[发明专利]用于同位素比质谱法的方法和设备

说明书

本申请涉及用于同位素比质谱法的方法和设备。同位素比质谱法包括：使含有样品的液体移动相流动通过分离装置，所述样品包括具有待定同位素比的至少一种分子物种；在所述至少一种分子物种从所述分离装置出现的至少一部分时间内设定或降低流动通过分离装置的液体移动相的流动速率，以实现所需同位素比精确度；至少在设定或降低流动速率时对已从分离装置出现的所述至少一种分子物种进行质量分析；根据该质量分析从所述至少一种分子物种的至少两个同位素体的质量峰强度确定所述至少一种分子物种的至少一个同位素比，所述质量分析通过足够高以分辨处于所述同位素体中的至少一个的标称质量的两个最丰富的质量峰的质量分辨力来执行。

技术领域

本发明涉及质谱法的领域。本发明尤其涉及同位素比质谱法(IRMS)，且更具体地涉及与液相色谱耦接的IRMS。本发明提供方法和设备两者。

背景技术

常规地，准确且精密同位素测量是在磁式扇形质谱仪上进行，特别是在利用多收集器同时检测同位素的磁式扇形质谱仪上进行。在分析之前，通常使样品在高温下经历氧化、热解和/或还原来产生气态分子，例如CO_x、NO_x、N₂、H₂O和SO₂中的一个或多个(x＝1或2)。随后将气体引入同位素比质谱仪中用于同位素分析。在同位素比质谱仪中，使气体电离并且例如通过比较不同收集器的输出物来测量相应同位素的比率。通常相对于同位素标准物测量所关注的同位素的比率，从而消除测量结果中的任何偏差或系统误差。

近来，已经证明例如Orbitrap^TM质谱仪(赛默科技(Thermo Scientific))的静电轨道阱质谱仪同样能够测量大体上应同样准确的精确同位素比(John Eiler，2016年1月在Clumped Isotope Workshop中所演示；John Eiler等人，在2016 ASMS会议时的海报)。已使用采用耦接到气相色谱(GC)柱的电子碰撞电离和采用使所述GC柱的下游更宽的波峰的轨道阱质谱仪得到这类结果。然而，由于液体中的较慢扩散，呈直线式扫描体形式的峰增宽的概念难以在LC设定中实施。这将致使流出物中的不均匀性并且因此致使测量重现性降低。

使用耦接到质谱仪的液相色谱(LC)对精密且准确同位素比的测量已出现具体问题。LC是生物化学、生命科学和药理学领域中用于分离混合物中的分子组分的已有技术。典型样品包含溶解于有机溶剂或水溶液或包括水和有机溶剂的介质中的有机分子。对于这类样品，分子与溶剂的分离一般使用例如高效液相色谱(HPLC)、毛细管区带电泳(CZE)和尺寸排阻色谱(SEC)的技术用有机移动相实施。然而，将同位素比质谱仪耦接到液相色谱系统存在技术挑战，由于LC移动相通常基于有机溶剂和/或包含含碳缓冲液，并且因此产生与所关注有机样品分子相同的氧化或还原产物物种，因此干扰同位素分析。如下文所确认，已对液相色谱与IRMS的耦接进行多种尝试。

《用于纳克量的非挥发性有机碳的碳同位素分析的移动线装置(Moving-wiredevice for Carbon Isotopic Analyses of Nanogram Quantities of NonvolatileOrganic Carbon)》(A.L.Session、S.P.Sylva和J.M.Hayes，《分析化学》，2005,77,6519-6527)，描述一种用于分析溶解于溶液中的非挥发性有机样品的¹³C比率的方法。分离系统的输出溶液在镍导线上干燥以从样品去除移动相。接着燃烧残余样品并且通过IRMS分析逸出的CO₂。然而，这一方法的精确度和灵敏度都受到导线内由碳产生的高背景水平的CO₂限制。由于固有的不可靠性，移动线耦接市售已失败。