通过高速喷雾与靶材互相作用的大气压离子源制造技术

本发明专利技术提供一种离子源，离子源包括雾化器1和靶材10。雾化器1布置成并适合于在使用中发射分析物微滴流，分析物微滴被引起撞击在靶材10上并且使分析物电离以形成多个分析物离子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过高速喷雾与靶材互相作用的大气压离子源相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月25日递交的美国临时专利申请N0.61/478，725和2011年4月20日递交的英国专利申请N0.1106694.1的优先权。这些申请的全部内容通过引用结合于本文中。
本专利技术涉及用于质谱仪的离子源和使样品电离的方法。优选实施例涉及质谱仪和质谱分析的方法。
技术介绍
大气压电离(“API”)离子源通常用于在通过质谱仪分析产生的气相离子之前使来自HPLC或UPLC色谱分析装置的液体流电离。最常用的两种技术包括电喷雾电离(“ESI”)和大气压化学电离(“APCI”)。ESI最适合于中到高极性分析物，APCI最适合于非极性分析物。将这两种技术组合起来的API离子源已经被提出并且在使用确保由每种技术产生的电场被屏蔽并且彼此独立的几何形状来同时组合ESI和APCI电离的设计中实现。这些所谓的“多模”离子源的优势在于能够在单次色谱分析中电离包含各种极性的分析物混合物，而不需要在不同的电离技术之间切换。US-7034291公开了包括ESI离子源和下游电晕放电针的ESI/APCI多模电离源，US-7411186公开了多模ESI/APCI离子源。已知的多模离子源遇到机械上的复杂问题。已经提出其他通用或多模电离源用于使液相色谱法结合到质谱分析法。一个这样的示例是表面活化化学电离(“SACI”)离子源，该离子源将来自加热的雾化器(nebuliser)探针的蒸汽流引向大面积带电靶材板，该靶材板定位成接近质谱仪的离子进入孔并且离开雾化器的端部为15-20_。SACI离子源的喷射点位于加热的雾化器探针内，以使得SACI离子源的喷射点和靶材板之间的通常距离为70mm。这种在喷射器和靶材之间具有相对大距离的几何形状将产生发散喷射，在靶材处具有发散反射流，当与优化ESI和APCI源相比时这通常导致更低的灵敏度。US-7368728公开了已知的表面活化化学电离离子源。还已知将珠形式的小靶材放置在极为接近在原子吸收光谱法中使用的撞击器喷雾器中的雾化喷射点处。撞击器雾化器例如是在Anal.Chem.1982，54，1411-1419中公开。已知的撞击器雾化器不用于电离样品。期望提供用于质谱仪的改进的离子源。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种离子源，包括:一个或多个雾化器和一个或多个靶材；其中，所述一个或多个雾化器布置成并适合于在使用中发射主要为微滴的流，所述微滴被引起撞击在所述一个或多个靶材上并且使所述微滴电离以形成多个离子。所述微滴优选地包括分析物微滴，所述多个离子优选地包括分析物离子。但是，根据另一实施例，所述微滴可以包括反应物微滴，所述多个离子可以包括反应物离子。根据优选实施例，产生的反应物离子可以与中性分析物分子反应、相互作用或向中性分析物分子传递电荷，并且使得分析物分子被电离。反应物离子还可以用于增强分析物离子的形成。根据实施例，一个或多个管可以布置成并适合于将一种或多种分析物气体或其他气体供应至与所述一个或多个靶材相邻的区域。所述反应物离子优选地布置成使所述分析物气体电离以形成多个分析物离子。分析物液体可以被供应至所述一个或多个靶材并且可以被电离以形成多个分析物离子，和/或反应物液体可以被供应至所述一个或多个靶材并且可以被电离以形成反应物离子，反应物离子将电荷传递给中性分析物原子或分子以形成分析物离子和/或反应物离子增强分析物离子的形成。所述一个或多个靶材优选地包括一个或多个孔，并且其中，所述分析物液体和/或所述反应物液体被直接供应给所述一个或多个靶材并且从所述一个或多个孔中冒出。根据实施例，所述一个或多个靶材可以被涂覆有一种或多种液体分析物、固体分析物或胶状分析物，并且其中，所述一个或多个分析物被电离以形成多个分析物离子。所述一个或多个靶材可以由一种或多种分析物形成，并且其中，所述一种或多种分析物可以被电离以形成多个分析物离子。根据优选实施例，所述离子源包括大气压电离(“API”)离子源。所述一个或多个雾化器优选地布置成并且适合于使得由所述一个或多个雾化器发射的质量或物质的大部分处于非蒸汽的微滴形式。优选地，由所述一个或多个雾化器发射的质量或物质的至少50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90% 或 95% 处于微滴形式。所述一个或多个雾化器优选地布置成并适合于发射微滴流，其中，所述微滴的索特平均直径(“SMD”，d32)处于下列范围:(i)〈5ym;(ii)5-10ym;(iii)10-15ym;(iv)15-20 μ m ; (V) 20-25 μ m ;或(vi) >25 μ m。从所述一个或多个雾化器发射的所述微滴流优选地在撞击一个或多个靶材之后形成二级微滴。所述微滴流和/或所述二级微滴流优选地经过流动区域，所述流动区域的雷诺数(Re)处于下列范围:(i)<2000 ； (ii) 2000-2500 ； (iii) 2500-3000 ； (iv) 3000-3500 ；(V) 3500-4000 ;或(vi)>4000o根据优选实施例，在大致所述微滴撞击所述一个或多个靶材的点处，所述微滴的韦伯数(We)从由下列各项组成的群组中选出:(i)〈50 ;(ii) 50-100 ; (iii) 100-150 ；(iv)150-200 ； (V) 200-250 ; (vi) 250-300 ； (vii) 300-350 ； (viii) 350-400 ； (ix) 400-450 ；(X)450-500 ； (xi)500-550 ； (xii)550-600 ； (xiii)600-650 ； (xiv)650-700 ； (xv)700-750 ；(xvi)750-800 ；(xvii)800-850 ； (xviii)850-900 ； (xix)900-950 ； (xx)950-1000 ；和(xxi)>1000。根据优选实施例，在大致所述微滴撞击所述一个或多个靶材的点处，所述微滴的斯托克斯数(Sk)处于下列范围:⑴ 1-5 ;(ii) 5-10 ； (iii) 10-15 ； (iv) 15-20 ； (v) 20-25 ；(vi)25-30； (vii)30-35 ； (viii)35-40 ； (ix)40-45 ； (x)45-50 ;和(xi)>50。所述微滴在所述一个或多个靶材上的平均轴向撞击速度优选地从由下列各项组 成的群组中选出:(i) <20m/s ； (ii) 20_30m/s ； (iii) 30_40m/s ； (iv) 40_50m/s ； (v) 50_60m/ s ； (vi)60_70m/s ； (vii)70_80m/s ； (viii)80_90m/s ； (ix)90_100m/s ; (x)100-11Om/s ； (xi)110_120m/s ； (xii)120_130m/s ； (xiii)130_140m/s ； (xiv)140_150m/s ;和(xv)>150m/So所述一个或多个靶材优选地布置成距离所述一个或多个雾化器的出口为<20mm、 〈19mm、〈18mm、&l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子源，包括：一个或多个雾化器和一个或多个靶材；其中，所述一个或多个雾化器布置成并适合于在使用中发射主要为微滴的流，所述微滴被引起撞击在所述一个或多个靶材上并且使所述微滴电离以形成多个离子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.20 GB 1106694.1;2012.03.21 GB 1204937.5;21.一种离子源，包括: 一个或多个雾化器和一个或多个靶材； 其中，所述一个或多个雾化器布置成并适合于在使用中发射主要为微滴的流，所述微滴被引起撞击在所述一个或多个靶材上并且使所述微滴电离以形成多个离子。2.根据权利要求1所述的离子源，其中，所述微滴包括分析物微滴，所述多个离子包括分析物离子。3.根据权利要求1所述的离子源，其中，所述微滴包括反应物微滴，所述多个离子包括反应物离子。4.根据权利要求3所述的离子源，还包括一个或多个管，所述管布置成并适合于将一种或多种分析物气体或其他气体供应至与所述一个或多个靶材相邻的区域。5.根据权利要求4所述的离子源，其中，所述反应物离子布置成使所述分析物气体电离以形成多个分析物离子。6.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，分析物液体被供应至所述一个或多个靶材并且被电离以形成多个分析物离子，和/或反应物液体被供应至所述一个或多个靶材并且被电离以形成反应物离子，所述反应物离子将电荷传递给中性分析物原子或分子以形成分析物离子和/或所述反应物离子增强分析物离子的形成。7.根据权利要求6所述的离子源，其中，所述一个或多个靶材包括一个或多个孔，并且其中，所述分析物液体和/或所述反应物液体被直接供应给所述一个或多个靶材并且从所述一个或多个孔中冒出。8.根据权利要求3所述的离子源，其中，所述一个或多个靶材被涂覆有一种或多种液体分析物、固体分析物或胶状分析物，并且其中，所述一个或多个分析物被电离以形成多个分析物离子。9.根据权利要求3所述的离子源，其中，所述一个或多个靶材由一种或多种分析物形成，并且其中，所述一种或多种分析物被电离以形成多个分析物离子。10.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，所述离子源包括大气压电离(“API”)离子源。11.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，所述一个或多个雾化器布置成并且适合于使得由所述一个或多个雾化器发射的质量或物质的大部分处于非蒸汽的微滴形式。12.根据权利要求11所述的离子源，其中，由所述一个或多个雾化器发射的质量或物质的至少 50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90% 或 95% 处于微滴形式。13.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，所述一个或多个雾化器布置成并适合于发射微滴流，其中，所述微滴的索特平均直径(“SMD”，d32)处于下列范围:(i)〈5 μ m ; (ii) 5-10 μ m ; (iii) 10-15 μ m ； (iv) 15-20 μ m ； (v) 20-25 μ m ;或(vi) >25 μ m。14.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，从所述一个或多个雾化器发射的所述微滴流在撞击一个或多个靶材之后形成二级微滴流。15.根据权利要求14所述的离子源，其中，所述微滴流和/或所述二级微滴流穿过流动区域，所述流动区域的雷诺数(Re)处于下列范围(⑴〈2000 ;(ii) 2000-2500 ；(iii)2500-3000 ； (iv) 3000-3500 ； (v) 3500-4000 ;或(vi)>4000。16.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，在大致所述微滴撞击所述一个或多个靶材的点处，所述微滴的韦伯数(We)从由下列各项组成的群组中选出:(i)〈50 ；(ii)50-100；(iii) 100-150 ； (iv) 150-200 ； (v)200-250;(vi)250-300 ； (vii)300-350 ；(viii)350-400 ； (ix)400-450 ； (x)450-500 ； (xi)500-550 ； (xii)550-600 ； (xiii)600-650 ；(xiv)650-700； (xv) 700-750 ； (xvi) 750-800 ； (xvii) 800-850 ； (xviii)850-900 ；(xix) 900-950 ; (XX) 950-1000 ;和(xxi)>1000。17.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，在大致所述微滴撞击所述一个或多个靶材的点处，所述微滴的斯托克斯数(Sk)处于下列范围:(i)l_5 ;(ii)5-10 ；(iii)10-15 ； (iv) 15-20 ； (v) 20-25 ； (vi) 25-30 ； (vii) 30-35 ； (viii) 35-40 ； (ix) 40-45 ；(X) 45-50 ;和(xi)>50。18.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，所述微滴在所述一个或多个靶材上的平均轴向撞击速度从由下列各项组成的群组中选出:(i)〈2`0m/s ;(ii)20-30m/s ；(iii)3O_40m/s ；(iv)40-5Om/s ； (v)50-6Om/s ；(vi)60-70m/s ；(vii)70-8Om/s ；(viii)80-90m/s ；(ix)90-100m/s ； (x)100-110m/s ； (xi)110-120m/s ； (xii) 120-130m/s ；(xiii)130_140m/s ； (xiv)140_150m/s ;和(xv)>150m/s。19.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，所述一个或多个靶材布置成距离所述一个或多个雾化器的出口 为〈20mm、〈19mm、〈18mm、〈17mm、〈16mm、〈15mm、〈14mm、〈13mm、〈12mm、〈11mm、<10mm.〈9mm、〈8mm、〈7mm、〈6mm、〈5mm、〈4mm、〈3mm 或〈2mm。20.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，所述一个或多个雾化器布置成并且适合于在一段时间上使由一个或多个装置发射的一种或多种洗脱剂雾化。`21.根据权利要求20所述的离子源，其中，所述一个或多个装置包括一个或多个液相色谱分离装置。22.根据权利要求20或21所述的离子源，其中，所述一个或多个雾化器布置成并且适合于使一种或多种洗脱剂雾化，其中，所述一种或多种洗脱剂的液体流量从由下列各项组成的群组中选出:⑴〈I μ L/min ； (ii) 1-10 μ L/min ； (iii) 10-50 μ L/min ；(iv)50-100μ L/min；(v) 100-200 μ L/min ； (vi)200-300 μ L/min ； (vii)300-400 μ L/min ；(viii)400-500 μ L/min ； (ix)500-600 μL/min ； (x)600-700 μ L/min ； (xi)700-800 μL/min ； (xii)800-900 μ L/min ； (xiii)900-1000 μ L/min ； (xiv) 1000-1500 μ L/min ；(xv)1500-2000 μ L/min ； (xvi)2000-2500 μ L/min ;和(xvii)>2500 μ L/min。23.根据权利要求1-19中任一项所述的离子源，其中，所述一个或多个雾化器包括一个或多个旋转盘雾化器。24.根据前述权利要求中任一项所述的离子源，其中，所述一个或多个雾化器包括具有出口的第一毛细管，所述出口在使用中发射出所述微滴流。25.根据权利要求24所述的离子源，其中，所述第一毛细管在使用中被保持在如下电位:⑴-5 至-4kV ; (ii) -4 至-3kV ; (iii) -3 至-2kV ; (iv) -2 至-1kV ; (v) -1000 至-900V ；(vi) -900 至-800V ； (vii) -800 至-700V ； (viii) -700 至-600V ； (ix) -600 至-500V ； (x) -500至-400V ； (xi)-400 至-300V ； (xii)-300 至-200V ； (xiii)-200 至-100V ； (xiv)-100至-90V ； (xv)-90 至-80V ； (xvi)-80 至-70V ； (xvii)-70 至-60V ； (xviii)-60 至-50V ；(xix)-50 至-40V ; (XX)-40 至-30V ； (xxi)-30 至-20V ； (xxii)-20 至-1OV ； (xxiii)-10至 OV ；(xxiv) 0-10V；(XXV)10-20V ； (xxvi)20-30V ； (xxvii)30-40V ； (xxviii)40-50V ；(xxix) 50-60V ； (xxx)60-70V ； (xxxi) 70-80V ； (xxxii)80-90V ； (xxxiii)90-100V ；(xxxiv)100-200V ； (xxxv) 200-300V ； (xxxvi) 300-400V ; (xxxvii) 400-500V ；(xxxviii) 500-6OOV ； (xxxix) 600-700V ； (xl) 700-800V ；(xli) 800-900V ；(xlii)900-1000V ; (xliii) l-2kV ；(xliv)2-3kV ； (xiv) 3-4kV ;和(xlvi)4_5kV。26.根据权利要求24或25所述的离子源，其中，相对于围绕所述离子源的外壳的电位和/或通向质谱仪的第一真空级和/或所述一个或多个靶材的离子进口装置的电位，所述第一毛细管在使用中被保持在如下电位:⑴-5至_4kV ； (ii)-4至_3kV ； (iii)_3至-2kV ； (iv)-2 至-1kV ； (v)-1000 至-900V ； (vi)-900 至-800V ； (vii)-800 至-700V ；(viii)-700 至-600V ； (ix)-600 至-500V ; (x)-500 至-400V ; (xi)-400 至-300V ；(xii) -300 至-200V ； (xiii) -200 至-100V ； (xiv)-100 至-90V ； (xv) -90 至-80V ； (xvi) -80至-70V ； (xvii)-70 至-60V ； (xviii)-60 至-50V ； (xix)-50 至-40V ； (xx)-40 至-30V ；(xxi)-30 至-20V ; (xxii)-20 至-1OV ； (xxiii)-10 至 OV ； (xxiv)0-10V ； (xxv)10-20V ；(xxvi) 20-30V ； (xxvi i) 30-40V ； (xxvi i i)40-50V ； (xxix) 50-60V ； (xxx) 60-70V ；(xxxi) 70-80V ； (xxxii) 80-90V ； (xxxiii) 90-100V ； (xxxiv) 100-200V ； (xxxv) 200-300V ；(xxxvi)300-400V ； (xxxvii)400-500V ; (xxxviii) 500-600V ； (xxxix) 600-700V ；(xl) 700-800V ； (xli)800-900V ； (xlii)900-1000V ； (xliii)l_2kV ； (xliv)2-3kV ；(xiv)3-4kV ;和(xlvi)4_5kV。27.根据权利要求24、25或26所述的离子源，还包括导线，导线位于由所述第一毛细管围绕的体积内，其中所述导线布置成并且适合于聚焦所述微滴流。28.根据权利要求24-27·中任一项所述的离子源，其中， (i)所述第一毛细管由第二毛细管围绕，所述第二毛细管布置成并且适合于将气体流提供至所述第一毛细管的出口 ；或者 (ii)第二毛细管布置成并且适合于将气体横向流动流提供至所述第一毛细管的出口。29.根据权利要求28所述的离子源，其中，所述第二毛细管围绕所述第一毛细管和/或与所述第一毛细管同心或不同心。30.根据权利要求28或29所述的离子源，其中，所述第一毛细管和所述第二毛细管的端部:(i )彼此平齐或彼此平行；或者(i i )相对于彼此突出、凹入或非平行。31.根据权利要求24-30中任一项所述的离子源，其中，所述第一毛细管的出口具有直径D，所述微滴喷雾布置成撞击在所述一个或多个靶材的撞击区域上。32.根据权利要求31所述的离子源，其中，所述撞击区域具有最大尺寸X，其中比例X/D 在下列范围内:〈2、2-5、5-10、10-15、15-20、20-25、25-30、30-35、35-40 或 >40。33.根据权利要求31或32所述的离子源，其中，所述撞击区域的面积从由下列各项组成的群组中选出:(i)〈0.01mm2 ； (ii)0.01-0.1Omm2 ； (iii)0.10-0.20mm2 ；(iv)0.20-0.30mm2 ； (v)...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特万·巴伊奇，
申请(专利权)人：英国质谱公司，
类型：
国别省市：