[發明專利]用于樣品分析的系統和方法

有效

• 申請號: 201180069042.5
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103415909A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 羅伯特·格雷厄姆·庫克斯;李光濤;厲欣;歐陽證
• 申請（專利權）人: 普度研究基金會
• 主分類號: H01J49/26
• 分類號: H01J49/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾;張德斌

相關申請

本申請要求2011年1月5日提交的美國臨時專利申請序列號61/430,021的權益和優先權，所述臨時專利申請的內容以全文引用的方式并入本文中。

政府支持

美國政府具有本發明的已付費許可證和在有限范圍內有權要求專利所有人以合理的條件向他人授權，如國家科學基金會簽訂的授權號CHE0848650和能源部簽訂的授權號DE-FG02-06ER15807的條款所規定。

技術領域

本發明大體上涉及用于樣品分析的系統和方法。

背景技術

官能團化學是以烷烴為基礎。其提供關于烷烴表征的教學法則，從而補足重烷烴（“重鏈”）表征的經濟約束。在光譜方法中，質譜法已特別強烈地關聯于石油工業，尤其烴裂解產物的分析（費舍爾（Fisher）等人，分析化學（Anal.Chem.）1975,47,59）。第一商用質譜儀已用于此目的并且石油科學家開發了關于化學電離和更早期基本離子/分子化學的有影響的方法（菲爾德（Field）等人，美國化學學會期刊（J.Am.Chem.Soc.）1956,5697；和菲爾德等人，美國化學學會期刊1957,79,2419）。近年來，已應用高分辨率離子回旋共振質譜法（MS）幫助闡明石油衍生材料的顯著復雜性，其中使用肯德里克質量虧損（Kendrick?mass?defect）以簡潔的方式組織石油衍生樣品的各種官能團成分（錢（Qian）等人，能源與燃料（Energ.Fuel.）2001,15,492）。然而，兩組石油衍生化合物瀝青烯和蠟仍在通過MS和其它方法詳細表征方面引起具體難題（平克斯頓（Pinkston）等人，能源與染料2009,23,5564；和波梅蘭茨（Pomerantz）等人，美國化學學會期刊2008,130,7216）。

發明內容

本發明大體上涉及用于樣品分析的系統和方法。本發明的系統和方法允許用于重烷烴的質譜分析，并且因此允許用于以前不能通過質譜法容易地分析的某些石油衍生化合物（例如蠟）的分析。

在某些方面，本發明提供一種用于分析樣品的系統，其包括：包括連接到高壓電源的材料的探針、用于產生加熱氣體的裝置和質量分析器。所述材料可以是多孔材料（例如紙、濾紙或PVDF膜）或無孔材料（例如金屬，例如鋁）。珀杜研究基金會（Purdue?Research?Foundation）的PCT/US10/32881和王（Wang）等人，應用化學國際版（Angew.Chem.Int.Ed.）2010,49,877中提供利用多孔材料進行電離的系統的進一步描述，其各自內容以全文引用的方式并入本文中。在某些實施例中，系統在大氣環境條件下操作。

在某些實施例中，加熱氣體指向探針，例如加熱氣體指向探針尖端。在其它實施例中，系統進一步包括經配置成涵蓋探針和用于產生成加熱氣體的裝置的腔室。在此實施例中，加熱腔室內的氣體并且從而加熱探針。因此，加熱氣體不需要指向探針。示例性氣體是氮氣。由于系統的配置，加熱氣體輔助電離樣品并且參與與樣品的化學反應中，即加熱氣體參與離子反應以電離樣品并且使分析物改良。電離和化學反應一般同時發生。

示例性多孔材料包括紙或PVDF膜。示例性紙是濾紙。在特定實施例中，探針是成形為具有梭型尖端。舉例來說，在某些實施例中，探針由成形為三角形片的濾紙構成。示例性無孔材料包括金屬，例如鋁。在特定實施例中，探針是成形為具有梭型尖端。舉例來說，在某些實施例中，探針由成形為三角形片的鋁構成。

質量分析器可以是屬于臺式質譜儀或手持式質譜儀的質量分析器。示例性質量分析器包括四極離子阱、直線形離子阱、圓柱形離子阱、離子回旋共振阱或軌道阱（orbitrap）。

在其它方面，本發明提供一種用于分析樣品的方法，其涉及使樣品與材料接觸，向所述材料施加高電壓和熱量以產生從所述材料射出的、所述樣品中分析物的離子，和分析所述射出的離子。在某些實施例中，所述方法是在大氣環境條件下執行。在某些實施例中，分析涉及提供質量分析器以產生所述樣品中分析物的質譜。

所述樣品可以是任何化學或生物樣品。所述樣品可以是液體或固體。在特定實施例中，所述樣品是固體。在某些實施例中，所述固體是重烷烴，例如石油衍生化合物。在特定實施例中，所述石油衍生化合物是蠟。