[發明專利]一種低真空條件下的質譜離子源裝置

在審

• 申請號: 201810139214.5
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108400080A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 徐福興;丁航宇;唐科奇;方向;周鳴飛;丁傳凡
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01J49/10
• 分類號: H01J49/10;H01J49/24;H01J49/26
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于質譜分析測試技術領域，具體涉為一種低真空條件下的質譜離子源裝置。該裝置包括：一真空系統，以及設置于該真空系統中的離子源、樣品平臺、離子傳輸系統、離子質量分析器、離子探測器；該真空系統可以實現多級真空差分功能；由離子源產生的離子撞擊到待測樣品表面，待測樣品在離子碰撞后發生濺射和脫附產生氣相樣品離子，從而實現待測樣品離子化過程；產生的待測樣品離子通過離子傳輸系統進入到離子質量分析器中；真空系統的使用可以提高離子產生效率，降低離子傳輸過程中的損失，從而提高離子傳輸效率和整個系統的檢測靈敏度。

技術領域

本發明屬于質譜分析測試技術領域，具體涉及一種在低真空條件下產生樣品離子和傳輸離子的樣品電離離子源裝置。

背景技術

質譜儀是目前分析測試領域中最重要的分析科學儀器之一，廣泛應用于現代科學研究和生產活動中, 在生命科學、食品安全、環境污染檢測、國防安全、航空航天、醫學等各種微量或痕量物質檢測領域中發揮著不可或缺的作用，已成為現代科技發展和日常生活中不可缺少的分析工具。

在質譜儀中，離子源是最核心的關鍵部件之一，其主要作用是將待測樣品離子化后進入質量分析器進行分析，離子源的快速發展，決定著質譜儀在多方面領域得到廣泛的應用與推廣。因此，電噴霧電離離子源（Electrospray ionization, ESI）和基質輔助激光脫附離子源（Matrix-assisted laser desorption ionization, MALDI）的發明，質譜儀在生物蛋白領域的得到廣泛應用發展。

然而在常規的分析過程中，需要花大量的時間在樣品引入系統前的預處理過程中，從而影響到質譜分析技術在各個領域的實時、快速分析。在文獻《Science》306卷，471頁（2004年）中講述了采用電噴霧電離技術產生的噴霧液滴直接作用到大氣壓下樣品的表明，與樣品分子相互作用產生離子，這就是常壓下的解吸電噴霧電離技術（DESI）。隨后也出現了其他一些直接樣品分析的分析技術，如實時直接分析（DART）《Analytical Chemistry》77卷，2297頁（2005年）；解吸大氣壓光電離（DAPPI）《Analytical Chemistry》79卷，7867頁（2007年）等一系列常壓直接分析技術，初步實現了樣品高效快速分析。

目前在生物分子分析，如蛋白質分子，多肽等大分子領域分析中，使用的大都是在常壓下離子源，如ESI、DESI、DART等離子源，但是由于離子傳輸系統及質量分析器工作都在具備一定的真空度條件下，在常壓下的離子源與離子傳輸系統及離子質量分析器有個真空接口，由于保證離子質量分析器達到所要求的真空度，其真空接口必須是一個有一個限制氣體流量的微小孔。此微孔產生的問題之一就是由常壓下離子源產生的離子在進入真空之前，約90%以上的離子被擋在真空外而損失掉。另外，由于離子在常壓情況下與環境分子的頻繁碰撞也會造成的離子損失；還有摻和一些未去除的溶劑分子等雜質，直接會降低后期的分析檢測靈敏度。

在過去多年里，人們發明了很多種電噴霧的輔助去溶劑化的技術來提高離子化效率，如美國專利US4977320提出的加熱毛細管去溶劑化技術，該技術在毛細管的外圍加上一個金屬的導熱屏蔽筒，通過對導熱屏蔽筒的加熱，達到提高毛細管的溫度，實現去溶劑化的效果，提高離子化效率，該技術目前在部分分析儀器公司的商業儀器上得到廣泛的應用。美國專利US4861988提出的反吹鞘氣方法去溶劑化技術，待測樣品溶液在電噴霧電離后形成離子過程中，同時被鞘氣稀釋，形成帶電霧滴，在質譜入口反方向氣流的作用下，大部分的溶劑在到達質譜入口前就揮發了，形成更小的帶電微滴荷氣相離子。為了提高樣品去溶劑的效果，在質譜進樣口前吹入反向的氣流，形成一個氣簾，這個氣簾能夠使中性的組織成分偏移質譜進樣的入口，還能夠帶走大部分的溶劑分子，具有很好的去溶劑化的作用。使用高純N2作為輔助鞘氣具有讓已經離子化的氣體去溶劑的效果更好，一定流速的氮氣能夠吹走大部分的中性粒子和特別大的液滴，能夠顯著的提高去溶劑化效率。