[发明专利]高压质谱测定的电喷射离子化接口和相关方法

说明书

政府资助申明

本发明在美国陆军研究办公室授予的政府资助号W911NF-12-1-0539下进行。美国政府对于本发明享有某些权利。

技术领域

本发明涉及质谱测定，特别适用于高压质谱仪。

背景技术

质谱测定(MS)由于其灵敏度、通用性和提供分子的化学和结构信息的能力是一种功能强大的分析技术；正因为如此，它经常成为各种各样的应用的首选检测方法。电喷射离子化(ESI)显着扩大了质谱分析的范围，将其扩展到包括生物分子和其他液体分析物。ESI为诸如液相色谱(LC)或毛细管电泳(CE)等液相色谱分离与MS检测的耦合提供了一种简便的方法。因此，LC-MS已成为诸如蛋白质组学、环境监测、药物开发和临床诊断等领域中广泛使用的分析工具。然而，传统的LC-MS系统通常仅限于专门实验室，因为它们庞大、昂贵、复杂并且需要大量的电力。传统质谱仪由于其尺寸、重量和功耗(SWaP)较大而不适用于这些情况。参见例如Whitten等人的Rapid Commun.Mass Spectrom.2004，18，1749-52。LC-MS系统的微型化受到对泵、阀门和管道的坚固系统的需求的限制，而质谱仪则受到低压操作的限制，低压操作传统上需要体积庞大、易碎和昂贵的涡轮分子泵。

与耦合ESI源和MS系统相关联的难点之一是必须将离子传送到真空中进行质量分析。参见例如Page J.S.等人的″Ionization and Transmission Efficiency in an Electrospray ionization-mass Spectrometry Interface.″J.Am.Soc.Mass.Spec.，2007，18(9)，1582-1590。从ESI源通过毛细管入口系统传输的离子流会减少高达三个数量级。这些损耗主要发生在从较高压到较低压力(即在毛细管入口的任一侧)的转移区域中，并且在传统的ESI-MS中通常使用这些区域中的两个或更多个区域。参见例如S.A.Shaffer、K.Tang、G.A.Anderson、D.C.Prior、H.R.Udseth、R.D.Smith的Rapid Communications in Mass Spectrometry，1997，11，1813-1817。这对耦合ESI与HPMS提出了重大挑战。

发明内容

本发明的实施例提供了与高压质谱(HPMS)耦合的电喷射离化装置。质谱仪可以具有与直流电源电连通的大气导电入口，以将来自ESI装置的离子导入质谱仪。HPMS可以具有单室结构或双室结构。诸如微型圆柱形离子陷阱(mini-CIT)之类的质量分析器可以驻留在单真空腔室或双真空腔室设计的真空腔室中。

一种电喷射离子化(ESI)质谱仪分析系统，包括：ESI装置，具有至少一个发射器，所述发射器配置为电喷射离子；以及

与所述ESI装置的至少一个发射器流体连通的质谱仪。ESI装置可以包括保持在真空腔室中的质量分析器，其中所述真空腔室配置为在操作期间具有约50毫托或更高(例如，高达约1托，约10托或约100托)的高压；以及在具有质量分析器的真空腔室中与所述质量分析器连通的探测器。在操作期间，所述ESI装置配置为：(a)将离子电喷射到所述真空腔室外部的、与附接至所述真空腔室的入口装置相邻的、处于大气压下的空间区域，其中所述入口装置吸入在具有所述质量分析器的真空腔室外部的电喷射离子，并且将所述离子释放到具有所述质量分析器的真空腔室中。或者(b)将离子直接电喷射到具有所述质量分析器的真空腔室中。

本发明的实施例涉及电喷射离子化(ESI)质谱仪分析系统。所述系统包括：具有至少一个发射器的ESI装置，所述发射器配置为电喷射离子；以及质谱仪，其与所述ESI装置的所述至少一个发射器流体连通。所述质谱仪包括保持在真空腔室中的质量分析器。所述真空腔室配置为在操作期间具有约50毫托或以上的较大(背景/气体)压力。所述质谱仪还包括与所述质量分析器连通的探测器。在操作期间，所述ESI装置配置为：(a)将离子电喷射到所述真空腔室外部的、与附接到真空腔室的入口装置相邻的、处于大气压下的空间区域中；或者(b)将离子直接电喷射到具有所述质量分析器的真空腔室中。对于(a)，所述入口装置吸入在具有质量分析器的真空腔室外部的电喷射离子，并将所述离子释放到具有所述质量分析器的真空腔室中。

所述探测器可以保持在具有质量分析器的真空腔室中。

所述探测器可以与真空腔室中的质量分析器间隔开约1毫米至约10毫米的距离。