CN106248777A - 一种常压敞开式进样系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种免基质激光解析离子化扫描成像质谱仪中的常压敞开式进样系统，包括纳秒激光光路单元、样品扫描平台单元和质谱仪进样单元；其中，所述的纳秒激光光路单元包括中带光参量振荡器、一系列光圈和反光镜、物镜镜头、光学调整架；所述的样品扫描平台单元包括样品台、Z轴升降台和二维移动平台；所述的质谱仪进样单元包括不锈钢毛细管、质谱仪、质谱仪孔板；其中二维移动平台及质谱仪由计算机控制。该系统可使样品在常压、常温、敞开式环境下进行离子化，无需或只需进行简单的样品前处理，可用来分析小分子和生物大分子，具有快速、直接进样的优点。

Description

一种常压敞开式进样系统
技术领域
本发明属于样品分析领域，具体来说，涉及一种免基质激光解析离子化扫描成像质谱仪中的常压敞开式进样系统。该系统可使样品在常压、常温、敞开式环境下进行离子化，无需或只需进行简单的样品前处理，可用来分析小分子和生物大分子，具有快速、直接进样的优点。
背景技术
质谱最早于1906年由Thomson发明，最初只是作为无机化学研究中同位素的分析工具。二十世纪八十年代末，随着两种软离子化技术相继问世，质谱分析技术快速发展，被广泛应用在多肽，蛋白，核酸等一系列的生物大分子的分析中，成为了蛋白质组学、组织成像等许多领域不可或缺的研究工具。
质谱有两种主要的“软电离”离子源。第一种为ESI电离源：生物样品和溶剂在电喷头带上正电荷并进入气化室，在同电荷互斥的作用下大液滴分裂成小液滴，并伴随溶剂气化，使生物样品带上正电荷而进入质谱分析。由于ESI形成多电荷离子，故可用常规质谱仪如四级杆质谱分析高分子量的大分子化合物，而且它也是目前高效液相色谱或毛细管电泳与质谱联用的最好接口。第二种为MALDI电离源：基质晶体将生物样品包在其中，在激光的照射下，基质可以保护生物样品不受破坏，同时迅速气化并释放出大量质子将生物样品电离。MALDI可以不受样品中污染物的影响，一般只产生单电荷离子，所以非常适合与飞行时间质谱相串联，用于多肽指纹图谱分析。
但是MALDI也存在一定缺陷。在MALDI分析中需要基质和样品产生共结晶，但是基质的引入会产生许多问题。首先，合适基质的选择需要经过大量实验进行筛选和尝试，同时，在共结晶的过程中很难形成一个唯一均匀的混合物，这将会在基质膜里产生热点；另外，由于使用的基质是有机小分子，它会在低质量范围内产生大量的基质加合离子，严重干扰小分子分析物的检测。正是由于MALDI的局限性，需要发展一种不需要使用基质的激光解析离子化方法。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种常压敞开式进样系统，所要解决的技术问题是：提供一种不需要使用基质、可在常压敞开环境下进行激光解析离子化扫描成像的质谱仪进样系统。
技术方案：针对上述问题，本发明所述的常压敞开式进样系统是一种免基质激光解析离子化扫描成像质谱仪中的常压敞开式进样系统，包括纳秒激光光路单元、样品扫描平台单元和质谱仪进样单元；其中，
所述的纳秒激光光路单元包括顺序排列的中带光参量振荡器、第一光圈、第一反光镜、第二光圈、第二反光镜、第三反光镜、物镜镜头组成光路，物镜镜头固定连接在光学调整架上，用来固定连接并调节其高度；中带光参量振荡器产生激光，通过上述组成的光路，将激光导至样品台垂直方向，物镜镜头将激光汇聚成一个光点；
所述的样品扫描平台单元包括样品台、Z轴升降台、二维移动平台，样品台固定连接在Z轴升降台上，Z轴升降台固定连接在二维移动平台的顶面，样品台位于物镜镜头下方；
所述的质谱仪进样单元包括不锈钢毛细管、质谱仪、质谱仪孔板，不锈钢毛细管的一端位于样品台上，另一端固定连接在质谱仪孔板上；
计算机的第一信号输出端与质谱仪通过质谱仪控制连接线连接，计算机的第二信号输出端与移动平台控制器的信号输入端通过移动平台控制器控制线连接，移动平台控制器(18)的信号输出端通过移动平台控制连接线与二维移动平台连接。
所述的光学调整架使用小型移动导轨与实验台固定连接，可在水平方向微调物镜镜头，使激光路径从物镜镜头中心穿过；通过调节光学调整架的高度和Z轴升降台的高度，使通过物镜镜头形成的激光光点恰好聚焦在样品台上表面。
所述的不锈钢毛细管应保持水平，不锈钢毛细管管口贴近样品台上表面激光光点的位置，即不锈钢毛细管管口在物镜镜头的下方且长度不超过物镜镜头的中心位置。
所述的中带光参量振荡器、第一光圈、第二光圈，通过调节其参数及大小，控制聚焦在样品台上表面的激光强度。
有益效果：相对于现有技术，本发明实施例具有以下优点：
(1)不需要基质辅助。免基质激光解析离子化不需要基质辅助，避免了引入基质带来的许多问题，如：基质和样品产生共结晶时很难形成一个唯一均匀的混合物，在基质膜中产生热点，基质中有机小分子产生大量基质加合离子严重干扰小分子分析物的检测等。
(2)可以实现二维扫描质谱成像。在免基质激光解析离子化扫描成像质谱仪中的常压敞开式进样系统中，所述的样品台固定连接在二维移动平台上，通过计算机控制二维移动平台的移动带动样品台移动；保持纳秒激光光路单元不变化，使激光光点聚焦绝对位置不变。保持质谱仪连续工作状态，通过协调纳秒激光和二维平台的有规则移动，可实现样品的二维扫描质谱成像。
(3)可在常压敞开环境下进样实现质谱分析。离子化过程可在常压、常温、敞开式环境下进行，无需或只需进行简单的样品前处理，电离方式软，产生的碎片较小，可用来分析小分子和生物大分子，具有快速、直接进样的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明实施例的系统结构示意图；
图2为本发明实施例中不锈钢毛细管和质谱仪孔板固定连接的结构示意图。
图中有：中带光参量振荡器1、第一光圈2、第一反光镜3、第二光圈4、第二反光镜5、第三反光镜6、物镜镜头7、光学调整架8、样品台9、Z轴升降台10、二维移动平台11、不锈钢毛细管12、质谱仪孔板13、质谱仪14、计算机15、质谱仪控制连接线16、移动平台控制器控制线17、移动平台控制器18、移动平台控制连接线19、质谱仪Skimmer 20。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例进行详细的说明。
如图1和图2所示，本发明实施例的一种免基质激光解析离子化扫描成像质谱仪中的常压敞开式进样系统，包括纳秒激光光路单元、样品扫描平台单元和质谱仪进样单元。纳秒激光光路单元包括中带光参量振荡器1、第一光圈2、第一反光镜3、第二光圈4、第二反光镜5、第三反光镜6、物镜镜头7、光学调整架8，所述的中带光参量振荡器1产生激光，第一光圈2、第一反光镜3、第二光圈4、第二反光镜5、第三反光镜6组成光路，将激光导至样品台垂直方向，物镜镜头7将激光汇聚成一个光点，光学调整架8用来固定连接物镜镜头7并调节其高度。样品扫描平台单元包括样品台9、Z轴升降台10、二维移动平台11，所述的样品台9、Z轴升降台10从上向下依次固定连接在二维移动平台11的顶面，样品台9位于物镜镜头7下方。质谱仪进样单元包括不锈钢毛细管12、质谱仪14、质谱仪孔板13，所述的不锈钢毛细管12固定连接在质谱仪孔板13上。计算机15的第一信号输出端与质谱仪14通过质谱仪控制连接线16连接，计算机15的第二信号输出端与移动平台控制器18的信号输入端通过移动平台控制器控制线17连接，移动平台控制器18的信号输出端通过移动平台控制连接线19与二维移动平台11连接。
上述结构的免基质激光解析离子化扫描成像质谱仪中的常压敞开式进样系统可以实现不需要使用基质辅助，可在常压、常温、敞开式环境下离子化，无需或只需进行简单的样品前处理，可用来分析小分子和生物大分子的质谱仪进样系统。具体来说：
中带光参量振荡器1产生激光，经过第一光圈2、第一反射镜3、第二光圈4、第二反射镜5、第三反射镜6、物镜镜头7组成的纳秒激光光路，将激光聚焦在样品台9上呈一个光点，保持纳秒激光光路稳定不变，那么激光聚焦的光点绝对位置不变。激光聚焦在样品台9垂直于激光路径的一点，使样品离子化，离子化后的样品分子通过不锈钢毛细管12进入质谱仪孔板13，最终进入质谱仪14进行分析。样品台9、Z轴升降台10依次固定连接在二维移动平台11的顶面上。由计算机15发出操作指令，通过移动平台控制器18控制二维移动平台11运动，进而带动样品台9移动，激光聚焦在样品台9上的相对位置变化，实现扫描过程。保持质谱仪14连续工作状态，协调同步纳秒激光和二维移动平台11的有规则移动，可实现样品的二维扫描质谱成像。
作为优选方案，经过反射镜6后的反射激光，路径应穿过物镜镜头7并与样品台9垂直。
作为优选方案，光学调整架8下使用小型移动导轨与实验台固定连接，可在水平方向微调物镜镜头7，使激光路径从物镜镜头7中心穿过。
作为优选方案，通过调节光学调整架8的高度和Z轴升降台10的高度，使激光通过物镜镜头7形成的激光光点恰好聚焦在样品台9上表面，使样品台9上的样品在光点聚焦处离子化，进入质谱分析。
作为优选方案，不锈钢毛细管12应保持水平，不锈钢毛细管12管口贴近样品台9上表面激光光点聚焦的位置，即不锈钢毛细管12管口在物镜镜头7的下方且长度不超过物镜镜头7的中心位置。
作为优选方案，通过调节中带光参量振荡器1的参数及第一光圈2、第二光圈4的大小，控制聚焦在样品台9上表面的激光强度。
本实施例的免基质激光解析离子化扫描成像质谱仪中的常压敞开式进样系统，用户可在计算机上通过软件控制质谱仪进样，并设置参数控制样品扫描区域、扫描精度及扫描速度。
本实施例中，纳秒激光光路单元产生激光并通过光路将激光垂直聚焦在样品台上；样品扫描平台单元根据计算机操作指令控制二维移动平台运动，带动样品台移动，实现样品扫描；质谱仪进样单元通过不锈钢毛细管采集离子化的样品分子，进入质谱仪进行分析。
本实施例中，实现了不需要基质辅助的激光解析，避免了引入基质带来的许多问题；实现了样品的二维扫描质谱成像；电离方式软，产生的碎片较小，可用来分析小分子和生物大分子；实现了在常压、常温、敞开式环境下进行离子化，无需或只需进行简单的样品前处理，具有快速、直接进样的优点。

Claims (4)

1.一种常压敞开式进样系统，其特征在于，所述的常压敞开式进样系统是一种免基质激光解析离子化扫描成像质谱仪中的常压敞开式进样系统，包括纳秒激光光路单元、样品扫描平台单元和质谱仪进样单元；其中，
所述的纳秒激光光路单元包括顺序排列的中带光参量振荡器(1)、第一光圈(2)、第一反光镜(3)、第二光圈(4)、第二反光镜(5)、第三反光镜(6)、物镜镜头(7)组成光路，物镜镜头(7)固定连接在光学调整架(8)上，用来固定连接并调节其高度；中带光参量振荡器(1)产生激光，通过上述组成的光路，将激光导至样品台(9)垂直方向，物镜镜头(7)将激光汇聚成一个光点；
所述的样品扫描平台单元包括样品台(9)、Z轴升降台(10)、二维移动平台(11)，样品台(9)固定连接在Z轴升降台(10)上，Z轴升降台(10)固定连接在二维移动平台(11)的顶面，样品台(9)位于物镜镜头(7)下方；
所述的质谱仪进样单元包括不锈钢毛细管(12)、质谱仪(14)、质谱仪孔板(13)，不锈钢毛细管(12)的一端位于样品台(9)上，另一端固定连接在质谱仪孔板(13)上；
计算机(15)的第一信号输出端与质谱仪(14)通过质谱仪控制连接线(16)连接，计算机(15)的第二信号输出端与移动平台控制器(18)的信号输入端通过移动平台控制器控制线(17)连接，移动平台控制器(18)的信号输出端通过移动平台控制连接线(19)与二维移动平台(11)连接。
2.根据权利要求1所述的常压敞开式进样系统，其特征在于，所述的光学调整架(8)使用小型移动导轨与实验台固定连接，可在水平方向微调物镜镜头(7)，使激光路径从物镜镜头(7)中心穿过；通过调节光学调整架(8)的高度和Z轴升降台(10)的高度，使通过物镜镜头(7)形成的激光光点恰好聚焦在样品台(9)上表面。
3.根据权利要求1所述的常压敞开式进样系统，其特征在于，所述的不锈钢毛细管(12)应保持水平，不锈钢毛细管(12)管口贴近样品台(9)上表面激光光点的位置，即不锈钢毛细管(12)管口在物镜镜头(7)的下方且长度不超过物镜镜头(7)的中心位置。
4.根据权利要求1所述的常压敞开式进样系统，其特征在于，所述的中带光参量振荡器(1)、第一光圈(2)、第二光圈(4)，通过调节其参数及大小，控制聚焦在样品台(9)上表面的激光强度。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107907586A (zh) * 2017-12-27 2018-04-13 常州英诺激光科技有限公司 一种可以在大气环境下工作的便携式激光质谱仪
CN108169320A (zh) * 2018-03-16 2018-06-15 常州英诺激光科技有限公司 一种痕量元素的激光质谱测量方法及常压敞开式便携激光质谱仪
CN108305826A (zh) * 2018-04-03 2018-07-20 常州英诺激光科技有限公司 外置电磁场常压敞开式激光质谱仪
CN108445073A (zh) * 2018-03-16 2018-08-24 常州英诺激光科技有限公司 解决常压敞开式激光质谱仪中待测等离子体寿命短的方法及质谱仪
CN117269287A (zh) * 2023-11-20 2023-12-22 中国计量科学研究院 一种喷墨进样-毛细管电泳-质谱联用装置及工作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1481575A (zh) * 2000-12-15 2004-03-10 ����Ӧ�ÿ�ѧ�о���(TNO) 用于检测和识别空气中的生物气溶胶颗粒的方法和装置
CN101520432A (zh) * 2008-02-28 2009-09-02 岛津分析技术研发（上海）有限公司 用于质谱仪的解吸电离装置
CN102539515A (zh) * 2011-12-27 2012-07-04 北京大学 常温常压表面辅助激光解吸附质谱的高灵敏度检测方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1481575A (zh) * 2000-12-15 2004-03-10 ����Ӧ�ÿ�ѧ�о���(TNO) 用于检测和识别空气中的生物气溶胶颗粒的方法和装置
CN101520432A (zh) * 2008-02-28 2009-09-02 岛津分析技术研发（上海）有限公司 用于质谱仪的解吸电离装置
CN102539515A (zh) * 2011-12-27 2012-07-04 北京大学 常温常压表面辅助激光解吸附质谱的高灵敏度检测方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ASIRI S. GALHENA 等: "Small Molecule Ambient Mass Spectrometry Imaging by Infrared Laser Ablation Metastable-Induced Chemical Ionization", 《ANALYTICAL CHEMISTRY》 *
PETER NEMES 等: "Laser Ablation Electrospray Ionization for Atmospheric Pressure, in Vivo, and Imaging Mass Spectrometry", 《ANALYTICAL CHEMISTRY》 *
S.SUZANNE NIELSEN: "《食品分析》", 31 July 2002, 北京：中国轻工业出版社 *
冯鲍盛 等: "常压敞开式质谱成像技术及其应用", 《大学化学》 *
裴世鑫 等: "《光电信息科学与技术实验》", 30 November 2015, 北京：清华大学出版社 *
静宝元: "《仪器分析》", 31 January 2014, 北京：中央广播电视大学出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107907586A (zh) * 2017-12-27 2018-04-13 常州英诺激光科技有限公司 一种可以在大气环境下工作的便携式激光质谱仪
CN108169320A (zh) * 2018-03-16 2018-06-15 常州英诺激光科技有限公司 一种痕量元素的激光质谱测量方法及常压敞开式便携激光质谱仪
CN108445073A (zh) * 2018-03-16 2018-08-24 常州英诺激光科技有限公司 解决常压敞开式激光质谱仪中待测等离子体寿命短的方法及质谱仪
CN108305826A (zh) * 2018-04-03 2018-07-20 常州英诺激光科技有限公司 外置电磁场常压敞开式激光质谱仪
CN117269287A (zh) * 2023-11-20 2023-12-22 中国计量科学研究院 一种喷墨进样-毛细管电泳-质谱联用装置及工作方法

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