其通常旨在低质量、挥发性的热稳定有机化合物的分析。EI通常在70eV的电子能值实施，因为这表示高电离效率，并且标准化分析设备跨越不同的提供了该电离技术的MS仪器。然而，在70eV的电子能，在电离碰撞期间从被加速的电子传递给样本分子的能量足够打破分析物分子内的化学键促使其“破碎”成几个更小的离子。通常这是可取的，因为引起分子破碎的能量沉积是可重复地标准化的，使得碎片离子的图案(即给定分析物的“质谱”)在得到分析物的可分析的指纹的不同仪器上足够相似。破碎的级别使得对于很多化学类别的分析物，原始分子(或“分子离子”)通常不能被看到或非常小。对于这个原因，EI已知作为“硬”电离技术。对于分析物的混合物，诸如气相色谱法(GC)的联用分析技术常常结合质谱分析法，使高度复杂的分析物的混合物及时被分离并继续地被许可进入离子源。但是尽管利用分析联用，样本的复杂度可能是不可抗拒的并且促使生成很多叠加的质谱，其不能被拆开并且共同对抗分析判别。因此，通过降低电子电离的能量来降低破碎度通常是可取的。然而，如果通过降低电子加速电压来减弱电子能，则部分由于离子源中的电子浓度中的减少(因为电场不足以加速足够数量的电子离开集中路径中的细丝)，并且部分由于在70eV以下的电子能的降低电离效率，经历了离子产生中的明显的减少。在70eV以下的电子能的降低的电离效率的效果在图1中示出，图1绘制了对于一些示例性的分子电离概率对电子能。在约70eV显示了峰值且70eV以下的灵敏度急剧下降直到达到通常是约15eV的电平，此处的结果通常是对分析无用的。通过增加电子发射细丝的电流，所生成的电子群将增加并且离子通量也可增加，导致在削弱的电子能的灵敏度中的一些改进。然而，在大的细丝电流时，靠近细丝的高密度电子引起库伦斥力(称为空间电荷限制发射，在平面几何的情况下也被称为Child-Langmuir定律)，其中，靠近细丝本身的高密度电子之间的斥力阻止进一步释放电子。这导致了电子通量平台。另外，在细丝周围的高电子密度区域，已经释放的电子也彼此排斥。这导致电子束的扩张，其可以降低精确度，利用电子束的扩张，电子被集中到离子源，并且因此降低了电离的水平。当由于更低的应用电位差而使电子具有更低的动能时，此问题被放大，因为它们在离子源的方向上的动量降低。同样地，增加的细丝电流可以仅对电离效率提供有限的改进。化学电离被称为“软”电离技术。化学电离需要使用大量的诸如甲烷的试剂气体并且电离能取决于使用的试剂气体。因此电离能不容易被调整。由于搜寻的库的缺乏，利用本方法的谱的标准化也可能是困难的。大量可选的软电离技术已经被应用于GC/MS的测量中。这些包括共振增强多光子电离(REMPI)和更通用的单光子电离(SPI)。这些软电离方法引起很小或没有已经被应用于GC/MS仪器中的源的分子离子碎片。另一种软电离技术使用在超声分子束(SMB)中的分子的冷却。通过经由针孔进入导致内部的振动自由度的冷却的真空室的气体的膨胀来形成SMB。SMB作为GC和MS之间的接口使用，并与电子碰撞电离结合导致增强的分子离子信号并且可以因此被视为软电离方法。该“软”电离技术仅提供软电离，且如果需要提供较硬的电离，则也不能被用于提供较硬的电离。US2009/0218482描述了使用电子脉冲以创建分析物分子的硬电子电离和使用光子脉冲以提供软照片电离来提供硬电离和软电离两者的系统。这两种技术同时被实施，其中电子电离被以脉冲的方式重复地切换为“接通”和“关断”以在软电离和硬电离之间切换。然而，对于这样的系统，硬件需求是显著的，其中电子和光子两者生成装置连同为每一种技术建立的相关的传递和聚焦一起被需求。这样的双系统的成本因此是过高的而实施两种电离技术所需的设备的量和尺寸显著地增加了这样的系统所需的空间。因此提供用于分析物样本的电离的改进的电离设备和方法是可取的，该改进的电离设备和方法解决上述的问题和/或提供总体的改进。
技术实现思路
依据本专利技术，提供了如在所附权利要求中描述的电子电离设备。还提供了具有如被所附权利要求限定的电离设备的质谱仪。在本专利技术的实施方式中，提供了电子碰撞电离设备，其包括电子发射器；被布置以用待被电离的样本物质填充的电离目标区域和被布置在电子发射器和电离目标区域之间的电子提取器，电子提取器包括应用电压的导电元件使得电子发射器和电子提取器之间的电位差大于电子发射器和电离目标区域之间的电位差。提取器用作将电子吸离电子发射器的加速器以阻止库伦斥力对电子发射的限制。与单独的发射器和目标区域之间的加速场相比，具有提取器的增强的加速场允许来自发射器的更高的电子通量。然而，在目标区域中的电子的能量将不被提取器改变，因为该能量由电子发射器和电离目标区域之间的电位差定义。由于这样的结果，电子在提取器和目标区域之间将被减速。以这种方式，“软”电子电离可被实现并由于在电离目标区域维护了高电子密度而没有灵敏度损失。电子提取器由板或网格组成。电子提取器板优选地被布置为实质地垂直于电子路径。除提取电子外，提取器还可用于通过在不同的时间间隔期间应用不同的优选地负电压来调节或停止电子束。电子电离设备还可包括被布置以实质地在所述电离目标区域的方向排斥从所述电子发射器发射的电子的电子反射器。电子反射器可以是电可充电元件，其被配置为带负电并被设置在电子生成器与电离目标区域相反的侧上，以便当带负电时反射器在电离目标区域的方向排斥电子以引起其中的材料的电离。电子反射器结合电离目标区域以在电离目标区域的方向创建正电位差以在目标区域的方向驱动电子。除向目标区域反射电子外，电子发射器还可用于通过在不同的时间间隔期间应用不同的优选地正电压来调节或停止电子束。电子电离设备还可包括与电子路径对齐并放置在电子发射器和电离目标区域之间的电子聚焦元件，其被布置以将电子聚焦并将电子导向目标区域。电子聚焦元件可以是电可充电的并被配置为带负电。通过将来自电子发射器的电子沿着电子路径聚焦到电离目标区域，在电离目标区域入射的电子密度被增加并因此电离效率相应地被增加。电子路径被优选地定义在电子发射器和电离目标区域之间并且电子聚焦元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电离分析物分子用于分析的方法，包括：供给分析物分子给目标体积；使用第一电离电子能加速从电子源到所述目标体积的电子流以促使所述分析物分子的电离来生成分析物离子；检测由所述第一电离电子能生成的所述分析物离子；将所述第一电离电子能改变到与所述第一电离电子能不同的第二电离电子能，以促使电离并使用所述第二电离电子能生成分析物离子；以及检测由所述第二电离电子能生成的所述分析物离子。

【技术特征摘要】
2013.02.19 GB 1302818.81.一种电离分析物分子用于分析的方法，包括：供给分析物分子给目标体积；使用第一电离电子能加速从电子源到所述目标体积的电子流以促使所述分析物分子的电离来生成分析物离子；检测由所述第一电离电子能生成的所述分析物离子；将所述第一电离电子能改变到与所述第一电离电子能不同的第二电离电子能，以促使电离并使用所述第二电离电子能生成分析物离子；以及检测由所述第二电离电子能生成的所述分析物离子。2.根据权利要求1所述的方法，其中，加速所述电子流的步骤包括在高于所述目标体积的电位下加速从所述电子源到中间区域的所述电子流，以维持来自所述电子源的电子通量，所述方法还包括促使所述电子流在低于所述中间区域的电位下进入所述目标体积，以使所述电子流减速到最终的电离电子能。3.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述第一电离电子能生成的所述分析物离子在第一电离周期期间生成，而使用所述第二电离电子能生成的所述分析物离子在第二电离周期期间生成。4.根据权利要求2所述的方法，其中，由所述第一电离电子能生成的所述分析物离子在第一电离周期期间...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·沙恩，
申请(专利权)人：麦克斯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB