[发明专利]一种制备分子加合同位素离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及分析仪器领域，具体是指一种利用泰勒锥原理制备一种分子加合同位素离子的方法。

背景技术

自从80年代中期，2002年诺贝尔化学奖获得者之一John B.Fenn将电喷雾离子源应用于大分子质谱分析以来，20多年过去了，对于电喷雾离子源机理，还是停留在两个模式：Ion Evaporation Model(IEM)离子蒸发，与Charged Residue Model(CRM)电荷残留机理。电喷雾离子源的基本结构与90年代的没有本质上的区别。

电喷雾离子源的基本结构就是在一个中空的金属或玻璃毛细管中间充满液体，对着质谱仪的离子入口，在液体上加上正或负高电压，在大气中形成正负离子，质谱仪的真空系统将一部分离子吸入质谱仪的质量分析器。

对于电喷雾离子源，尽管电离几率很高，几乎达到100％，但是将分子离子传输到质谱质量检测器的有效离子，只有总离子数的0.01％到0.1％之间。

为了解决上述问题，很多发明人发明了不同机构的电喷雾离子源，参考专利号为：美国US 4861988、US 5412208、US 5432343、US 6992299、US 5504329。但是所有的发明都是将电喷雾离子源的发射针尖处在大气之中，离子流与液体流量关系密切，无法在大流量范围内100纳升/分～100微升/分得到稳定的离子发射，并且离子传输效率没有得到明显的改善。

对于泰勒锥的形成，在《计算机与应用化学》第28卷第11期有相应的公开说明，其中通过控制电压大小,使得溶液在毛细管管口始终形成液滴而不滴落,这时,毛细管下端的液滴为凸形的半球状溶液在毛细管管口同时受到表面张力和电场力的作用,随着电场强度增大,溶液中的同性电荷聚集在液滴表面,表面电荷产生的电场引起液滴变形当电压达到某一临界值Vc时,管口处的溶液由半球形逐渐变为锥形,平衡时其半顶端角大约为493,这一带电的锥体被大家称为泰勒锥(Tay lor Cone)。

电喷雾离子源(ESI)是目前液相色谱-质谱(LC-MS)联用最常用的接口,属软电离方式,可用于研究热不稳定和极性较大的化合物.由于可产生带多电荷的分子离子,电喷雾离子源也可用于研究蛋白质等生物大分子.Fenn等最早证明了ESI在生成生物分子离子方面的适用性,直到20世纪60年代,Dole等[1]生产出第一台基于电喷雾的质谱仪.之后,Fenn等[2]使用ESI串联四级杆检测器对分子束进行检测,意识到Dole离子源存在缺陷,并对结果进行解释,修正了离子源喷针和端板之间的距离,从而降低了喷针电压.Fenn所设计的离子源后来演变成Fenn-Whitehouse设计[3].该设计使用玻璃毛细管将离子从大气环境输送进第一真空室,可根据需求选择不同内径毛细管.1987年,Bruins等[4]将气动辅助喷雾器引入电喷雾接口.雾化气体有助于稳定电喷雾,保持流速接近0.2mL/min,适用于液相串联ESI-MS.允许喷嘴和对电极之间有较大的距离,减少了电晕放电的发生.同时,降低了喷雾过程对喷嘴位置的依赖,若离轴放置喷嘴,可以获得更高的灵敏度.此后,电喷雾离子源结构设计经过了一系列改进,对其工作原理也有了越来越深刻的认识。

目前，技术人员一直强调在泰勒锥发生器(在本申请中，将形成泰勒锥现象的装置称作为泰勒锥发生器)中毛细管内的液体是产生离子的根本，而对于毛细管出口处的液体是否会被电离等现象一直未知。在现实需求中，为了得到同位素的离子化，通过现有技术中的泰勒锥形成的作用，导致同位素离子化过程中会需要很高有成本，所以，对于同位素离子的应用受到相当的限制。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，充分利用技术理论的支持，突破传统对泰勒锥形成中电离液体的现象分析，得出了电离液体不仅有毛细管内液体的部分，对于毛细管出口处的气氛、液体蒸汽(气体)等都具有电离现象。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：