[發(fā)明專(zhuān)利]用于轉(zhuǎn)移離子以供分析的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980147728.4
• 申請(qǐng)日: 2009-10-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102232238A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: Z·歐陽(yáng);羅伯特·格雷厄姆·庫(kù)克斯;桑迪利亞·文卡塔·加里梅拉;杰森·D·哈珀;尼古拉斯·A·查理帕
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 普度研究基金會(huì)
• 主分類(lèi)號(hào): H01J49/00
• 分類(lèi)號(hào): H01J49/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業(yè)平;金小芳

相關(guān)申請(qǐng)案

本PCT申請(qǐng)案主張2008年10月13日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第61/104,793號(hào)的權(quán)益，并且與該美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案相關(guān)，所述臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案的內(nèi)容按全文引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及轉(zhuǎn)移離子以供分析的系統(tǒng)和方法。

政府支持

美國(guó)政府具有本發(fā)明的已付費(fèi)授權(quán)書(shū)，并在有限情況下有權(quán)要求專(zhuān)利所有權(quán)人依據(jù)運(yùn)輸安全實(shí)驗(yàn)室(Transportation?Security?Laboratory)所簽訂的合同號(hào)2007-ST-069-TSL001和海軍研究局(Office?of?Naval?Research)所簽訂的合同號(hào)N000140510454中的條款所提供的合理?xiàng)l款對(duì)其它部門(mén)授權(quán)。

背景技術(shù)

在分析化學(xué)領(lǐng)域中，對(duì)于在常壓條件下直接取樣的需求日益增加，而這引起了多種常壓電離源的開(kāi)發(fā)。常壓電離源在常壓環(huán)境(現(xiàn)場(chǎng))中將分析物電離，而不需要固有的樣品制備過(guò)程。這一方法的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，可以節(jié)省時(shí)間和資源。

使用常壓電離源分析樣品中離子的典型布置是配置成將電離源與質(zhì)量分析器(例如質(zhì)譜儀(mass?spectrometer，MS))分開(kāi)。質(zhì)譜儀須足夠接近電離源(相距約2厘米或更小)，以致產(chǎn)生的離子能夠轉(zhuǎn)移到質(zhì)譜儀的進(jìn)口。由于必須維持進(jìn)行離子質(zhì)量分析的歧管內(nèi)部的真空，所以MS進(jìn)口的孔口通常小于700微米。在產(chǎn)生的離子遠(yuǎn)離MS進(jìn)口(相距約5厘米)的應(yīng)用中，很難(如果有可能發(fā)生的話(huà))將離子轉(zhuǎn)移到質(zhì)量分析器。因此，常壓電離源與質(zhì)量分析器之間的距離限制了這些常壓電離源的應(yīng)用。

此外，電離源在大氣壓力下產(chǎn)生的離子(例如電噴霧電離(electrospray?ionization，ESI)或解吸電噴霧電離(desorption?electrospray?ionization，DESI))，還具有寬廣的角分散。孔口較小的MS進(jìn)口的離子攝入效率相對(duì)較低。在需要同時(shí)分析或監(jiān)測(cè)較大面積內(nèi)的分析物的應(yīng)用中，特別需要將產(chǎn)生的離子高效地轉(zhuǎn)移到MS進(jìn)口中。

亟需有助于將離子從常壓電離源轉(zhuǎn)移到質(zhì)譜儀進(jìn)口的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供使用氣流將離子帶入有限空間并產(chǎn)生層流氣流的系統(tǒng)，所產(chǎn)生的層流氣流聚焦所述離子，并有助于將這些離子從常壓電離源轉(zhuǎn)移到如質(zhì)譜儀等離子分析裝置的進(jìn)口。本發(fā)明系統(tǒng)能夠在較長(zhǎng)距離(例如至少約5厘米)內(nèi)轉(zhuǎn)移離子，而且還能夠在較大面積(例如至少約4厘米×3厘米或10厘米×10厘米面積)內(nèi)取樣。舉個(gè)例子，本發(fā)明系統(tǒng)能夠在常壓電離源的位置與離子分析裝置的進(jìn)口不夠接近的條件下，使用常壓電離源來(lái)收集從樣品產(chǎn)生的離子。

本發(fā)明一方面提供一種樣品分析系統(tǒng)，其包括電離源，用于在約大氣壓力下的區(qū)域中將樣品分子轉(zhuǎn)化成氣相離子；離子分析裝置；和離子轉(zhuǎn)移部件，其可操作性地耦接至氣流產(chǎn)生裝置，其中所述氣流產(chǎn)生裝置產(chǎn)生層流氣流，用以將氣相離子經(jīng)由所述離子轉(zhuǎn)移部件轉(zhuǎn)移到離子檢測(cè)裝置的進(jìn)口。

使用常壓電離源的典型現(xiàn)有技術(shù)布置將電離源定位成與離子分析裝置的進(jìn)口相距約2厘米或更小距離。電離源與離子分析裝置進(jìn)口之間的距離大于2厘米，導(dǎo)致離子擴(kuò)散到大氣中并且使信號(hào)劣化，即，離子到離子分析裝置的轉(zhuǎn)移效率極低或無(wú)轉(zhuǎn)移。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法產(chǎn)生層流氣流，由此能夠在較長(zhǎng)距離內(nèi)，例如至少約5厘米、至少約10厘米、至少約20厘米、至少約50厘米、至少約100厘米、至少約500厘米、至少約1米、至少約3米、至少約5米、至少約10米的距離，以及其它距離內(nèi)，高效地轉(zhuǎn)移離子，而不會(huì)顯著損失信號(hào)強(qiáng)度。

在某些實(shí)施例中，離子分析裝置是質(zhì)譜儀。在其它實(shí)施例中，離子分析裝置是離子遷移譜儀。在其它實(shí)施例中，離子分析裝置是簡(jiǎn)單的離子檢測(cè)器，例如法拉第杯(Faraday?cup)。在某些實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)移后檢測(cè)或分析離子。在其它實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)移后再收集離子。

在某些實(shí)施例中，氣流產(chǎn)生裝置是具有高流速和低壓縮比的泵，例如真空清掃系統(tǒng)(house?vacuum)，其連接至離子轉(zhuǎn)移部件，產(chǎn)生層流氣流來(lái)將離子轉(zhuǎn)移到離子分析裝置的進(jìn)口。在其它實(shí)施例中，氣流產(chǎn)生裝置是常壓電離源。舉個(gè)例子，用于解吸電噴霧電離(DESI)的電離源所產(chǎn)生的氣流足以產(chǎn)生通過(guò)離子轉(zhuǎn)移部件的層流，并由此產(chǎn)生層流氣流，以將氣相離子轉(zhuǎn)移到離子分析裝置的進(jìn)口。在其它實(shí)施例中，氣流產(chǎn)生裝置是所述泵與常壓電離源氣體噴流的組合。