用于定量分析的基于受调节的辉光放电的软电离制造技术

本公开的一方面提供了一种质谱分析的方法，该方法包括：在处于3‑100mBar之间压力下的惰性气体内产生辉光放电；对通过导电通道(55)的气流内的辉光放电产物进行采样和调节；在传送激发的里德伯原子的同时去除带电粒子；和在150℃以上的提升的温度下在封闭的室内将受调节的放电产物与分析物流混合，以便在分析物分子和里德伯原子之间产生彭宁反应。该方法进一步包括：通过气流采样所述分析物离子而用于质谱分析；和以下步骤中的至少一个：(i)去除所述调节通道(55)内的电荷；(ii)使分析物流与受调节的等离子体的流同轴混合；和(iii)在音速射流或超音速射流内冷却混合流，以便将彭宁电离的区域减小至冷射流。

Soft ionization based on regulated glow discharge for quantitative analysis

The object of the present disclosure provides a method for analysis of a mass spectrometry, the method comprises the following steps: in generating a glow discharge pressure of inert gas between the 3 under 100mBar; the conductive channel (55) glow discharge products within the air sampling and regulating; removal of charged particles in the transmission of excitation of Rydberg atom at the same time; and enhance at more than 150 DEG C temperature in a closed room will be affected by the discharge products and logistics analysis of the mixed regulation, in order to produce penning reactions between analyte molecules and Rydberg atoms. The method further includes analyte ions for mass spectrometric analysis of airflow through the sampling; and at least one of the following steps: (I) the control channel (55) in the removal of the charge; (II) the flow of logistics and analysis of coaxial hybrid modulated plasma; and (III) mixed cooling flow in sonic jet or supersonic jet, so as to decrease the area of Penning ionization to cold jet.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于定量分析的基于受调节的辉光放电的软电离
本公开涉及质谱法。更具体地，本公开涉及利用基于受调节的辉光放电电离的软的且定量的电离源的质谱法。
技术介绍
软电离方法(如电喷雾(ESI)和基质辅助激光解吸/电离(MALDI))的发展已经将质谱分析的领域延伸到广泛类别的不稳定化合物—例如肽、核苷酸、蛋白质和脂质—并且已经引起了广泛范围的生物学和医学应用的发展。这些方法已知受限于容易在液体中产生离子的化合物(例如离子盐)，和容易产生质子化离子MH+和去质子化离子(M-H)-的极性化合物。借助大气压化学电离(APCI)和大气压光电离(APPI)方法的引入，软电离化合物的范围扩展到半极性化合物。然而，一个缺点在于：这些软电离方法不是完全定量的，因为被分析的化合物的性质限定并改变电离效率和抵抗竞争性离子分子反应的气相稳定性。另一方面，作为真正的定量方法的电子撞击电离(EI)已经长期存在，其中，化合物蒸汽通过电子轰击被离子化。电离效率在宽范围的分析物浓度中保持恒定，通常分析物浓度在样品装载通过气相色谱(GC)时被测量。通常，从低至最灵敏的仪器中的十飞克(10fg)的检测极限(LOD)到高达十纳克(10ng)的装载范围(即，至少六个数量级的动态范围内)均保持了线性。电离效率(即，响应对负载)基本不取决于分子性质，并且保持独立于其它共洗脱(coeluting)化合物和基质。这使得EI方法在各个化学类别之间是一致的，并且是真正定量的。然而，EI方法受限于半挥发性化合物，并且它不是软的，因为它产生广泛碎裂。除了与EI方法的源耦合以外，GC分离已经耦合到替代的、特别是更软的电离方法—例如化学电离(CI)和场电离(FI)—这些方法提供了更强的分子峰。然而，CI技术也易于受到基质和相互干扰效应的影响。利用这种电离方法，电离效率和谱成分均强烈地取决于仪器参数。因此，CI技术不被认为是完全软的、真正定量的或能够提供库谱的。由于会快速污染离子源，CI技术也被认为是“脏的”。FI方法常常被视为软电离方法；然而，它是棘手的、不稳定的且不灵敏的(其典型的检测极限仅仅约一百皮克(100pg)。因此，FI方法没有被广泛采用。相比于EI，光电离(PI)和光化学电离(APPI)方法软得多，但是对于高度易碎的化合物而言仍然产生碎片。Schlag在美国专利No.4,570,066(其通过引用完全并入本文)中描述：用于激光解吸核苷酸和短肽的多光子电离以及其通过超音速射流的冷却所随后利用的多光子共振电离表现为适度软的。由于选择性电离、不足够软且被分析的化合物类别有限，该方法没有被广泛采用。辉光放电已经在用于元素和有机分析的质谱法中长期使用，例如在F.W.Aston的《质谱与同位素》(第二版，朗文格林出版社，纽约，1942，其通过引用完全并入本文)中。在Hunt等人的《分析化学》第47卷(1975)第1730页(其通过引用完全并入本文)中，提出了用于电离处于CI源中的掺杂气体的Taundsen辉光放电。美国专利NO.4,321,467(其通过引用完全并入本文)提出了在mbar水平的气体压力下的后辉光流(flow-afterglow)中进行有机物电离。如在美国专利NO.4,647,772和美国专利NO.4,794,252(这两个专利中的每一个通过引用完全并入本文)中所描述的那样，VG分析经由热喷雾接口引入液体样品，并且在前级真空区域中诱导辉光放电。在美国专利NO.4,849,628(其通过引用完全并入本文)中，McLuckey建议将液体蒸汽从大气压区域采样到处于1至10mbar的气体压力下的前级真空级内的辉光放电中。如在《应用光谱学》第44卷(1990)第1391页和《分析化学》第64卷(1992)第1426页(这两个文献中的每一个通过引用完全并入本文)中所描述的那样，Lubman等人建议在处于大气压下的氦辉光放电中对气体和液体样品进行电离。许多团体已经尝试改进了辉光放电电离源的软度和分析优点。尽管存在各种各样的辉光放电源，所采用的电离方法分为两类：(a)直接电离和(b)化学电离。辉光放电中的直接电离的发生主要源于因受激发的亚稳惰性气体而导致的彭宁电离(Penningionization)，而次要通道对应于从放电离子的电荷转移和对应于电子撞击电离。这样的电离有可能是定量的，但是是硬的(harsh)。例如，Bertand等人在JASMS第5卷(1994)第305页(其通过引用完全并入本文)中将有机分析物暴露于mBar的辉光放电，并且证实了五个数量级的动态范围内的线性信号响应，同时获得具有从EI谱至CI谱的变化的软度的谱。灵敏度和软度均表现为强烈地取决于被分析的化合物和离子源的参数。如由Mason等人在《国际质谱测定法与离子过程杂志》第91卷(1989)第209页(其通过引用完全并入本文)中所示的那样，添加掺杂气体提高分子质子化离子的强度，并且形成类似于CI谱的谱。辉光放电中的化学电离(或者通过辉光放电的采样产物)的发生主要源于从质子化水簇(watercluster)的质子转移，所述水簇源于技术纯的气体中普遍存在的水迹。如由Hansel等人在《国际质谱测定法与离子过程杂志》第149卷(1995)第609页(其通过引用完全并入本文)中所描述的那样，已经刻意地在受控的质子转移反应(PTR)质谱法中促进从水簇的质子转移。如在《应用光谱学》第44卷(1990)第1391页和《分析化学》第64卷(1992)第1426页(这两个文献中的每一个通过引用完全并入本文)中所描述的那样，Lubman等人在处于大气压下的氦辉光放电中对气体和液体样品进行电离。向液体样品添加水显著地改进了有机谱的软度。然而，质子转移反应造成单位浓度的非线性信号响应和不一致的电离。被分析的化合物之间的电离效率在三个数量级内变化。已知的是质子亲合力取决于化合物极性，这解释了各化学类别之间的不一致的电离。在大气(相比于mbar)压下的操作增加了离子分子反应的作用，这解释了分析物相互干扰和基质抑制效应，甚至在充电剂(chargingagent)大量过量的情况下。DART辉光放电的方法已经在Andrade等人的《分析化学》第80卷(2008)第2646-2653页(其通过引用完全并入本文)中描述，其中挥发性化合物与处于大气压下的氦中的辉光放电混合。虽然该方法描述了彭宁电离为主要机制，但是大量的气体碰撞导致因离子分子反应的显著畸变(distortion)。因此，这对于极性化合物而言还产生质子化离子，因此也易于受到区分(discrimination)和干扰效应的影响。因此，辉光放电电离可能(a)在直接GD电离下是定量的，但是是硬的，或(b)在化学电离下是软的，但不是定量的，所述化学电离主要通过从水簇的质子转移实现。在WO2012/024570(其通过引用完全并入本文)中，该公开的专利技术人尝试通过利用调节器(即导电管，用于控制在将放电产物采样到具有分析物的离子-分子反应器中之前等离子体的停留时间)使辉光放电中的直接电离软化。GC入口、净化气体和清洁材料被用来减小淬灭寄生蒸汽(quenchingparasiticvapor)的量。然而，该调节表现为强烈地取决于痕量的蒸汽，严重降低了电离效率，因此选择保持不变—本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质谱分析方法，该方法包括以下步骤：在处于3至100mBar之间的气体压力下的惰性气体内产生RF或DC辉光放电；对通过导电通道(55)的气流内的辉光放电产物进行采样和调节，以便在传送激发的里德伯原子时去除带电粒子；在150℃以上的提升的温度下在封闭的室内将受调节的放电产物与分析物流混合，以便在分析物分子和所述里德伯原子之间产生彭宁反应，以产生所述分析物的离子；通过气流采样所述分析物离子以用于质谱分析；以及以下步骤中的至少一个：(i)由于使突伸通过所述调节通道(55)的绝缘表面带电，导致去除所述调节通道内的电荷；(ii)使分析物流与受调节的等离子体的流同轴混合；以及(iii)在音速射流或超音速射流内冷却所述混合流，以便将彭宁电离的区域减小至冷射流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.04 US 62/046,0301.一种质谱分析方法，该方法包括以下步骤：在处于3至100mBar之间的气体压力下的惰性气体内产生RF或DC辉光放电；对通过导电通道(55)的气流内的辉光放电产物进行采样和调节，以便在传送激发的里德伯原子时去除带电粒子；在150℃以上的提升的温度下在封闭的室内将受调节的放电产物与分析物流混合，以便在分析物分子和所述里德伯原子之间产生彭宁反应，以产生所述分析物的离子；通过气流采样所述分析物离子以用于质谱分析；以及以下步骤中的至少一个：(i)由于使突伸通过所述调节通道(55)的绝缘表面带电，导致去除所述调节通道内的电荷；(ii)使分析物流与受调节的等离子体的流同轴混合；以及(iii)在音速射流或超音速射流内冷却所述混合流，以便将彭宁电离的区域减小至冷射流。2.如权利要求1所述的方法，其中，分析物的所述分子离子在电离过程中或者在可控的碰撞诱导解离的步骤中被部分地碎裂，其中将所获得的碎片谱与电子撞击的库谱相比较，以便识别分析物和进行结构解析。3.如权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括在液体或固体基质内引入较少的挥发性化合物，以在基质流量保持在10ng/s以下的情况下扩大分析物挥发性的范围，以及其中分析物样品通过以下步骤之一被带到气相：(a)进行快速热解吸；(b)进行脉动激光解吸；(c)进行液体样品雾化，其中在经过气溶胶时通过侧向的和反向的气体去除溶剂蒸汽；以及(d)从毛细管电泳或纳米液相色谱以10nL/min以下的流率进行雾化。4.如权利要求1至3之一所述的方法，所述方法进一步包括上游串联色谱分离的步骤，所述上游串联色谱分离的列表包括：(i)GCxGC；(ii)LC-GC；(iii)LC-LC；(iv)LC-CE。5.如权利要求2所述的方法，为了增强分析复杂混合物时的选择性，所述方法进一步包括在离子碎裂的步骤之前对父离子进行质量或离子迁移率选择的步骤。6.如权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括改变碎裂能量的步骤。7.如权利要求1至6之一所述的方法，为了增强分析的选择性，所述方法进一步包括以下步骤：将试剂气体添加到受调节的辉光放电的区域中，从而将里德伯离子转化为试剂离子。8.如权利要求1至7之一所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：利用高分辨率多反射飞行时间质谱仪(58)对被电离的分析物离子进行质谱分析，所述高分辨率多反射飞行时间质谱仪在频繁编码脉动的状态下操作。9.一种质谱分析方法，包括以下步骤：在受调节的辉光放电离子源中进行定量的且软的电离；在时间上交替进行分子量的测量和分子离子的碎裂；以及通过与电子撞击谱库比较来识别化合物。10.如权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括以下组中的至少一个步骤：(i)预先对分析物分子进行多级色谱分离；(ii)预先对分子离子进行质量分离；(iii)对分子离子进行离子迁移率分离。11.一种组装用于质谱设备(50)的离子源的方法，包括：提供限定采样调节通道(55)的反应器室(53)；设置与所述反应器室(53)相邻的辉光放电室(52)；提供突出到所述辉光放电室(52)的内部中的管状电极(51)；在所述反应器室(53)的出口端处设置采样喷嘴(56)；提供用于进行样品引入的毛细管(54)，其中所述毛细管(54)穿过所述辉光放电室(52)、突伸通过所述管状电极(51)、以及至少部分地穿过所述反应器室(53)；以及在允许气体排出的位置上设置机械流体泵(57)，其中所述机械流体泵(57)使气体从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·维尔恩驰寇韦，A·科洛索夫，
申请(专利权)人：莱克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US