[发明专利]具有软电离辉光放电和调节器的质谱仪

说明书

技术领域和背景技术

与质谱分析配套的气相色谱法（GC-MS）能在环境分析中用于从介质（诸如食物、土壤或水）中提取感兴趣的样品（其可能在丰富化学基质内包含杂质）。在实例中，利用气相光谱分析（GC）样品被及时分离，并且将样品注入电离源中以利用质谱（MS）分析将化合物电离并进行鉴定。

一些GC-MS法采用电子电离（EI）离子源以利用电子轰击法将样品或化合物电离，从而生成片段光谱。通过将所生成的光谱与标准EI光谱库作比较来鉴定化合物。这项技术能被用于在几个皮克（pg）到数十纳克（ng）的动态范围内每次运行就鉴定多达100种化合物。

二维气相色谱法（GCxGC）能将鉴定范围拓宽至每次运行鉴定数千种被分析的化合物，但是EI光谱不可以为多种特别易碎和易挥发的分析物提供足够的分子峰统计值。这能影响和污染正确的鉴定。

一般而言，相对较软的电离方法，诸如化学电离（CI）和场电离（FI），可用于提供期望的分子峰信息。CI可利用质子转移的离子分子反应，且选择性高（例如，这为质子亲和力低的化合物提供强的抑制和干扰）。然而，CI源可能与快速气相光谱分离不相容，并且与具有10-20ms的峰的二维气相色谱法不兼容。FI非常普遍，但可能很复杂、不稳定和不敏感，其典型的检测极限值为100pg（即，比电子电离法低两个量级）。

光致电离（PI）为另一种软电离法，其已与具有适中极性的化合物相关地使用。在一个例子中，密封UV灯被用于电离GC洗脱剂，且随后测量离子电流，或者利用分光法鉴定离子化合物。已提议在大气条件下实施PI以用于GC-MS分析。在实例中，PI另外伴有在大气压下内能的衰减，这样能使其比真空UV电离更软。可添加丙酮或苯的掺杂剂蒸汽以提高效率。然而，由于最终生成的离子，诸如M⁺离子、MH⁺离子、离子束和碎片离子，可能导致光谱的解读发生混乱。此外，与EI相比，在PI中具有范围宽得多的取决于电离效率的化合物。

还采用了辉光放电（GD）电离法。已采用在1-10mbar的气压下利用辉光放电直流电离，但是有机化合物表现出可与利用EI源时发生的裂解（fragmentation）相比的明显裂解，从而将检测极限限制为约1皮克。即使在增加气压时，仍然观察到显著的裂解。大气压下GD和反应区域的分离使效率降低，并且导致大范围的化合物（诸如极性和非极性的有机化合物）的不一致（non-uniform）的电离。

简而言之，一般的GC-MS的分析测量值不令人满意，需要改进的电离方法，该电离方法大范围的极性和非极性化合物的一致（uniform）的电离效率的。

发明内容

通常，本发明涉及一种用于形成软电离辉光放电（GD）的光谱仪的源和使用软电离辉光放电的方法。具体地说，光谱仪的源包括调节器，所述调节器软化电离辉光放电，以保证大范围的极性和非极性分析物的基本一致的电离效率，同时使分析物的碎片数量最少。这种调节器和调节方法提供了用于方便分析分析物的复杂且易碎的样品的工具。此外，能利用软电离GD源和其它电离源（诸如电子碰撞（EI）电离和光致电离（PI）源）对分析物进行分析。

有利地，用于形成软电离GD的光谱仪的源和使用软电离GD的方法相对于其它电离方法改进了检测复杂且易碎分析物的能力，并且具有对（例如约0.1皮克）分析物高度敏感的一致的电离。

本发明的一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中给出。根据描述、附图且根据权利要求，其它方面、特征和优点将变得明显。

附图说明

图1A提供了具有软辉光放电电离源的示例性质谱仪系统的示意图；

图1B和1C提供了用于操作质谱仪系统的操作的示例性结构；

图2提供了使用多个电离器的示例性质谱仪系统的示意图；

图3A提供了示例性质谱仪系统的示意图；

图3B和3C提供了用于操作质谱仪系统的操作的示例性结构；

图4提供了示例性数据的图示，其示出了有关APPI和APCI电离法的对齐的光谱和典型的质谱；

图5提供了示例性数据的图示，其示出了相比于在样品上的一致电离的电子碰撞（EI）电离，APPI和APCI法下的相对电离效率；

图6提供了示例性数据的图示，其示出了与EI法中的分子离子残余率相比较的APPI法中的分子离子残余率；

图7提供了示例性数据的图示，其示出了软辉光放电法中的相关电离效率；