[發明專利]同位素比質譜分析

有效

• 申請號: 201811036281.0
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109470764B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: J·艾勒;J·格雷普-蘭明
• 申請（專利權）人: 塞莫費雪科學(不來梅)有限公司;加利福尼亞技術學院
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/72
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳潔;姬利永

同位素比質譜分析通過以下實現：將分析用樣品注入到氣相色譜柱中；將來自所述氣相色譜柱的流出物引導到切換布置；以及選擇所述切換布置的配置，使得：在第一模式中，將來自所述氣相色譜柱的所述流出物作為輸入提供到峰展寬器；以及在第二模式中，將來自所述峰展寬器的流出物提供到用于同位素比質譜分析的質譜儀，而沒有將來自所述氣相色譜柱的流出物作為輸入提供到所述峰展寬器。

技術領域

本發明涉及同位素比質譜分析(IRMS)的方法和同位素比質譜分析系統。所述方法和系統均使用氣相色譜法。

背景技術

歷史上，使用磁性扇形儀器測量了準確和精確的同位素比。如由Thermo FisherScientific,Inc.制造的Orbitrap^TM質量分析儀的軌道捕集質譜儀最近已經顯示出能夠提供準確和精確的同位素測量(“100同位素質學挑戰：Orbitrap質譜法作為高維二元和位置特異性同位素分析的手段”，John Eiler，Brooke Dallas，Elle Chimiak，JohannesSchwieters，Dieter Juchelka，Alexander Makarov，Jens Griep-Raming，2016美國質譜協會海報)。然而，可獲得的精確度受到檢測到的離子數量的限制，而離子的數量又受到包含在質譜儀中的離子光學儲存元件的空間電荷容量的限制，例如用于將注入離子儲存到Orbitrap^TM質量分析儀中的線性離子阱(C阱)。對于如來自色譜分離的瞬態信號，通常僅能夠實際使用離子源中產生的離子總數的很小一部分。

對于軌道俘獲質量分析儀中的離子的每次測量掃描，瞬態是幾毫秒獲取的(稱作檢測時間，DT)。對于正在考慮的大多數應用，DT的數量級大約是250ms、500ms或甚至更長。在軌道俘獲質量分析儀中進行檢測的同時，可以收集并將離子儲存在用于下一次測量掃描中的分析的離子儲存裝置中。如果離子儲存時間(IT)等于或長于DT，則一般來說可以分析幾乎所有儲存的離子。實驗開銷時間，如從停止離子收集過程到注入到質量分析儀中的時間，通常無法避免，并且因此稍微修改所述計算。與整個循環時間相比，這些時間通常可以忽略。然而，當使用樣品的色譜分離時，例如，使用氣相色譜儀(GC)，IT通常明顯短于DT，并且因此可能無法在質量分析儀中實現足夠數量的掃描。所述結果可能是損耗大部分所產生的離子，并且結果降低所測量的同位素比的總體精確度和準確度。

對于軌道俘獲質量分析儀來說，這類問題甚至更明顯，其中在每一次注入中可觀察到的離子的總數受到空間電荷效應的限制。無論如何組織掃描，存在對這類分析儀每秒觀察到的離子數量的限制，其無法被超過。所述限制可以低至2x10⁴至3x10⁴個離子/秒。典型GC峰持續幾秒鐘，因此在峰的直接洗脫中，可能無法觀察到超過2x10⁵至3x10⁵個的離子。通常，每次測量必須達到10⁷至10⁸個離子，以便實現常用同位素分析所需的散粒噪聲。

這些問題可以通過使用與GC柱串聯的峰展寬裝置來解決，如上述參考文件和JohnEiler等人在2016年1月的Clumped Isotope Workshop中所述。參考圖1，其示意性地示出了已知的IRMS系統，所述系統具有與GC柱串聯、由單個直插式閥操作的所述峰展寬裝置。IRMS系統10包含：注入器20；GC柱30；多端口切換閥40；及峰展寬器50。注入器20提供樣品輸入到GC柱30。將來自GC柱30的柱流動35作為第一輸入提供到多端口切換閥40的。將送至多端口切換閥40的第二輸入耦合到氦氣供應源70。將多端口切換閥40的第一輸出作為輸入提供到峰展寬器50。將峰展寬器50的輸出提供到質譜儀60的離子源，使得峰展寬器50在GC柱30和質譜儀60之間成直線提供。質譜儀60優選是軌道俘獲質量分析儀。峰展展寬器50可以是試管或燒瓶的形式。將多端口切換閥40的第二輸出提供到充當排放口或廢料管80的真空泵。