專利名稱：多模式電離源和篩選分子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電離源，更具體地，涉及多模式電離源和掃描分子的方法。
背景技術(shù)：
質(zhì)譜儀通過電離分子然后基于分子的質(zhì)荷比(m/z)對(duì)分子進(jìn)行分類和識(shí)別，來進(jìn)行工作。該過程中的兩個(gè)關(guān)鍵部件包括生成離子的離子源以及對(duì)離子分類的質(zhì)量分析器。
多種不同類型的離子源可用于質(zhì)譜儀。每種離子源具有特定的優(yōu)點(diǎn)，適用于不同種類的化合物。也可以使用不同類型的質(zhì)量分析器。依賴于所需的信息類型，每種質(zhì)量分析器都具有優(yōu)缺點(diǎn)。
近十年來，液相色譜法/質(zhì)譜法(LC/MC)的許多進(jìn)步在于新離子源的開發(fā)以及電離分析物分子并從液相分離得到的離子的技術(shù)的開發(fā)。較早的LC/MC系統(tǒng)工作在次大氣壓或部分真空下，而API發(fā)生在大氣壓下。此外，過去在這些較老的系統(tǒng)中，所有的部件通常都在真空下，而API發(fā)生在真空之外，然后離子被輸運(yùn)到真空中，電噴電離(ESI)和大氣壓化學(xué)電離(APCI)是兩種完全不同的電離工藝，它們具有一個(gè)共同的要素在大氣壓下形成離子。非常希望提供一種離子源，其能夠使用單個(gè)電離室和噴霧器來有效地并高效地生成ESI和APCI兩種離子。這種設(shè)計(jì)提出了許多挑戰(zhàn)。例如，一個(gè)重大的挑戰(zhàn)包括這樣的能力同時(shí)產(chǎn)生生成ESI和APCI離子所需的電場并提供充分的干燥，而不物理接觸帶電ESI氣溶膠。第二個(gè)重要的挑戰(zhàn)是設(shè)備有效地電離并表征生物工程和制藥工業(yè)上所感興趣的特定有機(jī)或生物分子的能力。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的這些以及其他問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于使用多模式離子源來檢測分析物的方法。該方法包括將分析物施加到電噴電離源，以生成帶電氣溶膠；利用鄰近電噴電離源的紅外線發(fā)射器對(duì)帶電氣溶膠進(jìn)行干燥；使用在電噴電離源下游的大氣壓電離源電離被干燥的氣溶膠；以及檢測來自帶電氣溶膠的離子。該方法具有用于生成和檢測離子的廣泛的應(yīng)用。例如，該方法可以被應(yīng)用于檢測天然產(chǎn)物、類固醇或者其他有機(jī)分子。該方法可以與離子源或質(zhì)譜系統(tǒng)一起使用。


圖1示出了質(zhì)譜系統(tǒng)的一般框圖。
圖2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的放大截面圖。
圖3示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的放大截面圖。
圖4示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的放大截面圖。
圖5示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的放大截面圖。
圖6示出了本發(fā)明第五實(shí)施例的放大截面圖。
圖7示出了本發(fā)明第六實(shí)施例的放大截面圖。
圖8A和圖8B示出了可以在本發(fā)明的情景中使用的紅外線發(fā)射燈的示例。
圖9示出了本發(fā)明第七實(shí)施例的放大截面圖。
圖10示出了本發(fā)明第八實(shí)施例的放大截面圖。
圖11A示出了在僅運(yùn)行ESI源的情況下，使用ESI/APCI多模式源取得的示例譜。
圖11B示出了在僅運(yùn)行APCI源的情況下，使用ESI/APCI多模式源取得的示例譜。
圖11C示出了在ESI源和APCI源都運(yùn)行的情況下，使用ESI/APCI多模式源取得的示例譜。
圖12A示出了在僅運(yùn)行ESI源的情況下，使用ESI/APCI多模式源取得的示例譜。
圖12B示出了在僅運(yùn)行APCI源的情況下，使用ESI/APCI多模式源取得的示例譜。
圖12C示出了在ESI源和APCI源都運(yùn)行的情況下，使用ESI/APCI多模式源取得的示例譜。
圖13A示出了譜的示例，其示出了在負(fù)離子模式操作中的同時(shí)的ESI+APCI操作。
圖13B示出了譜的示例，其示出了在正離子模式操作中的同時(shí)的ESI+APCI操作。
圖14A示出了在僅運(yùn)行APCI源的情況下，測試使用ESI/APCI多模式源的多模式靈敏度的譜的示例。
圖14B示出了在僅運(yùn)行ESI源的情況下，測試使用ESI/APCI多模式源的多模式靈敏度的譜的示例。
圖14C示出了在運(yùn)行混合源的情況下，測試使用ESI/APCI多模式源的多模式靈敏度的譜的示例。
圖15A示出了在對(duì)熱不穩(wěn)定紅豆杉醇(Taxol)化合物僅運(yùn)行APCI源的情況下，測試ESI/APCI多模式源的譜的示例。
圖15B示出了在對(duì)熱不穩(wěn)定Taxol化合物僅運(yùn)行ESI源的情況下，測試ESI/APCI多模式源的譜的示例。
圖15C示出了在對(duì)熱不穩(wěn)定Taxol化合物運(yùn)行混合源的情況下，測試ESI/APCI多模式源的譜的示例。
圖16A示出了利用IR加熱增強(qiáng)和汽化器在250℃處的APCI響應(yīng)。
圖16B示出了利用IR加熱增強(qiáng)和汽化器在115℃處的APCI響應(yīng)。
圖16C示出了利用IR加熱增強(qiáng)和汽化器在60℃處的APCI響應(yīng)。
圖17A示出了對(duì)環(huán)境化合物使用多模式正混合模式分析測試的譜的示例。
圖17B示出了對(duì)殺蟲劑/除草劑使用多模式負(fù)混合模式分析測試的譜的示例。
圖18A示出了對(duì)非衍生化類固醇使用多模式正混合模式分析測試的譜的示例。
圖18B示出了對(duì)非衍生化類固醇使用多模式負(fù)混合模式分析測試的譜的示例。
圖19示出了專用APCI、專用ESI和同時(shí)多模式檢測限結(jié)果的比較。
圖20示出了比較多模式源和專用源的樣品處理時(shí)間的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)描述本發(fā)明之前，應(yīng)當(dāng)注意，在本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)個(gè)所指物，除非上下文中以其他方式清楚地指明。因此，例如對(duì)“導(dǎo)管”的提及包括不只一個(gè)“導(dǎo)管”。對(duì)“電噴電離源”或“大氣壓電離源”的提及包括不只一個(gè)“電噴電離源”或“大氣壓電離源”。在描述本發(fā)明和要求保護(hù)本發(fā)明時(shí)，將根據(jù)下面提出的定義來使用下面的術(shù)語。
術(shù)語“鄰近”的意思是在附近、接近或者鄰接。鄰近的某物也可以是與另一部件接觸、圍繞另一部件(即，與另一部件同心)、與另一部件分開或者含有另一部件的一部分。例如，“干燥設(shè)備”鄰近噴霧器可以是彼此分開地接近噴霧器、可以接觸噴霧器、可以圍繞噴霧器或噴霧器的一部分或者被噴霧器或噴霧器的一部分圍繞、可以包含噴霧器或者被噴霧器包含、可以與噴霧器鄰接或者可以在噴霧器附近。
術(shù)語“分析物”是指任何基于有機(jī)物的分子、天然產(chǎn)物、類固醇或者它們的能夠被電離的衍生物。
術(shù)語“導(dǎo)管”是指可以用于接收或輸運(yùn)離子或氣體的任何套管、毛細(xì)管、輸運(yùn)設(shè)備、分配器、噴嘴、軟管、管道、板、吸管、端口、口、壁中的口、連接器、管子、偶聯(lián)器、容器、殼體、結(jié)構(gòu)或者裝置。
術(shù)語“復(fù)合分析物”(complex analyte)是指溶劑和樣品分子的混合物。溶劑包括本領(lǐng)域中公知的被使用和隨質(zhì)譜法使用的一般溶劑。樣品分子包括但不限于天然產(chǎn)物、有機(jī)分子以及它們的衍生物。例如，樣品分子可以包括但不限于紅豆杉醇(taxol)、類固醇、利血平(reserpine)、孕酮(porgesterone)、雌激素、荷爾蒙、肽、蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸、磺胺藥物、氨磺酰、癌癥藥物、紫杉醇(paclitaxel)、妥拉磺脲(tolazmide)、尿嘧啶、普魯卡因胺(procainamide)、苯基丁氮酮、桑色素(morin)、利多卡因(lidocaine)、咖啡因藥物、膽影酸(iodipamide)、拉貝洛爾(labetalol)、gemfibrizol、可的松(cortisone)、乙酰唑胺、氨基苯甲酸酯、吲哚、氫氟甲噻(hydroflumenthiazide)、疊氮化物(azide)、磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole)、二酮(dione)以及其他可能難以進(jìn)行質(zhì)譜法的類似種類的分子。
術(shù)語“電暈針”是指任何可以被用來產(chǎn)生電暈放電的導(dǎo)管、針、物體或者設(shè)備。
術(shù)語“分子縱軸”的意思是可以在噴射方向上穿過具有最大離子濃度的區(qū)域而繪制的理論軸或線。由于分子縱軸相對(duì)于導(dǎo)管的軸的關(guān)系，所以采用了上述術(shù)語。在某些情況中，離子源或者電噴噴霧器的縱軸可以從導(dǎo)管的縱軸偏移(在三維空間中，這些理論軸正交而不對(duì)準(zhǔn))。使用術(shù)語“分子縱軸”來包括在本發(fā)明的寬泛范圍內(nèi)的這些實(shí)施例。正交的意思是垂直地或者以近似90度的角度排列。例如，“分子縱軸”可以正交于導(dǎo)管的軸。術(shù)語基本正交的意思是90度±20度。但是，本發(fā)明并不限于這些關(guān)系，而是可以包括在“分子縱軸”和導(dǎo)管的縱軸之間界定的各種銳角和鈍角。
術(shù)語“噴霧器”是指本領(lǐng)域中已知的從液體生成小微滴或氣溶膠的任何設(shè)備。
術(shù)語“第一電極”是指可以鄰近噴霧器或者電噴電離源，用來引導(dǎo)或者限制從ESI源生成的羽流或噴霧，或者用來增加噴霧器周圍的場以幫助帶電微滴形成的任何設(shè)計(jì)或形狀的電極。
術(shù)語“第二電極”是指可以被用來將離子從第一電極引導(dǎo)向?qū)Ч艿娜魏卧O(shè)計(jì)或形狀的電極。
術(shù)語“干燥設(shè)備”是指任何可以使離子化蒸氣干燥或部分干燥的任何加熱器、噴嘴、軟管、導(dǎo)管、離子導(dǎo)向器、同心結(jié)構(gòu)、紅外線(IR)燈、紫外波燈、加熱表面、渦輪噴射設(shè)備或者加熱氣體導(dǎo)管。在維持或提高儀器靈敏度時(shí)，對(duì)離子化蒸氣進(jìn)行干燥是很重要的。
術(shù)語“離子源”或“源”是指生成分析物離子的任何源。
術(shù)語“電離區(qū)”是指在任何電離源與導(dǎo)管之間的區(qū)域。
術(shù)語“電噴電離源”是指用于生成電噴離子的噴霧器和相關(guān)部分。噴霧器可以處于地電勢，或者可以不處于地電勢。該術(shù)語還應(yīng)當(dāng)被廣義地理解為包括能夠排放出與使用本領(lǐng)域中已知的電噴電離技術(shù)而生成的那些離子類似或相同的帶電粒子的裝置或設(shè)備，例如帶電極的管子。
術(shù)語“大氣壓離子源”是指用于生成離子的本領(lǐng)域中已知的一般術(shù)語。該術(shù)語還指在環(huán)境壓力下生成離子的離子源。一些典型的電離源可以包括但不限于電噴、APPI(大氣壓光電離)和APCI離子源。
術(shù)語“檢測器”是指可以檢測離子的任何設(shè)備、裝置、機(jī)器、部件或系統(tǒng)。檢測器可以包括硬件和軟件，或者可以不包括硬件或軟件。在質(zhì)譜儀中，一般的檢測器包括和/或耦合到質(zhì)量分析器。
術(shù)語“相繼”或“相繼排列”是指使用串行布置的離子源。離子源一個(gè)跟著另一個(gè)。其可以是直線布置，或者可以不是直線布置。
參考附圖描述本發(fā)明。附圖并非是按照比例的，具體地說，為了清楚表示，某些尺寸可能被夸大了。
圖1示出了質(zhì)譜系統(tǒng)的一般框圖。該框圖并非是按照比例的，并且因?yàn)楸景l(fā)明可以用于各種不同類型的質(zhì)譜儀，所以該框圖是以一般形式繪制的。本發(fā)明的質(zhì)譜系統(tǒng)1包括多模式離子源2、輸運(yùn)系統(tǒng)6和檢測器11。在最寬的意義上，本發(fā)明增大了單個(gè)API離子源的電離范圍，并且將多種離子形成機(jī)制結(jié)合到單個(gè)源中。在一個(gè)實(shí)施例中，這是通過將ESI功能與一個(gè)或多個(gè)APCI和/或APPI功能組合而實(shí)現(xiàn)的。未被第一離子源或第一功能電離的分析物將被第二離子源或第二功能電離。
參考圖1和圖2，多模式離子源2包括第一離子源3和在第一離子源3下游的第二離子源4。第一離子源3可以與第二離子源4在空間上分開，或者相集成。第一離子源3還可以與第二離子源4相繼排列。但是，相繼排列并不是必需的。術(shù)語“相繼”或“相繼排列”是指使用串行布置的離子源。離子源一個(gè)跟著另一個(gè)。其可以是直線布置，或者可以不是直線布置。當(dāng)?shù)谝浑x子源3與第二離子源4是相繼排列時(shí)，離子必須從第一離子源3傳到第二離子源4。第二離子源4可以包括多模式離子源2的全部或一部分、輸運(yùn)系統(tǒng)6的全部或一部分，或者多模式離子源2與輸運(yùn)系統(tǒng)6兩者的全部或一部分。
第一離子源3可以包括大氣壓離子源，第二離子源4也可以包括一個(gè)或多個(gè)大氣壓離子源。本發(fā)明重要的一點(diǎn)在于第一離子源3是電噴離子源或者類似種類的設(shè)備，以便提供氣溶膠形式的離子和帶電微滴。另外，電噴技術(shù)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)提供帶多電荷物質(zhì)，其可以稍后被檢測并被解卷積，以表征諸如蛋白質(zhì)之類的大分子。第一離子源3可以定位在許多位置、方向或者多模式離子源2內(nèi)的定位。圖中示出了布置為與導(dǎo)管37(被示出為毛細(xì)管)正交的第一離子源3。正交的意思是第一離子源3具有與導(dǎo)管37的導(dǎo)管縱軸9垂直的“分子縱軸”7(詳見圖2)。術(shù)語“分子縱軸”的意思是可以在噴射方向上穿過具有最大離子濃度的區(qū)域而繪制的理論軸或線。由于“分子縱軸”相對(duì)于導(dǎo)管的軸的關(guān)系，所以采用了上述術(shù)語。在某些情況中，離子源或者電噴噴霧器的縱軸可以從導(dǎo)管的縱軸偏移(在三維空間中，理論軸正交而不對(duì)準(zhǔn))。使用術(shù)語“分子縱軸”來包括在本發(fā)明的寬泛范圍內(nèi)的這些具有偏移的實(shí)施例。該術(shù)語還被定義為包括這樣的情況(二維空間)其中離子源和/或噴霧器的縱軸基本與導(dǎo)管縱軸9正交(如圖所示)。另外，雖然圖中示出了具有基本正交的布置的發(fā)明(分子縱軸基本上與導(dǎo)管的縱軸正交)，但這并不是必需的?？梢栽诜肿涌v軸和導(dǎo)管的縱軸之間界定各種角度(銳角和鈍角)。
圖2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的截面圖。該圖示出了多模式離子源2的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。多模式離子源2包括第一離子源3、第二離子源4和導(dǎo)管37，它們?nèi)勘话鼑趩蝹€(gè)源殼體10中。該圖示出了第一離子源3在源殼體10中與第二離子源4緊密耦合并集成。雖然圖中示出了殼體10，但是它并不是本發(fā)明必需的元件。可以預(yù)見，離子源可以被放在分離的多個(gè)殼體中，或者甚至被用在離子源根本不與源殼體10一同使用的布置中。應(yīng)當(dāng)注意，雖然源一般工作在大氣壓(760托左右)下，但是它也可以被維持在從約20到約2000托的壓力下。源殼體10具有用于去除氣體的排氣端口12。
第一離子源3(在圖2中示出為電噴離子源)包括噴霧器8和干燥設(shè)備23。噴霧器8的各個(gè)部件可以與源殼體10分開，或者與其相集成(如圖2～5所示)。在噴霧器8與源殼體10相集成的情況下，可以使用噴霧器耦合器40來將噴霧器8附接到源殼體10上。
噴霧器8包括噴霧器導(dǎo)管19、具有噴霧器入口42的噴霧器帽17和噴霧器尖端20。噴霧器導(dǎo)管19具有從噴霧器帽17延伸到噴霧器尖端20的縱向孔28(圖形示出了分裂設(shè)計(jì)的導(dǎo)管，其中噴霧器導(dǎo)管19被分開為兩段，它們的孔相對(duì)準(zhǔn))?？v向孔28被設(shè)計(jì)用于將樣品21輸運(yùn)到噴霧器尖端20，以形成被排放到電離區(qū)15的帶電氣溶膠。噴霧器8具有口24，用于形成被排放到電離區(qū)15的帶電氣溶膠。干燥設(shè)備23向從噴霧器尖端20生成并排放的帶電氣溶膠提供吹掃氣體。吹掃氣體可以被加熱，并直接或間接施加到電離區(qū)15。吹掃氣體導(dǎo)管25可以被用來直接向電離區(qū)15提供吹掃氣體。吹掃氣體導(dǎo)管25可以被附接到源殼體10或與其集成(如圖2所示)。當(dāng)吹掃氣體導(dǎo)管25被附接到源殼體10時(shí)，單獨(dú)的源殼體孔29可以被用來將吹掃氣體從吹掃氣體源23引導(dǎo)向吹掃氣體導(dǎo)管25。吹掃氣體導(dǎo)管25可以包括噴霧器導(dǎo)管19的一部分，或者可以以如下方式部分或全部包圍噴霧器導(dǎo)管19隨著氣溶膠從噴霧器尖端20生成而向氣溶膠輸送吹掃氣體。
應(yīng)當(dāng)注意，重要的是在噴霧器尖端20處建立電場，以對(duì)ESI液體加電。噴霧器尖端20必須小得足夠產(chǎn)生高場強(qiáng)。噴霧器尖端20的直徑一般將是100到300微米。在第二離子源4是APCI離子源的情況中，電暈針14處的電壓將在500到6000V之間，一般是4000V。因?yàn)楣庾釉赐ǔ２挥绊憞婌F器尖端20處的電場，所以該場并不危及APPI。如果多模式離子源2的第二離子源4是APCI源，則噴霧器處的場需要與被施加到電暈針14上的電壓隔離開，以便不干擾初始的ESI過程。在上述實(shí)施例中(圖2所示)，采用了地電勢的噴霧器。這種設(shè)計(jì)對(duì)與用戶是較安全的，并且使用較低的電流和較低成本的電源(電源未被示出和描述)。
在第二離子源4是APCI離子源的一個(gè)實(shí)施例中，鄰近第一離子源3采用了可選的第一電極30和第二電極33(見圖2；關(guān)于這里所描述的電極的進(jìn)一步的信息，可以參見題為“Apparatus for Delivering Ions from aGrounded Electrospray Assembly to a Vacuum Chamber”的申請(qǐng)No.09/579,276)。噴霧器尖端20與第一電極30之間的電勢差創(chuàng)建了在尖端處生成帶電氣溶膠的電場，而第二電極33與導(dǎo)管37之間的電勢差創(chuàng)建了用于將離子向?qū)Ч?7引導(dǎo)或?qū)虻碾妶?。離子也可以使用氣流被引導(dǎo)到導(dǎo)管。
通過高電場，在電暈針14處產(chǎn)生電暈放電，電場主要是通過電暈針14與導(dǎo)管37之間的電勢差而生成的，并受到第二電極33的電勢的一些影響。以舉例說明而非限制的方式，各個(gè)電極上的一組典型的電勢可以是噴霧器尖端20(地)；第一電極30(-1kV)；第二電極33(地)；電暈針14(+3kV)；導(dǎo)管37(-4kV)。這些示例電勢是針對(duì)正離子的情形；對(duì)于負(fù)離子，電勢的正負(fù)號(hào)相反。第一電極30與第二電極33之間的電場對(duì)于帶正電的離子和微滴來說是減速的，因此使用吹掃氣體來反抗電場地推動(dòng)它們，并保證它們被移動(dòng)通過第二電極33。
由于電場是通過電勢差產(chǎn)生的，所以電極的絕對(duì)電勢的選擇基本上是任意的，只要維持了適當(dāng)?shù)碾妱莶?。作為一個(gè)示例，一組可能的電勢可以是噴霧器尖端20(+4kV)；第一電極30(+3kV)；第二電極33(+4kV)；電暈針14(+7kV)；導(dǎo)管37(地)。電勢的選擇雖然是任意的，但是通常按照方便和儀器設(shè)計(jì)的實(shí)用方面來規(guī)定。
對(duì)于第二離子源4使用APPI是與使用APCI不同的情形，由于其不需要電場來輔助電離過程。圖4示出了利用APPI的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的截面圖，下面將對(duì)其詳細(xì)描述。雖然圖5示出了第一電極30和第二電極33的應(yīng)用，但是可選地，不需要與APPI源一起使用它們。
噴霧器尖端20與導(dǎo)管37之間的電場既用來產(chǎn)生電噴，又用來將離子移動(dòng)到導(dǎo)管37，如在標(biāo)準(zhǔn)的電噴離子源中一樣。例如1kV或若干kV的正電勢可以被施加到噴霧器尖端20，而導(dǎo)管37被維持在地電勢附近或者處于地電勢，或者，例如1kV或若干kV的負(fù)電勢可以被施加到導(dǎo)管37，而噴霧器尖端20被保持在地電勢附近或者處于地電勢(對(duì)于負(fù)離子，極性相反)。在任一情況中，紫外線(UV)燈32如果離導(dǎo)管37和噴霧器尖端20充分遠(yuǎn)，則對(duì)電場的影響極小?；蛘?，燈可以被處于導(dǎo)管37電勢與噴霧器尖端20電勢之間的適當(dāng)值的電勢的另一電極或保護(hù)套掩蔽。
干燥設(shè)備23定位為鄰近噴霧器8，并被設(shè)計(jì)來對(duì)由第一離子源3生成的帶電氣溶膠進(jìn)行干燥。用于干燥帶電氣溶膠的干燥設(shè)備23是從由紅外線(IR)燈或發(fā)射器、加熱表面、渦輪噴射設(shè)備、微波燈和加熱氣體導(dǎo)管組成的組中選擇的。應(yīng)當(dāng)注意，ESI氣溶膠的干燥是一個(gè)關(guān)鍵步驟。如果氣溶膠沒有經(jīng)過充分地干燥而釋放出未電離的分析物，則APCI或APPI過程將不會(huì)起作用。干燥必須以避免丟失由電噴生成的離子的方式來進(jìn)行。通過向表面放電，或者通過使得離子可以漂移出有用離子取樣空間，可能丟失離子。干燥方案必須解決這兩個(gè)問題。一種干燥并約束帶電氣溶膠和離子的實(shí)際手段是使用熱惰性氣體。電場在大氣壓下對(duì)于離子控制僅有很小的效果。惰性氣體將不會(huì)消耗電荷，并且它可以是熱源。氣體還可以被輸送，使其具有可以將離子和帶電液滴保持在約束空間中的力矢量。這可以通過使用與氣溶膠平行并同心地流動(dòng)的氣體來實(shí)現(xiàn)，或者通過使氣體垂直于氣溶膠流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。干燥設(shè)備23可以向從噴霧器尖端20生成的氣溶膠提供吹掃氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，干燥設(shè)備23可以包括氣源或者其他提供加熱氣體的設(shè)備。氣源是本領(lǐng)域中公知的，不在此處描述。干燥設(shè)備23可以是分立的部件，或者可以與源殼體10相集成。干燥設(shè)備23可以利用吹掃氣體導(dǎo)管25提供許多氣體。例如，本發(fā)明可以使用諸如氮?dú)?、氬氣、氙氣、二氧化碳、空氣、氦氣等的氣體。氣體不一定是惰性的，且應(yīng)當(dāng)能夠承載足量的能量或熱量。本領(lǐng)域中公知的包括這些特性的其他氣體也可以用在本發(fā)明中。在另外的實(shí)施例中，吹掃氣體和干燥氣體可以具有不同或單獨(dú)的引入點(diǎn)。例如，吹掃氣體可以通過使用相同的管道(如圖2和圖4所示)或者不同的管道(圖3和圖5)來引入，然后在吹掃氣體的引入點(diǎn)的更下游，可以向系統(tǒng)添加單獨(dú)的噴霧氣體?？梢蕴峁┝硗獾臍怏w引入點(diǎn)(導(dǎo)管、端口等)，以增加維持或改變氣體/成分和溫度的靈活性。但是，如上面提及的，干燥氣體可以不是唯一的或者主要的用于干燥氣溶膠的手段。下面討論的圖6和圖7中示出了采用紅外線發(fā)射器來干燥氣溶膠的實(shí)施例。
第二離子源4可以包括APCI或APPI離子源。圖2示出了具有APCI配置的第二離子源4。作為一個(gè)示例實(shí)施例(而非限定)，第二離子源4于是可以包括電暈針14、電暈針固定器22以及電暈針套27。電暈針14可以布置在源殼體10中第一離子源3的下游。由于電暈針14上的高電勢而造成的電場引起電暈放電，其通過APCI過程引起從第一離子源3流過來的蒸氣流中的分析物的進(jìn)一步電離。對(duì)于正離子，使用正電暈，其中電場從電暈針指向外界。對(duì)于負(fù)離子，使用負(fù)電暈，其中電場指向電暈針14。分析物離子、蒸氣和氣溶膠的混合物從第一離子源3流到電離區(qū)15中，混合物在這里通過APCI或APPI過程經(jīng)歷進(jìn)一步電離。上面描述的干燥氣體或吹掃氣體包括用于將混合物從第一離子源3輸運(yùn)到電離區(qū)15的手段。
圖3示出了與圖2類似的實(shí)施例，但是其包括對(duì)于吹掃氣體、噴霧氣體和干燥氣體的不同引入點(diǎn)的設(shè)計(jì)。這些氣體可以組合來干燥帶電氣溶膠。如上所述，噴霧和吹掃氣體可以如所討論的那樣被引入。但是，在該設(shè)計(jì)中，干燥氣體可以利用(一個(gè)或多個(gè))干燥氣體端口45和46，被引入到一個(gè)或多個(gè)干燥氣源44中。圖中示出了干燥氣源44和(一個(gè)或多個(gè))干燥氣體端口45和46，構(gòu)成第二電極33的一部分。這并非是必需的，這些部件可以分別地結(jié)合到源殼體10中或者作為源殼體10的一部分。
圖4示出了與圖2類似的實(shí)施例，但是其包括不同的第二離子源4。另外，在該實(shí)施例中，未使用可選的第一電極30和第二電極33。第二離子源4包括APPI離子源。紫外線燈32介于第一離子源3與導(dǎo)管37之間。紫外線燈32可以包括各種本領(lǐng)域中公知的能夠電離分子的燈。許多UV燈和APPI源是本領(lǐng)域中已知并已利用的，它們可以用在本發(fā)明中。第二離子源4可以位于第一離子源3下游的許多位置，并且本發(fā)明的寬泛的范圍不應(yīng)被理解為限于或者針對(duì)于圖中所示出和討論的實(shí)施例。其他的部件和部分可以類似于上面的APCI實(shí)施例中所討論的那些。為了清楚，請(qǐng)參考上面的描述。
輸運(yùn)系統(tǒng)6(一般地示出在圖1中)可以包括導(dǎo)管37或者各種毛細(xì)管、導(dǎo)管或者用于將離子從一個(gè)位置或室接收并移動(dòng)到另一個(gè)位置或室的設(shè)備。圖2～5更詳細(xì)地示出了當(dāng)其包括簡單導(dǎo)管37時(shí)的輸運(yùn)系統(tǒng)6。導(dǎo)管37布置在源殼體10中鄰近電暈針14或UV燈32，并被設(shè)計(jì)來接收來自電噴懸浮顆粒的離子。導(dǎo)管37位于第一離子源3的下游，并可以包括本領(lǐng)域中公知的各種材料和設(shè)計(jì)。導(dǎo)管37被設(shè)計(jì)為接收和收集從第一離子源3和第二離子源4生成的被排放到電離區(qū)15(圖1中未示出)中的分析物離子。導(dǎo)管37具有接收分析物離子并將它們輸運(yùn)到另一位置的口38。本領(lǐng)域中公知的其他結(jié)構(gòu)和設(shè)備可以被用于支撐導(dǎo)管37。氣體導(dǎo)管5可以朝向電離區(qū)15中的離子提供干燥氣體。干燥氣體與電離區(qū)15中的分析物離子相互作用，以從提供自離子源2和/或離子源3的溶劑化的氣溶膠去除溶劑。導(dǎo)管37可以包括本領(lǐng)域中公知的各種材料和設(shè)備。例如，導(dǎo)管37可以包括套管、輸運(yùn)設(shè)備、分配器、毛細(xì)管、噴嘴、軟管、管道、吸管、端口、連接器、管子、口、壁中的口、偶聯(lián)器、容器、殼體、結(jié)構(gòu)或者裝置。在某些情形中，導(dǎo)管可以僅僅包括用于接收離子的口38。在圖2～5中，導(dǎo)管37被示出于一個(gè)特定實(shí)施例中，其中毛細(xì)管被布置在氣體導(dǎo)管5中，并且是本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)立的部件。術(shù)語“導(dǎo)管”應(yīng)當(dāng)被廣義地理解，并且不應(yīng)被解釋為被圖中所示的實(shí)施例的范圍所限制。術(shù)語“導(dǎo)管”是指可被用于接收離子的任何套管、毛細(xì)管、輸運(yùn)設(shè)備、分配器、噴嘴、軟管、管道、板、吸管、端口、連接器、管子、口、偶聯(lián)器、容器、殼體、結(jié)構(gòu)或者裝置。
檢測器11位于第二離子源4的下游(僅在圖1中示出了檢測器11)。檢測器11可以包括質(zhì)量分析器或本領(lǐng)域中公知的其他類似設(shè)備，用于檢測通過輸運(yùn)系統(tǒng)6被收集和輸運(yùn)的增強(qiáng)的分析物離子。檢測器11還可以包括本領(lǐng)域中公知的可以幫助檢測分析物離子的任何計(jì)算機(jī)硬件和軟件。
圖5示出了與圖4類似的實(shí)施例，但是其還包括第一電極30和第二電極33。另外，本發(fā)明的該實(shí)施例包括吹掃氣體、噴霧氣體和干燥氣體分離的情況。如上面在圖3中所描述的，單獨(dú)的干燥氣源44被用來穿過干燥氣體端口45和46來提供干燥氣體。
在已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明和各部件之后，接著描述上述實(shí)施例的示例操作。使用多模式離子源2生成離子的方法包括由諸如電噴電離源的第一大氣壓電離源生成帶電氣溶膠；干燥由第一大氣壓電離源生成的帶電氣溶膠；使用第二大氣壓電離源對(duì)帶電氣溶膠進(jìn)行電離；以及檢測從多模式離子源生成的離子。參考作為一個(gè)示例實(shí)施例的圖2，利用通向縱向孔28的噴霧器入口42，樣品21被提供到第一離子源3。樣品21可以包括本領(lǐng)域中公知的已經(jīng)在質(zhì)譜儀中使用的各種材料。樣品21可以是能夠被大氣壓電離源(即，ESI、APPI或APCI離子源)電離的任何樣品。也可以使用這里未公開但是本領(lǐng)域中已知的其他源。噴霧器導(dǎo)管19具有縱向孔28，用來將樣品21向噴霧器尖端20運(yùn)送。圖2所示的使用干燥氣體流的干燥設(shè)備23還可以通過吹掃氣體導(dǎo)管25將吹掃氣體引入到被電離的樣本中。吹掃氣體導(dǎo)管25圍繞或包圍噴霧器導(dǎo)管19，并向噴霧器尖端20噴射吹掃氣體。從噴霧器尖端20噴射的氣溶膠然后受到由第一電極30和第二電極33產(chǎn)生的電場的作用。第二電極33提供將帶電氣溶膠朝向?qū)Ч?7引導(dǎo)的電場。但是，在帶電氣溶膠到達(dá)導(dǎo)管37之前，它首先受到第二離子源4的作用。圖2所示的第二離子源4是APCI離子源。本發(fā)明不應(yīng)被解釋為限于同時(shí)應(yīng)用第一離子源3和第二離子源4。但是這是本發(fā)明的一個(gè)重要特征。第一離子源3也可以被“打開”或“關(guān)閉”，第二離子源4也可以這樣，這在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。換句話說，本發(fā)明以這樣的方式設(shè)計(jì)可以和APCI和APPI離子源中的任一個(gè)或兩者一起使用單個(gè)ESI離子源，或者不和APCI和APPI離子源中的任一個(gè)或兩者一起使用單個(gè)ESI離子源。APCI或APPI離子源也可以和ESI離子源一起使用，或者不和ESI離子源一起使用。
圖4示出了是APPI離子源的第二離子源4。在第一離子源3被用來電離分子之后，采用離子源中的任一個(gè)或兩個(gè)，或者多個(gè)，這些都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。換句話說，第二離子源可以包括電離還未通過第一離子源3而帶電或帶多個(gè)電荷的一部分分子的本領(lǐng)域中公知的一個(gè)、多于一個(gè)、兩個(gè)、多于兩個(gè)或者多個(gè)離子源。有若干重要的步驟來使多模式電離器工作。例如，流出物必須在高電場中從噴霧器引出，該電場高到在噴霧器尖端處的場強(qiáng)近似為108V/cm或者更高。這允許使液體分子帶電。液體然后在存在該電場情況下被噴霧器轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ姎馊苣z。帶電氣溶膠可以包括帶電或不帶電的分子。通過使用ESI技術(shù)而沒有帶電的分子可以有可能通過APCI或APPI離子源而帶電。噴射針可以使用噴霧輔助(例如氣動(dòng))，以允許以高液體流率操作。如上所述，帶電氣溶膠然后被干燥。氣溶膠、離子和蒸氣的組合然后被暴露給電暈放電或者真空紫外線輻射。這導(dǎo)致第二離子形成機(jī)制。最后，重要的是維持源中的電壓梯度，使得來自ESI過程和第二離子源兩者的離子都被引導(dǎo)到導(dǎo)管37中。離子然后穿過輸運(yùn)系統(tǒng)6行進(jìn)到檢測器11(輸運(yùn)系統(tǒng)6沒有在圖2～5中一般地示出)。
圖6示出了與圖2類似的實(shí)施例，其中干燥設(shè)備被實(shí)現(xiàn)為紅外線發(fā)射器。如圖所示，內(nèi)部室50具有開口52，開口52的位置鄰近噴霧器尖端20，用于接收來自ESI源的帶電氣溶膠。內(nèi)部室在氣溶膠的分子軸的方向上縱向延伸一段距離，從而隨氣溶膠向下游流動(dòng)而包圍氣溶膠。
內(nèi)部室50包括用于紅外線發(fā)射器55的圍壁，并且可以是適合于充分干燥所接收的氣溶膠并將紅外線發(fā)射器55所生成的熱約束在其包圍的空間內(nèi)的任何方便的形狀、尺寸和材料。適合的材料可以包括不銹鋼、鉬、鈦、碳化硅或者其他高溫金屬。
內(nèi)部室50包括用于將氣溶膠暴露給第二大氣壓電離源的開口56。在示出了ESI/APCI多模式源的圖6中，開口56允許電暈針14伸到內(nèi)部室50的內(nèi)部。開口56的尺寸允許對(duì)于電暈針的充分間隙，但是足夠小，以防止可觀量的氣體或熱逃脫。通過使得電暈針延伸穿過開口56，在內(nèi)部室中發(fā)生分析物的二次電離。
內(nèi)部室50還可以包括通向排氣端口12的出口58以及與導(dǎo)管37的接口59。對(duì)導(dǎo)管開口的接口59可以是口，或者內(nèi)部室可以密閉地耦合到導(dǎo)管37，如圖所示。隨著氣溶膠被加熱以及分析物離子被從溶劑分子去溶劑化，離子經(jīng)由電場朝向?qū)Ч?7被吸引，而溶劑分子通過氣溶膠的吹掃被推向排氣端口12。在所示的實(shí)施例中，未示出可選的第一電極30和第二電極33，但是它們可以被包括和定位在紅外線發(fā)射器之上的區(qū)域中，以輔助將分析物離子通過內(nèi)部室朝向管道導(dǎo)向。另外，內(nèi)部室可以接地，或者可以依賴于分析物離子的極性而被維持在用于電場成形目的的正或負(fù)電壓。
紅外線發(fā)射器55耦合到內(nèi)部室50，并且可以包括當(dāng)被電激發(fā)時(shí)生成紅外線輻射的一個(gè)或多個(gè)紅外線燈。紅外線燈可以是各種配置，并且還可以以各種方式定位于內(nèi)部室50內(nèi)，以最大化施加到氣溶膠上的熱量。例如，紅外線發(fā)射器可以這樣被配置使用“平板”燈，該“平板”燈位于內(nèi)部室50的相對(duì)的側(cè)面或端部，并沿其長度方向縱向延伸，以獲得在室的整個(gè)縱向方向上的均勻輻射分布(雖然圖6圖示了單個(gè)線圈，但是該線圈可以被認(rèn)為是一對(duì)燈中的一個(gè)，被圖示出的一個(gè)位于內(nèi)部室的凹入紙面的“后面”，而未被圖示出的另一個(gè)在紙面的前面)。作為可以被用在本發(fā)明的情景中的燈的一個(gè)示例，圖8A示出了由Heraeus Noblelight GmbH生產(chǎn)的短波平板燈，其展示在位于http://www.noblelight.net的Heraeus網(wǎng)站上。或者，紅外線發(fā)射器可以被配置為隨著氣溶膠流過內(nèi)部室而同心地圍繞氣溶膠的一部分，以促進(jìn)氣溶膠的徑向?qū)ΨQ照射。圖8B示出了一個(gè)示例紅外線燈，其圍繞中心管區(qū)域卷繞，并可以用在同心配置中。在Heraeus Noblelight網(wǎng)站上也可以找到該配置的一個(gè)示例。
紅外線燈55發(fā)射的峰值輻射強(qiáng)度在與氣溶膠中所用的溶劑的吸收帶相匹配的波長范圍內(nèi)是有益的。對(duì)于許多溶劑，該吸收帶位于2和6微米之間。為了發(fā)射這種波長的紅外線輻射，燈可能工作在900攝氏度或者在900攝氏度附近的溫度。例如，水的輻射吸收帶(近似2.6到3.9微米)具有2.7微米范圍中的峰，使得當(dāng)水是溶劑時(shí)，在該波長處或者附近進(jìn)行照射是有利的，以最大化加熱效率。其他溶劑，例如酒精和其他有機(jī)溶劑，可能具有在更長波長處的吸收峰，從而當(dāng)使用這樣的溶劑時(shí)，將峰值紅外線發(fā)射調(diào)節(jié)到更長的波長會(huì)更高效。但是，應(yīng)當(dāng)理解，紅外線發(fā)射器55所發(fā)射的輻射的一部分通常位于該“峰”帶之外，包含較短和較長的波長。
來自燈的紅外線發(fā)射的強(qiáng)度也可以以閉環(huán)方式控制，來將內(nèi)部室中的溫度維持在適于從分析物離子去除溶劑分子的范圍中。當(dāng)溶劑是水的時(shí)候，內(nèi)部室中的溫度一般被維持在約120到160攝氏度的范圍中。
內(nèi)部室的暴露于燈所發(fā)射的輻射的內(nèi)表面可以通過由諸如拋光的不銹鋼之類的反射材料來形成內(nèi)部室，或者通過在內(nèi)表面上提供反射涂層，而相對(duì)于紅外線輻射是反射性的。輻射反射表面改善了加熱效率，因?yàn)槿绻麤]有反射面的話將被內(nèi)部室的表面吸收的那些輻射被反射回到室中，在這里，這些輻射可以對(duì)氣溶膠的加熱和干燥作出貢獻(xiàn)。
圖7示出了與圖6類似的實(shí)施例，其中第二離子源4是APPI離子源，而不是APCI源。如圖所示，紫外線燈32介于第一離子源3和導(dǎo)管37之間，并且位置鄰近內(nèi)部室50。UV透明窗57嵌入在內(nèi)部室壁的面向紫外線燈32的部分中，以將內(nèi)部室中的氣溶膠暴露給紫外線燈32所發(fā)射的紫外線輻射。透明窗57也可以是屏或者口，或者用于向內(nèi)部室內(nèi)的氣溶膠提供充足劑量的紫外線輻射的任何其他手段。紫外線輻射還使氣溶膠中的分子電離，并且重要的是還可以進(jìn)一步電離沒有被ESI源充分電離的分析物物質(zhì)。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的ESI/APCI多模式源，其中APCI源的電暈針基本被電暈針屏蔽罩設(shè)備65(下文中稱為“屏蔽罩”)包圍。術(shù)語“屏蔽罩”應(yīng)被廣義地理解，而不應(yīng)被解釋為限于如下描述的圖中所示的實(shí)施例的范圍內(nèi)。
在所描繪的實(shí)施例中，電暈針14定向?yàn)橄鄬?duì)于氣溶膠的分子軸是正交的，并且與導(dǎo)管口38相對(duì)，但是，如上面所提及的，該定向也可以不是正交的。如截面中所示，屏蔽罩65形成了圓筒，其延伸到電離區(qū)中大約電暈針14的長度，并且具有帶口68的端面67。電暈針尖端16在口68前正好終止在電暈針屏蔽罩65內(nèi)?？?7的直徑的尺寸使得電暈針尖端16處的電場受到電暈針14與屏蔽罩65之間的電壓差的影響比受到電暈針與導(dǎo)管37之間的電壓差的影響大得多，使得電暈針能夠與外部電場隔離。其好處在于電暈放電電流與在導(dǎo)管37處施加的電壓相對(duì)獨(dú)立。此外，屏蔽罩65物理地將電暈針與由下游流引起的“風(fēng)”或來自ESI源的被電離的氣溶膠的“風(fēng)”隔離，否則將會(huì)引起電暈放電的不穩(wěn)定，產(chǎn)生不一致的結(jié)果。
為了在一般采用的電壓差(例如，電暈針與屏蔽罩之間大致3000到4000V)下生成產(chǎn)生電暈放電所需的電場，屏蔽罩的口68的直徑可以是大約5毫米，使得在尖端與端面67之間有2.5毫米的徑向間隙。根據(jù)維持穩(wěn)定的電暈放電的需要，屏蔽罩65可以工作在地電勢或者是浮空的。但是，這些設(shè)計(jì)參數(shù)可以根據(jù)所施加的電壓、所采用的環(huán)境氣體以及其他因素而調(diào)整，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的。
還應(yīng)注意，雖然圖9中未示出干燥設(shè)備，但是上面提到的包括紅外線發(fā)射器的任何干燥設(shè)備都可以結(jié)合所描繪的實(shí)施例而使用。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的ESI/APCI多模式源的一個(gè)示例，其中輔助電極70鄰近APCI源電暈針14放置，以幫助將離子朝向通往質(zhì)量分析器(未示出)的導(dǎo)管口38導(dǎo)向。當(dāng)與ESI源同時(shí)使用APCI源時(shí)，電暈針14上的電壓可能高到足以(在正離子模式中)引起向下游流動(dòng)的正離子被遠(yuǎn)離導(dǎo)管口38地排斥。輔助電極70被維持在與電暈針相反極性且相似大小的電壓處。施加到輔助電極上的電壓也可以相對(duì)導(dǎo)管偏移，使得離子被從輔助電極導(dǎo)向?qū)Ч芸?。如示例性圖示中所示，輔助電極可以被配置為導(dǎo)管37的延伸部分，并且可以被彎曲，使得其端部鄰近電暈針尖端，如圖所示。通過鄰近電暈針定位輔助電極的端部，電場線在該區(qū)域中變得收縮，結(jié)果該區(qū)域中的電場強(qiáng)度和作用在離子上的力變得很強(qiáng)。電暈針的該區(qū)域中的正離子從而受到該場的克服了斥力的足夠強(qiáng)的影響，它們被該電場導(dǎo)向?qū)Ч芸凇?br> 示例圖11A示出了當(dāng)僅有ESI工作時(shí)，使用ESI/APCI多模式源獲得的分析物樣品的示例譜，該分析物樣品含有結(jié)晶紫(crystal violet)和維生素D3?？梢郧宄吹?，只有與結(jié)晶紫(372.2和358.2)相關(guān)的離子被觀察到。在示出了僅有APCI源工作時(shí)從相同樣品獲得的示例譜的圖11B中，只有維生素D3相關(guān)的離子(397.3和379.3)被觀察到。圖11C示出了當(dāng)ESI源和APCI源兩者同時(shí)工作時(shí)，從相同樣本獲得的示例譜。
在此情況下，在結(jié)晶紫離子(372.2，358.2)和維生素D3離子(397.3，379.3)兩者都被觀測到，說明了使用兩種不同電離模式的同時(shí)操作來電離不同化學(xué)物質(zhì)的效果。
圖12A～12C示出了工作為僅ESI(MM-ESI)、僅APCI(MM-APCI)和多模式ESI+APCI(MM-Mixed)離子源的多模式源。
圖12A示出了僅ESI模式的示例譜。強(qiáng)胰島素信號(hào)與弱吲哚信號(hào)一起被看到。在專用ESI源上，沒有對(duì)吲哚的響應(yīng)(未示出)。
圖12B示出了僅MM-APCI模式。該圖示出了強(qiáng)吲哚信號(hào)和不存在的胰島素信號(hào)。
圖12C示出了僅MM-Mixed模式。該圖示出了與僅ESI和僅APCI的工作模式相比，信號(hào)有30％的適度降低的吲哚響應(yīng)和強(qiáng)胰島素響應(yīng)。
復(fù)合分析物樣品樣品制備用于高處理量作業(yè)和類固醇分析的化合物是以可獲得的最高純度從Sigma-Aldrich(密蘇里州圣路易斯(St.Louis，MO))購買的。樣品被溶解在甲醇或者DMSO中，并用甲醇稀釋到100ng/μL的濃度。用于環(huán)境分析的化合物是作為標(biāo)準(zhǔn)從AccuStandard(康涅狄格州紐黑文(NewHaven，CT))購買的，并用1％的乙酸在80∶20的水/甲醇中稀釋到希望的濃度。
儀器和作業(yè)Agilent technologies 1100 LC/MSD四極系統(tǒng)，具有二元泵(binarypump)，等度泵(isocratic pump)，井板(well plate)自動(dòng)取樣器，具有10端口閥的調(diào)溫柱隔室，以及二極管陣列檢測器，經(jīng)由運(yùn)行B.01軟件版本的Agilent ChemStation控制。
高處理量分析LC條件柱兩個(gè)4.6×15mm Zorbax SB-C18RR-HT，1.8μ40℃；二元泵流動(dòng)相A＝0.2％乙酸/水，B＝0.2％乙酸/甲醇，1.5mL/min；二元泵梯度0.01分鐘處15％B，1.00分鐘處100％B，1.01分鐘處15％B，1.50分鐘處停止運(yùn)行；等度泵流動(dòng)相在15％甲醇/85％水中的0.2％的乙酸；1.5mL/min；注入量0.1～1.0μLDAD250nm，帶寬10nm，參考關(guān)閉。
MSD條件源包括專用APCI、ESI或多模式源。操作模式正、負(fù)或正/負(fù)切換；掃描模式100～1100m/z；APCI電暈電流4μA，正或負(fù)；干燥氣體5L/min，350℃；汽化器溫度200℃(多模式)350℃(APCI)；毛細(xì)管電壓+/-1500V；裂解器(Fragmentor)120V EM增益0.1～3.0，依賴于樣品量。
同時(shí)ESI+APCI操作執(zhí)行了同時(shí)的ESI+APCI操作。每種成分被確定為主要僅在一個(gè)模式中電離(正ESI、負(fù)ESI、正APCI、負(fù)APCI)。ESI和APCI離子通過混合模式操作被同時(shí)生成。2.1×30mm Zorbax SB-C18，3.5μ，具有0.2％乙酸的65∶35MeOH/水，0.4mL/min，交替正和負(fù)SIM模式。結(jié)果示出了用一次注入運(yùn)行四個(gè)成分的能力。見圖13。
靈敏度測試還使用利血平進(jìn)行了靈敏度測試，如圖14A～14C所示。利血平注入2.1×30mm Zorbax SB-C18，3.5μ，具有5mM甲酸銨的75∶25MeOH/水，0.4mL/min；609.3m/z的正模式SIM。多模式源的靈敏度被代表性地確定為在皮克范圍(見圖14A～14C)內(nèi)。靈敏度被確定為單電離模式中大致等同于專用ESI或APCI源，并且在混合模式中在5倍因子之內(nèi)。見圖14A～14C。
熱不穩(wěn)定化合物——紅豆杉醇還對(duì)諸如紅豆柵醇的熱不穩(wěn)定化合物進(jìn)行了測試。測試是使用正模式，從100～1000m/z掃描而進(jìn)行的。在汽化器溫度設(shè)置為150℃的情況下，對(duì)于Taxol僅僅形成[M+H]u離子，而熱分解不明顯。更高的溫度顯示產(chǎn)生更多的熱裂解。見圖15A～15C。
IR加熱增強(qiáng)APCI響應(yīng)利用APCI響應(yīng)進(jìn)行IR加熱測試。使用100ng苯海拉明(diphenhydramine)執(zhí)行重復(fù)注入，正APCI模式；2.1×30mm ZorbaxSB-C18；3.5μ，50∶50水；ACN，0.4mL/min；167.1，256.2m/z處的SIM。確定出對(duì)于APCI的噴射需要比對(duì)于ESI更加干燥，以便優(yōu)化性能。IR發(fā)射器提供了額外的干燥能力，以完全汽化HPLC流出物和分析物，在APCI中得到優(yōu)化的響應(yīng)。見圖16A～16C。
環(huán)境分析還使用各種專用源進(jìn)行了環(huán)境分析研究。包括每種成分5ng的多種化合物，正/負(fù)混合模式分析；2.1×150mm Zorbax XDB-C18，3.5μ，0.3mL/min，具有1mM醋酸銨的水∶MeOH梯度(3～90％MeOH)；掃描模式130～330m/z；樣品溶解在含有1％乙酸的80∶20的水∶MeOH中，5μL的單次注入。對(duì)多種除草劑和殺蟲劑種類進(jìn)行了測試。結(jié)果示出對(duì)所測試的所有成分的響應(yīng)，這些成分包括聯(lián)吡啶(bipyridilium)、多種除草劑、氨基甲酸酯、苯基脲除草劑、三嗪、苯酚、氯代苯氧酸(chlorophenoxy acid)。見圖17A～17B。
非衍生化類固醇分析使用非衍生化類固醇進(jìn)行了測試。在正/負(fù)混合模式中使用每成分約100ng；2.1×30mm Zorbax SB-C18，3.5μ，0.4mL/min，含有2％的乙酸的水∶MeOH梯度(10～100％MeOH)；掃描模式165～600m/z；1μL注入。結(jié)果示出可以檢測所有的類固醇和水平。另外，睪丸激素和孕酮以高響應(yīng)被檢測。見圖18A～18B。
高處理量化合物檢測對(duì)高處理量化合物檢測進(jìn)行了測試。測試了多種化合物和功能團(tuán)。結(jié)果示出混合模式下的多模式源能夠檢測所有化合物，而單個(gè)專用源不能。使用更大的過濾器和測試樣本也獲得了成功的結(jié)果。見圖19。
高處理量分析時(shí)間高處理量分析時(shí)間被處理和評(píng)估。如下改善了樣品處理量交替柱再生(28％的改善)；與最小延遲體積耦合的重疊注入(29％的改善)；混合模式ESI+APCI操作(50％的改善)。在少于3個(gè)小時(shí)時(shí)間里進(jìn)行正/負(fù)切換，對(duì)96個(gè)樣品進(jìn)行了分析。
類固醇以及它們的衍生物，不論內(nèi)源的還是異型的，都具有多種多樣的化學(xué)取代基。許多類固醇被服用用于醫(yī)療目的(跌打損傷、康復(fù)、消炎)；一些被濫用(體育中的合成代謝類固醇或者性能提高劑)；許多出現(xiàn)在環(huán)境中。途中，它們可能發(fā)生生物或化學(xué)變化，以產(chǎn)生又一種類固醇變體。使用MS技術(shù)在多種多樣的生物、化學(xué)或者環(huán)境基質(zhì)中檢測類固醇和它們的衍生物是一個(gè)挑戰(zhàn)。當(dāng)使用傳統(tǒng)離子源沒有很好地電離類固醇時(shí)，這尤其成問題，并且化學(xué)衍生化作用(derivitization)經(jīng)常被用來使分析物功能化來進(jìn)行成功檢測。
對(duì)多種類固醇和衍生物進(jìn)行了測試。單個(gè)四極系統(tǒng)和多模式源被相比較地測試。多模式源能夠進(jìn)行正/負(fù)同時(shí)的ESI和APCI電離。使用含有多種酮類、羥基、氟化物、苯酚、磺酸酯和羧酸功能團(tuán)的測試混合物，獲得了顯著的響應(yīng)。響應(yīng)被示出在圖中，并且在用于全部十個(gè)當(dāng)前的類固醇的掃描模式中獲得。在運(yùn)行中，源參數(shù)被有計(jì)劃地改變，以優(yōu)化當(dāng)前洗脫的類固醇的響應(yīng)。一般的檢測限在SIM模式中的中到低皮克的范圍內(nèi)。見圖20。
紅豆杉醇是從紅豆杉樹皮提取的一種天然產(chǎn)物。該天然產(chǎn)物因?yàn)槠淇拱┬再|(zhì)而備受關(guān)注。由于其對(duì)熱的敏感性以及不容易被電離，因此是受關(guān)注的對(duì)電離的挑戰(zhàn)。使用具有IR燈的多模式源對(duì)各種模式進(jìn)行了測試?？梢钥闯觯贛M-APCI模式中觀測到了信號(hào)，但是在有很少的鈉加合或熱裂解的情況下，在MM-ESI和MM-Mixed模式中都有強(qiáng)[M+H]+信號(hào)。圖15A～15C示出了這些模式以及得到的各種譜的比較。
對(duì)利血平也進(jìn)行了靈敏度測試。利血平被常規(guī)地用作儀器靈敏度的快速基準(zhǔn)。圖14A～14C示出了工作在僅MM-APCI、僅MM-ESI和MM-Mixed模式中的組合源的測試結(jié)果。對(duì)一個(gè)柱進(jìn)行了五次利血平注入，對(duì)每個(gè)峰計(jì)算了峰-峰信號(hào)對(duì)噪聲的比，并進(jìn)行了平均。在5皮克利血平下，僅APCI模式的運(yùn)行具有25的信號(hào)噪聲比。在2皮克利血平下，僅ESI模式具有33的信號(hào)噪聲比。在2皮克利血平下，ESI+APCI模式的運(yùn)行具有28的信號(hào)噪聲比。數(shù)據(jù)顯示出APCI模式的運(yùn)行比ESI和ESI+APCI模式的運(yùn)行的靈敏度低1.5倍。這里示出的數(shù)據(jù)比專用ESI源所預(yù)期的靈敏度低1倍。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是上述說明以及隨后的示例是用來舉例說明，而不是限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明所述領(lǐng)域中的技術(shù)人員將意識(shí)到在本發(fā)明范圍內(nèi)的其他方面、優(yōu)點(diǎn)和修改。
這里在上下文中涉及的所有專利、專利申請(qǐng)和出版物通過引用被全文結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種用于使用多模式電離源檢測復(fù)合分析物的方法，包括(a)將所述復(fù)合分析物引入電噴電離源，以生成帶電氣溶膠；(b)利用鄰近所述電噴電離源的紅外線發(fā)射器對(duì)所述帶電氣溶膠進(jìn)行干燥；(c)使用在所述電噴電離源下游的大氣壓電離源電離所述經(jīng)干燥的氣溶膠；以及(d)檢測來自所述復(fù)合分析物的離子。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述復(fù)合分析物包括天然產(chǎn)物。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述復(fù)合分析物包括有機(jī)分子。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述有機(jī)分子選自由類固醇、利血平和紅豆杉醇分子組成的組。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述大氣壓電離源是大氣壓光電離源。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述大氣壓電離源是大氣壓化學(xué)電離源。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括介于所述電噴電離源與導(dǎo)管之間的第一電極；以及介于所述第一電極和口之間的第二電極，用于將離子朝向所述口導(dǎo)向。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述紅外線發(fā)生器包括位于圍壁內(nèi)的紅外線燈。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述圍壁被配置為將從所述紅外線燈生成的熱約束在所述圍壁內(nèi)，并且所述圍壁包括鄰近導(dǎo)管的口的出口。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述紅外線發(fā)射器以約2到6微米之間的波長發(fā)射輻射。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電噴電離源具有縱軸，并且導(dǎo)管具有縱軸，并且其中，所述電噴電離源的縱軸基本與所述導(dǎo)管的縱軸正交。
12.一種使用多模式電離源從復(fù)合分析物生成離子的方法，包括(a)通過電噴電離生成帶電氣溶膠；(b)將所述帶電氣溶膠暴露給紅外線輻射，所述紅外線輻射對(duì)所述帶電氣溶膠進(jìn)行干燥；(c)使用大氣壓電離源進(jìn)一步電離所述帶電氣溶膠；以及(d)檢測來自所述復(fù)合分析物的離子。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述大氣壓電離源是大氣壓光電離源。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述大氣壓電離源是大氣壓化學(xué)電離源。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括(e)使用電極將所述帶電氣溶膠向下游導(dǎo)向。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括(f)將所述帶電氣溶膠約束在圍閉區(qū)域中，使其暴露給所述紅外線輻射。
17.一種使用包括電噴電離源和大氣壓化學(xué)電離源的多模式源篩選來自復(fù)合分析物的離子的方法，包括(a)使用電噴電離源生成帶電氣溶膠；(b)利用具有屏蔽罩的電暈針產(chǎn)生放電；以及(c)將所述帶電氣溶膠暴露給所述放電。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括(d)對(duì)由所述電噴電離源生成的所述帶電氣溶膠進(jìn)行干燥。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述干燥包括將所述帶電氣溶膠暴露給紅外線輻射發(fā)射。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述屏蔽罩基本圍繞所述電暈針，并具有用于允許所述放電通過的出口。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括(d)在暴露給所述放電之后，通過使所述帶電氣溶膠受到電場作用，將所述帶電氣溶膠朝向質(zhì)量分析器的入口導(dǎo)向。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括(d)在暴露給所述放電之后，通過使所述帶電氣溶膠受到氣流作用，將所述帶電氣溶膠朝向質(zhì)量分析器的入口導(dǎo)向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多模式電離源和掃描分子的方法。該裝置和方法與質(zhì)譜儀一起使用。本發(fā)明的多模式電離源提供了一個(gè)或多個(gè)大氣壓電離源(例如，電噴電離、大氣壓化學(xué)電離和/或大氣壓光電離)，用于電離天然產(chǎn)物和有機(jī)分子。還公開了一種使用多模式電離源生成離子的方法。該裝置和方法提供了組合離子源的優(yōu)點(diǎn)，而避免了單個(gè)源的固有缺點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，多模式電離源包括被包圍在內(nèi)部室內(nèi)的紅外線發(fā)射器，用于對(duì)帶電氣溶膠進(jìn)行干燥。ESI/APCI多模式源可以包括電暈針屏蔽罩和/或輔助電極。
文檔編號(hào)G01N27/62GK1959401SQ20061006702
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者帕特里卡·D·伯金斯, 史蒂文·M·費(fèi)希爾 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司