[发明专利]具有激光解吸离子源和长使用寿命的激光系统的质谱仪

说明书

本发明涉及一种具有激光解吸离子源的质谱仪，具体来说用于使用基质辅助激光解吸/电离MALDI的电离过程。提出一种用于所述激光解吸离子源的具有光学激光光斑控制的激光系统，其中通过反射镜系统上的时间可变角偏转产生的激光光斑偏移不是在激光束已离开倍频晶体系统之后在频率增加的激光束上进行，而是在能量倍增之前或在能量倍增的过程中在所述激光束上进行。通过所述反射镜系统偏转小角度的所述激光束借助于合适的高质量平场光学单元转换成平行偏移的激光束，所述激光束接着通过倍频晶体。在从所述倍频晶体系统出射之后，平行偏移的光束借助于合适的平场光学单元转换成稍微成角度的光束，然后所述成角度的光束在样品上产生所述光斑偏移。借助于所述激光束在所述倍频晶体中的恒定时间变化的平行偏移，所述倍频晶体经过平缓处理，从而增加了所述晶体的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种具有激光解吸离子源的质谱仪，其借助于来自样品支架的激光解吸使样品的分析物分子电离，具体来说借助于基质辅助激光解吸使样品的分析物分子电离。相关的激光系统具有延长的使用寿命。

背景技术

在过去的二十年，生物大分子的质谱分析中已经建立了两种类型的电离：基质辅助激光解吸电离(MALDI)和电喷雾电离(ESI)。待分析的生物大分子在下文中称为分析物分子。在MALDI方法中，通常在样品支架的表面上以固体多晶基质层制备分析物分子并且主要进行单电离，而在ESI方法中，将分析物分子溶解于液体中并且进行多次电离。正是这两种方法首次使得用于基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究的生物大分子的质谱分析成为可能；它们的发明人John B.Fenn和Koichi Tanaka在2002年被授予诺贝尔化学奖。

近年来，通过从氮激光器转换为具有更长使用寿命的固态UV激光器，特别是通过使用光束生成和空间调制光束轮廓来提高离子产额，基质辅助激光解吸和电离已经得到持续改进。同等文献DE 10 2004 044 196 A1、GB 2 421 352 B和US 7,235,781 B2(A.Haase等人，2004年)中已经描述了光束生成方法和相应的激光系统，其商业名称为“smartbeam”。

“smartbeam”是基于这样的发现：即当激光光斑非常小、降至几微米时，样品材料的电离率大大提高。然而，在这些小的激光光斑中仅形成相对较少的离子，因此有利的是同时生成多个光斑，即，使用激光光斑的图案。

在通过基质辅助激光解吸(MALDI)对样品进行电离的飞行时间质谱仪中，激光束通常借助于固定调节的透镜和反射镜聚焦到样品支架上的样品上，使得具有期望的直径和能量密度的激光光斑(或这种激光光斑的图案)在样品支架上最佳地指定具有高灵敏度的位置处撞击离子源。样品支架上的样品含有一层薄的基质物质微晶体，其中的每一种微晶体都内嵌了少量的分析物分子。样品各自通过样品支架的机械移动而移入激光光斑的焦点。来自通常是脉冲UV激光器的激光器的光脉冲产生样品材料的等离子云，其中产生基质和分析物分子的离子。

MALDI激光器的现代实施例(参见DE 10 2004 044 196 A1；A.Haase等人，2004年，对应于GB 2 421 352 B；US 7,235,781 B2)不仅产生单个照射光斑，而且同时产生多个照射光斑的图案，因此光斑直径和能量密度可以得到优化，以此方式使得分析物离子的实现产量可以高出十到一百倍。例如，所述图案可以含有4个、9个或16个正方形布置的照射光斑，但也可以含有7个或19个六边形布置的光斑。样品材料更经济的使用可以提高样品的利用率。

公开文献DE 10 2013 018469 A1(A.Haase；对应于GB 2 521 730 A和US 9,741,550 B2)阐述了一种用于以正方形布置生成具有五个或九个光斑的光斑图案的非常简单且低成本的方法。

生成图案使每个分析物分子的离子产量提高远远超过10倍，并相应地减少了样品消耗；这对于薄组织切片上的成像质谱分析尤其重要。由于现代质谱仪设计的光谱采集重复率为每秒10,000个光谱以上，因此如果目标是避免使用昂贵的高性能激光器，则生成光斑图案的能效非常重要。