CN102013380B - 脉冲激光辅助喷雾离子源 - Google Patents
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Abstract
本发明属于质谱离子源技术领域，具体为一种脉冲激光辅助喷雾离子源。它由常规电喷雾离子源和脉冲激光源组成；脉冲激光源发出的脉冲激光照射在常规电喷雾离子源的泰勒锥上面，将液体溅射到空间中，并给予溅射产生的液滴极大的脉冲能量，使液滴急速蒸发，促进其快速的产生离子，从而使样品得以质谱检测；在脉冲之间，传统的电喷雾离子源的电压将液体补充到泰勒锥上，避免了直接进行激光解析时常常出现的液滴烧干的现象。本发明提高了液体的离子化效率，同时也使检测的灵敏度大大的提高。
Description
技术领域
本发明属于质谱离子源技术领域，具体涉及一种使用脉冲激光辅助喷雾的离子源。
背景技术
自质谱诞生以来，质谱的离子化技术就受到了各界人士的关注，经过多年的发展，质谱的离子化技术目前主要有两大类，软电离和硬电离。硬电离技术就是在小分子物质中常用的电子轰击源（EI），使用70ev的能量轰击有机小分子，使其碎裂带电在质谱仪器中产生信号，从而获得相应的小分子的结构信息。但是由于电子能量太高，通常得不到小分子的分子量信息，进而不断优化，产生了可以获得小分子分子量信息的化学电离源（CI），也就是软电离源。后来又出现了快原子轰击源（FAB）等等。随着科技的发展，人类对技术的掌握程度不断增强，尤其是生命科学的发展，人类基因组计划的完成，质谱作为一种测量手段，在生命科学领域起到了不可磨灭的作用。但是蛋白质核酸等大分子物质和小分子物质的电离完全不同，为了进行大分子的相应测量，迫切的需要新的离子源。电喷雾离子源（ESI）和基质辅助激光解析离子源（MALDI）的出现解决了大分子电离的问题，JOHN FENN 和Tanaka则因为在这方面的突出贡献获得了2002年的诺贝尔化学奖。电喷雾（ESI）应用电场来产生雾滴，然后通过离子蒸发将分析物离子送入质谱进行分析，基质辅助激光解析（MALDI）是基质吸收激光的能量形成卷流并转移电荷至分析物，将分析物带入质谱中进行分析。但是这两种技术都有一些局限性。基质辅助激光解析一般只产生单电荷离子峰，不适于在线分析，同时基质辅助激光解析中队激光的要求也比较高。电喷雾由于可以和色谱实现在线分析，使用相对广泛，但是随着人们分析要求的提高，对喷雾离子源的要求也不断的提高，因而，人们在质谱的离子源方面做着不断的探索。
例如激光喷雾源（laser desorption）采用连续激光对液体进行照射使液体气化并失去电子离子化，从而进行质谱检测，但是激光解析存在的问题是，如果使用强度低的时候液体不易产生离子，使用强度高的时候又会产生液滴烧干的现象，故使用的不是很多。后来又有人使用激光来辅助电喷雾，但是主要使用的红外激光，使用激光的热效应，达到使溶剂快速蒸发的作用，对于实际离子的产生并没有太大的帮助。后来又有人探索了一种类似于MALDI的离子源，激光辅助声波解析喷雾离子源（LADESI），利用激光照射到金属的靶板上面，使液体爆炸溅射到气相中去，从而进行质谱检测，与MALDI仅仅是将样品带入质谱的方式不同罢了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用脉冲激光辅助电喷雾的离子源，以提高液体的离子化效率，同时提高质谱检测的灵敏度。
本发明提出的脉冲式激光辅助喷雾离子源，由常规电喷雾装置和脉冲激光源组成。所述常规电喷雾装置包括三维操作台、电喷雾喷针和必要的连接组件等。
所述的脉冲激光源发出的脉冲激光照射在常规电喷雾的泰勒锥上面，将液体溅射到空间中，并给予溅射产生的液滴极大的脉冲能量，使液滴急速蒸发，促进其快速的产生离子，从而使样品得以质谱检测；在脉冲之间，传统的电喷雾离子源的电压将液体补充到泰勒锥上，避免了直接进行激光解析时常常出现的液滴烧干的现象，提高了液体的离子化效率，同时也使检测的灵敏度大大的提高。
本发明中，所述脉冲激光源使用可以脉冲的激光器，如二氧化碳激光器、近红外激光器或YAG激光器等。脉冲的频率为1～10kHz，激光器的功率在1～500W，脉冲的功率在50～100MW范围内，具体的功率得根据所分析样品具体调节。脉冲激光与点喷雾泰勒锥的角度在30-75度的范围内。
附图说明
图1为脉冲辅助喷雾离子源示意图。
图2为脉冲激光溅射液体示意图。
图中标号：1为脉冲激光源，2为电喷雾喷针，3为质谱，4为泰勒锥，5为脉冲激光，6为溅射液滴。
具体实施方式
如图1所示，脉冲激光源1使用可以脉冲的激光器，如二氧化碳激光器、近红外激光器，YAG激光器等，脉冲的频率为1～10kHz，激光器的功率在1～500W，脉冲的功率在50～100MW范围内，具体的功率得根据所分析样品具体调节。脉冲激光5与点喷雾泰勒锥4的角度在30-75度的范围内，具体的角度需要所测量分析的样品进行优化。液体经过电喷雾喷针2时，由于在针尖与质谱3间存在电场，液体会在针尖表面形成一个喷雾的锥面，称之为泰勒锥4，由激光器1发出的可以脉冲的激光经聚焦后照射在泰勒锥的表面上，使液体溅射到空间中，如图2所示，同时又给予溅射产生的液滴6以极大的脉冲能量，使液滴急速蒸发，促进其快速的产生离子，进入质谱3，从而使样品得以质谱检测；在脉冲之间，常规的电喷雾离子源的电压将液体补充到泰勒锥上，避免了直接进行激光解析时常常出现的液滴烧干的现象，这种离子源快速有效的提高了样品的离子化效率，使检出信号大大的增强了。例如利用常规的纳喷雾测定100fmol的利血平溶液，采用正离子模式，流速为500nl/min,TIC强度为6×105,使用脉冲激光辅助电喷雾源激光聚焦后，TIC强度为6×106，强度提高了10倍。因而使用这种离子源对于一些低丰度或者离子化不太容易的样品其质谱检测灵敏度都会有所提高。
本发明的另一个实施方式：脉冲激光产生的激光并不是直接聚焦照射在电喷雾的泰勒锥上面，而是采用光纤等传输设备进行传输。
Claims (4)
1.一种脉冲激光辅助喷雾离子源，其特征在于由常规电喷雾离子源和脉冲激光源组成；所述常规电喷雾离子源包括三维操作台、电喷雾喷针和必要的连接组件；所述的脉冲激光源发出的脉冲激光照射在常规电喷雾离子源的泰勒锥上面，将液体溅射到空间中，并给予溅射产生的液滴极大的脉冲能量，使液滴急速蒸发，促进其快速的产生离子，从而使样品得以质谱检测；在脉冲之间，由常规电喷雾离子源的电压将液体补充到泰勒锥上，避免直接进行激光解析时常常出现的液滴烧干的现象。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光辅助喷雾离子源，其特征在于脉冲激光的频率为1～10kHz，脉冲激光源的功率为1～500W，脉冲的功率为50～100MW，脉冲激光与电喷雾泰勒锥的角度为30-75度。
3.根据权利要求1所述的脉冲激光辅助喷雾离子源，其特征在于脉冲激光
源采用二氧化碳激光器、近红外激光器或YAG激光器。
4.根据权利要求1所述的脉冲激光辅助喷雾离子源，其特征在于所述的脉冲激光为直接激光束，或者由光纤进行激光传输。
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