真空下的质谱成像装置及方法制造方法及图纸

本申请的真空下的质谱成像装置及方法，装置包括：真空腔体；位于真空腔体内的离子导引装置围成沿轴线方向延展空间，空间的出口部与后级装置连通；电源装置，用于在离子导引装置形成电场，至少能用于令离子导引至出口部而至后级装置；样品台承载样品位于真空腔体内并位于入口部或出口部；激光器照射样品产生待分析离子进入离子导引装置。该装置沿轴向延伸、但截面保持不变，以保障对离子的大截面接收；光路可以沿轴向穿过空间而保证极小的入射角度，从而获得高灵敏度和高空间分辨率；可以偏转聚焦和垂直引出的特性，使离子传输和光路分离，避免激光与离子的二次作用；并可以通过大气压进样接口与其它的离子源联合使用。

【技术实现步骤摘要】
真空下的质谱成像装置及方法
本申请涉及质量分析
，尤其涉及真空下的质谱成像装置及方法。
技术介绍
在质谱成像(massspectrometryimaging)技术中，特别是使用MALDI(基质辅助激光解析电离)作为离子源进行的质谱成像中，通常MALDI工作在低于10-4Pa的较高真空下，激光束轰击在预先用基质处理过的薄样品的表面，使得样品表面的待分析物电离产生离子，离子进入质量分析器进行质量分析。所谓质谱成像，就是将样品(比如一个生物组织样品)放置于一个两维移动平台上，通过移动样品，使得激光逐点扫描样品的不同位置，每个位置形成至少一张质谱谱图，最后将这些谱图数据汇总，可研究某种目标分析物在样品中的位置分布和强度信息。较高真空度下进行的MALDI，产生的离子可以大部分进入质量分析器进行分析，灵敏度较高。但是样品处理不方便，且有限制。大气压MALDI对样品处理的需求大大降低，甚至可实现所谓的原位电离。但是从大气压产生的离子绝大多数会损失在真空界面上，灵敏度极低。目前有在中间气压的区间(通常在100Pa～2000Pa)进行的MALDI，既有较高的灵敏度，而且减小了对样品前处理的限制，对很多应用来说是一种有益的选择，如专利US7405397所述。如果用这种气压区间的MALDI进行质谱成像，甚至与光学成像同时进行，最好有一个较大截面的离子接收装置。比如专利US20180076014中，激光从离子漏斗(ionfunnel)侧面入射到样品表面，用大截面的离子漏斗来接收散射的离子；为了使得激光入射角度尽可能小以获得更高的离子效率，在专利US9190256和US9318308中，利用一种嵌合式的离子导引装置(conjoinedionguide)来接收离子，但这种装置较为复杂，而且激光光路的光轴和仪器的离子光轴大致平行，有可能使得产生的离子被激光二次电离或解离。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供真空下的质谱成像装置及方法，旨在解决现有技术中实现采用MALDI离子源进行质谱成像的装置存在样品处理不便及限制、装置结构复杂、及可能破坏所需离子等种种问题。为实现上述目标及其他相关目标，本申请提供一种真空下的质谱成像装置，包括：真空腔体；位于所述真空腔体内的离子导引装置，所述离子导引装置包括一系列沿某一轴线方向排布、尺寸相同的电极，各所述电极围成一沿该轴线方向延展的用于导引离子的空间，所述空间沿所述轴线方向设有入口部和出口部，所述出口部与真空腔体的后级装置连通；样品台，用于承载样品；其中，所述样品台设置成令所承载的样品位于所述真空腔体内并位于所述离子导引装置的入口部或出口部；激光器，用于产生激光；所述激光从不同于样品所在离子导引装置的入口部或出口部的一侧进入离子导引装置，沿与所述轴线方向的夹角小于10度的角度入射在样品上，并产生待分析离子进入所述离子导引装置；电源装置，用于对所述离子导引装置的电极施加电压，以形成用于将离子在所述空间内轴向传输及径向偏转的电场；其中，所述电压形成的电场令进入离子导引装置的离子偏离所述轴线方向传输并聚焦，然后从靠近所述离子导引装置出口部的出口位置被引出所述真空腔体。于本申请的一实施例中，所述真空腔体包含一个与接近大气压的环境连接的真空接口。于本申请的一实施例中，在所述样品设于所述离子导引装置的入口部的情况下，所述待分析离子从入口部进入所述离子导引装置，传输并经所述出口部被引出至后级装置。于本申请的一实施例中，在所述样品设于所述离子导引装置的出口部的情况下，所述待分析离子经所述出口部进入离子导引装置后被减速至反向且向靠近后级装置的出口位置传输，经所述出口位置被引出至后级装置。于本申请的一实施例中，所述电源装置，用于提供施加在所述离子导引装置上，并与所述激光器脉冲同步的周期性变化的电压；其中，在一个周期内，该电压先推动待分析离子从所述出口部进入离子导引装置并被偏离所述轴向地传输，之后以相反方式施加电压，使得离子减速并被反向传输。于本申请的一实施例中，所述的装置，包括：离子源，位于所述接近大气压的环境内，离子源产生的离子通过所述真空接口进入真空腔体，经所述离子导引装置传输后，从靠近所述离子导引装置出口部的出口位置被引出至后级装置。于本申请的一实施例中，所述真空接口的设置位置靠近离子导引装置的所述入口部。于本申请的一实施例中，所述真空接口的设置位置靠近离子导引装置的所述出口部。于本申请的一实施例中，所述真空接口的设置位置靠近离子导引装置的所述出口部；所述离子源产生的离子通过所述真空接口，经离子导引装置出口部进入离子导引装置并被偏离所述轴向地传输，之后被减速并反向传输，从靠近所述离子导引装置出口部的出口位置被引出至后级装置。于本申请的一实施例中，每个所述电极为方形或平行四边形的环状电极。于本申请的一实施例中，所述离子导引装置包括一个平面或两个相对平面；所述一系列电极为沿所述轴线方向分布在该一个平面或两个相对平面上的多个直线形、折线形或曲线形的电极。于本申请的一实施例中，所述轴线方向与该真空腔体的轴线方向间重合或偏离。于本申请的一实施例中，所述一系列电极为沿所述轴线方向分布在一个平面或两个相对平面上的多个直线形、折线形或曲线形的电极；所述离子源产生的离子从真空接口沿与所述轴线方向垂直的方向经过所述一个平面或两个平面之间，被传输至从所述出口位置被引出至后级装置。于本申请的一实施例中，所述真空腔体中还设有光学部件，用于将入射的激光引导至所述光路。于本申请的一实施例中，所述夹角为0度。于本申请的一实施例中，所述样品台是可移动的。于本申请的一实施例中，所述的激光的有效聚焦长度大于300毫米。于本申请的一实施例中，所述真空腔体的气压为10～10000Pa。于本申请的一实施例中，所述真空腔体的气压为50～500Pa。为实现上述目标及其他相关目标，本申请提供一种真空下的质谱成像方法，应用于真空下的质谱成像装置，质谱成像装置包括：真空腔体；位于所述真空腔体内的离子导引装置，所述离子导引装置包括一系列沿某一轴线方向排布、尺寸相同的电极，各所述电极围成一沿该轴线方向延展的用于导引离子的空间，所述空间沿所述轴线方向设有入口部和出口部，所述出口部与真空腔体的后级装置连通；电源装置，用于对所述离子导引装置的电极施加电压，以形成用于将离子在空间内轴向传输及径向偏转的电场；用于承载样品并设置成令所承载样品置于所述真空腔体内并位于所述离子导引装置的入口部或出口部的样品台；以及激光器；所述方法包括：控制所述激光器产生激光；其中，所述激光从不同于样品所在离子导引装置的入口部或出口部的一侧进入离子导引装置，沿与所述轴线方向的夹角小于10度的角度入射在样品上，并产生待分析离子进入所述离子导引装置，产生待分析离子进入所述离子导引装置；控制所述电源装置对所述离子导引装置的电极施加电压，以形成用于将离子在所述空间内轴向传输及径向偏转的电场；其中，所述电压形成的电场令进入离子导引装置的离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空下的质谱成像装置，其特征在于，包括：/n真空腔体；/n位于所述真空腔体内的离子导引装置，所述离子导引装置包括一系列沿某一轴线方向排布、尺寸相同的电极，各所述电极围成一沿该轴线方向延展的用于导引离子的空间，所述空间沿所述轴线方向设有入口部和出口部，所述出口部与真空腔体的后级装置连通；/n样品台，用于承载样品；其中，所述样品台设置成令所承载的样品位于所述真空腔体内并位于所述离子导引装置的入口部或出口部；/n激光器，用于产生激光；所述激光从不同于样品所在离子导引装置的入口部或出口部的一侧进入离子导引装置，沿与所述轴线方向的夹角小于10度的角度入射在样品上，并产生待分析离子进入所述离子导引装置；/n电源装置，用于对所述离子导引装置的电极施加电压；所述电压形成的电场令进入离子导引装置的离子偏离所述轴线方向传输并聚焦，然后从靠近所述离子导引装置出口部的出口位置被引出所述真空腔体。/n

【技术特征摘要】
1.一种真空下的质谱成像装置，其特征在于，包括：
真空腔体；
位于所述真空腔体内的离子导引装置，所述离子导引装置包括一系列沿某一轴线方向排布、尺寸相同的电极，各所述电极围成一沿该轴线方向延展的用于导引离子的空间，所述空间沿所述轴线方向设有入口部和出口部，所述出口部与真空腔体的后级装置连通；
样品台，用于承载样品；其中，所述样品台设置成令所承载的样品位于所述真空腔体内并位于所述离子导引装置的入口部或出口部；
激光器，用于产生激光；所述激光从不同于样品所在离子导引装置的入口部或出口部的一侧进入离子导引装置，沿与所述轴线方向的夹角小于10度的角度入射在样品上，并产生待分析离子进入所述离子导引装置；
电源装置，用于对所述离子导引装置的电极施加电压；所述电压形成的电场令进入离子导引装置的离子偏离所述轴线方向传输并聚焦，然后从靠近所述离子导引装置出口部的出口位置被引出所述真空腔体。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空腔体包含一个与接近大气压的环境连接的真空接口。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述样品设于所述离子导引装置的入口部的情况下，所述待分析离子从入口部进入所述离子导引装置，传输并经所述出口部被引出至后级装置。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述样品设于所述离子导引装置的出口部的情况下，所述待分析离子经所述出口部进入离子导引装置后被减速至反向且向靠近后级装置的出口位置传输，经所述出口位置被引出至后级装置。


5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电源装置，用于提供施加在所述离子导引装置上，并与所述激光器脉冲同步的周期性变化的电压；其中，在一个周期内，该电压先推动待分析离子从所述出口部进入离子导引装置并被偏离所述轴向地传输，之后以相反方式施加电压，使得离子减速并被反向传输。


6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，包括：离子源，位于所述接近大气压的环境内，离子源产生的离子通过所述真空接口进入真空腔体，经所述离子导引装置传输后，从靠近所述离子导引装置出口部的出口位置被引出至后级装置。


7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述真空接口的设置位置靠近离子导引装置的所述入口部。


8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述真空接口的设置位置靠近离子导引装置的所述出口部。


9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述真空接口的设置位置靠近离子导引装置的所述出口部；所述离子源产生的离子通过所述真空接口，经离子导引装置出口部进入离子导引装置并被偏离所述轴向地传输，之后被减速并反向传输，从靠近所述离子导引装置出口部的出口位置被引出至后级装置。


10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述电极为方形或平行四边形的环状电极。


11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述离子导引装置包括一个平面或两个相对平面；所述一系列电极为沿所述轴线方向分布在该一个平面或两个相对平面上的多个直线形、折线形或曲线形的电极。


12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴线方向与该真空腔体的轴线方向间重合或偏离。


13.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述一系列电极为沿所述轴线方向分布在一个平面或两个相对平面上的多个直线形、折线形或曲线形的电极；所述离子源产生的离子从真空接口沿与所述轴线方向垂直的方向经过所述一个平面或两个平面之间，被传输至从所述出口位置被引出至后级装置。


14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空腔体中还设有光学部件，用于将入射的激光引导至所述光路。


15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹角为0度。


16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品台是可移动的。


17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的激光的有效聚焦长度大于300毫米。


18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空腔体的气压为10～10000Pa。


19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述真空腔体的气压为50～500Pa。

【专利技术属性】
技术研发人员：张小强，孙文剑，王珂珂，
申请(专利权)人：岛津分析技术研发上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31