基质辅助激光解吸－激光诱导荧光飞行时间质谱仪，涉及一种质谱仪。提供一种检测灵敏度高、分辨能力强、可实现单分子分析的基质辅助激光解吸－激光诱导荧光飞行时间质谱仪。设有腔体、进样探杆、前置栅网组、后置栅网组、光电倍增管、微通道板电子倍增器、激光器、激光器聚焦透镜、固体激光器和固体激光器聚焦透镜。探杆、前后置栅网组、倍增管和倍增器设于腔体内；激光器及聚焦透镜、固体激光器及聚焦透镜设于腔体外，腔体的腔壁上设有激光射入窗口、供探杆进出的阀门、真空抽口；腔体中轴线与探杆中轴线同轴；前、后置栅网组由平行间隔并与腔体中轴线垂直的栅网构成；后置栅网组中轴线与光电倍增管中轴线为同轴。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种质谱仪，尤其是涉及一种基质辅助激光解吸-激光诱导荧光飞行时间质谱仪。
技术介绍
目前，生物大分子分析中常用的技术包括凝胶电泳、流式细胞仪和质谱等。凝胶电泳能 够对分子量高达数千bp的DNA片段进行较好的分离，但是对于分子量大于20， OOObp以上 的DNA片段，脉冲场凝胶电泳(PFGE)完成一次检测需要很长的时间(数小时)，效率较低。 而且，该技术需要的样品量较大，通常为pg级，大大增加了样品处理的工作量和时间。另外， 凝胶电泳的分辨能力较差，对于l， OOObp以下的DNA片段，其分辨能力约为数十bp，而对 10， OOObp以上的DNA片段，其分辨能力约为数百bp。荧光流式细胞术将荧光染料结合到 DNA片段上，具有很高的检测灵敏度，仅需要ng或pg级的样品即可检测。而且，荧光流式 细胞检测仅需要几分钟时间，速度较快。但是该技术也存在分辨能力差的弱点，最佳条件下 也仅能达到数百bp。光学显微镜和原子力显微镜也被尝试用于DNA分析，但是并不足以解 决现有的问题，而且在目前和可预见的未来无法取代凝胶电泳和流式细胞术作为DNA分析 的常规技术。与上述方法相比，质谱具有高分辨率、高精密度和高灵敏度的特点。基质辅助激光解析 离子源(MALDI)的出现使得质谱在生物大分子分析中得到了越来越广泛的应用。对于上百 万道尔顿的生物大分子，虽然MALDI技术可以对其进行电离，但其信号值非常弱，难以得 到检测。而且对于大部分的质量分析器，如四极杆、扇形场和离子阱等，均有质量上限，一 般为几千道尔顿。飞行时间质谱比较特殊，从理论上而言，它没有质量上限，而且具有高达 10ppm的分辨能力，比基于凝胶电泳和流式细胞术的分辨能力高出3个数量级以上。然而， 由于超高分子量的生物大分子在飞行时间质谱中速度较慢，在微通道板电子倍增器检测器上 难以得到检测，从而大大降低了检测灵敏度。因此，飞行时间质谱受限于分析200， 000 300， OOODa的生物大分子，包括寡核苷酸和小蛋白等。Fuerstenau，S.D.等曾尝试将飞行时间质谱 用于分子量达上百万道尔顿的大分子的检测，虽然该分子在质谱图能够显示出非常弱的峰， 但是仍然无法达到分析要求，不具有实用价值。Larson等研究了飞行时间质谱的微通道板电 子倍增器对不同能量离子的信号差异，结果表明能量为6kV的离子(5kDa， 1.5X104 m/s)的信号值只有能量为25kV的离子(5kDa， 3X104m/s)的一半。这说明微通道板电子固体倍 增器的相应信号最终由离子的速率决定。因此，对于分子量为l， 000， OOO道尔顿的大分子， 当其速率为3Xl(^m/s时，需要施加约5X1(^V的加速电压才有可能使其得到检测。考虑到 真空度、仪器等因素的限制，实际情况下不可能实现高达5X1()SV的加速电压。激光诱导荧光技术具有灵敏度高、简单易用等优点，对于在生物大分子分析中得到了广 泛应用。但是，对于无荧光基团的样品必须在分析前进行荧光衍生。氩离子激光器在488nm 时可提供2 W的能量，对于结合了 PicoGreen染料的DNA片段和结合了 NanoOrange染料的 蛋白质分子均有优异的激发效果。研究表明，即使只有800个离子的离子包也能够得到良好 的检测信号。由于生物大分子本身可能结合几个或更多的染料分子，而且飞行速率较慢，因 此激光诱导荧光技术对于这类分子能够获得更好的检测效果。中国专利CN85104052提供一种飞行时间质谱仪，它包括沿同一轴设置了许多环状电极 的分析器，其中，对被测离子使用了一个反比于距离的电压，该电压产生电场力。公开号为CN1926657的专利技术专利申请提供一种串联线性离子阱和飞行时间质谱仪，其 中，离子阱具有与质谱仪的飞行轨道正交的直线中心轴。离子阱包括 一组电极(401、 403、 402、 404)，至少一个所述电极具有用于向质谱仪发射离子的开口； 一组DC电压电源(+V、 -V、 VI、 V2)，用于提供离散DC电平，以及一定数目的快速电子开关(409)，用于使DC电 源与至少两个所述电极连接/断开；中性气体，填充离子阱；以及数字控制器，提供用于离 子捕获、操作离子、冷却的切换过程，并且包括从离子阱向质谱仪发射所有离子的状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种检测灵敏度高、分辨能力强、可实现单分子分析的基质辅助 激光解吸-激光诱导荧光飞行时间质谱仪。本专利技术的目的通过以下技术方案实现基质辅助激光解吸-激光诱导荧光飞行时间质谱 仪设有腔体、进样探杆、前置栅网组、后置栅网组、光电倍增管、微通道板电子倍增器、激 光器、激光器聚焦透镜、固体激光器和固体激光器聚焦透镜。进样探杆、前置栅网组、后置 栅网组、光电倍增管和微通道板电子倍增器依次设于腔体内；激光器、对应激光器的激光器 聚焦透镜、固体激光器和对应固体激光器的固体激光器聚焦透镜设于腔体外部，腔体的腔壁 上设有供激光器的激光射入的石英窗口、供进样探杆进出的阀门、供抽真空用的真空抽口和 供固体激光器的激光射入的石英窗口；腔体的中轴线与进样探杆的中轴线为同一中轴线；前 置栅网组的栅网平行间隔并与腔体中轴线垂直；后置栅网组的栅网平行间隔并与腔体中轴线 垂直，后置栅网组的中轴线与光电倍增管的中轴线为同一中轴线。腔体最好为T形圆筒状不锈钢腔体，2个石英窗口及真空抽口最好设于腔体的下部。进 样探杆最好为不锈钢圆柱，进样探杆顶端设有至少1个样品固定部，可同时分析多个样品。 激光器最好选用波长157 1100nm，平均功率>1 W，峰值功率> 100 kW，脉宽100fs 10ns， 脉冲能量100 nJ 500 mJ，脉冲频率10Hz 10kHz，光束直径l 10mm。固体激光器最好 采用氦氖激光器或氩激光器。前置栅网组最好由3片栅网构成。后置栅网组最好由两片栅网 构成，两片栅网间距最好为lmm，两片栅网接地。微通道板电子倍增器最好选用平板厚度0.5 lmm，通道之间的距离10 5(Vm，平板两面之间的电阻108 1010Q，平板的面积<30cm2。 本专利技术的工作过程如下整台质谱仪处于真空环境，采用基质辅助激光解吸用于样品分子的离子化。整台质谱仪 分为3个区域进样探杆与前置栅网组中最后1片栅网之间为离子化及引入区；前置栅网组 中最后1片栅网与后置栅网组中最前1片栅网之间为无场飞行区；后置栅网组最前1片栅网 与最后1片栅网之间为荧光检测区。荧光衍生后的样品固定在进样探杆上，通过阀门伸入腔 体。激光器射出的激光束经聚焦透镜组聚焦后，通过离子源腔体的石英窗口，射到样品表面。 基质分子吸收激光能量迅速气化，被包含的样品分子也被带入气相。同时，受激的基质分子 将质子转移给样品分子产生离子化。样品离子在前置栅网组的电场作用下被引入无场飞行区， 根据其质荷比进行分离。经过分离的样品离子依次通过荧光检测区。固体激光器发射的激光 经聚焦透镜聚焦后通过石英窗口垂直射入，样品离子受到激光激发产生荧光信号从而被光电 倍增管记录检测，同时样品离子打到微通道板电子倍增器也可产生关于质荷比的电子信号。 本专利技术的作用原理如下飞行时间质谱具有很高的分辨能力，大分子混合物在无场飞行区根据质荷比能够得到较 好分本文档来自技高网...
【技术保护点】
基质辅助激光解吸－激光诱导荧光飞行时间质谱仪，其特征在于设有腔体、进样探杆、前置栅网组、后置栅网组、光电倍增管、微通道板电子倍增器、激光器、激光器聚焦透镜、固体激光器和固体激光器聚焦透镜，进样探杆、前置栅网组、后置栅网组、光电倍增管和微通道板电子倍增器依次设于腔体内；激光器、对应激光器的激光器聚焦透镜、固体激光器和对应固体激光器的固体激光器聚焦透镜设于腔体外部，腔体的腔壁上设有供激光器的激光射入的石英窗口、供进样探杆进出的阀门、供抽真空用的真空抽口和供固体激光器的激光射入的石英窗口；腔体的中轴线与进样探杆的中轴线为同一中轴线；前置栅网组的栅网平行间隔并与腔体中轴线垂直；后置栅网组的栅网平行间隔并与腔体中轴线垂直，后置栅网组的中轴线与光电倍增管的中轴线为同一中轴线。
【技术特征摘要】
1.基质辅助激光解吸-激光诱导荧光飞行时间质谱仪，其特征在于设有腔体、进样探杆、前置栅网组、后置栅网组、光电倍增管、微通道板电子倍增器、激光器、激光器聚焦透镜、固体激光器和固体激光器聚焦透镜，进样探杆、前置栅网组、后置栅网组、光电倍增管和微通道板电子倍增器依次设于腔体内；激光器、对应激光器的激光器聚焦透镜、固体激光器和对应固体激光器的固体激光器聚焦透镜设于腔体外部，腔体的腔壁上设有供激光器的激光射入的石英窗口、供进样探杆进出的阀门、供抽真空用的真空抽口和供固体激光器的激光射入的石英窗口；腔体的中轴线与进样探杆的中轴线为同一中轴线；前置栅网组的栅网平行间隔并与腔体中轴线垂直；后置栅网组的栅网平行间隔并与腔体中轴线垂直，后置栅网组的中轴线与光电倍增管的中轴线为同一中轴线。2. 如权利要求1所述的基质辅助激光解吸-激光诱导荧光飞行时间质谱仪，其特征在于 腔体为T形圆筒状不锈钢腔体。3. 如权利要求1所述的基质辅助激光解吸-激光诱导荧光飞行时间质谱仪，其特征在于 2个石英窗口及真空抽口设于腔体的下部。4. 如权利要求1所述的基质辅助激光解吸-激光诱导荧光飞行时间质谱仪，其特征在于 进样探杆为不锈钢圆柱。5. 如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杭纬，何坚，颜晓梅，张洁，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]
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