公开了一种质谱仪表面解吸常压化学电离源,主要由一毛细管和置于其中的一放电针组成试剂离子发生系统,由毛细管导入的试剂在毛细管一端喷出时由于放电极电晕放电使试剂离子化而产生试剂离子,试剂离子碰撞样品盘中的样品而发生样品离子化,并被引入质谱仪入口毛细管中用于检测。本发明专利技术电离源配有活动接口,可与常见的质谱仪如LCQ、LTQ、TSQ等联接,使其能升级、强大,以表面解吸常压化学电离质谱技术实现样品在无需样品预处理的条件下对复杂基体样品的快速、灵敏测定,并可用于工业或环境过程中的原位、实时、在线、非破坏性分析。本离子源与相关质谱仪联接,可根据样品性质实现正离子检测、负离子检测及自由基离子检测等不同检测模式。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及分析化学领域,特别涉及质谱仪的离子源,具体为表面解吸常压化 学电离源及使用该电离源进行表面解吸常压化学电离质谱分析的技术。
技术介绍
质谱学是广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定 化合物的专门科学和技术。质谱仪是质谱学研究与应用的基础。质谱仪一般包括样 品引入系统、离子源、离子光学系统、质量分析器、检测器、数据釆集与控制系统、 真空系统等。国际著名质谱大师如R. Graham Cooks教授等普遍认为无论是对有机质 谱还是无机质谱,质谱仪器的心脏是离子源。因此,人们围绕电离源做出了多种设 计,如电子轰击电离源(EI)、化学电离源(CI)、场解吸电离源(FD)、快原子 轰击电离源(FAB)、电喷雾电离源(ESI)、大气压化学电离源(APCI)、基体辅 助激光解吸电离源(MALDI)等。其中,美国科学家JohnB. Fenn等正因为在发 展电喷雾电离(ESI)这一软电离源方面做出了重大贡献而获得了2002年诺贝尔化 学奖。因此,新离子源的开发对现代科学、国计民生均具有重要意义。目前已披露的用于有机质谱分析的各种电离源主要有EI、 ESI、 APCI、 MALDI、 PI等。在这些常见电离源如APCI中,待测物质必须转化成为不含基体的溶液后才能 够被引入APCI进行电离。分析时,样品溶液从套有雾化气套管的毛细管引入,然后 从毛细管末端喷出并被氮气流雾化,形成的细小液滴在加热蒸发器中被汽化,形成 气态的中性分子。加热管末端有电晕放电针(参见图15),电晕放电把溶剂分子离子 化产生大量的试剂离子。试剂离子与气态中性样品分子碰撞,发生化学电离。由于 试剂离子密度比样品分子密度大很多,常压下碰撞频率很高,而样品分子在电离区 域停留的时间又较长(l-lOps),样品分子基本被完全电离,大大提高了电离效率, 从而提高了灵敏度。APCI是一种软电离源,形成的是单电荷准分子离子,如[M+H]+、 [M+Na]+、 [M+K]+和[M+NH4]+等(这与加入试剂溶液中的添加剂或缓冲剂有关),不同添加剂 或缓冲剂可与不同的物质形成特定离子。所以,除了具有比ESI更高的灵敏度外, APCI还具有很好的选择性。但是,APCI汽化室的温度一般为45(TC左右,不利于分析热稳定性差的样品。另一方面,这些电离源虽然各有特点和应用针对性,但均需 要将样品去除各种复杂基体转化为特定形态方能进行离子化。这种预处理一则费时 费事,二则难以实现实时在线监测。2004年,Cooks教授在Science杂志上发表了关于电喷雾解吸电离(desorption electrospray ionization, DESI)的文章,引起了广泛的关注。DESI源具有双层毛细管 结构的雾化器(参见图16),其中要加+5kV的高压,同时需将合适的溶剂(通常是 含有少量水的甲醇,而且甲醇具有较大毒性。)通过注射泵压入内层毛细管中,在 氮气(150 psi)作用下形成带电的小液滴,这些带电的液滴在气流和电场的共同 作用下冲击样品的表面,从而将吸附在表面上的待测物分子进行电离。DES撮主要 优点是将表面低蒸汽压的物质解吸出来再进行电离,所以不需要样品预处理就可以 直接对固态表面上的物质进行测定,为复杂样品的实时在线检测提供了思路。随着 研究的不断深入,人们逐渐认识到DESI也具有一些不足之处,如灵敏度不高,需要 使用笨重的高压钢瓶提供较大流速的氮气,因此不能够直接分析粉末样品,没有大 气压化学电离源所具备的选择性,而且和ESI、 APCI—样需要使用有害试剂(如甲 醇)来产生试剂离子喷射到样品表面,在进行实时检测时会将受检产品污染,从而 难以在药品、食品等相关领域得到实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不需要样品预处理,并不需使用有害试剂,不会对 解吸样品构成污染和人员身体健康危害,具有良好化学选择性,而且易于在小型质 谱仪中应用的新颖的表面解吸常压化学电离源(surface desorption atomospheric pressure chemical ionization, SDAPCI)。该电离源中,试剂离子发生系统为核心,其包括一毛细管和置于毛细管中外加 高压的一电晕放电针,放电针一端延伸至毛细管的喷嘴端之外。所述的试剂离子发生系统中,所述毛细管的另一端连通化学电离试剂气流。所述的试剂离子发生系统中,所述毛细管外设有加热装置。本专利技术的质谱仪表面解吸常压化学电离源,用于向质谱仪的进样管提供样品离 子流,至少包括前述试剂离子发生系统和一进样系统,所述进样系统配备一样品承 载盘,所述毛细管喷嘴端指向样品承载盘,且与质谱仪进样管端距离2-80 mra,夹 角90 180° 。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源中,所述样品承载盘具有多个分隔样品空间的载槽。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源,还包括多维调节系统,设多个三维调节 架和角度调节器,所述毛细管、样品承载盘和质谱仪进样管均安装在多维调节系统 中被精确调节距离及角度。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源,还包括显示与控制系统,包括数字显示 系统和由单片机构成的智能控制系统,所述试剂离子产生系统工作中用到的高压发 生装置、试剂输入与调节装置以及高压保护装置与所述控制系统电连接,所述高通 量进样系统设有的驱动装置和步进电机与所述控制系统电连接,所述多维调节系统 设有的调节电机与所述控制系统电连接,通过控制系统控制所述质谱仪表面解吸常 压化学电离源整体工作,以实现自动化检测。所述质谱仪表面解吸常压化学电离源,还设有联接支撑系统,主要包括支架以 及与质谱仪的接口。支架用于固定或安装上述各系统中的部件,接口的功能主要是将SDAPCI固定到质谱仪面板上合适的位置上。本专利技术另一目的,在于提供一种表面解吸常压化学电离质谱分析方法。该方法包括以下步骤步骤一将以上所述质谱仪表面解吸常压化学电离源与质谱仪连接; 步骤二向电离源毛细管中的电晕放电针施以3 6KV高压,调节好质谱仪参数; 步骤三取得的样品直接置于样品盘中; 步骤四开质谱仪扫描系统,获取检测结果。所述质谱分析方法中,步骤三还包括常压或20psi或更高流速下向电离源毛细 管中通入化学电离试剂气流的过程,所述化学电离试剂选自为水、乙酸、氨气、甲 烷、氩气、氮气、氦气、空气、正丁垸、乙烷、乙醇等无害溶液或气体。所述样品为液体、块状固体或固体粉末。在分析液体或粉末样品时, 一般将试 剂气流(如甲烷等)减小或关闭,而直接采用空气作为试剂进行工作。当采用惰性气体如氩气、氮气、氦气作为试剂气体进行工作时,能够方便地在 常压下获得多种物质甚至极性物质(如多肽等)的自由基离子。此特性为本专利技术所 具有的专有特性之一,将在生命科学,如蛋白质组学,代谢组学,药物开发等领域 中得到重要应用。采用以上设计,本专利技术是集DESI、 APCI的理论与技术于一身,综合APCI和DESI 优点而设计的一种新型的表面解吸常压化学电离源,并结合相关接口技术和现代控 制技术,重新装备现有质谱仪,从而实现基于表面解吸常压化学电离质谱分析技术 (SDAPCI-MS)。使用该技术在无须样品预处理的前提下可以对各种不同表面吸附的 痕量非挥发性物质进行常压解吸化学电离,大幅度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种试剂离子发生系统,其特征在于,用于质谱仪表面解吸常压化学电离源中,包括一毛细管和置于毛细管中外加高压的一电晕放电针,放电针一端延伸至毛细管的喷嘴端之外。
【技术特征摘要】
CN 2006-12-29 200610169872.61、一种试剂离子发生系统,其特征在于,用于质谱仪表面解吸常压化学电离源中,包括一毛细管和置于毛细管中外加高压的一电晕放电针,放电针一端延伸至毛细管的喷嘴端之外。2、 根据权利要求l所述的试剂离子发生系统,其特征在于,所述毛细管的另一端连通化学电离试剂气流。3、 根据权利要求2所述的试剂离子发生系统,其特征在于,所述毛细管外设有 加热装置。4、 一种质谱仪表面解吸常压化学电离源,用于向质谱仪的进样管提供样品离 子流,其特征在于,包括前述任一权利要求所述试剂离子发生系统和一进样系统, 所述进样系统配备一样品承载盘,所述毛细管喷嘴端指向样品承载盘,且与质谱仪 进样管端距离2-80mm,夹角90-180° 。5、 根据权利要求4所述质谱仪表面解吸常压化学电离源,其特征在于,所述样 品承载盘具有多个分隔样品空间的载槽。6、 根据权利要求4所述质谱仪表面解吸常压化学电离源,其特征在于,还包括 多维调节系统,设多个三维调节架和角度调节器,所述毛细管、样品承载盘和质谱 仪进样管均安装在多维调节系统中被精确调节距离及角度。7、 根据权利要求4或5或6所述质谱仪表面解...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈焕文,张燮,王志畅,罗明标,李建强,
申请(专利权)人:东华理工学院,
类型:发明
国别省市:36[中国|江西]
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