CN104115253A - 使用扫描仪光源的质量分析方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使用扫描仪光源的质量分析方法和装置，更具体地，涉及一种用于分析通过扫描仪光源电离的样本的质量的测量仪。根据本发明的质量分析装置包括：激光部分，其发射激光束；扫描仪模块，其执行驱动以便从所述激光部分发射的激光束照射预定区域；样本保持器，其接收来自扫描仪模块的激光并保持样本；第二高压电源，其向样本保持器提供电压；第一离子光学系统，其设置在距样本保持器预定距离的位置，并且形成电压以加速由样本保持器保持的电离的样本；以及第一高压电源，其向第一离子光学系统提供电压。

Description

使用扫描仪光源的质量分析方法和装置
技术领域
本发明涉及一种使用扫描仪光源的质量分析方法和装置，更具体地，涉及一种用于分析通过扫描仪光源电离的样本的质量的质量分析方法。
背景技术
一般来说，质谱仪是用于测量化合物质量的分析仪器，并且其被设计为在使待分析化合物充电并电离后通过测量质荷比(m/z)确定化合物的分子量。作为电离化合物的方法，已知的有使用电子光束的电子电离方法、高速原子碰撞法、使用激光束的方法、将样本喷射到电场中的方法及类似方法。
同时，有关用于分析具有如蛋白质、核酸等大分子量的生化物质质量的方法，存在利用激光的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)(以下称为“MALDI”)；最近，使用这个(原理)的质谱仪被开发、广泛地商业化、以及使用。使用MALDI的质量分析执行如下。在金属板上施加少量的基质溶液并且干燥，滴下待分析样本溶液并干燥。之后，当通过激光照明基质和结晶的样本所在的区域时，样本在基质的支持下被解吸并电离。通常，在样本所在的金属板和传感器之间施加电场，这样，通过电场的电势差，电离的样本向传感器移动。此时，如果已知样本的电荷量，则可以将到达传感器或类似物的时间作为变量，分析出质量。
一种用于质量分析的装置包括三个部分：用于电离待测量或待分析样本并且加速该电离的离子源部分；用于根据离子质量分离并分析离子的分析部分；以及用于检测和测量所分离离子的检测部分。
当在离子源部分电离样本时，使用低压气体放电、电子碰撞表面电离、高频火焰法等，并且在分析部分使用电场和磁场。在检测部分，可以通过放置在像平面上的感光片获得频谱；或者为了放大和测量而使用微型测流计在成像点直接接收离子流。
在检测部分使用照相底片的装置被称为质谱相机，使用微型测流计的装置被称为质谱仪。在分析装置中使用的电场根据离子能量来分布离子，而磁场可以根据离子动量来分布离子。
公开号为2008-0290271的美国专利公开了一种质谱方法，该方法通过将标志离子注射到样本中，经由标志离子的信号验证去除噪音；专利号为7180058的美国专利公开了一种质谱仪，该质谱仪通过采用透明样本板从下方照射激光，而不是从侧面照射激光，而有助于调整激光束的尺寸。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种用于实现高速、低成本的质量分析系统的方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于在不驱动载物台的情况下同时实现样本的电离区域和多个照射范围的方法。
技术方案
为了达到上述目的，本发明的质量分析装置包括：激光单元，其发射激光束；扫描仪模块，其驱动从所述激光单元发射的所述激光束，以便照射预定区域；样本保持器，其保持样本并且接收来自所述扫描仪模块的所述激光束；第二高压电源，其向所述样本保持器提供电压；第一离子光学系统，其设置在距所述样本保持器预定距离的位置，并且形成用于加速由所述样本保持器保持的电离的样本的电压；以及第一高压电源，其向所述第一离子光学系统提供电压。
为了达到上述目的，本发明的质量分析装置包括：激光单元，其发射激光束；扫描仪模块，其驱动从所述激光单元发射的所述激光束，以便照射预定区域；样本保持器，其保持样本并且接收来自所述扫描仪模块的所述激光束；第二高压电源，其向所述样本保持器提供电压；第一离子光学系统，其设置在距所述样本保持器预定距离的位置，并且形成用于加速由所述样本保持器保持的电离的样本的电压；第一高压电源，其向所述第一离子光学系统提供电压；第二离子光学系统，其设置在所述第一离子光学系统的上方，用于加快所述样本的速度，并且其与地面连接；以及离子检测单元，其设置在所述第二离子光学系统的上方，用于检测所述电离的样本。
有益效果
本发明的质量分析系统使用扫描仪模块替代昂贵的电控载物台，有效地对样本同时实现了电离区域和多个照射范围。此外，通过消除了使用昂贵的电动载物台的扫描范围调整功能，并且手动操纵一系列样本的移动，使制造低成本/中档手动式质量分析系统成为可能。
此外，当应用于现有的质量分析系统时，可以在照射样本范围方面使用扫描仪模块，并且，与现有系统相比，可以为了自动移动一系列样本而使用低档的电动载物台，从而有效以低成本实现自动且高速的测量。
附图说明
图1表示根据本发明一个示例性实施例的质量分析装置。
图2表示根据本发明一个示例性实施例的激光的频率和扫描仪的垂直/水平频率。
图3表示根据本发明另一个示例性实施例的质量分析装置。
具体实施方式
结合附图，通过优选的示例性实施例，本发明的上述内容和附加特征将更加明显。下面，将详细描述本发明，通过这些示例性实施例，本领域普通技术人员应当易于理解和再现本发明。
图1表示根据本发明一个示例性实施例的质量分析装置。在下文中，将使用图1详细研究根据本发明一个示例性实施例的质量分析装置。
根据图1，一种质量分析装置包括：激光单元、扫描仪模块、样本保持器、载物台、第一高压电源、第二高压电源、第一离子光学系统、第二离子光学系统、离子监测单元以及视觉模块。当然，除了上述配置，本发明提供的质量分析装置还可以包括其他配置。
在激光单元102处于不放射激光束的非活跃状态时，向样本保持器107和第一离子光学系统110提供相同的电压。换句话说，第二高压电源120向样本保持器106提供电压，第一高压电源118向第一离子光学系统110提供电压。因此，如果从第一高压电源118和第二高压电源120输出的电压相等，则向样本保持器106和第一离子光学系统110提供的电压也相等。
但是，经过一定时间后，对从第一高压电源118和第二高压电源120提供的电压进行不同设置。从第一高压电源118和第二高压电源120输出的电压的差根据样本保持器106上保持的样本而改变。换句话说，样本保持器106上保持的样本通过激光被电离，并且来自第一高压电源118的输出电压和来自第二高压电源120的输出电压不同，这取决于所电离的样本的极性，即，“-(阴极)”或“+(阳极)”。更具体地，如果所电离样本的极性是阴极，则将来自第一高压电源118的电压输出设置为高于来自第二高压电源120的电压输出。此外，如果所电离样本的极性是阳极，则将来自第二高压电源120的电压输出设置为高于来自第一高压电源118的电压输出。
从激光单元102发射的激光束凭借扫描仪模块104照射样本保持器保持的样本。通过激光，样本被电离为“-”离子或“+”离子。
如上所述，由于第一离子光学系统110和样本保持器106之间的电压差，电离的样本加速地向第一离子光学系统110移动，并且还加速地向第二离子光学系统112移动。
在离子检测单元114中，根据电离样本的质量，在不同时间被检测该加速的电离样本。换句话说，在离子检测单元中，具有轻质量的电离样本比具有重质量的电离样本相对早地被检测。离子检测单元114根据离子的检测时间，验证相应的离子质量。更具体地，根据电离样本的质量，电离样本以不同的加速度向离子检测单元114被加速。
此时，将扫描仪模块104的频率设置为不同于从激光单元102发射的激光束的频率。例如，将激光频率设置为高于水平频率或垂直频率；另外，将扫描仪的水平频率设置为高于扫描仪的垂直频率。此外，通过调整扫描仪模块104的旋转角度调整样本保持器的扫描范围(LhxLv)。
本发明的质量分析装置可以通过调整激光束经过扫描仪模块104的光斑尺寸、扫描仪的水平频率、扫描仪的垂直频率以及扫描仪的旋转角度而产生优化的激光扫描图案。
图2表示根据本发明一个示例性实施例的激光的频率和扫描仪的垂直/水平频率。根据图2，其示出了将激光频率设置为高于水平频率或垂直频率；另外，将扫描仪的水平频率设置为高于扫描仪的垂直频率。
当然，除了前述内容和将激光的频率设置为高于水平频率或垂直频率以外，也可以将激光的频率设置为低于扫描仪的水平频率或垂直频率。换句话说，通过调整激光的发射时间(延迟时间)可以获得上述相同的效果。
图2的左侧附图表示当通过采用激光扫描模块扫描激光束时，使用所谓的光束分析仪照射样本的光束图案的测量结果。为了参考，将扫描区域的尺寸设置为1.6㎜×1.3㎜。
可以通过图1所示的视觉模块识别照射范围。该视觉模块还包括用于识别初始照射范围的功能。换句话说，在对样本进行质量分析的过程中，视觉模块识别激光照射的初始照射范围和照射位置。
图3表示根据本发明另一个示例性实施例的质量分析装置。在下文中，将使用图3研究根据本发明一个示例性实施例的质量分析装置。
根据图3，一种质量分析装置包括：激光单元、扫描仪模块、样本保持器、载物台、第一高压电源、第二高压电源、第一离子光学系统、第二离子光学系统、离子监测单元以及视觉模块。当然，除了上述配置，本发明提供的质量分析装置还可以包括其他配置。
与图1不同，在图3中，将扫描仪模块放置在高压控制箱内。这样，通过将扫描仪模块放置在高压控制箱内，使质量分析装置的小型化成为可能。换句话说，使扫描仪模块小型化并放置在本发明提供的质量分析装置内。对于最优的紧凑型扫描仪模块来说，可以通过采用微电子机械系统(MEMS)2-轴扫描仪模块来配置；此外，也可以通过采用常规的扫描仪来配置，如电流镜。可以制造包含小模块的扫描仪模块，以便可以将其设置在如图3所示的质量分析装置内。
可以以这种情况进行配置，以便可以产生在优化光斑尺寸和扫描调整范围方面具有多个优势的有利的激光光学系统。
虽然参照附图中表示的一个实施例对本发明进行了描述，但是，这仅仅是示例性的，根据前述内容，本领域普通技术人员将会理解，各种变形和等同的其他示例性实施例也是可能的。
附图标识说明
102:激光单元           104:扫描仪模块
106:样本保持器         110:第一离子光学系统
112:第二离子光学系统   114:离子检测单元
116:视觉模块           118:第一高压电源
120:第二高压电源

Claims (8)

1.一种质量分析装置，该装置包括：
激光单元，其发射激光束；
扫描仪模块，其驱动从所述激光单元发射的所述激光束，以便照射预定区域；
样本保持器，其保持样本并且接收来自所述扫描仪模块的所述激光束；
第二高压电源，其向所述样本保持器提供电压；
第一离子光学系统，其设置在距所述样本保持器预定距离的位置，并且形成用于加速由所述样本保持器保持的电离的样本的电压；以及
第一高压电源，其向所述第一离子光学系统提供电压。
2.根据权利要求1所述的质量分析装置，其特征在于，来自所述第一高压电源和所述第二高压电源的电压输出的相对差根据所述电离的样本的极性改变。
3.根据权利要求2所述的质量分析装置，其特征在于，根据所述样本保持器上保持的样本的照射范围调整所述扫描仪模块的旋转角度。
4.根据权利要求3所述的质量分析装置，其特征在于，该装置包括：
第二离子光学系统，其设置在所述第一离子光学系统的上方，用于加快所述样本的速度，并且其与地面连接；以及
离子检测单元，其设置在所述第二离子光学系统的上方，用于检测所述电离的样本。
5.根据权利要4所述的质量分析装置，其特征在于，该装置包括视觉模块，其用于识别照射所述样本保持器的激光的照射范围。
6.根据权利要求5所述的质量分析装置，其特征在于，从所述激光单元发射的激光的频率相对高于所述扫描仪模块的频率。
7.一种质量分析装置，该装置包括：
激光单元，其发射激光束；
扫描仪模块，其驱动从所述激光单元发射的所述激光束，以便照射预定区域；
样本保持器，其保持样本并且接收来自所述扫描仪模块的所述激光束；
第二高压电源，其向所述样本保持器提供电压；
第一离子光学系统，其设置在距所述样本保持器预定距离的位置，并且形成用于加速由所述样本保持器保持的电离的样本的电压；
第一高压电源，其向所述第一离子光学系统提供电压；
第二离子光学系统，其设置在所述第一离子光学系统的上方，用于加快所述样本的速度，并且其与地面连接；以及
离子检测单元，其设置在所述第二离子光学系统的上方，用于检测所述电离的样本。
8.根据权利要求7所述的质量分析装置，其特征在于，所述扫描仪模块具有水平频率和垂直频率，从所述激光单元发射的激光的频率相对高于所述扫描仪模块的所述垂直频率或所述水平频率。
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