[发明专利]一种低压下产生分析用离子的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生分析用离子的方法和装置，特别是在较低气压下通过多种方式产生离子并将该多种离子源复合使用的电离方法和装置。

背景技术

对于大分子(如蛋白、多肽、DNA分子)的质谱分析，通常需要较柔和的电离方式。目前应用于此领域的电离方法通常有：电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI)。这两种电离方式各有优缺点，比如，ESI可以产生多电荷离子，搭配高分辨的质谱可以方便的对大分子定性，所以ESI源目前得到了极为广泛的应用，但ESI一般不能同时满足高通量和高灵敏度；MALDI产生的离子一般是单电荷，但是搭配质量范围高的飞行时间质谱(TOF)仍然可以对大分子进行分析，而且TOF技术和TOF-TOF技术的发展使得MALDI在保证一定灵敏度的情况下，可以进行比ESI更高的通量分析，不过MALDI源跟液相色谱的搭配比较困难，而且其本身制样过程比较费时。如果能够将两者结合起来使用，不仅可以同时发挥两种电离方式的优点，避免单独使用时的缺点，而且可以极大的扩展单台质谱仪离子源的应用范围。

但目前为止，对每一台质谱仪，这两种不同的电离方式还不能同时使用，或者在保持各自最优工作条件下，不能方便的切换使用。造成这个问题的主要原因在于不同离子源的工作气压不一样，ESI的工作气压一般是大气压，而MALDI源的工作气压一般要低于10-4torr。这样带来的不同气压接口的问题，使得ESI源和MALDI源很难简单切换。专利US6515279，US2008/0067345和US2010/0096542都提出了ESI和MALDI装配于同一台质谱仪并进行切换的方法，但都需要较复杂的机械装置，甚至需要停掉真空再重新抽气等操作，费时费力。尽管已经出现了大气压的MALDI技术(Laiko VV，Anal.Chem.72：652-657，2000)，但是由于电离效率和传输效率的原因，使得灵敏度很难跟真空下的MALDI技术相比较，而且，大气压MALDI源和真空MALDI源的应用范围也有所差异，不能完全相互代替。另一方面，US7621344专利提出一种低压下进行电喷雾的方法，可在10torr及以上气压范围内得到稳定、干净的电喷雾，如果去溶剂化充分，在其中的某段气压内还可以得到比大气压更高的灵敏度。但并没有指出可以将低压电喷雾与低压的MALDI源匹配共同使用。

而且，两种离子源对后级离子传导或分析装置的要求通常不同，比如对于MALDI，通常会搭配飞行时间质谱做质量分析器，这主要是因为MALDI所使用的脉冲激光会产生脉冲的离子流，与飞行时间的脉冲加速、飞行并检测的特点正好匹配，而ESI源形成的离子流是连续的，如果做普通的脉冲检测会造成灵敏度和定量性能的大幅降低。这也是ESI源与MALDI源在很长时间以来没有得到匹配使用的又一原因。不过，最近四极杆-飞行时间或者离子阱-飞行时间仪器的发展使得对离子传导、分析装置的要求可以统一化，比如：对MALDI源，可以在源后使用较高气压的缓冲气(如10mtorr左右的氦气)使得离子冷却并形成半连续流，然后再进入四极杆或多极杆传导装置进行传输，这样可以取得较好的定量性；对于ESI源，如果使用飞行时间质谱做质量分析器，可以在离子进入飞行管之前先在离子阱里储存一段时间，再脉冲发射进飞行管，这样来减少离子损失，提高灵敏度。也就是说，把两种离子源做到同一台质谱仪上，在离子传导和分析装置的要求方面，已经没有障碍。

另一方面，在专利US2005/0199823和文献Rapid Commun.Mass Spectrom.2005，19，3701中将ESI后电离技术与激光解吸技术匹配使用，即所谓的电喷辅助激光解吸电离(ELDI)，这种技术已经在质谱直接分析领域取得了成功。甚至可以用文献Science 2004，306，471中说明的技术，将ESI的喷雾液滴直接与大气压下放置于样品台的样品分子相互作用，产生样品离子，这就是所谓的解吸电喷雾技术电离(DESI)。还有，大气压的MALDI技术现在也经常被做为一种直接分析方法来使用。但是，这些直接分析方法都实施于大气压下，产生的离子在进入真空系统时会有巨大的损失。在专利201010165176.4中提出了一种将大气压解吸和低压ESI后电离结合的技术，将中性分子而不是离子从大气引入真空系统，来提高引入效率。但是，即使是中性分子，仍然会在真空接口处产生损失，离子源灵敏度仍然不够高。所以，我们需要的应该是这样一种技术，它不仅可以将ESI、MALDI相关的这几类直接分析离子源分别或结合使用，而且必须要使得该离子源的灵敏度也能得到提高。

发明内容