[发明专利]质谱仪的质量校准设备

说明书

描述了校准质谱仪的校准装置和方法，其中彼此紧邻的两种或更多种不混溶的质谱校准化合物在其液体表面上方共享公共的顶部空间体积。这种布置允许每种校准物以不同的速率蒸发，同时使顶部空间浓度随时间保持相对不变(形成准平衡校准物混合物)。该混合物通过限流器从校准瓶中输送到质谱仪的离子源或真空泵中。顶部空间中的校准气体混合物可用于校准质谱仪。

技术领域

本发明总体上涉及与质谱仪的校准有关的装置和方法，更具体地说，涉及与气相色谱仪一起使用的质谱仪的校准。

背景技术

气相色谱-质谱仪(GC-MS)的校准方法通常使用氟化校准物。当微调四极类质谱仪时，该校准物通常既用作质量校准物以适当分配离子质量，又用作分辨率校准物以调整适当的质量峰宽。选择的氟化化合物可包括高沸点或低沸点的全氟煤油、全氟三丁胺(FC-43)、全氟三戊胺(FC-70)或类似的校准物。由于氟的单同位素性质、所得离子的负质量缺陷以及这类混合物和化合物在室温下以液态存在且还具有高分子量的能力，因此通常优选全氟化质量校准物。这允许在环境温度下从校准瓶的顶部空间简单地基于蒸气引入高的质量校准物，而无需加热校准瓶和相关的输送硬件。

尽管适用于宽质量范围的一般电子电离(EI)和正化学电离(PCI)，但由于低于约质荷比(m/z)150道尔顿(Da)的低离子丰度，上述校准物会遭受负离子化学电离(NCI)的影响。该区域中的低离子丰度是由于NCI电离过程的能量转移非常低，这避免了母体分子的显著碎裂。当在较低质量下需要精确的质量校准或分辨率校准时，这会带来问题，因为在离子丰度差的情况下，即使并非不可能，精确的质量轴校准和峰分辨率校准也非常困难。

由于全氟化的正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基，诸如全氟三丁胺之类的校准物可包含位置异构体的混合物。甚至，这些异构体具有非常相似的蒸气压、相同的分子量和非常相似的碎裂模式。相同的质量以及相似的蒸气压和碎裂途径允许长期使用，而质谱峰丰度却不会随时间有可观察到的变化。不随时间变化的峰丰度被认为是可重复仪器校准和客户感知的优势。使用异构混合物或单一化合物进行质量校准的缺点是离子多样性受单一分子量的碎裂途径限制。对于碎裂受到很大限制的NCI操作，单个分子量校准物甚至进一步限制了离子多样性和低质量离子强度。相反，校准物混合物是已知的，例如高和低分子量全氟煤油，其包含一系列化学性质相似但质量不同的碳氟化合物。这提供了扩展的NCI质量校准范围的能力(尤其是在高质量条件下)，但是由于低分子量碳氟化合物的摩尔分数低，这些混合物的低质量离子强度通常较低。由于不同分子量种类的顶部空间浓度的变化，这些类型的混合物还会遭受离子丰度的长期变化。

将校准化合物(例如全氟三丁胺)引入质谱仪电离区域的传统方法通常涉及在校准物蒸气源和质谱仪离子源之间中间使用球阀或针阀或类似的闸门设备。可替代地，可以通过用包含有这种化合物的预排空的小瓶充满真空室来将校准物间接地传递到质谱仪的离子源。将校准物直接送入质谱仪离子源的仪器设计通常使用针阀，因为有效的仪器校准需要极少量(4ng/s)的校准物。这些阀由于其生产中涉及的严密加工公差而可能是昂贵的。

根据仪器是以电子电离(EI)、正离子化学电离(PCI)还是负离子化学电离(NCI)操作模式运行，可能需要不同数量的校准物。这种计量方法带来的其他困难可包括：由于顶部空间压力变化而导致的调节不良，由于自污染而导致的调节不良(例如，由于吸附的校准物从O形圈、阀座、陶瓷和内部填料脱气)，缺乏将阀门恢复到先前设置时的重现性，不准确或未知的体积输送以及较差的平衡时间。

USPN 7,737,395描述了一种使用质量校准物以及蒸气压低于质量校准物的“调节剂物质”的质量校准制剂。质量校准物(混合物中0.1％-10％组成)可以包含FC-70或其他适合抑制校准物离子的强度的低蒸气压化学物质。调节剂还可以用来产生校准离子，并且可以包括常见的质谱校准物，例如氟化聚苯醚、多氟烷基、聚硅氧烷、三全氟烷基胺等。上述方法的潜在特征是可能会产生强烈的较低校准质量的高蒸气压流体(通常分子量较低)可以根据其在调节剂中的浓度受到阻尼。理想混合物中任何给定化合物的蒸气压都可以根据Raoult定律表示。