用于液体基质辅助激光解吸/电离质谱法的改进型离子源靶制造技术

本发明专利技术涉及适合于在液体基质辅助解吸／电离（ＭＡＬＤＩ）法，例如红外（ＩＲ）液体ＭＡＬＤＩ质谱法（ＭＳ），优选的是使用飞行时间型仪器中与液体介质（例如甘油和乳酸）一起使用的改进型离子源靶。这种改进型靶包括：（ａ）适合于在离子源中使用的靶板（３），所述板有一个向外的表面；和（ｂ）被屏蔽的样品穴，包括：（ｉ）一种在所述向外的表面形成的样品穴（４），所述样品穴有样品穴口和样品穴体积，适合于容纳液体样品（５）；和（ｉｉ）带孔的样品穴屏蔽板（１），所述屏蔽板覆盖所述样品穴口，并有一个或多个出口孔，在样品穴内形成的离子通过这些孔逸出或被抽出。本发明专利技术还涉及使用这种改进型离子源靶的离子源、质谱分析仪、ＭＡＬＤＩ方法和质谱分析方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基质辅助激光解吸/电离(MALDI)领域和MALDI质谱法(MS)。更具体地，本专利技术涉及适合于在液体MALDI法中与液体基质(如甘油和乳酸)一起使用的改进型靶，例如在红外(IR)液体MALDIMS中所用的，优选的是使用飞行时间(TOF)型仪器。本专利技术还涉及使用这种改进型离子源靶的离子源、质谱仪、MALDI方法和质谱法。在用于解吸法的激光的选择中，两个因素是主要的。首先，向样品的高效可控的能量传递要求在激光波长下分子的共振吸收。因此，以可以与电子状态耦合的紫外光(UV)或者以可以激发再振动状态的中红外(中-IR)的激光发射到目前为止表现出最好的结果。第二，为了避免热分解，能量必须在非常短的时间内被传递。通常使用在1-20纳秒数量级持续时间的激光脉冲或“发射”。给定短的脉冲持续时间，并且激光束可以容易地聚焦在比离子源的其它尺寸小的点上，所以，基本在空间和时间的点源处产生离子，作为“束”离子。离子的这种脉冲解吸便于使用飞行时间(TOF)型质量分析仪，它可对于每次激光发射记录完整的质谱。然而，LDI法也可以适用于其它质谱仪，包括磁象限仪、四极仪、傅里叶变换离子回旋加速器共振(FT-ICR)和离子阱型仪器。在飞行时间(TOF)型质量分析仪中，离子速度被用来测定其质量电荷比(m/z)。离子束被一般为1-30kV的电势加速到固定动能。在离子束内特定离子的速度正比于(mi/zi)-1/2，其中，mi/zi是离子的质量电荷比。然后让离子通过长度一般为0.1-3米的无电场区域，在这里它们被分成一系列空间上不连续的各个离子束，每个离子束以其质量和电荷的速度特性运动。在无电场区域末端的检测器在每个离子束撞击它时，产生一个信号。检测器信号的记录与时间的函数关系即为TOF质谱。在对所有离子都相同的起始时间与各个离子到达检测器的时间之间的差值正比于(mi/zi)+1/2，所以可以用来计算离子质量。然后，这种计算可以用来把谱图的轴从时间转变成质量电荷比轴，产生常规的质谱。质谱仪的性能通常用质量精度和质量分辨能力来描述。质量精度是涉及为给定离子信号赋予质量值的误差的量度。它一般表示为质量赋值误差除以离子质量的比值，常常表示为百分比。质量分辨能力(也称为“质量分辨率”)m/δm是仪器从类似质量的离子产生分开的信号的能力的量度。对于TOF仪器，它一般表示为给定离子信号的质量m除以信号的总宽度δm，δm在最大强度的一半(FWHM)的点之间测量。对于TOF仪器，决定质量分辨能力的因素包括离子产生时间、初始速度分布、和抽出时间。例如，常规的或“线性”TOF质谱仪可以被修改以包括一种“离子镜”，从而产生一种“反射”TOF质谱仪(reTOF)，它可以校正由于初始能量分布产生的峰宽分布。反射结构有效地增大了分离过程中离子的路径长度，因此延长了分析时间，所以增大了对亚稳效应的敏感性。本文以常规意义使用术语“亚稳”来描述一般在质量分析过程中在离子形成之后和检测之前的某一时刻分裂的离子。由于大多数质谱仪依赖根据质量和电荷进行的物质的分离，所以，大离子分裂成两个或多个更小的物质将改变分离参数的中间飞行距离。例如，考虑离子束M1+，其中某些离子在飞行中衰变(在TOF仪器的无电场区域)，形成(更轻的)子体产物离子M2+，和中性的子体产物物质M30。如果在分裂后，离子经受加速电势(例如反射仪器中的离子镜)，那么，母体离子和子体产物离子将具有不同的速度。母体离子M1+和子体产物离子M2+都将被检测，但是，根据分裂的准确时间和加速电势，后者为在M1+和M2+中间的质量。这可能导致强度从M1+到更低质量的拖尾，以及随之发生的分辨能力降低。亚稳效应很大程度上依赖于特定的母体离子(例如对于不稳定且高质量的离子，其亚稳效应更大)、以及内能的量和分布。因此，在导致断键和分裂的能级上储存大部分内能的离子化方法常常产生明显的亚稳效应。对于TOF仪器，亚稳效应随质量增大而增大，因为更重的离子有更长的分析时间，因此有更多的机会在检测前分裂。对于反射TOF(reTOF)仪器，路径长度(和飞行时间)也增长，再一次为检测前的分裂提供了更多的机会。例如，还表明在TOF仪器的无电场区域增大背景压力以增大亚稳效应。例如见Berkenkamp，1997。改善TOF仪器中的质量分辨能力的努力一般依赖于聚焦方法，以便使飞行时间对初始条件的依赖性最小化。这类方法的实例包括“速度聚焦”(一般在空间分布窄时使用)和“空间聚焦”(一般在速度分布窄时使用)。例如见Vestal，1998。一种“速度聚焦”的方法使用离子的延迟抽出，与离子的直接和恒定(静态)抽出相比。在“静态抽出”法中，离子从其形成的瞬间开始，经受大的恒定加速电势(例如10-20kV)。在“延迟抽出”(DE)法中，也称为“时间滞后聚焦”，加速电场的施加在离子形成后延迟一段时间Δt。例如，离子在形成后在无电场环境中度过最初的几百纳秒，然后施加加速电势。改善固体MALDI的分辨能力的另一种努力在美国专利5,777,324(Hillenkamp，1998)中描述，即试图通过离子的热能化来产生更均匀的速度分布。该专利提出使用盖子、隔板或舱室来阻止或容纳在LDI过程中在隔板区域内形成的热柱，从而在质量分析之前使离子热能化。然而，没有提供证实对于所提出的改进所设想的益处(提高分辨能力)的数据。描述了许多对于固体MALDI的包容结构。在一种情况下，在工作台的平表面顶部上构造一个有一个或多个出口孔(图3A和3B，第5栏61行到第6栏11行)的盒形舱室(而不是从表面本身刻出)，其尺寸可以与照明点一致，即10-500微米(第5栏61到第6栏11行)。然而，关于出口孔的数量、尺寸或排列，没有提供说明。在另一种情况下，使用由纸浆基纤维纸(如实验室滤纸)、玻璃、陶瓷或聚合物材料形成的不导电纤维或多孔护层(图9A和9B，第8栏48行到第10栏16行)进行包容。其它“敞开”的包容结构包括敞开的管子(图5A)、单斜面结构(图6A)、敞开的壁(附图说明图11和12A)、销(图10和12B)。在每种情况下，包容结构在离子抽出区域内，并且可以假定承受大范围的电场穿透/畸变。从20世纪60年代初开始，激光解吸/电离(LDI)已经与质谱仪组合使用。在20世纪80年代中期，已经认识到，利用合适的基质成分，可以明显增大可解吸成完整离子的分子质量的上限(当时，对于生物聚合物，约为1000)，并且产生了“基质辅助LDI”(MALDI)。例如见Hillenkamp等人，1991a、1991b、1992。典型地，作为现在维持不变的技术，通常仅表现出每个分子中等吸收性的低浓度的分析物分子被嵌入由小的高吸收性物质组成的固体或液体介质中。已经表明为有效的固体基质的实例包括2，5-二羟基苯甲酸(DHB)、DHB与10％的5-甲氧基水杨酸的混合物、芥子酸、α-氰基-羟基肉桂酸、烟酸、4-羟基吡啶甲酸、琥珀酸、尿素和三羟甲基氨基甲烷缓冲液。甘油和乳酸是在IR MALDI中已使用的液体基质的实例。3-硝基苄醇已经用作UV MALDI的液体基质。在Bahr等人的1994和Hillenkamp等人的1991c中讨论了MALDI法的目前的评述。特别是用甘油，MALDI的用户不得不应付要求足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合在基质辅助激光解吸／电离（ＭＡＬＤＩ）设备的离子源中使用的改进型离子源靶，所述改进型靶包括：（ａ）适合于在离子源中使用的靶板，所述板有向外的表面；和，（ｂ）被屏蔽的样品穴，包括：（ｉ）在所述向外的表面形成的样品穴，所述样 品穴有样品穴口和样品穴体积，适合于容纳液体样品；和（ｉｉ）带孔的样品穴屏蔽板，所述屏蔽板覆盖所述样品穴口，并有一个或多个出口孔，在样品穴内形成的离子通过这些孔逸出或被抽出。

【技术特征摘要】
GB 1999-9-27 9922837.11.一种适合在基质辅助激光解吸/电离(MALDI)设备的离子源中使用的改进型离子源靶，所述改进型靶包括(a)适合于在离子源中使用的靶板，所述板有向外的表面；和，(b)被屏蔽的样品穴，包括(i)在所述向外的表面形成的样品穴，所述样品穴有样品穴口和样品穴体积，适合于容纳液体样品；和(ii)带孔的样品穴屏蔽板，所述屏蔽板覆盖所述样品穴口，并有一个或多个出口孔，在样品穴内形成的离子通过这些孔逸出或被抽出。2.根据权利要求1的改进型离子源靶，其中，所述靶板和所述屏蔽板由金属或金属合金形成并且是导电的，所述屏蔽板与所述靶板电连接。3.根据前述任一权利要求的改进型离子源靶，其中，所述样品穴具有圆柱形、球形部分、或圆锥形、或其组合和或叠合的截面轮廓。4.根据前述任一权利要求的改进型离子源靶，其中，所述屏蔽板有许多孔。5.根据权利要求1-4的任一项的改进型离子源靶，其中，所述屏蔽板由丝网格板、圆孔网格板或狭缝网格板形成。6.根据权利要求1-4的任一项的改进型离子源靶，其中，所述屏蔽板由孔型格板或狭缝格板形成。7.根据权利要求1-4的任一项的改进型离子源靶，其中，所述屏蔽板由密度约100-1000目、透明度约40-90％的丝网格板形成。8.根据前述任一权利要求的改进型离子源靶，其中，在所述样品穴口的周边有屏蔽板凹槽，适合于容纳所述屏蔽板。9.根据前述任一权利要求的改进型离子源靶，它具有许多被屏蔽的样品穴。10.根据权利要求9的改进型离子源靶，其中，单一的带孔样品穴屏蔽板覆盖许多样品穴。11.根据前述任一权利要求的改进型离子源靶，它还包括置于所述样品穴中的液体样品，所述液体样品包含分析物成分和液体基质成分，其中，在所述液体样品表面与所述屏蔽板之间存在空隙，并且所述液体样品不接触到并且不包封所述屏蔽板。12.一种适合在使用基质辅助激光解吸/电离(MALDI)的质谱仪中使用的...

【专利技术属性】
技术研发人员：RK克拉默，
申请(专利权)人：路德维格癌症研究所，
类型：发明
国别省市：GB[英国]