[發(fā)明專利]基于電噴霧電離源去溶劑化的加熱電離裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611097196.6
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106601586B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖育;姚如嬌;陳延龍;丁正知;汪新舜
• 申請（專利權(quán)）人: 上海裕達(dá)實(shí)業(yè)有限公司
• 主分類號: H01J49/16
• 分類號: H01J49/16;H01J49/26
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發(fā)明公開了一種基于電噴霧電離源去溶劑化的加熱電離裝置，其包括金屬毛細(xì)管、加熱裝置，加熱裝置的數(shù)量至少為一個(gè)，多個(gè)加熱裝置之間相互獨(dú)立，加熱裝置位于噴霧針與金屬毛細(xì)管之間，加熱裝置中設(shè)有至少一個(gè)的絕熱調(diào)節(jié)裝置，加熱裝置通過絕熱調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)相對噴霧針和金屬毛細(xì)管的位置，絕熱調(diào)節(jié)裝置同時(shí)用于調(diào)節(jié)兩個(gè)加熱裝置之間的間距。本發(fā)明通過直接對離子進(jìn)行均勻加熱來提高液滴的去溶劑化效率和離子化效率，達(dá)到改善高流速ESI分辨率的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電離裝置，特別是涉及一種基于電噴霧電離源去溶劑化的加熱電離裝置。

背景技術(shù)

離子源是質(zhì)譜儀的核心部件，它將進(jìn)樣的中性物質(zhì)電離成離子，使得質(zhì)量分析器可以進(jìn)行質(zhì)量分析，因此在質(zhì)譜技術(shù)領(lǐng)域中扮演了相當(dāng)重要的角色。離子源的種類非常多，包括快原子轟擊電離子源(FAB)、電子轟擊電離源(EI)、化學(xué)電離源(CI)、基質(zhì)輔助激發(fā)解吸電離源(MALDI)、電噴霧電離源(ESI)和大氣壓化學(xué)電離源(APCI)等。其中，電噴霧電離源(ESI)作為一種較新的電離技術(shù)，因其自身具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)與廣闊的發(fā)展前景而倍受關(guān)注。

電噴霧電離源(Electrospray Ionization)，也被稱為ESI源，兼容多種樣品引入方式，如液相色譜、毛細(xì)管電泳等。這種電離技術(shù)不僅可以分析大分子化合物，并且能在電離過程中產(chǎn)生多電荷離子，其可分析的化合物種類十分龐大，包括有機(jī)化合物、藥物及其代謝產(chǎn)物、蛋白質(zhì)、肽、糖等。因此，電噴霧電離源對整個(gè)質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用有著十分重大的意義。

電噴霧電離源包含兩個(gè)部分，即大氣區(qū)域部分和真空接口部分。大氣區(qū)域部分包括噴霧毛細(xì)管和相關(guān)輔助硬件，負(fù)責(zé)產(chǎn)生離子；真空接口部分負(fù)責(zé)將產(chǎn)生的離子傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀內(nèi)部的質(zhì)量分析器。

電噴霧電離的原理(以正離子模式為例)：極性溶液以一定流速通過毛細(xì)管，毛細(xì)管末端所加的高電壓會(huì)使溶液中的正負(fù)離子發(fā)生分離。此時(shí)，電噴霧的電離噴霧針相對真空接口保持一個(gè)較高的正電位，負(fù)離子由于電場的作用被吸引到遠(yuǎn)離針尖的一端，而針尖處的液滴表面聚集了大量的正離子。液體表面的正電荷離子之間相互排斥并從針尖處的液體表面擴(kuò)展形成泰勒(Taylor)錐。隨著椎體表面過程的正電荷越來越多，庫倫力的作用越來越大，最終小液滴會(huì)從Taylor錐體的尖端濺射出來，形成噴霧。從帶正電壓的電噴霧針噴出的小液滴帶有大量的正電荷，隨著溶劑的揮發(fā)，當(dāng)小液滴中的電荷密度與半徑達(dá)到瑞利(Rayleigh)穩(wěn)定限時(shí)，小液滴就會(huì)發(fā)生濺射，生成的小液滴隨著溶劑的進(jìn)一步揮發(fā)又會(huì)重新達(dá)到瑞利穩(wěn)定限，發(fā)射出更小的液滴，周而復(fù)始。因此，實(shí)際上電噴霧電離形成氣相離子的過程就是一個(gè)去除溶劑的過程。

目前，ESI源普遍受限于液相流動(dòng)的速率，低流速ESI源容易達(dá)到較高的去溶劑化程度，從而獲得較高的離子傳輸效率和分辨率。但是在液相質(zhì)譜分析過程中，通常需要較快的樣品液體流速，而液滴的半徑與流速成正比，這增加了去溶劑化所需的時(shí)間和距離，導(dǎo)致去溶劑化程度低，造成真空接口的取樣效率不高，從而失去了低流速ESI源的高分辨率。

目前用于電噴霧過程中去溶劑化的方式有兩種：反吹鞘氣法和毛細(xì)管加熱法。反吹鞘氣法通常用于小孔采樣裝置如圖1所示，由于加熱的干燥氣(N₂)的逆流使溶劑不斷蒸發(fā)，噴霧針噴出的液滴不斷達(dá)到瑞利極限，不斷發(fā)生庫倫爆炸，最終形成離子，并進(jìn)入傳輸裝置。反吹鞘氣法的優(yōu)點(diǎn)是不易污染進(jìn)樣口，能夠掃除噴霧中的中性物質(zhì)碎片。然而此種方法存在一定的缺點(diǎn)：使用過程中需要消耗大量的氣體，增加了使用成本；干燥氣要保持一定的溫度，否則無法完全去除溶劑，會(huì)導(dǎo)致離子化效率低，且逆流氣體在一定程度上會(huì)沖散液滴。毛細(xì)管加熱法常用于金屬毛細(xì)管采樣裝置如圖2所示，通過金屬加熱塊對金屬毛細(xì)管進(jìn)行加熱來達(dá)到去溶劑化的目的。此方法不需通入干燥氣，降低了成本，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高分辨率的離子化過程。但由于毛細(xì)管的半徑很小，容易發(fā)生堵塞，需要經(jīng)常清洗，且其進(jìn)樣接口結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。同時(shí)，由于金屬加熱塊對金屬毛細(xì)管加熱以間接加熱離子，容易導(dǎo)致通過的離子受熱不均，對電離效率造成影響。