CN106959276A - Irms样品引入系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于光谱仪100的样品引入系统50，其包含从溶剂基质接收或产生样品离子并且从所述样品离子去除至少一些所述溶剂基质的去溶剂化区60。在所述去溶剂化区60下游的分离室70具有与所述去溶剂化区60联通的分离室入口72，其用于接收所述去溶剂化样品离子以及非离子化溶剂和溶剂离子蒸气。分离室70具有用于在所述分离室70内产生电场的电极，其在所述分离室入口72与分离室出口75之间界定样品离子的第一流动路径，但引导非所需溶剂离子和非离子化溶剂蒸气从所述分离室出口75离开。所述样品引入系统50还具有与所述分离室出口75入口联通的反应室80，其用于从所述分离室70接收所述样品离子并且用于将所接收的离子分解成较小产物。

Description

IRMS样品引入系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于同位素比质谱仪或同位素比光谱仪的样品引入系统，和一种用于耦接此类同位素比光谱仪(IRS)与夹带基质/溶剂的样品供应源的方法。
背景技术
同位素比质谱是一种精确并且准确测量元素的同位素相对丰度(即同位素比)(例如分子中的13C/12C、18O/16O、15N/14N以及34S/32S)的变化的技术。
在分析之前，样品通常在高温下进行氧化、热解或还原，产生分子的气体，例如COx、NOx、H2O。气体接着引入到IRS中进行同位素分析。在同位素比光谱仪(IRS)中，气体离子化并且例如通过比较不同收集器的输出物来测量相应同位素的比率。通常相对于同位素标准物测量所关注的同位素的比率，从而消除测量结果中的任何偏差或系统误差。
对于复杂混合物内特定化合物的同位素分析，需要在同位素分析之前进行分离。目前，这一分离通过气相色谱进行，所述气相色谱可以使用燃炉耦接到IRMS。
液相色谱(LC)为生物化学和药理学领域中的现有技术。然而，IRS与液相色谱系统的耦接提出技术挑战，因为LC移动相通常为有机物并且因此产生与所关注的样品分子相同的产物，因此干扰同位素分析。如下文所确认，液相色谱与IRMS的耦接已进行多种尝试。
“用于纳克量的非挥发性有机碳的碳同位素分析的移动导线装置”(A.L.Sessions,S.P.Sylva和J.M.Hayes,《分析化学(Anal.Chem.)》,2005,77,6519-6527)描述一种用于分析溶解于溶液中的非挥发性有机样品的13C比的方法。分离系统的输出溶液在镍导线上干燥，从样品去除移动相。接着燃烧残余样品并且通过IRMS分析逸出的CO2。然而，这一方法的精确度和灵敏度都受到导线内的碳产生的高背景含量的CO2限制。
““与气相或液相色谱引入介接的使用化学反应的连续流同位素比质谱(Continuous-Flow Isotope Ratio Mass Spectrometry Using the Chemical ReactionInterface with Either Gas or Liquid Chromatography Introduction)”(Y.Teffera,J.Kusmierz,F.Abramson,《分析化学(Anal.Chem.)》,1996,68,1888-1894)”中提出耦接液相色谱系统与IRMS的另一方法。在这一方法中，离开液相色谱系统的溶液在半透膜处发生去溶剂化，随后进行干气溶胶的化学氧化。接着通过IRMS分析氧化产物。然而，所述方法不会去除移动相达到所需的超低溶剂含量，例如达到超过1:100的溶剂/样品比。
湿式化学氧化(LC-IsolinkTM)解决两种早期方法的问题并且允许耦接到液相色谱。色谱系统的溶液输出物与氧化剂混合并且供应到氧化反应器。在所述氧化反应器中，有机化合物转化成CO2，其接着在IRMS中分析。然而，移动相与样品不分离，并且因此，这一方法不适于需要有机移动相的分离法。
在药物和生命科学领域中，典型样品包括溶解于有机溶剂中的有机分子。对于此类样品，分子与溶剂的分离一般使用例如高效液相色谱、毛细管区带电泳和尺寸排阻色谱的技术用有机移动相进行。因此，分离设备的输出物还由溶解于有机溶剂中的有机样品组成。
这一有机溶剂的存在将导致在燃烧期间产生大量CO2，并且因此通过IRMS产生光谱中的极高背景CO2。
为了通过溶解于有机溶剂中的有机分子的IRMS分析，溶剂/样品比从100-1,000,000:1极大降低到1:100-1000，即需要降低5-8个数量级或更高。
如上文所确认，现有技术无法将有机溶剂/有机样品比降低到所需超低水平。
因此，需要可以将夹带任何溶剂的样品供应源耦接到IRMS的样品引入系统。
本发明试图通过提供分离样品分子与移动相的更具挥发性分子的新方法来解决这一问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供根据权利要求1所述的用于IRMS的样品引入系统。优选特征由附属权利要求定义。
如上文所述，对溶解于溶剂中的样品进行分析的现有技术所面临的挑战在于如何将有机溶剂/有机样品比降低到所需超低水平，从而使得溶剂不会对所记录的频谱(例如同位素谱)产生显著影响。用这一方式，可以获得改良定量的同位素比。
本发明的样品引入系统需要在分解之前对样品进行电离，优选在喷雾电离源中进行。离子化样品接着去溶剂化。所得去溶剂化离子接着优选通过电场在分离室中在第一方向中移动，任选地加速，同时通过例如气体流或电场或磁场(静态和/或变化)在第二不同方向移动。结果是具有特定迁移率和/或质荷比(或流动性和/或质荷比范围)的所要物质的样品离子引导到分离室的出口用于继续反应/燃烧/热解/还原，同时非所需溶剂离子和不带电的溶剂分子强制沿不同路径移动或在多个方向中随机/无差别地移动，从而使得在任一情况中，其不会传递离开分离室用于下游分析，而是清除或遗失。
本发明的样品引入系统与典型IRS中所采用的样品引入系统的不同之处在于需要在分解之前电离样品(通过样品引入系统内的电离源)。电离在分离室的上游发生，其接着可如所述用于分离样品与溶剂离子和溶剂蒸气。离开分离室进入反应室的样品离子接着分解成较小产物，通常分子产物(例如在燃烧/氧化室的情况中，包括COx、NOx、H2O中的一个或多个，x通常为1或2)，并且对所得分解产物进行分析。在IRMS中，这暗示另一电离源电离所得分解产物来进行随后分析。在IR光谱法中，可以从空腔中的分光镜测量结果测定所得分解产物的同位素比。举例来说，可以测定对应于产物的最大光学吸收的红外波长。
分离区中的压力宜低于去溶剂化区中的压力，从而使得离子从去溶剂化区抽出并且以射流形式进入分离区。如现有技术中已知，去溶剂化区和分离区之间的孔口或通道的几何形状还可经配置以提高离子到分离区中的转移。样品引入系统优选在约常压下操作。举例来说，去溶剂化区可以保持在常压(100kPa)下，同时分离室可以抽空到优选不超过去溶剂化区中的压力的一半的压力，例如约10-30kPa(0.1-0.3巴)。或者，分离室可以保持在约常压下，去溶剂化室中的压力则升高到优选地至少两倍压力，例如约200-300kPa(2-3巴)。此类大压力差异是优选的，因为其在冲击波之后产生超声波射流，因此加速气体在区域之间转移。这又降低对去溶剂化区中的样品和条件(例如湿度)的依赖性。
因此，本发明的优选实施例提供在相对高压力(优选常压)下去除大量溶剂的方式。提供一种在相对高压力下去除溶剂的方式是合意的，因为其提供增加的效率和降低的样品损失。这还允许耦接到反应室，用于分解样品离子。分离室中大约常压并且去溶剂化区中较高的压力因此是最优选的。
本发明还延伸到具有此类样品引入系统的IRMS或IROS。
除了样品引入系统之外，本发明还延伸到根据权利要求28所述的将样品引入到同位素比质谱仪的方法。
本发明的其它方面提供用于IRMS的样品引入系统，其包含配置成从液体样品制备区接收样品并且电离所接收的样品在溶剂基质中产生样品离子的第一电离源，从样品离子去除至少一部分溶剂基质的去溶剂化区，位于去溶剂化区下游用于接收去溶剂化样品离子以及包含非离子化溶剂和溶剂离子的溶剂蒸气以及分离出所关注的样品离子用于进一步分析的分离室；配置成接收所分离的所关注样品离子并且使所述所关注样品离子反应产生产物的反应室；以及对反应室的产物进行电离产生用于通过IRMS分析的产物离子的第二电离源。
还涵盖一种样品引入方法，其包含从液体样品制备区接收样品，在第一电离源中电离所接收的样品在溶剂基质中产生样品离子，在去溶剂化区中从样品离子去除至少一部分溶剂基质，从去溶剂化区接收去溶剂化样品离子以及包含非离子化溶剂和溶剂离子的溶剂蒸气并且分离出所关注的样品离子用于在位于去溶剂化区下游的分离室中进一步分析；在反应室中接收分离的所关注样品离子并且使所述所关注的样品离子反应产生产物；以及在第二电离源中电离反应室的产物产生用于通过IRMS分析的产物离子。所述方法还包括在IRMS装置中分析产物离子的物质。
附图说明
本发明可以通过多种方式实施并且现将仅借助于实例且参考附图来描述一些特定实施例，在附图中：
图1示出了包含液体样品制备区和样品引入系统与同位素比质谱仪(IRMS)耦接的系统的示意图；
图2进一步详细的示出了图1的液体样品制备区和样品引入系统，所述样品引入系统根据本发明的第一示范性实施例；
图3还进一步详细的示出了图1的液体样品制备区和样品引入系统，所述样品引入系统根据本发明的第二示范性实施例；
图4a和4b示出了适于图1-3的样品引入系统的替代样品反应布置的示意性布置；
图5示出了与轨道阱质谱仪耦接的图1、2和3的液体样品制备区和样品引入系统的一部分的示意性布置。
具体实施方式
图1示出了系统1的示意图，其包含液体样品制备区10和样品引入系统50与同位素比质谱仪(IRMS)100耦接，具有检测器150。
系统1的液体样品制备区10具有向注射器25提供样品的自动取样器20，其中样品被泵送的液体移动相夹带。本发明的实施例尤其关注药物或生命科学样品的分析，所述样品通常含有溶解于呈不同比率的酸化水与有机溶剂(例如乙腈或甲醇)的混合物的液体溶剂中的大有机分子。
借助于泵40将液体移动相夹带的样品提供到液体分离器30。任何液体分离器30都可用于分离液体样品中的所关注组分，例如毛细管区带电泳(CZE)、高效液相色谱(HPLC)或尺寸排阻色谱(SEC)管柱。液体分离器通常分离溶剂基质中的样品的一种或多种组分，从而使其及时从分离的液体分离器洗脱。所属领域中已知的液体分离器的结构在本文中没有进一步详细讨论。
液体分离器的输出物(洗脱液)包含溶剂中夹带的经分离样品。液体分离器30的输出物与样品引入系统50的入口流体耦接。
样品引入50包含去溶剂化室60，其包括第一电离源65。可以采用不同类型的第一电离源65，例如纳米喷雾电离源、热喷雾电离源、大气压化学电离源、常压光电离源、辉光放电或低温等离子体源、入口电离源等。第一电离源65接收溶剂夹带的样品，优选地电离样品并且在去溶剂化室60中从样品蒸发溶剂从而产生去溶剂化样品离子和溶剂蒸气。溶剂蒸气包含非离子化溶剂分子和/或溶剂离子。样品高效转化成离子对于方法的良好灵敏度是重要的。
在去溶剂化室60下游的分离室70通过分离室入口72接收去溶剂化样品离子和溶剂蒸气。在分离室70内，去溶剂化样品离子和溶剂蒸气遭遇电场(E)，所述电场使去溶剂化离子从入口朝向腔室的出口移动或加速。通过与电场不同方向的气体流，通过交叉的电场和磁场，通过静态和变化电场的组合，或以其它方式，接着引导所选迁移率(或所选迁移率范围)的样品离子朝向分离室出口75。下文将关于图2和3进一步详细描述这一方法。
离开分离室出口75的所选离子进入反应或分解室。在图1中，反应或分解室是位于分离室70下游的反应室80。在反应室80中，所选物质的离子在高温下，任选地在催化剂存在下分解成例如CO2、NOx、H2O和H2的轻气体的组合。
样品引入系统50的CO2分离单元90任选地位于反应室80的下游，用已知方式从燃烧过的样品选择性去除CO2。CO2分离单元90包含配置成分离CO2与剩余气体的平面几何形状的膜交换器。在与膜平面垂直的方向提供氦气体流。在所述情况中，CO2气体接着携带于氦气体流中并且可以使用干燥器95(例如NafionTM)干燥。如果打算通过IRMS进行的分析专门针对CO2，那么CO2分离单元90是有利的。
所得气体(例如CO2、NOx、H2、H2O)接着离开样品引入系统50并且直接或通过开口分流进入IRMS 100。IRMS可以是任何适合已知装置，例如赛默飞世尔科技公司(ThermoFisher Scientific,Inc)制造和出售的Delta VTM IRMS。或者，可以采用基于光学的同位素比光谱仪(例如Thermo Scientific Delta RayTM)用于分析13C/12C、2H/1H或18O/16O同位素比等。
仅举例来说，因此，图1示出了IRMS 100的第一部分，其包含第二电离源110。第二电离源110可例如为电感耦合等离子体(ICP)电离源，或如果需要较高灵敏度，那么电子冲击(EI)电离源等。第二电离源110产生的离子被加速，接着穿过入口狭缝120，所述入口狭缝控制键入IRMS 100的离子并且决定IRMS 100分辨率。
加速的离子接着进入任选的电扇区130，一组离子光学元件140和扇形磁场145。离子因此根据其质荷比分离并且到达位于离子束的焦平面处的检测器布置150。检测器布置150含有检测器160，所述检测器可以是例如在控制器170控制下的多收集器布置。控制器还可以包含数据采集系统。或者可例如通过扇形磁场扫描离子质荷比使用单个检测器。
样品引入系统50下游的液相中的离子分离和检测的细节不形成本发明的部分并且因此将不会进一步详细描述。另外应理解，可以采用不同类型的IRMS光谱仪，例如连续流体和双入口IRMS。
已笼统地描述了所关注样品离子的电离、分离、分解和检测阶段，现将参看图2和3描述将热解或燃烧或还原的样品离子引入到IRMS同时去除溶剂分子的方式。图2示出了样品引入系统50的更详细示意图，洗脱液从液体样品制备区10引入到所述样品引入系统。
如上文关于图1所解释，样品注射器20通过泵40将液体移动相夹带的样品注射到液体分离器30中。液体分离器30的洗脱液输出物接着进入去溶剂化室60。应注意，在任何液体分离中，含有13C或2H同位素的分子可以略微不同地从基本同位素分子洗脱，导致明显分离。希望纠正任何此类分离。
当进入去溶剂化室60时，来自液体样品制备区10的洗脱剂转化成带电小液滴，并且接着在小液滴去溶剂化之后，通过第一电离源65(如上文所述优选为喷雾电离源)产生的离子。所得离子跨越去溶剂化室朝向加热过的通道200行进，所述加热过的通道导引样品离子朝向去溶剂化室60的出口。
优选地，图2的布置采用平面几何形状，也就是说图2中所示的截面图垂直于图式的平面延伸。加热过的通道200可以例如介于0.8与1mm高和5-10mm宽之间并且介于20与100mm长之间，其加热到高达500-700℃。加热过的通道尺寸界定分离室入口72的开口。此类开口允许介于10与100nA之间的离子电流透射到分离室70中。
除了加热过的通道200之外，加热的气体流可另外或替代地供应到去溶剂化室60。加热过的通道200和加热的气体流可显著提高进入去溶剂化室60的电离洗脱剂的去溶剂化程度。
去溶剂化室60中的压力P取样可以比常压P0高、相同或低。样品引入系统50的多个部分中的相对压力可以帮助在注射到IRMS 100中之前去除非所需溶剂。
为了实现高效和快速转移，优选的是分离室70中的压力低于去溶剂化室60中的压力。具体来说，优选的是形成在去溶剂化室60和分离室70之间离开孔口72的射流，P取样>2*P分离，其中P分离是分离室70内的压力。举例来说，P取样可以介于200-300kPa(2到3巴)之间，同时P分离等于P0(也就是说分离室保持在常压下)。或者，P取样等于P0-也就是说去溶剂化室60保持在常压下，同时在所述情况中，P分离等于10-30kPa(0.1-0.3巴)。可以提供一个或多个泵(图2中未示出)来调整分离室70和/或去溶剂化室60内的压力高于或低于常压。
图2的分离室70分离不同物质的离子，并且使用称为差示迁移率分析(DMA)的技术去除非所需中性溶剂分子。所述技术的通用原理描述于例如US-A-5,869,831中。
图2的分离室70包含第一和第二一般平面电极210，220，其跨越样品引入系统50的纵向方向中的分离间隙彼此相反定位。第一和第二电极210，220通过10-50mm范围内的间隙分隔开，通过风扇吹入气体或通过泵抽走气体。分离室入口72形成于电极210中或通过所述电极，同时分离室出口75形成于电极220中或通过所述电极。各孔口优选地是狭缝形的(例如具有上文针对狭缝形加热过的通道200提到的尺寸)。
基于样品中所关注的样品离子选择施加于电极210，220中的每一个的电压。如图2所示，在所提供的具体实例中，第一电极210上施加有1000伏的电压，同时第二电极220上施加有200伏的电压。对于10-1000Pa(0.1-10毫巴)范围内的压力，电极210和220之间优选不超过300V，从而避免气体放电。不同物质A、B和C的离子具有不同质荷比并且因此在分离室70内加速到不同漂移速度。
去溶剂化样品离子和溶剂蒸气通过入口72在如图2所示的方向X以射流形式进入分离室70。优选高纯度或超高纯度的干燥不含离子的无机气体在与方向X横断(换句话说，与样品引入系统50的纵轴横断)的方向Y供应。在图2中，干燥气体在与方向X垂直的方向Y引入。然而，当然应理解，干燥气体可以相对于方向X呈任何适合角度引入，仅仅只要干燥气体流动方向与离子进入分离室70的流动方向相交并且被DC电场加速。
分离室入口72在Y方向从分离室出口75偏移。在方向X加速离子的DC电场与赋予离子在方向Y的移动分量的干燥气体流的组合为离子在跨越分离室70行进时绘出具有X和Y分量的流动路径。不同物质的离子具有不同质量和碰撞横截面，从而使分离室70内干燥气体的分子与离子之间的相互作用将在分离室70中的离子物质之间不同。换句话说，具有第一电迁移率(第一质量和碰撞横截面)的第一物质A的离子将沿第一路径偏转。然而，具有各别第二和第三电迁移率(质量/碰撞横截面)的第二和第三物质B、C的离子将分别沿第二和第三路径偏转，所述第二和第三路径各自彼此不同且与第一路径不同。在图2中所示的实例中，所施加的电压和所选气体流的具体组合导致物质B的离子(并且仅这些离子)偏转到分离室出口75中。一般来说，所需样品离子进入反应室80的行进方向在X方向，即与进入分离室70的射流中的离子流动方向平行，但在Y方向移位。
以这一方式，通常形成具有高质荷比和高碰撞横截面的大簇的粉尘和非所需中性和带电溶剂分子可以通过分离室70与所需样品离子分离，因为溶剂簇的碰撞横截面过高而不能遵照样品离子的轨道。另外，进入分离室70的中性溶剂分子将不被朝向电极220的电场加速，并且因此也将被干燥气体流体冲走。
如果样品分析的最终目标为研究C或O同位素比，那么干燥气体可以是例如氩气、氮气等。为了分析N同位素，可以采用氩或氧来代替。样品引入系统50当然不仅限于此类元素同位素，并且可同等地用于针对药物和生命科学等研究CO2、H2/HD的同位素比。
由于样品和溶剂离子的显著不同电迁移率，通常极低分离分辨力(可能2-3)足以分离样品和溶剂离子。通过选择分离器的适当几何和电参数来定义适当分辨力。此类极低分离分辨力导致宽质量范围的样品分子均匀透过以及可忽略的同位素区分。可采用校准化合物考虑电离效率产生校正系数。电极210与220之间的电压降产生强电场并且去溶剂化区60出口处的任选的加热过的通道200可以允许样品离子的完全去溶剂化。
在图2的实施例中，反应室80通过反应器入口265耦接到分离室出口75。在这一界面，希望提供逆向干燥无机气体流从而使夹带所需样品离子的任何溶剂分子在到达分离室出口75时防止进入反应室80。为了实现这一点，需要反应室80(或者可以是热解或还原室)内的压力Pr高于分离室70中的压力(即Pr>P分离)。接着，分离室70中的DC电场在所需样品离子的正X方向施加力以驱动其进入反应室80，同时逆向气体流通过负X方向的压差从反应室80的方向吸入分离室70。
反应室80优选是无孔铝管，其含有由铜、镍和铂制成的三根独立双绞线并且通常保持于1030℃下。这一类型的反应室描述于http://stableisotopefacility.ucdavis.edu/ASITA/Eby-presentation1.pdf中。
图3示出了样品引入系统60'的替代布置，从液体样品制备区10向其中引入洗脱液。与图2和3共用的那些组件用相同参考编号标记。其中图2和3之间共用部分的功能相同，这将在下文指出从而避免重复。
在图3中，洗脱液通过泵40从样品注射器20馈入，通过液体分离器30产生。洗脱液接着进入第一电离源65，形成去溶剂化区60'的上游部分。第一电离源65可以是上文关于图2所述的相同类型中的任一个。在图3的示范性实施例中，去溶剂化区60'针对外部气氛不密封。去溶剂化区60'中的压力P取样因此是大气压(P取样＝P0)。
第一电离源65产生的离子横穿间隙并且到达加热过的通道200，其功能和构形可以如上文所述。去溶剂化离子和剩余溶剂蒸气从那里进入分离室70'。分离室具有入口72，加热过的通道200通过所述入口延伸，从而使加热过的通道引导去溶剂化离子和溶剂蒸气在一般与图3中所示的X方向平行的方向进入分离室70'。
+/-X方向中延伸的是第一DC电极300。穿孔板310与第一DC电极在Y方向分隔开，并且分离室出口75形成于所述穿孔板310中。电源(未示出)在第一DC电极300和孔口板310之间将施大体上恒定电压的电位差；例如孔口板310可以接地，同时向第一DC电极300施加300V的电位。电位差导致在分离室70'中产生DC电场。分离室入口72位于第一DC电极300和孔口板310之间，从而使进入分离室70'的离子以方向X中的射流形式经历Y方向中的力。进入分离室70'的射流中的离子的速度(方向X)和赋予方向Y的力的电场的组合使离子获得弯曲轨迹。
+/-Y方向中延伸到分离室70'两侧的是第一和第二组合AC/DC电极堆叠320，330。电源配置成向第一和第二AC/DC电极堆叠320，330施加RF电压，-例如通过向堆叠中的连续环或板施加相反RF相。两个堆叠因此可以联合成单个堆叠。通过向堆叠施加RF电位产生的RF电场用于防止离子落在电极上并且导向其通过分离室70'。
电源还组态成例如通过使用连接到堆叠中的环或板电极中的每一个的(电阻)分压器向堆叠施加DC电压从而允许施加DC电位梯度。随着离子进入分离室70'，不存在气体压力将其推向孔口75，因此施加于第一和第二AC/DC电极320，330的DC梯度导致牵引离子从分离室入口72离开。
施加于第一和第二AC/DC电极320，330的交替RF相具有导致导引所需样品离子沿标记为A'的路径从电极离开并且进入分离室出口75的频率和幅值。非所需溶剂和其它离子同时损耗于分离室的侧壁，因为中性溶剂分子不经受电场并且因此无加速或导引力，并且因为任何带电溶剂离子(具体来说)倾向于聚集成较重簇并且因此不能遵照RF场。如图3中可见，以射流方式通过入口72进入分离室70'的离子的中心轴和行进方向一般与通过出口75离开分离室70'的离子的中心轴和行进方向成直角。这一布置意思是在入口72和出口75之间不存在直接瞄准线，防止任何不带电溶剂分子、微粒等仅仅由于进入分离室70'时的初始动能就从入口72传到出口75。
优选的是，施加于第一和第二AC/DC电极320，330的RF频率超过腔室中残余气体(即主要来自去溶剂化区60'的残余气体，例如氮气)的碰撞频率的10％。还优选的是，在分离室70'的所选压力下，RF幅值小于残余气体的击穿电压的一半。
技术人员应理解，分离室70'中的电极布置呈RF离子导引器/质量过滤器形式，并且因此希望将分离室抽空到相对低压力来减少碰撞损失。
分离室70'优选地使用泵(图3中未示出)抽空到不超过约5,000Pa压力，但优选不低于约10Pa压力。
与图2的布置一样，希望在图3的布置中，在去溶剂化区60'和分离区70'之间存在压降，从而帮助在离子和夹带的溶剂分子进入分离区70'时形成射流。尽管这已经通过将分离室70'抽空在图3中所示的具体构形中实现，从而使去溶剂化区60'可以保持在常压下并且因此不需要外罩/密封环，但当然应理解去溶剂化区60'可封闭从而允许在去溶剂化区60'中设置不同压力(具体来说，高于或低于常压的压力)。如上文所解释，为了在分离室70'中采用RF离子导引件和/或质量过滤技术，在所述腔室中需要相对低压力(通常<50毫巴(5kPa)，优选<0.2毫巴(20Pa))。四极杆质量过滤器可在此类压力条件下在分离室中用作分离样品和溶剂离子的构件。如所描述，这可以通过将去溶剂化区60'保持于常压下并且接着泵吸分离室70'来实现，同时，通过封闭去溶剂化区60'，可以采用分阶段抽空，其中液体样品制备区10保持于常压下，同时将去溶剂化区60'大致泵吸到一定大气压并且接着将分离室70'抽空到几千Pa，低至几Pa或甚至更低。封闭去溶剂化区60'还便于在其中使用加热过的气体流，帮助电离洗脱剂的去溶剂化。去溶剂化或分离室维持在常压下的选择主要由反应室的特性决定。举例来说，在许多情况中，适宜将其保持于接近常压的压力，从而确保反应效率。常压还便于以适当速度移动气体的要求，并且有助于容易清洁。
离开分离室70'的样品离子进入反应或分解室，例如反应室80。像图2的布置一样，反应室可保持于比分离室70'中的压力P分离高的压力Poxid下。出于先前解释的原因，这同样允许使用从反应室80通过分离室出口75进入分离室70'的逆向气体流。离子可使用用于传输的DC梯度和用于约束的RF场来对抗此类流体传输。
样品离子接着在反应室80中燃烧。任选的CO2分离可以在CO2分离单元90中进行，样品离子流可进一步任选地干燥，接着可以通过IRMS 100(图1)进行同位素比分析。
上文图1、2和3中所述的样品引入系统50的检测极限主要由在IRMS中获得足够同位素比统计精确性必需的离子数来决定。举例来说，对于具有20个碳原子的分子的1nA的典型电流，每秒将产生约1011个CO2分子。在对高质子亲和力分子典型的100％电离效率下，几皮克/秒将足以传递此类电流，较高负载导致电流饱和。
标准IRMS中电子冲击离子源的相对低电离效率(每900个分子约1个离子)导致减少约3个数量级，即减少到每秒约108个CO2离子。因此，13C/12C(13C为12C的1.1％)的同位素比的统计学极限精确性为一秒获取时约0.1％rms。这对于生命科学和(生物)医药应用，对于标记实验等的常规测量通常绰绰有余。因为典型LC峰宽度为几秒的规模，所以线上同位素比测量变得可行，不管燃烧和CO2分离引起的可能峰拖尾。
为了补偿IRMS中的低电离效率，需要高达微安的高样品离子电流。这一电流(以及高效率电离)可以由并联操作的喷雾探针阵列提供，各喷雾探针优选地喷涂少于1微升/分钟洗脱剂。加热过的通道200和分离室70的平坦几何形状将支持此类并联操作，其中狭缝形分离室入口72延伸到几十毫米范围。此类较大入口能够去除空间电荷引起的限制。
尽管已描述一些具体实施例，但应理解这些仅仅是出于示范性说明本发明的目的并且不视为其限制。可以涵盖各种修改和添加。举例来说，尽管图1、2和3的实施例都描述用LC分离的液体样品的用途，但离子还可以通过例如基质辅助激光解吸附电离(MALDI)、直接电喷雾电离(DESI)、实时直接分析(DART)等技术从固体样品产生。
另外，应理解关于图2和3(分别使用交叉气体流和合并的DC/DC/AC场)描述的具体分离技术仅用于举例说明本发明的通用原理。一般来说，仅必需将分离室70配置成通过施加电场(AC和/或DC)沿离子路径从入口72到出口75跨越腔室传输所需样品离子，同时强制非所需溶剂离子和分子沿另一路径移动，防止其穿过出口75并且进入反应室80，或使非所需溶剂离子/分子在多个方向无差别地移动。举例来说，可以通过使用场不对称离子迁移(FAIMS)装置实现样品和溶剂离子的分离。此类技术显示于提出平面FAIMS布置的US-B-6,690,004和示出同轴布置的WO-A-00/08454中。在各情况中，样品和溶剂离子并非根据其迁移率(与碰撞横截面有关并且因此与m/z直接相关)而是根据差异迁移率分离，差异迁移率更取决于各别离子的化学结构。
根据上文，分离室因此可作为分离样品离子与干扰溶剂离子和溶剂分子的构件，其包含以下各项中的至少一个：
(i)离子迁移分离器(IMS)，尤其具有横向气体流，和/或优选地具有偏置入口和出口，
(ii)RF离子导引件，任选地具有DC轴向场，其纵轴不同于(优选地垂直于)离子沿着进入分离室的轴，或具有弯曲轴(偏离离子沿着进入分离室的轴弯曲)。
(iii)质量过滤器，例如四极杆质量过滤器，任选地具有弯曲轴，或不同于离子沿着进入分离室的轴的轴
(iv)微型(微米或甚至纳米尺寸)质量过滤器阵列，其配置成从中性流体转移离子
(v)场不对称离子迁移(FAIMS)装置。
为了说明，图1和2的布置示出连接到分离室70的反应室80。然而，应理解这仅仅是适合分解或反应室的实例，并且可使用用于产生产物的其它技术。
图4a和4b分别示出图1、2和3的样品引入系统的一部分的示意图，具有用于反应/燃烧通过分离室出口75的离子的第一和第二替代布置。为了避免重复，此处将不会详细描述与图1-3和图4a和4b共用的那些特征。另外，图4a和4b中的分离室已故意以高度示意性形式示出，因为下文打算关于图4a和4b描述的概念同样适用于图2和3的不同具体分离室布置中的任一个。
首先参看图4a，离子穿过去溶剂化区60并且通过入口72进入分离室70。此处，如上文所述分离离子并且导引/引导所关注的离子通过出口75离开分离室70。
当离开分离室时，离子沿管道传到第一阀400。阀在第一位置(其中引导到达的离子沿第一路径进入反应室80)和第二位置(其中引导到达第一阀400的离子沿第二路径并且进入热解或还原室410)之间切换。阀可以手动操作或在软件控制下操作，从而例如第一离子集合可以在第一时间段期间燃烧并且接着第二随后离子集合可以在第二随后时间段期间热解(或反过来也如此)。
或者，阀400可以配置成分裂到达的离子物料流从而发送部分物料流沿第一路径通过反应室80，而物料流的另一部分同时沿第二路径行进通过热解室410。
分别在各别燃烧或热解室80，410中燃烧或热解之后，所得(通常中性)分子或元素沿其它导管传送并且通过第二阀420(如果第一阀400设置成将离子发送到一个或其它燃烧室80或热解室410中的任一个，那么串联，或者如果分裂离子从而同时穿过燃烧室80或热解室410中的两个，那么并联)，产物从第二阀420传到(任选的)二氧化碳分离单元90(图1-3)用于继续再电离和质谱分析。
图4b示出了与热解室410串联而非像图4a中一样并联的燃烧室80的替代构形。具体来说，在图4b中，离子从去溶剂化室60穿过分离室70并且在其中分离。所关注的离子穿过出口75并且进入燃烧室80。如果需要燃烧离子，那么将这一腔室适当地加热。离子接着通过出口415离开燃烧室进入热解室410。当离子已经烧掉时，热解室410不加热并且仅仅用作燃烧过的离子的管道，燃烧过的离子穿过热解室410，并且进入任选的CO2分离单元90(图1-3)用于随后分析。
当另一方面需要热解离子时，燃烧室实际上不加热并且仅仅导引入射离子从分离室70通过燃烧室80并且进入热解室410。实际上，热解室经加热从而热解离子，随后所得产物传到任选的CO2分离单元90(图1-3)用于随后分析。
作为另一任选构形，代替仅仅引导样品引入系统50的输出物进入燃烧室80和/或热解室410并且从其到IRMS 100用于同位素比测量，一部分所得离子(例如小部分，例如约10％或更少)可分流到常规有机质谱仪，用于分析样品离子(MS)和/或其片段(MS/MS；MSn)。用于此类有机质量分析的适合工具为三重四极杆或高分辨率精确质量(HR-AM)装置，例如赛默飞世尔科技公司制造的ExactiveTM或Q ExactiveTM工具，其包含静电轨道阱质量分析仪。此类布置允许在一个工作流程中，甚至可能在一个数据集中，分析同位素比以及分子离子和其片段，并且因此分析样品离子的分子结构。
另外，可使用超过一个质谱仪。举例来说，尽管大部分离子(>90％)转移到燃烧室并且接着转移到IRMS，但其余部分可以取样到常规质谱仪中，例如三重四极杆、HR/AM仪器，如Q Exactive(轨道阱)，多反射TOF等。以这一方式，同位素比和分子/结构信息同时获得并且可能在一个数据组中获得。
一个说明这些概念的示范性构形展示于图5中。同样，这是(故意)不指明分离室70/70'的具体布置的高度示意图。图5示出了图1的系统的一部分。来自去溶剂化室60的离子穿过分离室，其如上文所述在分离室中分离。所关注的离子到达出口75，并且接着进入可以在其中冷却和储存的离子储存装置500。第一离子集合可以在第一方向射出，例如如所示轴向射出，其中它们进入燃烧室80。离子从这儿燃烧并且产物进入任选的CO2分离单元90(图1-3)用于随后通过IRMS 100(图1)分析。
保持于离子储存装置500中的第二离子集合可改为在第二方向(例如垂直)朝向有机质量分析器510射出，所述有机质量分析器在图5所示的实例中是静电轨道阱质量分析器。由此获得短暂信号520，从所述信号可以产生质谱。
离子储存装置500可以是任何适合装置，例如线性或3D阱。为了使离子储存装置500中储存的离子朝向图5中所示的静电轨道阱质量分析器510正交射出，离子储存装置500可以例如是弯曲线性阱。
通过将穿过出口75的离子储存于离子储存装置500中的分离装置70中，那些选择用于通过有机质量分析器510分析的离子可以未经进一步处理就直接向其中射出。同时，打算燃烧的离子穿过反应室80。所得产物随后需要使用第二电离源110(图1)进一步电离。已描述一种技术，其中离子进入离子储存装置500并且接着视打算对离子进行什么处理(燃烧或其它)而定用不同方式引导。然而，在全部此类分析期间，引入到离子储存装置500的离子无需是单一物质(或单一固定范围的物质)。改为根据离子的随后处理对离子进行选择。举例来说，在第一时段期间，第一物质(或物质范围)的离子可以通过分离室70/70'中的适当电场构形选择，可以进入离子储存装置500，并且接着那些离子可以射出到反应室80用于随后燃烧和通过IRMS 100分析。在第二时间段，分离室70/70'中的电场可改为配置成选择与第一物质(或物质范围)不同的第二物质(或第二物质范围)的离子，其接着截留于离子储存装置500中并且改为射出到有机质量分析器510中用于在其中进行分析。
当然，图4a、4b和5的构形全部相容：换句话说，代替仅仅将离子从离子储存装置500射出到反应室80，可以将其改为射出到连续配置的燃烧和热解室(图4b)或具有阀的平行布置(图4a)。
上文所述的液体样品制备区和样品引入系统的一个可能的实用实施方式可以通过改良赛默飞世尔科技公司制造的Q Exactive混合式四极杆-轨道阱质谱仪实现。组件的布置示意性显示于例如http://planetorbitrap.com/q-exactive中。在Q-Exactive质谱仪中，离子通常通过常压电喷雾(ESI)源产生，接着注射到设备的第一阶段。这一第一阶段可以配置成用作先前图式的去溶剂化室60。其具有加热过的通道，可用作例如图2的加热过的通道200。
用作去溶剂化室60的第一阶段的下游是弯曲多极离子导引件，其可以去除中性离子同时透射所关注的带电分析物粒子。随后是可以配置成分离室70的四极杆质量过滤器。最终，Q-Exactive装置包含轨道阱质谱仪。如果需要上文图5的布置，那么这可以采用。适合反应室接着可添加到Q-Exactive装置的后端。
为了实现有效氧化，需要采用相对高压力(具体来说许多Pa)。因此优选仅使用Q-Exactive界面的前一个或两个泵吸阶段。可能还必需随后再次提高压力。

Claims (61)

1.一种用于光谱仪的样品引入系统，其包含：
去溶剂化区，其配置成从溶剂基质接收或产生样品离子，并且从所述样品离子去除至少一部分所述溶剂基质；
位于所述去溶剂化区下游并且具有与所述去溶剂化区流体联通的分离室入口的分离室，其用于接收所述去溶剂化样品离子以及包含非离子化溶剂和溶剂离子的溶剂蒸气，所述分离室具有用于在所述分离室内产生电场的电极，其在所述分离室入口与分离室出口之间界定样品离子的第一流动路径，但这导致引导非所需溶剂离子和非所需非离子化溶剂蒸气从所述分离室出口离开；以及
入口与所述分离室出口流体联通的反应室，其用于从所述分离室接收所述样品离子并且用于将所述接收的离子分解成较小产物。
2.根据权利要求1所述的样品引入系统，其中离子和非离子化溶剂通过所述分离室入口在界定第一轴的第一方向进入所述分离室，并且其中遵循所述第一流动路径的样品离子通过所述分离室出口在界定第二轴的第二方向离开所述分离室，且其中所述第一和第二轴不重合。
3.根据权利要求1或2所述的样品引入系统，其中所述分离室进一步包含用于在与离子通过所述分离室入口进入所述分离室的行进方向横断或逆向的方向供应气体流的气体供应源，从而引导具有第一离子迁移率或离子迁移率范围的样品离子沿所述第一流动路径朝向所述分离室出口，但引导具有与所述第一离子迁移率或迁移率范围不同的第二离子迁移率或离子迁移率范围的非所需溶剂离子，和非所需非离子化溶剂沿一个或多个其它流动路径从所述分离室出口离开。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的样品引入系统，其中所述第一和第二轴大体上平行但彼此偏离。
5.根据权利要求1或2所述的样品引入系统，其中所述分离室的所述电极包含第一电极布置，其配置成产生DC和/或AC电场，从而引导具有第一质荷比或质荷比范围的样品离子沿所述第一流动路径朝向所述分离室出口，但引导具有与所述第一质荷比或质荷比范围不同的第二质荷比或质荷比范围的非所需溶剂离子，和非所需非离子化溶剂从所述分离室出口离开。
6.根据权利要求5所述的样品引入系统，其中所述溶剂离子具有比所述样品离子高或低的质荷比或质荷比范围，所述第一电极布置的所述DC和/或AC分量导引所述样品离子朝向所述分离室出口，同时分散所述相对较重或较轻的溶剂离子。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的样品引入系统，其中所述分离室的所述第一电极布置导引所述样品离子沿界定所述第一流动路径的弯曲流动路径，并且进一步其中所述第一轴与所述第二轴大体上垂直。
8.根据权利要求5或权利要求6所述的样品引入系统，其中所述第一电极布置配置成产生不对称AC电场，从而使非所需溶剂离子在所述分离室内分散，同时引导样品离子朝向所述分离室出口。
9.根据权利要求2所述的样品引入系统，其中所述分离区的所述电极包含配置成产生DC和AC电场两个的第一电极布置，并且进一步包含配置成产生DC电场的第二电极布置，其在具有与界定所述第一轴的所述第一方向垂直的分量的方向加速离子从而经所述第一电极布置引导沿所述第一流动路径朝向所述分离室出口，但引导具有与所述第一质荷比或质荷比范围不同的第二质荷比或质荷比范围的非所需溶剂离子，和非所需非离子化溶剂从所述分离室出口离开。
10.根据权利要求5到9中任一项所述的样品引入系统，其进一步包含配置成向所述电极供应AC和/或DC电压的电源。
11.根据依附于权利要求9的权利要求10所述的样品引入系统，其中所述电源配置成向所述第二电极布置供应第一DC电压从而使样品离子偏斜离开界定所述第一轴的所述第一方向，其中所述电源配置成向所述第一电极布置供应第二DC电压从而在具有与所述第一轴垂直的分量的方向加速样品离子，且进一步其中所述电源配置成以导引所述样品离子进入所述分离室出口的频率向所述第一电极布置施加AC电压。
12.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其进一步包含在所述去溶剂化区上游用于分离所述溶剂基质中的所述样品的一种或多种组分的液体分离器，以及用于从所述液体分离器接收所述经分离的样品并且将其电离从而在所述溶剂基质中产生所述样品离子的电离源。
13.根据权利要求12所述的样品引入系统，其中所述电离源位于所述去溶剂化区中，在所述分离区入口的上游并且与所述分离区入口空间上分隔开。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的样品引入系统，其中所述液体分离器为高效液相色谱(HPLC)分离器、超高效液相色谱(UHPLC)分离器、毛细管区带电泳(CZE)分离器或尺寸排阻色谱(SEC)分离器。
15.根据权利要求12、权利要求13或权利要求14所述的样品引入系统，其中所述电离源为电喷雾(ESI)、纳米喷雾(nESI)、热喷雾、大气压化学电离(APCI)、常压光电离(APPI)、基质辅助激光解吸和电离(MALDI)、直接电喷雾(DESI)或实时直接分析(DART)源。
16.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述去溶剂化区进一步包括位于其中、在所述分离室入口处或在所述分离室入口附近的加热过的通道。
16a.根据权利要求16所述的样品引入系统，其中所述加热过的通道在一个维度中延伸以提高传播的离子电流而不损害去溶剂化。
16b.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中单个电离源或电离源阵列沿所述加热过的通道的延伸部分延伸。
17.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述去溶剂化区形成于去溶剂化室内，所述样品引入系统进一步包含连接到所述去溶剂化室以向其中供应加热过的气体的加热过的气体供应源。
18.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述去溶剂化区形成于去溶剂化室内，所述样品引入系统进一步包含连接到所述去溶剂化室用于调整所述去溶剂化室内的压力的泵送布置。
19.根据权利要求18所述的样品引入系统，其中所述泵送布置进一步连接到所述分离室用于调整其中的压力。
20.根据权利要求19所述的样品引入系统，其进一步包含泵送控制器用于控制所述泵送布置从而使得所述去溶剂化室内的压力P取样是所述分离室中的压力P分离的至少两倍。
21.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述反应室使用时处于常压下。
22.根据权利要求18所述的样品引入系统，其中所述泵送布置进一步连接到所述反应室，所述系统进一步包含泵送控制器用于控制所述泵送布置从而维持所述反应室中的所述压力介于约50kPa(0.5Atm)与200kPa(2Atm)之间。
23.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其进一步包含逆向气体供应源用于向所述分离室出口供应逆向气体，所述逆向气体在一般与所述样品离子在其中入射的方向相反的方向流动。
24.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其进一步包含在所述反应室下游的CO2分离单元。
25.根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统，其中所述反应室包含燃烧室。
26.根据权利要求1到24中任一项所述的样品引入系统，其中所述反应室包含氧化或热解室。
27.根据权利要求25所述的样品引入系统，其进一步包含氧化或热解室。
28.根据权利要求27所述的样品引入系统，其中所述氧化或热解室位于所述燃烧室的上游或下游。
29.根据权利要求27所述的样品引入系统，其进一步包含位于所述分离室出口下游的阀，所述阀可配置，在第一阀位置引导样品离子离开所述分离室出口朝向所述燃烧室，以及在第二阀位置引导样品离子离开所述分离室出口朝向所述氧化或热解室。
30.一种组合，其包含用于提供液体样品的液体样品制备布置、从所述液体样品产生样品离子的第一电离源和根据前述权利要求中任一项所述的样品引入系统。
31.一种同位素比质谱仪(IRMS)，其包括根据权利要求1到29中任一项所述的样品引入系统。
32.一种同位素比质谱仪(IRMS)，其包括根据权利要求30所述的组合。
33.根据权利要求32所述的IRMS，其进一步包含第二电离源用于从所述样品引入系统的所述反应室接收产物，并且产生供引入到所述IRMS中的产物离子。
33a.根据权利要求33所述的IRMS，其中第二电离源为以下中的一个：电感耦合等离子体源、微波诱导的等离子体源、电子冲击源、激光电离源。
34.根据权利要求31、权利要求32或权利要求33所述的IRMS，其包含以下各者中的一个或多个：扇形磁场质量分析器和一个或多个检测通道；飞行时间(TOF)质量分析器；四极杆质量分析器；射频(RF)离子阱质量分析器；静电阱质量分析器；轨道阱质量分析器；或傅里叶变换离子回旋共振(FT_ICR)质量分析器。
35.一种同位素比光谱仪(IROS)，其包括根据权利要求1到24中任一项所述的样品引入系统，任选地具有激光。
36.一种将样品引入到同位素比光谱仪中的方法，其包含以下步骤
(a)在溶剂基质中产生样品离子；
(b)在去溶剂化室中从所述样品离子去除至少一部分所述溶剂基质，从而产生样品离子以及非离子化溶剂和溶剂离子的流体；
(c)在分离室中，向所述离子以及溶剂蒸气的流体施加电场，使得引导所需样品离子朝向所述分离室的出口，同时引导非所需溶剂离子和非离子化溶剂从所述分离室出口离开；以及
(d)当所述样品离子穿过所述分离室的所述出口时将所述样品离子分解成分子产物。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述步骤(b)进一步包含将所述离子和非离子化溶剂蒸气流引导到分离室入口，从而使所述离子和溶剂蒸气通过所述分离室入口在界定第一轴的第一方向进入所述分离室，所述方法进一步包含引导所述所需样品离子朝向所述分离室出口离开，从而使其在界定第二轴的第二方向离开所述分离室，且其中所述第一和第二轴不重合。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述步骤(c)进一步包含在与所述第一轴横断或逆向的方向供应干燥气体流从而根据迁移率分离所述分离室内的离子。
39.根据权利要求37所述的方法，其进一步包含在所述分离室内产生AC和/或DC电场两个，使得引导具有第一质荷比或质荷比范围的所述所需样品离子沿第一流动路径朝向所述分离室出口，但引导具有与所述第一质荷比或质荷比范围不同的第二质荷比或质荷比范围的所述非所需溶剂离子从所述分离室出口离开。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述溶剂离子具有比所述样品离子高或低的质荷比或质荷比范围，所述方法进一步包含使用所述AC电场导引所述样品离子朝向所述分离室出口，同时使用所述AC电场分散所述相对较重的溶剂离子。
41.根据权利要求39或权利要求40所述的方法，其中所述第一轴与所述第二轴大体上垂直，所述方法进一步包含使用所述AC和/或DC电场沿界定所述第一流动路径的弯曲流动路径导引所述样品离子。
42.根据权利要求39或权利要求40所述的方法，其进一步包含产生不对称AC电场使得非所需溶剂离子在所述分离室内分散，同时引导样品离子朝向所述分离室出口。
43.根据权利要求37所述的方法，其进一步包含使用第二电极布置产生DC电场，所述DC电场在具有与界定所述第一轴的所述第一方向垂直的分量的方向加速离子，且用第一电极布置产生DC和AC电场，从而使得样品离子由所述第一电极布置引导沿所述第一流动路径朝向所述分离室出口，但其中所述第一电极布置产生的所述电场引导具有与所述第一质荷比或质荷比范围不同的第二质荷比或质荷比范围的非所需溶剂离子，和非所需非离子化溶剂从所述分离室出口离开。
44.根据权利要求43所述的方法，其进一步包含向第二电极布置供应第一DC电压，使得样品离子偏斜离开界定所述第一轴的所述第一方向，向第一电极布置供应第二DC电压使得样品离子在具有与所述第一轴平行垂直的分量的方向中加速，并且进一步包含以导引所述样品离子进入所述分离室出口的频率向所述第一电极布置施加AC电压。
45.根据权利要求36到44中任一项所述的方法，其进一步包含产生含有所述溶剂基质中的所述样品离子的溶液，并且电离所述溶液从而在所述溶剂基质中产生所述样品离子。
46.根据权利要求36到44中任一项所述的方法，其中从所述样品离子去除至少一部分所述溶剂基质的所述步骤(b)包括在所述去溶剂化室中加热所述溶剂基质中的所述样品离子。
47.根据权利要求46所述的方法，其中从所述样品离子去除至少一部分所述溶剂基质的所述步骤(b)包括向所述去溶剂化室供应加热过的气体。
48.根据依附于权利要求44的权利要求46所述的方法，其中从所述样品离子去除至少一部分所述溶剂基质的所述步骤(b)包括向所述去溶剂化室供应加热过的气体，且其中所述加热过的气体从所述去溶剂化室进入所述分离室。
49.根据权利要求36到46所述的方法，其中施加于所述第一电极布置的所述AC电压的所述频率高于所述分离室中所述加热过的气体的碰撞频率的10％，和/或施加于所述第一电极布置的所述AC电压的幅值小于所述分离室中所述加热过的气体的击穿电压的一半。
50.根据权利要求36到49中任一项所述的方法，其进一步包含调整所述去溶剂化室内的所述压力。
51.根据权利要求36到50中任一项所述的方法，其进一步包含调整所述分离室内的所述压力。
52.根据权利要求36到49中任一项所述的方法，其进一步包含控制所述去溶剂化室内的压力P取样，使其是所述分离室中的压力P分离的至少两倍。
53.根据权利要求36到49中任一项所述的方法，其进一步包含控制所述分离室中的压力P分离，使其不超过所述去溶剂化室中的压力P取样的一半。
54.根据权利要求49或权利要求52所述的方法，其中所述分离室内的所述压力大体上为常压，所述方法进一步包含将所述去溶剂化室内的所述压力控制为至少200-300kPa。
55.根据权利要求50或权利要求53所述的方法，其中所述去溶剂化室内的所述压力大体上为常压，所述方法进一步包含将所述分离室内的所述压力控制为不超过10-30kPa。
56.根据权利要求36到55中任一项所述的方法，其进一步包含在一般与所述样品离子在其中入射的方向相反的方向向所述分离室出口供应逆向气体。
57.根据权利要求28到49中任一项所述的方法，其中分解所述样品离子的所述步骤(d)包含热解或氧化或还原所述样品离子。
58.根据权利要求57所述的方法，其中所述步骤(d)包含将所述样品离子的第一部分引导到燃烧室并且氧化所述样品离子的第一部分；以及将所述样品离子的第二部分引导到还原室并且在此处还原所述样品离子的第二部分。
59.根据权利要求36到58中任一项所述的方法，其进一步包含步骤(e)：将所述分解的样品离子的分子产物提供到同位素比质谱仪IRMS，(f)电离那些分子产物；(g)在所述IRMS中分离所述分子产物的离子以及(h)检测所述分子产物的所述经分离的离子。
60.根据权利要求36到58中任一项所述的方法，其进一步包含将已穿过所述分离室的所述出口的所述样品离子的第一部分引导到第一质量分析器，例如飞行时间(TOF)质量分析器；四极杆质量分析器；射频(RF)离子阱质量分析器；静电阱质量分析仪；轨道阱质量分析器；或傅里叶变换离子回旋共振(FT_ICR)质量分析器；以及将已穿过所述分离室的所述出口的所述样品离子的第二部分引导到所述反应室，使所述样品离子的第二部分在所述反应室中反应形成反应产物，电离所述反应产物产生反应产物离子，并且将所述产物离子引导到第二不同质量分析器，例如IRMS或IROS。
61.根据权利要求59所述的方法，其进一步包含步骤(i)从所检测的分子产物测定元素的同位素比。
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