[发明专利]一种三相样品进样和电离的装置

说明书

本发明披露了一种样品进样和电离装置，特别涉及一种质谱电离装置和方法。为了拓展质谱仪器的应用范围，本发明集成了电喷雾进样，光解析光电离源和放电电离源，从而实现了气体，固体和液体进样和电离。本发明特别适用于质谱仪和离子迁移谱仪，极大地拓宽了待检测样品范围和灵敏度。

技术领域

本发明涉及质谱的进样和电离装置，特别涉及一种实现多种进样和电离方法的复合电离源。

背景技术

所有质谱仪器均包括进样系统，电离源和质量分析器三部分。其中进样系统和电离源决定了质谱仪检测样品的种类，形态，分子量大小和谱图特征等。目前常用的离子源包括电喷雾电离源（ESI），大气压化学电离源（APCI），光电离源（PI），化学电离源（CI），二次离子源（SIMS），基质辅助激光电离源（MALDI），激光解吸光电离（LDPI）等。进样方式包括气体直接进样，大分子ESI源进样，将分子传输至真空后的激光解吸进样等。这些进样方式可以分别处理气相，液相和固相样品。不同的进样方式与电离源相结合，可以满足大部分实际样品的质谱分析需求。但由于进样方式的差别很大，工作气压和电离方式均不相同，难以将多种进样方式和电离源结合在一起。

对于大分子（如蛋白，多肽，DNA分子等）的质谱分析通常使用电喷雾为进样和电离方式。电喷雾与液相色谱结合，可以产生多电荷离子，在高分辨率质谱上可以方便地对大分子分析，因此在生物大分子分析中得到了广泛的使用。但对于极性比较弱的分子，电喷雾源的电离效率很低。激光解吸光电离是一种类似与基质辅助激光电离的进样方式，不同与基质辅助激光电离需要样品前处理，它可以将未经处理的样品输送至真空腔并使用激光解吸产生气相分子，产生的气相分子被一束紫外激光电离，电离后的离子被传输至质量分析器。

US4988879披露了一种利用两束激光分别解吸和电离样品的装置。电离后的离子被静电场推斥至飞行时间质量分析器。由于解吸后的分子形成的分子团持续时间非常短，离子电离和传输效率都很低，因此灵敏度不高。此外，两束激光之间需要有一定的时间间隔，这种设置对不同质量的分子有质量歧视效应。

由于工作气压的不同，电喷雾电离和激光解吸光电离难以同时使用。电喷雾电离工作气压为大气压，激光解吸光电离一般需要工作在5 Torr 以下。这一问题导致电喷雾电离和激光解吸光电离之间很难简单切换。专利US651529，US2008/0067345和US2010/0096542都提出了电喷雾电离和基质辅助激光解吸电离装配与同一台质谱仪并进行切换的方法，但都需要比较复杂的装置，甚至需要停掉真空在重新抽气等操作，费时费力。

放电电离是一种简单有效的电离方式，根据气压的不同，其产生碎片离子的方式和强度均不同。放电电离均需要较高的电压施加在放电针上，导致放电针的电场影响离子传输电场，使离子通过率降低。

发明内容

为了满足质谱仪对多种样品进样方式的需求，本发明将多种进样方式和电离源结合，提高质谱仪对不同样品的适应能力。专利CN 103295873 披露了一种低压下产生分析用离子的方法和装置，将电喷雾和基质辅助激光解吸电离在较低的气压下实现，但实现方法中将电喷雾和基质辅助激光解吸电离设计在同一真空室内，使电喷雾电离或基质辅助激光解吸电离不在最佳工况下工作，导致灵敏度不及单项离子源。

本发明采用光解吸光电离，不仅提高了光解吸光电离时离子传输效率，而且很好地兼容了传统的电喷雾电离源，是一种较为理想的结合方法。

为解决气压不兼容问题，本发明在切换到光解吸光电离时，将进样口堵住并关闭粗真空接口，使光解吸光电离电源工作在最佳气压下。

电喷雾电离对于极性分子有很好的电离效率，但对非极性化合物，电离效率非常低。为解决这一问题，本发明使用放电针，利用放电产生的电子和离子提高对非极性化合物的电离效率。