质谱仪的质量校准设备制造技术

描述了校准质谱仪的校准装置和方法，其中彼此紧邻的两种或更多种不混溶的质谱校准化合物在其液体表面上方共享公共的顶部空间体积。这种布置允许每种校准物以不同的速率蒸发，同时使顶部空间浓度随时间保持相对不变(形成准平衡校准物混合物)。该混合物通过限流器从校准瓶中输送到质谱仪的离子源或真空泵中。顶部空间中的校准气体混合物可用于校准质谱仪。

Mass calibration equipment of mass spectrometer

【技术实现步骤摘要】
质谱仪的质量校准设备
本专利技术总体上涉及与质谱仪的校准有关的装置和方法，更具体地说，涉及与气相色谱仪一起使用的质谱仪的校准。
技术介绍
气相色谱-质谱仪(GC-MS)的校准方法通常使用氟化校准物。当微调四极类质谱仪时，该校准物通常既用作质量校准物以适当分配离子质量，又用作分辨率校准物以调整适当的质量峰宽。选择的氟化化合物可包括高沸点或低沸点的全氟煤油、全氟三丁胺(FC-43)、全氟三戊胺(FC-70)或类似的校准物。由于氟的单同位素性质、所得离子的负质量缺陷以及这类混合物和化合物在室温下以液态存在且还具有高分子量的能力，因此通常优选全氟化质量校准物。这允许在环境温度下从校准瓶的顶部空间简单地基于蒸气引入高的质量校准物，而无需加热校准瓶和相关的输送硬件。尽管适用于宽质量范围的一般电子电离(EI)和正化学电离(PCI)，但由于低于约质荷比(m/z)150道尔顿(Da)的低离子丰度，上述校准物会遭受负离子化学电离(NCI)的影响。该区域中的低离子丰度是由于NCI电离过程的能量转移非常低，这避免了母体分子的显著碎裂。当在较低质量下需要精确的质量校准或分辨率校准时，这会带来问题，因为在离子丰度差的情况下，即使并非不可能，精确的质量轴校准和峰分辨率校准也非常困难。由于全氟化的正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基，诸如全氟三丁胺之类的校准物可包含位置异构体的混合物。甚至，这些异构体具有非常相似的蒸气压、相同的分子量和非常相似的碎裂模式。相同的质量以及相似的蒸气压和碎裂途径允许长期使用，而质谱峰丰度却不会随时间有可观察到的变化。不随时间变化的峰丰度被认为是可重复仪器校准和客户感知的优势。使用异构混合物或单一化合物进行质量校准的缺点是离子多样性受单一分子量的碎裂途径限制。对于碎裂受到很大限制的NCI操作，单个分子量校准物甚至进一步限制了离子多样性和低质量离子强度。相反，校准物混合物是已知的，例如高和低分子量全氟煤油，其包含一系列化学性质相似但质量不同的碳氟化合物。这提供了扩展的NCI质量校准范围的能力(尤其是在高质量条件下)，但是由于低分子量碳氟化合物的摩尔分数低，这些混合物的低质量离子强度通常较低。由于不同分子量种类的顶部空间浓度的变化，这些类型的混合物还会遭受离子丰度的长期变化。将校准化合物(例如全氟三丁胺)引入质谱仪电离区域的传统方法通常涉及在校准物蒸气源和质谱仪离子源之间中间使用球阀或针阀或类似的闸门设备。可替代地，可以通过用包含有这种化合物的预排空的小瓶充满真空室来将校准物间接地传递到质谱仪的离子源。将校准物直接送入质谱仪离子源的仪器设计通常使用针阀，因为有效的仪器校准需要极少量(<4ng/s)的校准物。这些阀由于其生产中涉及的严密加工公差而可能是昂贵的。根据仪器是以电子电离(EI)、正离子化学电离(PCI)还是负离子化学电离(NCI)操作模式运行，可能需要不同数量的校准物。这种计量方法带来的其他困难可包括：由于顶部空间压力变化而导致的调节不良，由于自污染而导致的调节不良(例如，由于吸附的校准物从O形圈、阀座、陶瓷和内部填料脱气)，缺乏将阀门恢复到先前设置时的重现性，不准确或未知的体积输送以及较差的平衡时间。USPN7,737,395描述了一种使用质量校准物以及蒸气压低于质量校准物的“调节剂物质”的质量校准制剂。质量校准物(混合物中0.1％-10％组成)可以包含FC-70或其他适合抑制校准物离子的强度的低蒸气压化学物质。调节剂还可以用来产生校准离子，并且可以包括常见的质谱校准物，例如氟化聚苯醚、多氟烷基、聚硅氧烷、三全氟烷基胺等。上述方法的潜在特征是可能会产生强烈的较低校准质量的高蒸气压流体(通常分子量较低)可以根据其在调节剂中的浓度受到阻尼。理想混合物中任何给定化合物的蒸气压都可以根据Raoult定律表示。Raoult定律指出，理想的液体混合物中每种组分的分蒸气压等于纯组分的蒸气压乘以其在混合物中的摩尔分数。可以预期接近Raoult定律理论的校准物具有相似的化学成分，例如FC-43和FC-70，它们都是三全氟烷基胺。还专门针对化学电离(CI)操作引入了质量校准物，它可以扩展到更低的质量。一种这样的材料是PFDTD(全氟二甲基三氧杂十二烷)。PFDTD与FC-43相比具有较低的质量范围，因此可为负离子质量校准提供优势。NCI模式下FC-43的最小可用质量通常为m/z283Da。即使这样，与下一个更高质量的m/z452相比，它仅表示约5％的相对丰度。相比之下，PFDTD在m/z185、351和449处为甲烷NCI提供强离子。尽管此校准物可将校准范围扩展到相对于FC-43更低的质量，但更低的质量校准也是理想的。PFDTD的使用通常保留用于使用其他计量硬件的CI校准(包括PCI和NCI)。对在较高的离子源压力下进行CI操作需要其他硬件，以利于试剂离子与中性分析物分子之间的离子-分子反应。这要求将校准物直接计量到离子源中，而不是像在EI校准过程中通常使用FC-43一样将其输送到真空歧管中。这种额外的硬件导致更高的制造成本。如USPN7,737,395中所述的混合方法的显著缺点是在小瓶顶部空间中表示的每个校准物的固有的时变强度。除非混合物的蒸发构成恒沸物的行为，否则每种校准物的浓度都会随时间变化。此外，校准物的真正混合物不太可能会遵循Raoult定律，如果该混合物要使其浓度随时间变化可预测，则这是必要的。尽管质谱仪可以在宽的离子强度范围内进行校准，但更期望拥有一致的质谱图，该质谱图在数周内保持不变，而不是拥有最初具有给定强度然后随时间变化的质谱峰。这样的变化可能意味着，例如，仪器响应的质量依赖性下降，而不是校准物成分的变化。USPN6,635,885描述了一种装置，该装置被设计为向质谱仪的离子源提供连续再生的准平衡校准物蒸气。该专利技术的设计使得校准气体总是处于“接通”状态，被输送到质谱仪离子源或粗抽真空泵。这允许蒸气始终处于与表面永久平衡的状态，从而在EI或CI操作模式需要校准源时实现快速而稳定的响应。气相中浓度极低的蒸气可能会在管道和阀门组件的活动表面上发生吸附和解吸作用，从而导致差的重现性和响应时间。USPN6,635,885在很大程度上消除了这些不良影响。在上述背景下，需要一种改进的多校准物、随时间稳定、范围扩展的质量校准装置和方法。
技术实现思路
本文所述的专利技术包括校准设备和方法，通过该校准设备和方法，将两种或更多种大部分不混溶的校准化合物(例如，在环境条件下混合或摇动在一起时形成两个独立层的两种液体)在一个公共容器中分离，但对其液面上方的公共顶部空间保持开放。当使用如USPN7,737,395中所述的混合方法的调节剂物质时，这允许纯或接近纯的校准物将其各自的蒸气输送到顶部空间而没有衰减作用。这种布置允许每个校准物以不同的速率蒸发，同时允许顶部空间浓度随时间保持相对不变(准平衡)。因此，当质谱仪在运行中并且在真空中时，小瓶顶部空间中的校准气体混合物可以连续进行平衡。描述了一种用于将校准气体混合物输送到由真空泵抽空的质谱仪的电离室的气体输送装置。要求质谱仪在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将校准气体混合物输送到质谱仪的电离室的气体输送装置，其包括：/n(a)在具有公共顶部空间的校准容器中的多种分离的液体校准物，其中形成所述校准气体混合物；/n(b)与所述质谱仪可操作地连接的真空泵；/n(c)多通阀，其用于将所述公共顶部空间中的所述校准气体混合物转移到所述电离室或所述真空泵；和，/n(d)限流器，其用于计量从所述公共顶部空间到所述电离室的所述校准气体混合物。/n

【技术特征摘要】
20181214 US 16/220,2911.一种用于将校准气体混合物输送到质谱仪的电离室的气体输送装置，其包括：
(a)在具有公共顶部空间的校准容器中的多种分离的液体校准物，其中形成所述校准气体混合物；
(b)与所述质谱仪可操作地连接的真空泵；
(c)多通阀，其用于将所述公共顶部空间中的所述校准气体混合物转移到所述电离室或所述真空泵；和，
(d)限流器，其用于计量从所述公共顶部空间到所述电离室的所述校准气体混合物。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述限流器是毛细管，其具有用于以期望的流速输送所述校准气体混合物的预先选择的内径和长度。


3.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器包括通向大气或通向惰性气体源的排气限流器。


4.根据权利要求1所述的气体输送装置，其中所述校准气体混合物到所述电离室或所述真空泵存在恒定流量。


5.根据权利要求1所述的气体输送装置，其中所述顶部空间中的所述校准气体混合物被连续地平衡。


6.根据权利要求1所述的装置，其中所述分离的液体校准物是不混溶的液体。


7.根据权利要求1所述的装置，其中所述分离的液体校准物中的至少一种是三全氟烷基叔胺。


8.根据权利要求1所述的装置，其中所述分离的液体校准物中的至少一种包含全氟烷基。


9.根据权利要求1所述的装置，其中所述多种分离的液体校准物被分别吸收到所述容器内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·科尔，E·B·麦考利，
申请(专利权)人：萨默费尼根有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US