碰撞離子發(fā)生器和分離器的制造方法
【專利摘要】根據(jù)某些實(shí)施方式，提供了用于液相和氣溶膠樣本的表面撞擊離子化的系統(tǒng)和方法。該方法包括使液體或氣溶膠樣本加速，使樣本與固體碰撞表面碰撞從而使樣本分解成分子離子粒種(例如，氣態(tài)分子離子)和分子中性粒種(例如，氣態(tài)樣本)，并將分解的樣本運(yùn)送至離子分析器。該方法的某些實(shí)施方式還包括丟棄分子中性粒種。這些實(shí)施方式基本上僅將分子離子粒種運(yùn)送至離子分析器。
【專利說(shuō)明】碰撞離子發(fā)生器和分離器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于量化、分析和/或識(shí)別化學(xué)粒種(species)的裝置、系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于通過(guò)表面撞擊現(xiàn)象將氣溶膠(aerosol)和液相樣本的某些分子組成轉(zhuǎn)換為氣態(tài)分子離子的裝置、系統(tǒng)和方法，其中表面撞擊現(xiàn)象將氣溶膠顆粒或液體噴射分解成包括氣相分子離子的更小顆粒。

【背景技術(shù)】
[0002]質(zhì)譜分析法通常被用于調(diào)查具有任意性質(zhì)的樣本的分子組成。在傳統(tǒng)質(zhì)譜分析程序中，樣本的分子成分被轉(zhuǎn)變至它們的氣相并且個(gè)體分子被充電以產(chǎn)生氣相離子，氣相離子隨后能夠經(jīng)受質(zhì)量分析，諸如基于這些離子的不同質(zhì)荷比對(duì)離子進(jìn)行分離和選擇性檢測(cè)。
[0003]由于某些分子成分是非揮發(fā)的，故這些混合物的蒸發(fā)在充電之前不會(huì)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)地，化學(xué)衍生被用于通過(guò)消除極性官能團(tuán)來(lái)增強(qiáng)這些粒種的揮發(fā)性。然而，化學(xué)衍生無(wú)法用于典型地包括低聚糖、縮氨酸、蛋白質(zhì)和核酸的較大分子的情況。為了離子化和通過(guò)質(zhì)譜方法調(diào)查這些粒種的生物相關(guān)性，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出其他離子化策略，包括解吸和噴灑離子化。
[0004]在解吸離子化(不包括場(chǎng)解吸)中，通過(guò)被稱為分析束的一束高能顆粒轟擊縮相樣本，以在單個(gè)步驟中將樣本的縮相分子成分轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子。該技術(shù)的低靈敏度連同其與色譜分離的不兼容性影響了其對(duì)生物基質(zhì)中的生物分子的定量測(cè)定的一般適用性。影響解吸離子化法的低靈敏度通常與如下事實(shí)相關(guān)，即大多數(shù)材料以具有低帶電或不帶電的大分子簇(cluster)的形式解吸。最近，已經(jīng)描述了一些方法手段來(lái)使用被稱為次級(jí)離子化或后離子化的處理將這些簇轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子。這些方法采用第二離子源產(chǎn)生帶電顆粒的高速流動(dòng)，其有效地使解吸離子化處理中形成的氣溶膠離子化。
[0005]噴灑離子化方法被開(kāi)發(fā)以作為解吸離子化技術(shù)的替代并用于解決由解吸離子化所解決的相同問(wèn)題一任意樣本的非揮發(fā)成分的離子化。在噴灑離子化中，液相樣本使用靜電力和/或氣動(dòng)力噴灑。在完成溶劑的蒸發(fā)時(shí)，由噴灑所產(chǎn)生的充電液滴逐步地轉(zhuǎn)換為個(gè)體氣相離子。噴灑離子化方法，尤其是電噴離子化，在與上面提到的解吸離子化方法相比時(shí)表現(xiàn)出了優(yōu)秀的靈敏度以及與色譜分析技術(shù)良好的結(jié)合能力(對(duì)于色譜分析技術(shù)來(lái)說(shuō)，某些時(shí)候解吸離子化是不成功的)。
[0006]雖然理論上噴灑離子化方法能夠提供近乎100%的離子化效率，但這種高值因?yàn)閷?shí)際實(shí)施問(wèn)題而通常無(wú)法到達(dá)。納電噴灑或納噴灑方法給出了極高的離子化效率，但受限于極低的流速；這種方法僅能夠?yàn)樾〉募{升每分鐘范圍內(nèi)的流速提供高離子化效率。由于實(shí)際液體色譜分離涉及較高的液體流速(例如，包括大的微升每分鐘至小的毫升每分鐘)，納噴灑不是液體色譜-質(zhì)譜系統(tǒng)的常用選擇方法。雖然氣動(dòng)輔助的電噴灑源在理論上能夠噴灑上述范圍內(nèi)的液體流；然而，它們的離子化效率卻陡然跌至1-5%的范圍。與解析離子化方法類似，噴灑離子化源也產(chǎn)生相當(dāng)多的帶電和中性簇，這些簇降低了離子化效率并且能夠易于污染質(zhì)譜大氣接口。
[0007]質(zhì)譜儀的大氣接口被設(shè)計(jì)為將由噴灑或大氣壓解析離子化形成的離子引導(dǎo)至質(zhì)譜儀的真空區(qū)域。大氣接口的基本功能是使進(jìn)入質(zhì)譜儀的離子濃度最大化，同時(shí)降低進(jìn)入質(zhì)譜儀的中性分子(例如，空氣、溶劑蒸汽、噴霧劑可見(jiàn)氣體等)的量或濃度。在商用儀器中當(dāng)前使用的手段是將大氣氣體引入質(zhì)譜儀的真空腔中并且使用撇去器電極(skimmerelectrode)對(duì)自由超音速真空噴射的核心進(jìn)行采樣。這種手段基于如下假設(shè)，即所關(guān)注離子具有較低徑向速度分量并且將因此被集中在氣體噴射的中央核心中。撇去器電極通常緊接著射頻交流電勢(shì)驅(qū)動(dòng)多極離子引導(dǎo)器，該引導(dǎo)器將離子粒種傳輸至質(zhì)量分析器，同時(shí)中性體在統(tǒng)計(jì)上被分散并且被真空系統(tǒng)泵出。撇去器電極和射頻交流電勢(shì)驅(qū)動(dòng)多極離子引導(dǎo)器的這種組合能夠允許高達(dá)30%的離子傳輸效率，然而，其不解決或處理被較大分子簇污染的問(wèn)題。
[0008]對(duì)質(zhì)譜儀的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)包括在撇去器電極的緣的周圍增加圓形電極，其中撇去器電極用于使更多帶電粒種轉(zhuǎn)向至撇去器電極的開(kāi)口。環(huán)形電極或有時(shí)也稱為“鏡筒透鏡(tube lens)”還允許撇去器電極相對(duì)于第一電導(dǎo)極限的從共軸位置側(cè)向轉(zhuǎn)移。該偏移能夠通過(guò)向鏡筒透鏡施加靜電勢(shì)來(lái)部分補(bǔ)償。以這種方式對(duì)撇去器電極進(jìn)行定位阻止任意尺寸的中性體(包括簇)進(jìn)入該質(zhì)譜儀的高度真空區(qū)域。
[0009]其他大氣接口配置包括直接將攜帶離子的大氣引入環(huán)形電極離子引導(dǎo)器。雙極性射頻交流被施加至環(huán)形電極的堆疊，從而為帶電粒種產(chǎn)生縱向偽勢(shì)谷，而中性體能夠通過(guò)從個(gè)體電極之間穿過(guò)而離開(kāi)透鏡堆。靜電勢(shì)斜坡(或行進(jìn)波)能夠用于活躍地使離子朝著質(zhì)譜分析儀加速。這種裝置通常稱為“離子漏斗”能夠在三至四數(shù)量級(jí)寬度的范圍內(nèi)的離子電流中給出接近100%的離子傳輸效率。離子漏斗已經(jīng)以各種方式改進(jìn)以使中性體和分子簇向離子光學(xué)器件和質(zhì)量分析儀的涌入最小化。最簡(jiǎn)單的這種解決方案包括在漏斗的中軸中安裝噴射干擾器以阻擋穿過(guò)離子漏斗的中性體和分子簇的軌道?？商鎿Q的解決方案包括:不對(duì)稱漏斗幾何構(gòu)造，其中該漏斗的離開(kāi)孔口相對(duì)于大氣入口位于離軸位置；以及成對(duì)漏斗，其中攜帶離子的大氣氣體被引入一個(gè)漏斗，使用靜電場(chǎng)將向側(cè)面提取的離子引入對(duì)側(cè)漏斗，該對(duì)側(cè)漏斗隨后連接至儀器的離子光學(xué)器件。
[0010]然而，需要改進(jìn)的系統(tǒng)和方法來(lái)將液體樣本轉(zhuǎn)換至氣態(tài)離子。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 在某些實(shí)施方式中，生成用于由質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀分析的氣態(tài)分子離子的方法包括:使樣本朝著固體表面加速，使樣本與固體表面碰撞，以及收集所產(chǎn)生的氣態(tài)分子離子并將它們引導(dǎo)至分析器單元。樣本包括氣溶膠樣本和液體樣本中的一種，樣本還包括一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇、固體顆粒和帶電顆粒。所述碰撞旨在使一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇分解，從而形成一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分子離子、中性分子和較小尺寸分子顆粒簇。
[0012]在某些實(shí)施方式中，生成用于由質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀分析的氣態(tài)分子離子的系統(tǒng)包括管狀導(dǎo)管、碰撞元件和撇去器電極。管狀導(dǎo)管被配置為通過(guò)其加速樣本。系統(tǒng)內(nèi)加速的樣本包括氣溶膠樣本和液體樣本中的一種，并包括一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇、固體顆粒和帶電顆粒。碰撞元件與管狀導(dǎo)管的開(kāi)口間隔開(kāi)并與管狀導(dǎo)管的軸線大致對(duì)準(zhǔn)。碰撞元件具有表面，樣本與該表面碰撞，從而使一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇分解，以形成一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分子離子、中性分子和較小尺寸分子顆粒簇。撇去器電極被配置為收集氣態(tài)分子離子。撇去器電極具有與管狀導(dǎo)管大致對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)口，使得碰撞元件被插設(shè)在管狀導(dǎo)管的開(kāi)口與撇去器電極之間。
[0013]在某些實(shí)施方式中，生成用于由質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀分析的氣態(tài)分子離子的系統(tǒng)包括管狀導(dǎo)管、碰撞元件和離子漏斗引導(dǎo)組件。管狀導(dǎo)管被配置為通過(guò)其加速樣本。通過(guò)管狀導(dǎo)管加速的樣本包括氣溶膠樣本和液體樣本中的一種，并包括一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇、固體顆粒和帶電顆粒。碰撞元件與管狀導(dǎo)管的開(kāi)口間隔開(kāi)并與管狀導(dǎo)管的軸線大致對(duì)準(zhǔn)。碰撞兀件具有大致球形表面，樣本與所述表面碰撞。該碰撞使一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇分解，以形成一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分子離子、中性分子和較小尺寸分子顆粒簇。離子漏斗引導(dǎo)組件與管狀導(dǎo)管的開(kāi)口大致對(duì)準(zhǔn)并由雙極性射頻交流驅(qū)動(dòng)。碰撞元件設(shè)置在離子漏斗中。離子漏斗引導(dǎo)組件被配置為將氣態(tài)分子離子與中性分子和較小尺寸分子顆粒簇分離并將氣態(tài)分子離子引導(dǎo)至分析器。
[0014]在某些實(shí)施方式中，生成用于由質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀分析的氣態(tài)分子離子的系統(tǒng)包括管狀導(dǎo)管、撇去器電極和分析器單元。管狀導(dǎo)管被配置為通過(guò)其加速樣本。通過(guò)管狀導(dǎo)管加速的樣本包括氣溶膠樣本和液體樣本中的一種，并包括一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇、固體顆粒和帶電顆粒。撇去器電極與管狀導(dǎo)管的開(kāi)口間隔開(kāi)并大致對(duì)準(zhǔn)。撇去器電極具有管狀部分，管狀部分具有與樣本顆粒碰撞以生成氣態(tài)分子離子的表面。分析器單元從撇去器電極接納氣態(tài)分子離子，分析器單元被配置為對(duì)氣態(tài)分子離子進(jìn)行分析以提供與樣本的化學(xué)組成有關(guān)的信息。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的不意圖。
[0016]圖1B是用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子并對(duì)該氣態(tài)離子進(jìn)行分析的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。
[0017]圖2是用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子并對(duì)該氣態(tài)離子進(jìn)行分析的方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。
[0018]圖3是用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子的另一個(gè)實(shí)施方式的不意圖。
[0019]圖4是用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子的另一個(gè)實(shí)施方式的不意圖。
[0020]圖5A是用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子的又一個(gè)實(shí)施方式的不意圖。
[0021]圖5B是圖5A的用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子的實(shí)施方式的詳細(xì)不意圖。
[0022]圖6是用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子的另一個(gè)實(shí)施方式的不意圖。
[0023]圖7是用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
[0024]圖8A和8B是通過(guò)對(duì)圖5A和5B中所不的用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子的系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行改變而產(chǎn)生的光譜的曲線圖。
[0025]圖9A和9B分別是由圖5A和5B中所不的用于將液相樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子的系統(tǒng)的實(shí)施方式所產(chǎn)生的、用于改變撇去器電極和球形碰撞表面電壓的、總離子濃度和信噪比曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1不出用于表面撞擊離子化100的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式。系統(tǒng)100包括樣本入口 110、樣本120(例如，樣本束)、碰撞表面130、形成于撞擊事件中的至少一個(gè)離子粒種140和其他分子中性粒種150。
[0027]在操作中，包括一個(gè)或多個(gè)分子簇、固體顆粒、中性顆粒和帶電顆粒(例如，具有氣溶膠或液體的形式)的樣本120通過(guò)樣本入口 110從質(zhì)譜裝置的高壓區(qū)引導(dǎo)至低壓區(qū)。樣本120的顆粒通過(guò)高壓區(qū)與低壓區(qū)之間的壓差加速。在加速之后，異質(zhì)或同質(zhì)的被加速樣本120撞擊至碰撞表面130 (例如，固體表面)上，碰撞表面使樣本120的分子簇或連續(xù)液體射流(見(jiàn)圖3)分解為氣態(tài)分子粒種，包括個(gè)體分子中性粒種150以及分子離子粒種140 (例如，氣態(tài)分子離子)。撞擊驅(qū)動(dòng)的分解是純粹機(jī)械的、由樣本120中的顆粒的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)的，并產(chǎn)生正離子和負(fù)離子。在樣本120與碰撞表面130之間的撞擊事件中形成的正離子和負(fù)離子被收集并轉(zhuǎn)移至離子分析器單元(見(jiàn)圖1B)的離子光學(xué)器件內(nèi)。在某些實(shí)施方式中，文中公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可產(chǎn)生大于I %、大于10%、大于50%、大于100%、以及大于200 %以及具有其間值的改善的信噪比。
[0028]在一個(gè)實(shí)施方式中，(如圖1B所示)，系統(tǒng)100可以是較大離子分析系統(tǒng)185的一部分，較大離子分析系統(tǒng)185包括向系統(tǒng)100提供、導(dǎo)向或引導(dǎo)樣本的樣本源190 (如關(guān)于圖1所討論的那樣工作)、以及離子分析器195設(shè)置在該系統(tǒng)100的下游并從系統(tǒng)100接納氣態(tài)分子離子并對(duì)它們進(jìn)行分析以提供與樣本的化學(xué)組成有關(guān)的信息。
[0029]在某些實(shí)施方式中，樣本入口 110是位于管狀導(dǎo)管的端部處的管狀開(kāi)口。管狀導(dǎo)管可具有圓形截面。在其他實(shí)施方式中，管狀導(dǎo)管可具有其他合適的截面。
[0030]在某些實(shí)施方式中，高壓區(qū)(樣本入口 110從該高壓區(qū)引入樣本120)處于大氣壓下。在其他實(shí)施方式中，高壓區(qū)(樣本入口 I1從該高壓區(qū)引入樣本120)處于高于大氣壓的氣壓下。在另一個(gè)實(shí)施方式中，高壓區(qū)(樣本入口 110從該高壓區(qū)引入樣本120)處于低于大氣壓的氣壓下(例如，比離子分析裝置的內(nèi)部壓強(qiáng)要高)。
[0031]在某些實(shí)施方式中，由高壓區(qū)與低壓區(qū)之間的壓差所提供的加速通過(guò)增加功率源來(lái)擴(kuò)增，功率源能夠在樣本入口 110與碰撞表面130(例如，碰撞元件)之間建立電勢(shì)梯度。建立這種電勢(shì)梯度能夠?qū)е禄蛟黾影跇颖?20中的帶電顆粒的加速。
[0032]在某些實(shí)施方式中，樣本120的基于機(jī)械力的分解和分子離子粒種140的生成(例如，氣態(tài)分子離子)能夠通過(guò)升高碰撞表面130的溫度來(lái)擴(kuò)增，或進(jìn)一步促進(jìn)。在某些實(shí)施方式中，碰撞表面130的溫度可以通過(guò)對(duì)碰撞表面130的接觸式加熱、電阻式加熱、或福射式加熱來(lái)升高。在某些實(shí)施方式中，碰撞表面130可保持低于室溫。在其他實(shí)施方式中，碰撞表面130可保持室溫或高于室溫(例如，高達(dá)1000°C或更高)。在某些實(shí)施方式中，樣本入口 110可保持低于室溫。在其他實(shí)施方式中，樣本入口 110可保持室溫或高于室溫(例如，高達(dá)1000°C或更高)。在某些實(shí)施方式中，在碰撞表面130與用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)100的其他元件(例如，樣本入口 110，或其他表面)的之間施加溫差。在這些施加溫差的實(shí)施方式中的某些中，碰撞表面130的溫度高于用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)100的其他兀件(例如，樣本入口 110,或其他表面)的溫度。在施加溫差的其他實(shí)施方式中,碰撞表面130的溫度低于用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)100的其他兀件的溫度。
[0033]在某些實(shí)施方式中，在撞擊時(shí)產(chǎn)生的正負(fù)離子的比例通過(guò)在碰撞表面130與質(zhì)譜儀的離子光學(xué)器件(諸如圖1B中的離子分析器195)之間施加溫差來(lái)改變。相對(duì)于離子光學(xué)器件的第一元件在碰撞表面130上施加正電勢(shì)能夠增強(qiáng)正離子的形成并抑制負(fù)離子的形成。照此推論，相對(duì)于離子光學(xué)器件的第一元件在碰撞表面130上施加負(fù)電勢(shì)能夠增強(qiáng)負(fù)離子的形成并抑制正離子的形成。因此，在這些實(shí)施方式中，當(dāng)所關(guān)注離子是帶負(fù)電的粒種時(shí)，在碰撞表面130和離子光學(xué)器件之間施加負(fù)電勢(shì)是有用的。相反，當(dāng)所關(guān)注離子是帶正電的粒種時(shí)，在碰撞表面130和離子光學(xué)器件之間施加正電勢(shì)是有用的。此外,在碰撞表面130和離子光學(xué)器件之間施加靜電勢(shì)能夠有利地使樣本120的已經(jīng)存在的離子組成的中和最小化。
[0034]在某些實(shí)施方式中，碰撞表面130被放置在如下面所公開(kāi)的離子漏斗或環(huán)形電極型離子引導(dǎo)器中，離子漏斗或環(huán)形電極型離子引導(dǎo)器能夠有利地將初始引入的離子和在撞擊事件中形成的離子的收集和傳輸效率增加至基本100%。在一個(gè)實(shí)施方式中，碰撞表面130基本平坦(例如，如圖1中所示)。在其他實(shí)施方式中，碰撞表面130可具有其他形狀(例如，弧形、球形、淚滴形、凹形、碟形、錐形等)。在某些實(shí)施方式中，形成于撞擊事件中的至少一個(gè)離子粒種140 (例如，氣態(tài)分子離子)在與碰撞表面130碰撞之后可被引導(dǎo)至撇去器電極，諸如文中所公開(kāi)的撇去器電極。
[0035]圖1B示出了用于將液體樣本轉(zhuǎn)換為氣態(tài)離子并對(duì)該氣態(tài)離子185進(jìn)行分析的系統(tǒng)的框圖。系統(tǒng)185包括樣本源190、圖1的表面撞擊離子化系統(tǒng)100、以及離子分析器195。
[0036]在某些實(shí)施方式中，樣本源190向系統(tǒng)100提供、導(dǎo)向或引導(dǎo)樣本(如關(guān)于圖1所討論的那樣操作)。
[0037]在某些實(shí)施方式中，離子分析器195設(shè)置在系統(tǒng)100的下游，從系統(tǒng)100接納氣態(tài)分子離子并對(duì)它們進(jìn)行分析以提供與樣本的化學(xué)成分有關(guān)的信息。在某些實(shí)施方式中，離子分析器195是質(zhì)譜儀。在其他實(shí)施方式中，離子分析器195是離子遷移率譜儀。在其他實(shí)施方式中，離子分析器195是質(zhì)譜儀和離子遷移率譜儀的組合。
[0038]圖2示出用于準(zhǔn)備用于質(zhì)譜分析200的樣本的方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。
[0039]首先，在步驟210中，圖1的樣本120從圖1的樣本入口 110的質(zhì)譜儀的高壓區(qū)引導(dǎo)至的低壓區(qū)(例如，真空)。
[0040]在某些實(shí)施方式中，該樣本是氣溶膠樣本。在其他實(shí)施方式中，該樣本是液體樣本。
[0041]接下來(lái)，在步驟220中，圖1的樣本120被加速。
[0042]在某些實(shí)施方式中，該加速僅通過(guò)圖1的樣本120從圖1的樣本入口 110的高壓區(qū)向質(zhì)譜儀的低壓區(qū)的通過(guò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施方式中，該加速通過(guò)在圖1的樣本入口 110與圖1的碰撞表面130之間施加電勢(shì)梯度以引起圖1的樣本120中所包含的帶電顆粒的加速來(lái)擴(kuò)增或引起。在其他實(shí)施方式中，樣本通過(guò)能夠?qū)颖炯铀僦了俣茸阋栽谂c圖1的碰撞表面130的撞擊時(shí)引起樣本分解的任何機(jī)制加速。
[0043]接下來(lái)，在步驟230中，樣本與圖1的碰撞表面130碰撞。
[0044]接下來(lái)，在步驟240中，圖1的樣本120與圖1的碰撞表面130的碰撞使圖1的樣本120分解成氣態(tài)分子粒種，包括圖1的個(gè)體分子中性粒種150 (例如，氣態(tài)分子中性體)、以及圖1的分子離子粒種140 (例如，氣態(tài)分子離子)。
[0045]在某些實(shí)施方式中，該分解僅僅由機(jī)械力和動(dòng)能釋放導(dǎo)致。在其他實(shí)施方式中，由機(jī)械力導(dǎo)致的分解通過(guò)升高圖1的碰撞表面130的溫度來(lái)擴(kuò)增，或進(jìn)一步促進(jìn)。在某些實(shí)施方式中，碰撞表面130可保持低于室溫。在其他實(shí)施方式中，碰撞表面130可保持室溫或高于室溫(例如，高達(dá)1000°c或更高)。在某些實(shí)施方式中，樣本入口 110可保持低于室溫。在其他實(shí)施方式中，樣本入口 I1可保持室溫或高于室溫(例如，高達(dá)1000°C或更高)。在某些實(shí)施方式中，在碰撞表面130與用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)100的其他元件(例如，樣本入口 110,或其他表面)的之間施加溫差。在這些施加溫差的實(shí)施方式中的某些中，碰撞表面130的溫度高于用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)100的其他兀件(例如，樣本入口 110,或其他表面)的溫度。在施加溫差的其他實(shí)施方式中，碰撞表面130的溫度低于用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)100的其他元件的溫度。在某些實(shí)施方式中，在撞擊時(shí)產(chǎn)生的正負(fù)離子的比例通過(guò)在碰撞表面130與質(zhì)譜儀的離子光學(xué)器件之間施加溫差來(lái)改變。相對(duì)于離子光學(xué)器件的第一元件在碰撞表面130上施加正電勢(shì)能夠增強(qiáng)正離子的形成并抑制負(fù)離子的形成，而相對(duì)于離子光學(xué)器件的第一元件在碰撞表面130上施加負(fù)電勢(shì)能夠增強(qiáng)負(fù)離子的形成并抑制正離子的形成。如上所述，在碰撞表面130和離子光學(xué)器件之間施加靜電勢(shì)能夠具有使樣本120的已經(jīng)存在的離子組成的中和最小化的附加有利技術(shù)效果。
[0046]接下來(lái)，在步驟250中，在碰撞事件中產(chǎn)生的離子被收集以運(yùn)送至離子分析器單元，而在碰撞事件中產(chǎn)生的中性體和其他無(wú)用顆粒被丟棄。
[0047]接下來(lái)，在步驟260中，被收集的離子被運(yùn)送至離子分析器單元以被質(zhì)譜儀讀取/分析。
[0048]圖3不出了用于表面撞擊離子化300的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方式。系統(tǒng)300包括液體樣本噴嘴或入口 310、液體樣本束(液體噴射)320、碰撞表面130’、至少一個(gè)分子離子粒種140’、以及至少一個(gè)分子或其他中性體150’。
[0049]在該圖中以及其他圖中所示的樣本入口 110’、樣本束120’、碰撞表面130’、分子離子粒種140’、以及分子中性粒種150’可以與其他地方所討論的組件和元件相似(例如，相同)并具有相同的參考標(biāo)號(hào)。
[0050]在操作中，系統(tǒng)300以與圖1的系統(tǒng)100幾乎相同的方式操作。液體噴射320通過(guò)液體樣本噴嘴310從高壓區(qū)引導(dǎo)至質(zhì)譜儀裝置的低壓區(qū)。液體噴射320的顆粒通過(guò)高壓區(qū)與低壓區(qū)之間的壓差加速。在加速之后，被加速的液體噴射320撞擊至碰撞表面130’上，碰撞表面130’使連續(xù)液體射流320分解為個(gè)體分子中性粒種150’以及分子離子粒種140’。撞擊驅(qū)動(dòng)的分解是純粹機(jī)械的、由液體噴射320中的顆粒的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)的，并產(chǎn)生正離子和負(fù)尚子。在液體噴射320與碰撞表面130’之間的撞擊事件中形成的正尚子和負(fù)尚子被收集并轉(zhuǎn)移至離子分析器單元的離子光學(xué)器件內(nèi)。
[0051]在某些實(shí)施方式中，液體噴射320的基于機(jī)械力的分解能夠通過(guò)升高碰撞表面130’的溫度來(lái)擴(kuò)增，或進(jìn)一步促進(jìn)。在某些實(shí)施方式中，碰撞表面130’的溫度可以通過(guò)對(duì)碰撞表面130的接觸式加熱、電阻式加熱、或輻射式加熱來(lái)升高。在某些實(shí)施方式中，碰撞表面130’可保持低于室溫。在其他實(shí)施方式中，碰撞表面130’可保持室溫或高于室溫(例如，高達(dá)1000°C或更高)。在某些實(shí)施方式中，樣本入口 310可保持低于室溫。在其他實(shí)施方式中，樣本入口 310可保持室溫或高于室溫(例如，高達(dá)1000°C或更高)。在某些實(shí)施方式中，在碰撞表面130’與用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)300的其他兀件(例如，樣本入口 310，或其他表面)的之間施加溫差。在這些施加溫差的實(shí)施方式中的某些中，碰撞表面130’的溫度高于用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)300的其他元件(例如，樣本入口 310，或其他表面)的溫度。在施加溫差的其他實(shí)施方式中，碰撞表面130’的溫度低于用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)300的其他元件的溫度。
[0052]在某些實(shí)施方式中，在撞擊時(shí)產(chǎn)生的正負(fù)離子的比例通過(guò)如上所述在碰撞表面130’與質(zhì)譜儀的離子光學(xué)器件之間施加溫差來(lái)改變。在碰撞表面130’和離子光學(xué)器件之間施加靜電勢(shì)能夠具有使液體噴射320的已經(jīng)存在的離子組成的中和最小化的附加有利技術(shù)效果。
[0053]在某些實(shí)施方式中，碰撞表面130’被放置在離子漏斗或環(huán)形電極型離子引導(dǎo)器中，離子漏斗或環(huán)形電極型離子引導(dǎo)器能夠有利地將初始引入的離子和在撞擊事件中形成的離子的收集和傳輸效率增加至基本100%。
[0054]圖4不出了用于表面撞擊離子化400的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方式。系統(tǒng)400包括樣本入口 110’、撇去器電極420、撇去器電極入口 /間隙430、撇去器電極管狀延伸部440、樣本顆粒435、具有非零徑向速度分量的顆粒450、分子離子粒種140’、分子中性粒種150’、以及具有噴射邊界462和馬赫盤(Mach disk) 464的樣本顆粒速度曲線460 (例如，桶震(barrel shock)和自由射流膨脹(free jet expans1n))。
[0055]在操作中，系統(tǒng)400以與圖1的系統(tǒng)100的操作相似的方式操作。樣本顆粒435離開(kāi)樣本入口 110’。離開(kāi)樣本入口 110’并進(jìn)入質(zhì)譜儀的真空區(qū)域的樣本顆粒435在自由射流膨脹中被加速至音速之上。撇去器電極420撇去作為被丟棄顆粒437的部分樣本顆粒435，從而僅允許一部分樣本顆粒435穿過(guò)撇去器電極入口 /間隙430。樣本顆粒435繼續(xù)進(jìn)入撇去器電極420的剩余部分。剩余的樣本顆粒435穿過(guò)撇去器電極管狀延伸部440，其中的一些成為具有非零徑向速度分量的顆粒450。具有非零徑向速度分量的顆粒450撞擊在撇去器電極管狀延伸部440的內(nèi)部圓筒壁422上。在與內(nèi)部圓筒壁422相撞時(shí)，某些分子成分被轉(zhuǎn)換為分子離子粒種140’(例如，氣態(tài)分子離子)，分子離子粒種140’繼續(xù)穿過(guò)撇去器電極管狀延伸部440并進(jìn)入質(zhì)譜儀。樣本顆粒速度曲線示出顆粒在它們離開(kāi)較高壓強(qiáng)區(qū)域樣本入口 110’并進(jìn)入撇去器電極420和在自由射流膨脹中加速的離子分析器的較低壓強(qiáng)區(qū)域時(shí)的速度曲線。在某些實(shí)施方式中，撇去器電極入口 /間隙430剛好延伸至圖4中所示的馬赫盤464中。
[0056]注意，在圖1的系統(tǒng)100中應(yīng)用的實(shí)施方式變型也可應(yīng)用于系統(tǒng)400。
[0057]圖5不出用于表面撞擊離子化的系統(tǒng)500的另一個(gè)實(shí)施方式。圖5A不出該系統(tǒng)500的示意性放大視圖。圖5B示出系統(tǒng)500的詳細(xì)示意圖。系統(tǒng)500包括樣本入口 110’、攜帶氣溶膠顆粒的大氣氣體520、球形碰撞表面530、撇去器電極540、以及氣態(tài)分子粒種，包括分子離子粒種140’(例如，氣態(tài)分子離子)和分子中性粒種150’。
[0058]在操作中，樣本入口 110’(質(zhì)譜儀的大氣接口的入口)用于將攜帶氣溶膠顆粒的大氣氣體520引入質(zhì)譜儀的真空區(qū)域中。如上所述,樣本顆粒通過(guò)系統(tǒng)500的大氣壓區(qū)域與真空區(qū)域之間的壓差來(lái)加速。在進(jìn)一步的操作中，攜帶氣溶膠顆粒的大氣氣體520的束撞擊球形碰撞表面530。最后，分子離子粒種140’經(jīng)過(guò)球形碰撞表面530周圍以沿著撇去器電極540的內(nèi)腔542的縱向軸線進(jìn)入撇去器電極540。分子中性粒種150’通常被撇去器電極540撇去并因此不進(jìn)入質(zhì)譜儀。
[0059]在某些實(shí)施方式中,球形碰撞表面530是完整球形。在其他實(shí)施方式中,球形碰撞表面530是部分球形。在其他實(shí)施方式中，球形碰撞表面530是淚滴形,其中淚滴的圓形底部面對(duì)樣本入口 110’，而淚滴的尖頂面對(duì)撇去器電極540。在某些實(shí)施方式中，球形碰撞表面530沿著與樣本入口 110’和撇去器電極540的內(nèi)腔542的軸線相同的軸線永久地固定。在某些實(shí)施方式中，球形碰撞表面530可以根據(jù)用戶的需要偏離該軸線。相應(yīng)地，球形碰撞表面530可大致與樣本入口 110’和撇去器電極540的內(nèi)腔542的軸線對(duì)準(zhǔn)(例如，沿著與樣本入口 110’和撇去器電極540的內(nèi)腔542的軸線相同的軸線延伸或偏離該軸線延伸)。在一個(gè)實(shí)施方式中，球形碰撞表面530向偏離位置的平移如圖5B中所示可通過(guò)使用帶螺紋的球形碰撞表面550來(lái)實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施方式中，樣本入口 110’的內(nèi)徑位于約0.l_4mm、約
0.2_3mm、約0.3_2mm、約0.4_lmm、和約0.5-0.8mm的范圍內(nèi)，包括約0.7mm。在某些實(shí)施方式中，樣本入口 110’與球形碰撞表面530之間的距離位于約l-10mm、約2_9mm、約3_8mm、約4-7mm的范圍內(nèi)，包括約5mm。在某些實(shí)施方式中，球形碰撞表面530或撇去器電極540剛好侵入自由射流膨脹的馬赫盤以有利地改善性能。在某些實(shí)施方式中，球形碰撞表面530和撇去器電極540的直徑位于約0.5-5mm、約0.75_4mm和約l_3mm的范圍內(nèi)，包括約2mm。在其他實(shí)施方式中，球形碰撞表面530和撇去器電極540之間的距離位于約l_20mm、約2_18mm、約3-16mm約4-14mm、約5_12mm、約6-1 Omm和約7-8_的范圍內(nèi)，包括約3_。
[0060]在某些實(shí)施方式中，球形碰撞表面530由金屬制成。在其他實(shí)施方式中,球形碰撞表面530由任何其他導(dǎo)電材料制成。在某些實(shí)施方式中，球形碰撞表面530能夠以與前面針對(duì)其他實(shí)施方式描述的方式類似的方式加熱。在某些實(shí)施方式中，球形碰撞表面530的表面是不帶電/中性的。在某些實(shí)施方式中，可通過(guò)電連接器或向表面施加電勢(shì)的任何其他機(jī)制將電勢(shì)施加至球形碰撞表面530的表面。在將電勢(shì)施加至球形碰撞表面530的實(shí)施方式中，電勢(shì)促進(jìn)分子離子粒種140’從球形碰撞表面530的周圍通過(guò)并進(jìn)入撇去器電極540并沿著撇去器電極的中央軸線542被運(yùn)送至質(zhì)譜儀。在某些實(shí)施方式中，球形碰撞表面530與撇去器電極540之間的電勢(shì)差為約10V、約20V、約30V、約40V、約50V、約75V、約100V、約1000V以及它們之間的值。此外，可施加適于增加離子濃度的任何其他合適的電勢(shì)差。
[0061]圖6不出用于表面沖擊離子化的系統(tǒng)600的另一個(gè)實(shí)施方式。系統(tǒng)600包括樣本入口 110’、攜帶大氣氣體的氣溶膠顆粒520’、球形碰撞表面530’、分子離子粒種140’、分子中性粒種150’、以及雙極性射頻交流驅(qū)動(dòng)離子引導(dǎo)器組件610。
[0062]在操作中，攜帶大氣氣體的氣溶膠顆粒520從質(zhì)譜儀裝置的高壓區(qū)到低壓區(qū)通過(guò)樣本入口 110’進(jìn)入系統(tǒng)600。攜帶大氣氣體的氣溶膠顆粒520通過(guò)高壓區(qū)與低壓區(qū)之間的壓差來(lái)加速。在加速之后，被加速的攜帶大氣氣體的氣溶膠顆粒520撞擊球形碰撞表面530’并分解。該分解在雙極性射頻交流驅(qū)動(dòng)離子引導(dǎo)器組件610內(nèi)產(chǎn)生氣態(tài)分子粒種，包括分子尚子粒種140’(例如，氣態(tài)分子尚子)和分子中性粒種150’。由碰撞誘發(fā)的分解所生成的分子離子粒種140’通過(guò)由射頻交流電勢(shì)所生成的偽電勢(shì)場(chǎng)保持在雙極性射頻交流驅(qū)動(dòng)離子引導(dǎo)器組件610內(nèi)。分子中性粒種150’不受雙極性射頻交流驅(qū)動(dòng)離子引導(dǎo)器組件610的偽電勢(shì)影響并因此能夠自由地離開(kāi)雙極性射頻交流驅(qū)動(dòng)離子引導(dǎo)器組件610并且通過(guò)合適的真空系統(tǒng)泵出系統(tǒng)600。
[0063]圖7不出用于表面沖擊離子化的系統(tǒng)700的另一個(gè)實(shí)施方式。系統(tǒng)700與圖5的系統(tǒng)500類似。系統(tǒng)700包括樣本入口 110’、樣本120’(例如，樣本束)、錐形碰撞表面730、撇去器電極710、以及氣態(tài)分子粒種，包括分子離子粒種140’(例如，氣態(tài)分子離子)和分子中性粒種150’。
[0064]系統(tǒng)700的操作與系統(tǒng)500的操作類似，不同之處在于，使用錐形碰撞表面730取代了球形碰撞表面530。使用錐形碰撞表面730取代球形碰撞表面530可有利地允許形成在撞擊分解事件中的離子的更加有效的動(dòng)量分離，這體現(xiàn)在與錐形碰撞表面730與撇去器電極710之間的不同距離有關(guān)的更高程度的質(zhì)量選擇性中。在這種情況下，分子離子粒種140’的較重顆粒將具有更多動(dòng)量并將因此與分子中性粒種150’ 一起成為“被撇去”的樣本。這里，僅少量分子離子粒種140’將被運(yùn)送至質(zhì)譜儀的離子分析器單元。
[0065]圖8是文中所述的系統(tǒng)所獲得的光譜。圖8A不出了在球形碰撞表面530不存在并因此不被使用時(shí)由系統(tǒng)500獲得的光譜。圖SB示出了在球形碰撞表面530存在并因此被使用時(shí)由系統(tǒng)500獲得的光譜。圖8A中觀察到的信噪比為8.726，而圖8B中觀察到的信噪比為12.574—改善144.1%。噪聲的降低與由形成在球周圍的通量所產(chǎn)生的動(dòng)量分離關(guān)聯(lián)。具體地，與單一分子離子粒種140’相比，固體顆粒具有極高的質(zhì)量，因此這種固體顆粒不能夠遵循形成在球的表面上的具有短曲率半徑的軌道，而單一分子離子粒種140’能夠遵循這種路徑。在其它實(shí)施方式中，碰撞表面周圍的流動(dòng)可以是混亂的，使得固體顆粒不能夠沿著碰撞表面的周圍進(jìn)入撇去器電極，從而被撇去和丟棄。因此，固體顆粒與較輕的單一分子離子粒種140’相比在不同位置處離開(kāi)球的表面。通過(guò)合適的調(diào)整/調(diào)節(jié)，分子離子粒種140’將到達(dá)撇去器電極540的開(kāi)口，而較大簇遵循不同的軌跡并且不進(jìn)入撇去器電極540的開(kāi)口并因此不到達(dá)質(zhì)譜儀的離子分析器單元。
[0066]離子的形成可通過(guò)向球形碰撞表面530施加靜電勢(shì)來(lái)促進(jìn)，該靜電勢(shì)通常具有與所關(guān)注離子的極性相同的極性。通過(guò)這種方式，可以控制離開(kāi)表面的離子的軌跡和穿過(guò)撇洛器的開(kāi)口的尚子的量。
[0067]圖9不出作為球形碰撞表面530的電勢(shì)和撇去器電極540的電勢(shì)的函數(shù)的不同的總尚子電流。圖9A不出總尚子濃度和信噪比與撇去器電極540電壓的關(guān)系。圖9B不出總離子濃度和信噪比與球形碰撞表面530電壓的關(guān)系。撇去器電極540的電勢(shì)對(duì)總離子電流具有顯著影響。相反，僅改變球形表面電勢(shì)不顯著改變總離子電流。從圖9A和9B的曲線中可見(jiàn)，對(duì)于撇去器電極540電壓來(lái)說(shuō),最佳設(shè)定為-30V,對(duì)于球形碰撞表面530電壓來(lái)說(shuō)，最佳設(shè)定為+20V—二者之間有50V的電壓差。
[0068]示意性實(shí)施例
[0069]實(shí)施例1:外科氣溶膠的離子化
[0070]圖5中所示的系統(tǒng)被用于該實(shí)施例。外科電烙術(shù)使用包含單極性切割電極的手持件來(lái)完成。切割刀片被嵌入開(kāi)口的3.175mm直徑不銹鋼管中，該不銹鋼管連接至長(zhǎng)2m且直徑為3.175mm的柔性聚四氟乙烯(PTFE)管。PTFE管用于通過(guò)文氏(Venturi)氣體噴射泵將包含氣態(tài)離子的氣溶膠從外科位置運(yùn)送至質(zhì)譜儀。文氏泵在20升/分鐘的流速下工作。該泵的排出裝置被放置為與質(zhì)譜儀的大氣入口正交。
[0071]使用如剛才描述的電烙系統(tǒng)對(duì)豬的肝臟組織進(jìn)行采樣。外科煙被引導(dǎo)至改進(jìn)的LCQ Advantage Plus (Thermo Finnigan公司，圣何塞,CA)質(zhì)譜儀的大氣接口并且所產(chǎn)生光譜被分析。
[0072]在樣本到達(dá)大氣接口時(shí)，樣本不包含離子，即使包含也很少。因此，難以或者無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)大氣接口對(duì)其進(jìn)行分析。在該接口的第一部分的真空空間中，離子通過(guò)文中所述的碰撞方法來(lái)產(chǎn)生。該離子形成在球形離子生成部件的表面上實(shí)現(xiàn)。
[0073]離子損失可通過(guò)對(duì)用于球形碰撞表面的材料、形狀、尺寸和位置變量的優(yōu)化來(lái)最小化一通過(guò)這種方式，使用文中公開(kāi)的技術(shù)和系統(tǒng)甚至能夠?qū)崿F(xiàn)更好的信噪比水平。
[0074]文中公開(kāi)的表面撞擊離子化系統(tǒng)100、300、400、500、600和700具有超過(guò)當(dāng)前可用的系統(tǒng)的多種優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)在許多方面彰顯其非常有利的用途。首先，對(duì)于液相樣本和氣溶膠的分子成分的離子化，所公開(kāi)系統(tǒng)是簡(jiǎn)單且高度魯棒性的。此外，該系統(tǒng)提供離子化方法的顯著增強(qiáng)的效率，產(chǎn)生大量帶電和中性分子簇。最后，文中公開(kāi)的系統(tǒng)唯一地適于丟棄不需要的中性分子簇，所產(chǎn)生的有益效果是減少的儀器污染和伴隨地降低的維持需求，極低水平的檢測(cè)器噪聲、以及改善的信噪比。
[0075]當(dāng)然，前面的描述包含本發(fā)明的特定特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改變和改進(jìn)。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以以實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如文中教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式體現(xiàn)或?qū)嵤┒潜匦鑼?shí)現(xiàn)如文中所教導(dǎo)或建議的其他目的或優(yōu)點(diǎn)。此外，雖然已經(jīng)詳細(xì)示出和描述本發(fā)明的多種變型，但對(duì)本公開(kāi)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，其他改進(jìn)和使用方法也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)?？梢灶A(yù)期，在不同實(shí)施方式之間和之中的具體特征和方面的各種組合或子組合可以實(shí)施并依然落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)理解，所公開(kāi)實(shí)施方式的各種特征和方面可彼此組合或替換以形成所述裝置、系統(tǒng)和方法的不同模式(例如，通過(guò)從特定實(shí)施方式中排除特征或步驟，或從系統(tǒng)或方法的一個(gè)實(shí)施方式向系統(tǒng)或方法的另一個(gè)實(shí)施方式增加特征或步驟)。
【權(quán)利要求】
1.一種生成用于由質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀分析的氣態(tài)分子離子的方法，包括: 使樣本朝著固體表面加速，所述樣本包括氣溶膠樣本和液體樣本中的一種，所述樣本包括一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇、固體顆粒和帶電顆粒； 使所述樣本與所述固體表面碰撞以使所述一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇分解，從而形成一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分子離子、中性分子和較小尺寸分子顆粒簇；以及 收集所述氣態(tài)分子離子并將所述氣態(tài)分子離子引導(dǎo)至分析器單元。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對(duì)所述氣態(tài)分子離子進(jìn)行分析以提供與所述樣本的化學(xué)組成有關(guān)的信息。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中收集包括通過(guò)撇去器電極收集所述氣態(tài)分子離子，所述撇去器電極與引入所述樣本的開(kāi)口大致對(duì)準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述樣本是連續(xù)液體射流。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述樣本加速包括沿著引入所述樣本的管狀開(kāi)口通過(guò)氣壓梯度驅(qū)動(dòng)所述樣本。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，使所述樣本加速還包括在所述管狀開(kāi)口與所述固體表面之間建立電勢(shì)梯度。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述樣本加速包括在自由射流膨脹中將所述樣本加速至音速之上。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，收集所述氣態(tài)分子離子包括將所述氣態(tài)分子離子與所述中性分子和較小尺寸分子顆粒簇分離。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，分離包括沿著碰撞元件的至少一部分生成湍流，所述湍流允許所述氣態(tài)分子離子與所述中性分子和較小尺寸分子顆粒簇分離。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過(guò)接觸式加熱、電阻式加熱和輻射式加熱對(duì)所述固體表面進(jìn)行加熱。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述表面為大致球形表面。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述表面設(shè)置在離子漏斗型質(zhì)譜儀的大氣接口中，所述離子漏斗被配置為收集所述氣態(tài)分子離子。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述球形表面設(shè)置在引入所述樣本的開(kāi)口與撇去器電極之間。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述表面是錐形表面。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述表面是撇去器電極的管狀表面。
16.一種生成用于由質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀分析的氣態(tài)分子離子的系統(tǒng)，包括: 管狀導(dǎo)管,被配置為通過(guò)其加速樣本,所述樣本包括氣溶膠樣本和液體樣本中的一種，所述樣本包括一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇、固體顆粒和帶電顆粒； 碰撞元件，與所述管狀導(dǎo)管的開(kāi)口間隔開(kāi)并與所述管狀導(dǎo)管的軸線大致對(duì)準(zhǔn)，所述碰撞元件具有表面，所述樣本與所述表面碰撞，從而使所述一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇分解，以形成一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分子離子、中性分子和較小尺寸分子顆粒簇；以及 撇去器電極，被配置為收集所述氣態(tài)分子離子，所述撇去器電極具有與所述管狀導(dǎo)管大致對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)口，使得所述碰撞元件被插設(shè)在所述管狀導(dǎo)管的開(kāi)口與所述撇去器電極之間。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括分析器，所述分析器被配置為對(duì)由所述撇去器電極收集的所述氣態(tài)分子離子進(jìn)行分析以提供與所述樣本的化學(xué)組成有關(guān)的信息。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述管狀導(dǎo)管被配置為將連續(xù)液體射流引導(dǎo)至所述碰撞元件的表面上。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括真空源，所述真空源被配置為在所述管狀導(dǎo)管與所述碰撞元件之間生成真空以沿著管狀導(dǎo)管產(chǎn)生氣壓梯度，所述氣壓梯度使所述樣本加速至所述碰撞元件的表面上。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括功率源，所述功率源被配置為在所述管狀導(dǎo)管的開(kāi)口與所述碰撞元件的表面之間建立電勢(shì)梯度，所述電勢(shì)梯度進(jìn)一步使所述樣本加速至所述碰撞元件的表面上。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，在自由射流膨脹中將所述樣本加速至音速之上。
22.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述碰撞元件和所述撇去器電極中的一個(gè)或多個(gè)被配置為將所述氣態(tài)分子離子與所述中性分子和較小尺寸分子顆粒簇分離。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，沿著所述碰撞元件的至少一部分的湍流促進(jìn)所述氣態(tài)分子離子與所述中性分子和較小尺寸分子顆粒簇的分離。
24.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括加熱源，所述加熱源選自接觸式加熱源、電阻式加熱源和輻射式加熱源，所述加熱源被配置為對(duì)所述碰撞元件的表面進(jìn)行加熱。
25.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述碰撞元件的表面為大致球形表面。
26.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述碰撞元件的表面是大致錐形表面。
27.一種生成用于由質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀分析的氣態(tài)分子離子的系統(tǒng)，包括: 管狀導(dǎo)管,被配置為通過(guò)其加速樣本,所述樣本包括氣溶膠樣本和液體樣本中的一種，所述樣本包括一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇、固體顆粒和帶電顆粒； 碰撞元件，與所述管狀導(dǎo)管的開(kāi)口間隔開(kāi)并與所述管狀導(dǎo)管的軸線大致對(duì)準(zhǔn)，所述碰撞元件具有大致球形表面，所述樣本與所述表面碰撞，從而使所述一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇分解，以形成一個(gè)或多個(gè)氣態(tài)分子離子、中性分子和較小尺寸分子顆粒簇；以及 離子漏斗引導(dǎo)組件，與所述管狀導(dǎo)管的開(kāi)口大致對(duì)準(zhǔn)并由雙極性射頻交流驅(qū)動(dòng)，所述碰撞元件設(shè)置在所述離子漏斗中，其中所述離子漏斗引導(dǎo)組件被配置為將所述氣態(tài)分子離子與所述中性分子和較小尺寸分子顆粒簇分離并將所述氣態(tài)分子離子引導(dǎo)至分析器。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，還包括分析器，所述分析器被配置為對(duì)由離子漏斗型質(zhì)譜儀的大氣接口收集的所述氣態(tài)分子離子進(jìn)行分析以提供與所述樣本的化學(xué)組成有關(guān)的信息。
29.一種生成用于由質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀分析的氣態(tài)分子離子的系統(tǒng)，包括: 管狀導(dǎo)管,被配置為通過(guò)其加速樣本,所述樣本包括氣溶膠樣本和液體樣本中的一種，并包括一個(gè)或多個(gè)分子顆粒簇、固體顆粒和帶電顆粒； 撇去器電極，與所述管狀導(dǎo)管的開(kāi)口間隔開(kāi)并大致對(duì)準(zhǔn)，所述撇去器電極具有管狀部分，所述管狀部分具有與樣本顆粒碰撞以生成氣態(tài)分子離子的表面；以及 分析器單元，從所述撇去器電極接納所述氣態(tài)分子離子，所述分析器單元被配置為對(duì)所述氣態(tài)分子離子進(jìn)行分析以提供與所述樣本的化學(xué)組成有關(guān)的信息。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，還包括真空源，所述真空源被配置為在所述管狀導(dǎo)管與所述撇去器電極之間生成真空以沿著管狀導(dǎo)管產(chǎn)生氣壓梯度，所述氣壓梯度使所述樣本加速至所述表面上。
31.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中在自由射流膨脹中將所述樣本加速至音速之上。
【文檔編號(hào)】H01J49/04GK104254901SQ201280065624
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】丹尼爾·薩雷, 拉焦思·古多爾哈茲, 鄒坦·塔卡茨 申請(qǐng)人:麥迪馬斯責(zé)任有限公司