[发明专利]用于通过液体射流解吸电离的方法和装置

说明书

技术领域

本发明的主题是一种用于将凝聚相(condensed phase)样品的组分转 换成气态离子及其分析的方法和装置。

在执行根据本发明的方法期间，使得高速的液体射流(liquid jet)与 所述样品的表面碰撞(impact)。在液体与样品表面碰撞时形成的液体小 滴(droplet)带走样品的组分(解吸步骤)。在溶剂蒸发之后剩余的样品 本身是气态离子，或者其通过外部作用-加热、电磁作用等可转换成气态离 子(用于提供气态离子的可选步骤)。优选通过质谱或离子迁移谱来分析 所获得的气态离子(检测步骤)。

背景技术

为了分析气态或挥发性材料，传统上已经发展了质谱电离方法。这些 电离方法的缺点在于，它们缺乏分析不挥发性化合物的能力。该类化合物 包括，例如，肽、蛋白质、核酸、碳水化合物。从二十世纪七十年代开始， 已经发展了电离方法的新家族，其能够在气体/液体界面上将凝聚相的分子 直接转换成离子，并且随后将初生的离子转换到气相。由于利用所形成的 离子的解吸来耦合，这些电离方法总称为“解吸电离”。第一种解吸电离 方法是通过电场产生的所谓的场解吸电离，其利用在尖锐的表面特征的边 缘周围形成的高电场梯度来平行电离和解吸在表面上存在的分子[Beckey， H.D.，Organic Mass Spectrometry 6(6)，6558-(1972)]。该方法的缺点在于， 样品必须被沉积到发射体针的极边缘上，并且发射体尖端的几何形状对电 离效率有很大影响。

解吸电离方法的下一代是基于通过利用用于电离的所谓的分析束来电 离的替代的电离方法。在该方法中，使得包括高能离子、原子或光子的束 与所研究样品的表面碰撞。分析束在表面上的碰撞产生源自所研究表面的 一些气态离子和分子。利用分析束的第一种方法是等离子体解吸电离，其 采用通过放射性衰变所产生的高能粒子[Macfarlane，R.D.et al.，Science， 191(4230)，920-925(1976)]。

虽然在等离子体解吸情况下，利用限定不良的束，但是，实际上在同 时发展的二次离子质谱(SIMS)采用被电势差加速的离子的限定良好的分 析束[Bennighoven，A.，Surface Scicence 28(2)541-(1971)]。由于离子束的 小直径，SIMS提供优良的空间分辨率，但是，经历SIMS电离的分子的 分子量范围却受到限制。也可以将该方法用于深度分析(in-depth analysis)，然而，在这种情况下，由于所形成的离子包含仅仅1个或2个 原子，因此分子量限制更苛刻。在SIMS电离的情况下，首次发展了对液 体样品的研究[liquid SIMS；LSIMS，Aberth，W.，Analytical Chemistry， 54(12)：2029-2034(1982)]。与原始方法相比，LSIMS具有放宽的范围限制， 例如，可以通过其来电离小的蛋白质分子。LSIMS的缺点在于，必须使样 品溶解在具有高表面张力和低蒸汽压的溶剂例如甘油中。该步骤通常涉及 溶解度问题，并且，固体样品的溶解明显地排除获得有关样品分子的空间 分布的信息的可能性。

LSIMS的另一已发展的方案是“快原子轰击”(FAB)方法[Williams， D.H.et al.，JACS，103(19)：5700-5704(1981)]。该技术基于惰性气体离子的 静电加速、随后中和，获得可用于电离的仍具有高能级的惰性气体原子的 中性束。FAB电离也适于分析液相样品。

SIMS技术的另一发展方向已被引导至所谓的大簇碰撞(MCI)电离 [Massive cluster impact；MCI，Mahoney，J.F.，Rapid Communications in Mass Spectrometry，5(10)：441-445(1991)]，其利用多电荷(multiply charged)甘油簇来替代常规采用的金离子。该技术可被用于分析固体表面， 并且在实践上不限制所分析的分子的重量。与SIMS相比，该技术的另一 个优点在于，形成可以通过质谱来更有效分析的多电荷离子。

上述方法的共同缺点在于，它们都严格地工作在高真空条件下。因此， 样品被引入质谱仪的高真空状态，这需要严格限制样品的成分和尺寸。