CN108369889B - 用于使esi操作期间的放电最小化的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于在操作电喷雾离子源来产生用于质谱分析的离子时减少不必要放电的发生的方法及系统。根据申请人的教示的各种方面，本文中描述的方法及系统可实现对离子发射电流的控制，以便限制电离条件下的电喷雾电极与对电极之间的放电的雪崩的开始，同时实现最大电离效率，所述电离条件通常会增大此类放电(电弧作用)的可能性。在各种方面中，所述电喷雾电极与通过其将离子传输到下游质量分析器的所述对电极之间的发射电流可维持处于低于10μA的经升高电平，举例来说，其中所述电喷雾电极与所述对电极之间的电位不会起始由其间的空气隙的介电击穿造成的放电雪崩，所述放电雪崩可导致溅射并影响ESI源的长期操作。

Description

用于使ESI操作期间的放电最小化的系统
相关申请案
本申请案主张于2015年12月18日提出申请的第62/269654号美国临时申请案的优先权的权益，所述美国临时申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明总的来说涉及质谱法，且更明确地说且不加限制地，涉及用于在操作电喷雾离子源来产生用于质谱分析的离子时减少不必要放电的发生的方法及设备。
背景技术
质谱法(MS)是用于运用定性及定量应用两者来确定测试物质的元素组成的分析技术。MS可用于识别未知化合物、确定分子中的元素的同位素组成、通过观察特定化合物的片段而确定特定化合物的结构及量化样本中的特定化合物的量。
多年来，已开发各种取样技术来将液体样本内的化学实体转化为适于用MS检测的带电离子。一种较常见电离方法是电喷雾电离(ESI)(例如，气动辅助的电喷雾、纳升电喷雾)，此归因于电喷雾电离将包含大分子的分子作为完整的多电荷分子离子从溶液转移到气相中的能力及电喷雾电离可耦合到各种样本源(举例来说，包含液相色谱法及毛细管电泳)的便宜性。通常在ESI中，经由导电针或喷嘴将液体样本排放到电离室中，同时取样针与对电极之间的电位差在电离室内产生对液体样本进行充电的强电场。如果强加于液体表面上的电荷强到足以克服液体的表面张力，那么此电场致使从针或喷嘴排放的液体分散为朝向对电极吸引的多个带电微液滴(即，粒子试图分散电荷并返回较低能量状态)。当微液滴内的溶剂在电离室中于去溶剂化期间蒸发时，带电分析物离子接着可进入对电极的取样孔以用于后续质谱分析。
在ESI源的操作期间，导电针或喷嘴的尖端可因跨越间隙的电阻的降低而进入取样针与对电极之间的不必要放电(例如，电弧作用)的雪崩，从而增大电流。当电离室及/或针经加热以促进微液滴内的溶剂的去溶剂化时，此问题可因空气隙的电阻的减小而进一步加剧。当放电电流增长时，信号稳定性劣化且最终导致信号强度的降低。由于不必要放电问题在微流态下可尤其显著，因此常见地，通过减小电场的强度(例如，使施加到取样针的电压维持处于小于放电开始的阈值电压的值)或通过减小去溶剂化热量以避免放电的开始而以次最大电离效率操作离子源。
在常规ESI中，取样针传统上由金属毛细管(例如，不锈钢)构成，液体样本从所述毛细管排放到电离室中，且相对于对电极将数千伏的电压施加到所述毛细管。随着基于ESI的技术越来越强调电离效率及/或减小的样本消耗(例如，通过减小取样针的大小以降低液体样本的体积流速)，对金属毛细管的大小的制造约束导致使用金属化硅石毛细管。举例来说，硅石毛细管在加热下可被拉伸以产生具有相对较小内径(ID)的锥形发射器，接着可用导电材料(例如，金)薄层涂覆所述锥形发射器。虽然通常难以产生具有小于约70μm的ID的不锈钢毛细管，但以非限制性实例方式，金属化硅石毛细管可展现低至10μm的ID。然而，在这些条件下，取样针与对电极之间的不必要放电的可能性可因具有相对较小直径的针尖处的电场的集中而变得更有可能。除与上文所述的不必要放电相关联的问题之外，在放电期间于金属化硅石毛细管的尖端处产生的低温等离子体可迅速侵蚀金属涂层，从而导致取样针的减小的操作寿命及不良耐用性。
因此，需要用于使在ESI源的操作期间的放电最小化的经改进方法及系统。
发明内容
本发明教示通常涉及用于在操作电喷雾离子源以产生用于质谱分析的离子时减少不必要放电的方法及系统。
根据申请人的教示的各种方面，本文中描述实现在通常往往增大此放电(电弧作用)的可能性的电离条件下控制离子发射电流以限制电喷雾电极与对电极之间的放电的雪崩的开始的方法及系统。以非限制性实例方式，根据本发明教示的一些方面的方法及系统可使电喷雾电极维持处于高电压(例如，大于约4000V)，同时电离室维持处于经升高温度(例如，介于约200℃至约800℃之间)以提供最大电离效率，同时降低不必要放电的风险。在各种方面中，电喷雾电极与通过其将离子传输到下游质量分析器的对电极之间的发射电流可维持处于低于10μA的经升高电平，举例来说，其中电喷雾电极与对电极之间的电位不起始由其间的空气隙的介电击穿造成的放电雪崩，放电雪崩可导致溅射并影响ESI源的长期操作。在各种方面中，当电离室内的条件增大放电的可能性时，可在不监测及/或修改(例如，减小)由电源施加的电压的情况下控制离子发射电流。在各种方面中，举例来说，根据本发明教示的离子源可放置在LC柱下游且经操作以在多个溶剂的整个洗脱梯度内提供液体样本的高效电离，而不需要在整个洗脱内修改电喷雾电压，及/或不必计划整个洗脱梯度内的所供应电压来防止在特定洗脱时间在特定洗脱/电离条件下开始放电。
根据各种方面，申请人的教示的某些实施例涉及一种用于产生供质谱仪分析的离子的电喷雾离子源组合件，所述组合件包括界定电离室的离子源壳体，所述电离室经配置以与形成于质谱仪系统的对电极中(例如，延伸穿过所述对电极)的取样孔流体连通地安置。所述系统还包含界定轴向开孔的电喷雾电极，所述轴向开孔用于将在所述电喷雾电极的入口端处从样本源接收的液体样本传输到用于将所述液体样本从所述电喷雾电极排放到所述电离室中的出口端。另外，示范性系统包含：电源，其经配置以为含有所述电喷雾电极及所述对电极的电路提供电力，以在所述电喷雾电极与所述取样孔之间产生离子发射电流(即，由经由电离而产生的电子及离子载运的电流)；及离子发射电流控制器，其经配置以限制所述电喷雾电极与所述对电极之间的放电的开始(例如，电弧作用、汤森放电(Townsend discharge))。在各种方面中，所述系统可包含以下各项中的一或多者：加热器，其用于加热所述电离室；或雾化器探针，其具有导管，所述电喷雾电极至少部分地延伸穿过所述导管以在所述电喷雾电极的所述出口端处提供雾化器气体。以非限制性实例方式，所述加热器可使所述电离室的温度维持处于约30℃到约800℃的范围内，以促进从所述电喷雾电极的所述出口端排放的液体样本羽流内的微液滴的去溶剂化。所述电喷雾电极可包括金属导电导管或金属涂覆的硅石导管中的任一者。举例来说，以非限制性实例方式，所述电喷雾电极可包括具有小于约70μm的内径的金属化硅石毛细管。在一些方面中，所述电喷雾电极的所述出口端的形状经控制以在所述出口端处提供大体上均匀电场。
根据本发明教示的各种方面，所述离子发射电流控制器可具有多种配置。举例来说，在一些方面中，所述离子发射电流控制器可包括串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间的一或多个(例如，多个)限流电阻器。在相关方面中，所述限流电阻器可展现介于从约1GΩ到3GΩ的范围内的总电阻。另外或另一选择为，在离子源的正常操作条件(例如，其中在所述电喷雾电极与所述对电极之间不放电的情况下产生离子发射电流的条件)下，所述限流电阻器可展现介于从所述电喷雾电极与所述对电极之间的空气隙的电阻的约20％到约100％的范围内的总电阻。在一些方面中，另外或另一选择为，所述离子发射电流控制器可包括安置在所述电喷雾电极的所述入口端上游且与所述液体样本电连通的分流电极，其中所述电喷雾电极与所述取样孔之间的电流的至少一部分被转向到所述分流电极(例如，经由所述液体样本)。在相关方面中，所述经转向电流的值可是基于所述液体样本的在所述电喷雾电极与所述分流电极之间的部分的导电性。在一些相关方面中，举例来说，液体样本源可为液相色谱(LC)柱，且所述液体样本可包括来自LC柱的洗脱液，其中在梯度LC洗脱期间产生的洗脱液的导电性的改变控制所述电喷雾电极与所述分流电极之间的经转向电流的值。在各种方面中，所述分流电极可是接地的，及/或所述分流电极与所述电喷雾电极之间的距离是基于所述液体样本的导电性。在各种方面中，所述离子发射电流控制器可包括安置在所述电喷雾电极的所述入口端上游不同距离处的多个分流电极，其中所述多个分流电极中的一者基于所述液体样本的所述导电性而选择性地接地。另外或另一选择为，在一些方面中，所述离子发射电流控制器可包括致动器，所述致动器经配置以移动所述分流电极以便调整所述分流电极与所述电喷雾电极之间的距离。
在各种方面中，所述电喷雾离子源组合件的所述电源可经配置以为所述电喷雾电极提供大于约2000V(例如，介于约2000V到8000V DC的范围内)的电位。另外或另一选择为，在一些方面中，所述离子发射电流控制器可维持低于约10μA。以非限制性实例方式，所述发射电流可维持处于约0.5μA到约10μA的范围内。在各种方面中，来自所述电喷雾电极的所述液体样本的流速可维持处于小于1mL/min的范围内。
根据本发明教示的各种方面，申请人的教示的某些实施例涉及一种质谱仪系统，所述系统包括：液相色谱(LC)柱，其用于提供待分析的液体样本；电喷雾离子源，其与所述LC柱流体连通，所述电喷雾离子源具有：离子源壳体，其界定电离室；至少一个加热器，其用于加热所述电离室；及电喷雾电极，其界定轴向开孔，所述轴向开孔穿过所述电喷雾电极以用于将在所述电喷雾电极的入口端处从样本源接收的液体样本传输到用于将所述液体样本从所述电喷雾电极排放到所述电离室中的出口端。所述系统还可包括用于分析由所述离子源产生的离子的质量分析器，其中所述离子通过对电极中的取样孔而由所述质量分析器接收，所述取样孔与所述电离室流体连通。电源经配置以为含有所述电喷雾电极及所述对电极的电路提供电压，以在从所述电喷雾电极排放后所述液体样本的至少一部分被电离时，在所述电喷雾电极与所述取样孔之间产生离子发射电流。另外，所述系统可包含离子发射电流控制器，所述离子发射电流控制器经配置以在大体上不更改由所述电源提供到所述电路的所述电位(电压、电动势)的情况下(例如，在电压的振幅改变不超过5％的情况下，通常以恒定电压或0％改变操作)防止所述电喷雾电极与所述对电极之间发生电弧作用，其中所述离子发射电流控制器包括：分流电极，其安置在所述LC柱与所述电喷雾电极的所述出口端之间，所述分流电极经配置以与所述液体样本电连通，其中基于所述液体样本的在所述电喷雾电极的导电部分与所述分流电极之间的部分的导电性，所述电源与所述电喷雾电极之间的电流的至少一部分被转向到所述分流电极；及一或多个限流电阻器，其串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间，在离子源的正常非放电条件下，所述一或多个限流电阻器展现介于从所述电喷雾电极与所述对电极之间的空气隙的电阻的约20％到约100％的范围内的总电阻。在一些方面中，举例来说，所述限流电阻器可展现介于从约1GΩ到3GΩ的范围内的总电阻。在各种方面中，所述离子发射电流控制器在大体上不更改由所述电源提供的所述电压的情况下可使所述离子发射电流维持低于约10μA。
根据本发明教示的各种方面，申请人的教示的某些实施例涉及一种用于操作质谱仪系统的电喷雾离子源的方法，所述方法包括：将液体样本从电喷雾电极的入口端传输到所述电喷雾电极的出口端，所述出口端安置在电离室中以便将所述液体样本从所述电喷雾电极的所述出口端排放到所述电离室中，所述电离室与形成于质谱仪系统的对电极中(例如，延伸穿过所述对电极)的取样孔流体连通；加热所述电离室；操作电源来为含有所述电喷雾电极及所述对电极的电路提供电压，以在从所述电喷雾电极排放后所述液体样本的至少一部分被电离时，在所述电喷雾电极与所述取样孔之间产生离子发射电流；及控制所述离子发射电流以在大体上不更改由所述电源提供到所述电路的所述电压(电位差、电动势)的情况下限制所述电喷雾电极与所述对电极之间的放电的开始。在一些方面中，所述发射电流可维持处于约0.5μA到约10μA的范围内(例如，处于介于约0.5μA到约3μA之间的范围内)，而来自所述电喷雾电极的所述液体样本的流速可维持处于小于1mL/min的范围内(例如，处于约1μL/min到约100μL/min的范围内)。
根据本发明教示的各种方面，可以多种方式控制离子发射电流。举例来说，串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间的一或多个限流电阻器可限制放电的开始。在一些相关方面中，所述一或多个限流电阻器可展现介于从约1GΩ到3GΩ的范围内的总电阻。另外或另一选择为，在离子源的正常操作条件下，所述一或多个限流电阻器展现介于从所述电喷雾电极与所述对电极之间的空气隙的电阻的约20％到约100％的范围内的总电阻，在所述正常操作条件下，离子发射电流是在所述电喷雾电极与所述对电极之间不放电的情况下产生。
在各种方面中，另外或另一选择为，所述离子发射电流可经由安置在所述电喷雾电极的所述入口端上游且与所述液体样本电连通的分流电极而控制，所述分流电极经配置以通过将所述电喷雾电极与所述取样孔之间的电流的至少一部分转向到所述分流电极而限制放电的开始。在相关方面中，举例来说，可调整所述分流电极与所述电喷雾电极之间的距离，以便调整所述经转向电流。举例来说，所述距离可基于所述液体样本的导电性。
本文中陈述申请人的教示的这些及其它图。
附图说明
所属领域的技术人员将理解，下文所描述的图式仅出于图解目的。所述图式不打算以任何方式限制申请人的教示的范围。
图1图解说明离子源的取样针与MS系统的对电极之间的辉光放电。
图2以示意图形式图解说明根据申请人的教示的各种方面的离子源组合件及质谱系统的示范性实施例。
图3描绘如由常规离子源组合件及根据申请人的教示的各种方面的离子源组合件传输的由质谱仪系统检测到的总离子的曲线图。
图4描绘将常规离子源组合件与根据申请人的教示的各种方面的离子源组合件中的幕板电流进行比较的曲线图。
图5描绘表明如由常规离子源组合件及根据申请人的教示的各种方面的离子源组合件传输的由质谱仪检测到的离子的信号强度的不稳定性的离子色谱。
图6描绘在示范性LC梯度洗脱(即，运用常规离子源的样本试验)的过程中离子发射电流的改变。
图7描绘在示范性LC梯度洗脱(即，运用根据申请人的教示的各种方面的离子源组合件的样本试验)的过程中离子发射电流及经转向“分流”电流的改变。
具体实施方式
将了解，为清楚起见，以下论述将阐明申请人的教示的实施例的各种方面，同时在方便或适当的情况下省略某些具体细节。举例来说，在替代实施例中，可稍微简化对相似或类似特征的论述。为简洁起见，还可不详细论述众所周知的想法或概念。所属领域的技术人员将认识到，申请人的教示的一些实施例可不需要每个实施方案中具体描述的细节中的某些细节，所述细节在本文中仅是为提供对实施例的透彻理解而陈述。类似地，将明了，在不背离本发明的范围的情况下，所描述实施例可易于根据一般常识进行更改或变化。实施例的以下详细说明不应被视为以任何方式限制申请人的教示的范围。如本文中所使用，术语“约”及“大体上相等”是指可(举例来说)通过现实世界的测量或处置程序、通过这些程序中的疏忽错误、通过组合物或试剂的制造、来源或纯度的差异等而发生的数值数量的变化。通常，如本文中所使用的术语“约”及“大体上相等”意指比所规定的值或值范围大或小所规定值的1/10，例如，±10％。举例来说，约30％或大体上等于30％的浓度值可意指介于27％与33％之间的浓度。所述术语还是指所属领域的技术人员将认为等效的变化形式，只要此类变化形式不囊括现有技术实践的已知值即可。
如图1的带标注示意图中所展示，典型电喷雾离子源包括穿过雾化器2中的导管延伸到电离室中的取样针1。液体样本沿着取样针的纵向轴线以大体圆锥形形状3喷射到电离室中。当通过施加离子源电压(ISV)(例如，DC电压)而使取样针通电时，随着液体样本被分散到电离室中，液体样本内的分子变得带电，从而形成多个带电微液滴。另外，取样针与幕板之间的电位差(例如，其可维持处于0V DC或某一其它DC值)在电离室内产生电场，所述电场用于使微液滴(及其中含有的带电分析物离子)从流体流朝向幕板弯曲，从而跨越取样针与电流板之间的间隙产生离子发射电流。然而，当电场变得太强及/或离子发射电流未被充分控制时，取样针与幕板之间的可见放电4(汤森放电)或电弧作用的雪崩可因跨越取样针的出口与对电极之间的间隙的介电强度/电阻的击穿而发生。当放电电流增长时，信号稳定性可劣化且可导致信号强度的降低。由于不必要放电在微流态下可尤其成问题，因此常规离子源通常利用对ISV的主动控制及/或以次最优电离效率操作以避免不必要放电的开始。举例来说，在其中液体样本为来自以梯度洗脱操作的高效液相色谱(HPLC)柱的洗脱液的常规方法及系统中，电喷雾离子源在整个洗脱内通常以减小的(次最优)恒定ISV操作以防止在溶剂特别导电时在洗脱期间偶尔发生不必要放电。然而，根据申请人的教示的各种方面，本文中描述用于在电喷雾电离(ESI)期间控制离子发射电流以防止及/或减小排放样本流体的取样针与界定将离子传输到质谱仪中的孔的对电极之间的不必要放电的可能性的方法及系统。以非限制性实例方式，根据本发明教示的一些方面的方法及系统可被动地调整电喷雾电极或使电喷雾电极维持处于接近最优ISV以提供最大电离效率，同时降低不必要放电的风险。在各种方面中，电喷雾电极与通过其将离子传输到下游质量分析器的对电极之间的发射电流可维持处于高达约3μA的经升高电平，举例来说，其中电喷雾电极与对电极之间的电位不起始由空气隙的介电击穿造成的放电雪崩。在各种方面中，当电离室内及/或洗脱梯度期间的经改变条件增大放电的可能性时，可在不监测及/或修改(例如，减小)由电源施加到含有取样针的电路的电压的情况下控制离子发射电流。
现在参考图2，展示根据申请人的教示的各种方面的示范性质谱仪系统10。如图2中所展示，示范性质谱仪系统10通常包括：样本源20，其提供待电离的流体样本；离子源40；及质量分析器60，其用于样本离子的下游处理。通常，离子源40包括电喷雾离子源，所述电喷雾离子源具有终止于远端42b的取样针42，所述远端经配置以将液体样本喷射到经加热电离室12中，所述电离室与质谱仪的对电极或幕板14a的取样孔14b流体连通。如下文将更详细论述，系统10另外包含电源50，所述电源经配置以为含有取样针42的电路提供电力，以在液体样本被排放(例如，喷射)到电离室中时电离液体样本(例如，感兴趣的分析物)内的分子。另外，如下文详细论述，质谱仪系统包含用于防止取样针42与幕板14a之间的不必要放电的开始的一或多个离子发射电流机构。
如所属领域的技术人员将了解，系统10可流体耦合到多种液体样本源且接收来自多种液体样本源的液体样本。以非限制性实例方式，样本源20可包括待分析的样本的贮槽或者可注入样本(例如，手动地或经由自动取样器)的输入端口。另一选择为，还以非限制性实例方式，样本源20可为(例如，HPLC系统的)LC柱，使得待分析的液体样本可呈LC洗脱液的形式。如图2中所展示，举例来说，LC柱可流体耦合到离子源40，使得一或多个LC泵可经由一或多个导管34或其它流体通路将洗脱液从LC柱的输出端20a递送到取样针42的输入端42a。
如图2中所展示，质谱系统10可包含其内可接收及/或处理由离子源40产生的离子的一或多个真空室。举例来说，在所描绘实施例中，电离室12可通过界定幕板孔口或孔14b的幕板14a而与气幕室14分开。如所展示，装纳质量分析器60的真空室16可通过具有真空室取样孔16b的板16a而与幕室14分开。电离室12可维持处于大气压，但在一些实施例中，电离室12可被抽空到低于大气压的压力。幕室14及真空室16可分别通过气体端口19维持处于选定压力及通过真空泵端口18维持处于抽空状态。电离室12中的由离子源40产生的离子因此可通过大体沿着质谱仪系统10的轴线定位的孔14b、16b被汲取且可被集中(例如，经由一或多个离子透镜)到质量分析器60中。将了解，质量分析器60可具有多种配置，但通常经配置以处理(例如，过滤、分类、离解、检测等)由离子源40产生的样本离子。以非限制性实例方式，质量分析器60可为三联四极质谱仪(例如，具有装纳在被抽空到相同或不同压力的真空室中的三个四极)或此项技术内已知且根据本文中的教示而修改的任何其它质量分析器。
根据本发明教示的各种方面，离子源组合件可另外包含鞘管，离子探针42可沿着鞘管的长度至少部分地安置在所述鞘管内。如图2中所展示，举例来说，鞘管可包括雾化器轴72，所述雾化器轴环绕取样针42且在雾化器轴72的内壁与取样针42的外壁之间界定通道。经加压气体源70(例如，氮气、空气或稀有气体)可耦合到鞘管72以供应雾化气流，所述雾化气流环绕取样针的出口端42b且与从所述出口端排放的流体相互作用，以(例如)经由高速雾化气流与液体样本射流的相互作用而增强样本羽流的形成及羽流内的离子释放。可以多种流速(举例来说，介于从约0.1L/min到约20L/min的范围内)供应雾化器气体。
根据本发明教示的各种方面，取样针42可具有多种配置，但通常包括用于在其入口端42a处接收来自样本源20的液体样本且用于将液体样本从其出口端42b排放到电离室12中的样本导管。如所属领域的技术人员依据本发明教示将了解，取样针42的出口端42b可使液体样本喷成雾状、使液体样本成烟雾状散开、使液体样本雾化或以其它方式排放(例如，经由喷嘴进行喷射)到电离室12中以形成包括雾化气流及液体样本的多个微液滴的样本羽流，所述液体样本通常经引导朝向幕板孔口14b(例如，在所述幕板孔口附近)。
以非限制性实例方式，离子探针42的出口端42b可由导电材料制成且经由电路而电耦合到电源50(例如，高功率电压供应器)的一极，而电源50的另一极可接地。如此项技术内已知，样本羽流50内所含有的微液滴因此可通过施加到离子探针42的出口端42b的电压而充电，使得液滴内的液体(例如，溶剂)蒸发且朝向并通过孔口14b而释放及汲取所产生分析物离子。以非限制性实例方式，取样针42可包括导电材料(例如，不锈钢毛细管)或金属化硅石毛细管。在各种方面中，金属化硅石毛细管可是优选的，因为硅石毛细管在加热下可首先被拉伸以产生具有相对小内径的锥形发射器，且然后可用导电材料(例如，金)薄层(例如，约2000埃)进行涂覆，如此项技术内已知。虽然通常难以产生具有小于约70μm的ID的不锈钢毛细管，但以非限制性实例方式，金属化硅石毛细管可展现低至10μm的ID。
根据本发明教示的各种方面，供用作取样针42的金属化硅石毛细管的出口端42b可经配置以通过塑形(例如，切割、机械加工等)而降低不必要放电的可能性、延长金属化硅石毛细管的寿命及/或改进金属化硅石毛细管的稳健性，以控制远端42b处的电场的集中。举例来说，已发现，尖锐边缘(例如，间断、整齐切割)的存在可放大取样针的远端42b处的局部电场。因此，相对于展现相同直径但在其远端处具有更圆形状的取样针，由带尖锐边缘的远端42b产生的集中式电场可在较低ISV下触发不必要放电的开始。根据本发明教示的各种方面，取样针42的远端42b因此可优选地经塑形以增大曲率半径，以便减小远端42b处的电场的集中且扩展在ESI过程期间可施加的电压的范围。
场强度计算表明，如与由切割工具造成的尖锐边缘相比，此几何形状控制可将电场的集中减小超过一数量级。在不受任何特定理论束缚的情况下，间隙中的电场(例如，靠近幕板14a的场)可近似均匀场，例如由其中等电位场线大体上平行且等距的两个平行板形成的均匀场，以产生～2V/μm的场强度。由于在大气压下电子的平均自由程为约0.5μm，因此电子通常将不会获得足够的能量来在间隙中接近幕板的位置处传播雪崩过程。换句话说，在来自电场的碰撞之间获得的一个eV远小于将在取样针42的远端42b与幕板14a之间的空气隙内的气体分子电离所需的10eV。然而，在取样针42附近，电场强度高得多，其中电场线由展现“尖锐”几何形状的远端“压缩”在一起。所属领域的技术人员依据本发明教示将了解，恰好在电极尖端42b外的电场可基于所施加电压(ISV)及尖端42b的形状而确定。在出口端42b处遇到的场强度可表达为恰好在半径为R的导电球体外的电场(E)：
E＝Q/(4πε0R2)，其中Q是总电荷，
由于V＝Q/(4πε0R)，因此取代Q产生：
E＝V/R。
因此，根据本发明教示，通过将取样针42的远端42b制造为具有300μm外径以使曲率半径(R)最大化，可显著地减小局部场强度(E)。举例来说，通过将远端42b塑形为半球形圆顶(R＝150μm)且将ISV设定为5kV，以上方程式产生约33V/μm的电场强度。由于电荷分布在半球体(而非完整球体)上，因此对于最大曲率半径，所得值将加倍(即，66eV/μm)，而对于不太圆的几何形状(例如，经切割尖端)，场将显著更高。举例来说，展现1/4最大曲率半径的远端42b将产生场的4倍增大(264eV/μm)。因此，根据本发明教示的各种方面，具有圆形远端42b的取样针42可有效地减小由电子获取的能量，从而降低起始可击穿取样针42与质谱仪的幕板14a之间的介电间隙(例如，减小电阻率)的一连串电离事件的可能性。此外，由于在放电期间金属化硅石毛细管的尖端处产生的低温等离子体的溅射效率随入射粒子的冲击能量而增大，因此较尖锐几何形状将导致电极的更迅速侵蚀。因此，通过控制远端42b的尖锐度(例如，通过针对取样针42的给定直径控制曲率半径或使曲率半径最大化)，本发明教示可实现金属化硅石取样针的经改进操作寿命及耐用性。
继续参考图2，示范性质谱仪系统10可另外包含用于加热电离室12的一或多个加热器80以促进样本羽流内的液体(例如，溶剂)的去溶剂化。举例来说，加热器80可将经加热气流提供到电离室12(例如，由加热元件加热)，但所述室还可直接由安置在其中的一或多个加热元件(例如，线圈)加热。在一些方面中，加热器80可有效地将电离室的温度提升到介于从约200℃到约800℃的范围内的温度。加热器80及离子探针42可具有多种配置，但在一些方面中，通常可相对于彼此且相对于孔口14b而定位，使得经加热气流将样本羽流引导到孔口14b的近处。依据本文中的教示将了解，加热器80的使用可通过溶剂的迅速去溶剂化及带电离子的释放而显著更改电离室的特性(及电离室的基本物理过程)。在一些方面中，举例来说，间隙中的带电离子群因此可经由加热而增大，使得间隙充当可高效地对液体流进行充电且支持超过100nA的离子发射电流而无电弧作用的电阻器(例如，低温等离子体)，其中在略低于明亮(汤森)放电的阈值下获得最大信号且在于正常操作条件下不显著受离子发射电流控制器限制。
代替取样针42的出口端42b的受控制几何形状或除取样针42的出口端42b的受控制几何形状之外，质谱仪系统10另外包含离子发射控制器，所述离子发射控制器经配置以防止或限制出口端42b进入雪崩放电过程，其中跨越取样针42与幕板14之间的间隙的电阻的降低将离子发射电流增大到会损害ESI所产生信号的可靠性/稳定性及/或金属化硅石毛细管的寿命(例如，通过侵蚀其远端42b)。尽管电喷雾电离的常规方法及系统通常试图避免放电，但此类技术通常产生电源的电压的主动监测/减小及/或在特定样本试验期间使ISV维持处于次最优电平。举例来说，一些常规电喷雾离子方法及系统在整个梯度洗脱内利用低于汤森放电电平的恒定ISV，以防止在更可能发生放电(例如，当溶剂特别导电时，例如，当液体由H2O组成时)的周期发生不必要放电。然而，将了解，在溶剂不太导电时(即，在这些时间点处，ISV可被增大而不必担心发生不必要放电)，此类常规技术还减小在洗脱时样本的电离效率。减小施加到离子源的电力的替代方法依赖于主动操作者控制，从而增大复杂性、减少自动化及/或引入增大的错误可能性。
如上所述且现在具体参考图2，根据本发明教示的各种方面，示范性质谱仪系统10另外包含离子发射电流控制器。应了解，尽管示范性离子发射控制器包括下文详细论述且在本文中统称为离子发射电流控制器的两个示范性电流控制机构，但这两个示范性机构可被个别地利用或以组合方式利用以防止取样针42与幕板14a之间的不必要放电的开始。
首先参考将电源(例如，HVPS 50)与取样针42耦合的电路，根据本发明教示的各种方面，示范性离子发射电流控制器包括串联安置在电源50与取样针之间的一或多个(例如，多个)限流电阻器52，其中电阻器的总值经配置以对电力供应器递送的电流进行箝位，以防止放电在自馈雪崩过程中释放越来越多的自由电荷。根据各种方面，限流电阻器52可有效地使离子发射电流保持低于10μA(例如介于MΩ范围内的较小电阻器可太低而无法充分提供防止放电的开始的电流限制)，其中通过不必要地减小用于对液体样本进行充电的取样针42的电压，在正常操作条件下大体上不影响ESI源的操作。举例来说，在离子源40的正常ESI操作条件下(例如，处于从约0.5μA到约2μA的电流电平且低于汤森放电的阈值电平)，远端42b与幕板14a之间的经加热间隙的电阻通常可有效地控制穿过取样针42(即，离子发射电流)的供应器电流。举例来说，在一些方面中，在正常操作期间，间隙可贡献超过高电压电源50、取样针42与幕板或对电极14a之间的电路的总电阻的约90％。然而，当接近汤森放电的阈值且间隙的介电击穿致使间隙的电阻降低时，一或多个电阻器52对离子发射电流电路的总体电阻的贡献相应地增大。在根据本发明教示的各种方面的此配置中，施加到取样针42(及液体样本)的电压将相应地减小以计及在增大的电流电平下跨越电阻器52的电压降，从而在大体上不更改由电源提供到电路的电压(例如，对电压源的输出的量值的0％改变)的情况下限制离子发射电流并防止失控放电。以非限制性实例方式，在一些方面中，在正常操作ESI条件(例如，其中在取样针42与幕板14a之间不放电的情况下产生离子发射电流的条件)下，限流电阻器可展现介于从电喷雾电极与对电极之间的空气隙的电阻的约20％到约100％的范围内的总电阻。在一些方面中，举例来说，限流电阻器可展现介于从约1GΩ到约3GΩ的范围内的总电阻。
现在参考图3-5，提供表明上文直接论述的图2的示范性离子发射电流控制器(即，电阻器52)的有益效应的示范性数据。图3-5中的曲线图中的每一者是利用以10μL/min直接灌注液体样本而产生，所述液体样本包括掺有利血平(10ng/mL)的50/50/0.1甲醇/水/甲酸的溶液。离子源是耦合到以流通模式操作且根据本发明教示修改的API 4000质谱仪的Turbo V离子源(两者均由SCIEX销售)。幕板维持处于500V且电离室被加热到250℃的温度。除了存在串联安置在电源(Bertran 205B-10R)与取样针之间的额外电阻性电路(即，1GΩ及2GΩ的镇流电阻器)之外，在实验条件下离子源的各种配置是相同。在此实验设置中，在正常操作条件下，取样针的远端尖端与质谱仪的幕板之间的空气隙经估计介于约3GΩ到5GΩ的范围内，且在汤森放电期间被减小到约300MΩ到500MΩ的所估计电阻。
具体参考图3，由样本源产生且传输穿过以流通模式操作的质谱仪的离子的总离子信号是针对以下条件中的每一者而描绘：无镇流电阻器(菱形)串联安置在电源的正极与取样针之间；1GΩ镇流电阻器(方形)串联安置在电源的正极与取样针之间；及2GΩ镇流电阻器(三角形)串联安置在电源的正极与取样针之间，所述极的电位从约4.0kV斜升到约8.0kV。如在约6.0kV处的无镇流电阻器曲线中的压降所指示，当离子源进入放电状态时且当取样针与幕板之间的介电间隙击穿时，所检测到的离子的强度急剧减小。然而，具有1GΩ电阻器及2GΩ电阻器两者的配置有效地维持较高离子信号且避免汤森放电远远超过常规设置的跌落电压。现在具体参考图4，相对于根据本发明教示的各种方面的系统，最小及最大幕板电流(即，离子发射电流)的振幅以及其之间的差异对于常规系统(即，在不具有镇流电阻器的情况下)显著更大。即，由两个无镇流电阻器迹线(方形及菱形)定义的包络表明，当递送到间隙中的液体在约5.4kV到约6.0kV的电压下实现临界去溶剂化及离子释放(例如，提供最大信号的源设定)时，幕板电流的量值及不稳定性两者均增大，此表明在约6.0kV处图3中所描绘的敏感性的普遍损失之前的信号的不稳定性。现在参考图5，其描绘对应于常规设置(即，无镇流电阻器)中的利血平的m/z的离子色谱，下部迹线表示5.2kV处的ESI信号稳定性(在图3的无镇流电阻器迹线中的平稳期之前)。然而，即使在图3的无镇流电阻器迹线中在约6.0kV处的跌落之前的条件下，在约5.4kV到约6.0kV处如图4中所展示的常规系统中的最小电流与最大电流之间的大包络产生如由图5的上部迹线表明的极具噪声的不稳定信号。即，即使在完全击穿之前(例如，在放电开始处)，针对大于约5.4kV但小于约6.0kV的电源电压，信号仍变得比其电平平稳期“更具噪声”。如上所述，参考图3，针对高于6.0kV的电压，放电持续增大，使得还存在信号强度的普遍损失。
因此，依据图3-5的示范性数据将了解，根据本发明教示的各种方面的方法及系统可被动地使电喷雾电极维持处于相对高ISV以提供最大电离效率，同时降低不必要放电的风险。此外，将了解，根据本发明教示的各种方面的方法及系统可允许ESI电离过程进入更高均匀场以增强性能(例如，针对难以电离化合物及条件)及/或可提供在易用性、易调谐性、信号稳定性、敏感性及稳健性(在信号及电极寿命两者方面)方面的改进。
再次参考图2，另外或另一选择为，示范性质谱仪系统10可包含离子发射电流控制器30，所述离子发射电流控制器通过将由液体样本源的身份的改变所致的离子源组合件的操作条件的改变考虑在内可有效地控制离子发射电流。如上所述，系统10可(举例来说)经由在样本源20与取样针42的入口端42a之间延伸的一或多个流体导管34而流体耦合到样本源20且接收来自样本源20的液体样本，所述样本源例如待分析的样本的贮槽、可注入样本(例如，手动地或经由自动取样器)的输入端口或(例如，HPLC系统的)LC柱。如图2中所展示，在本发明教示的各种方面中，离子发射控制器30可包括导电电极32a，所述导电电极与待从样本源递送的样本液体电连通地安置在远离取样针42的导电部分的一距离处(例如，在液相色谱柱的输出端20a与取样针的入口端42a之间的一位置处)。举例来说，电极32a可耦合到电压源(未展示)或可接地，如图2中示意性地展示。因此，依据本发明教示将了解，当将离子源电压施加到流体样本流动穿过的导电性取样针42时，电极32a与取样针之间的流体路径中的样本流体可传导电流，所述电流的量值至少部分地取决于流体样本的导电性、电极32a与取样针42的导电部分之间的电位差(此电位差与离子源电压成比例)以及取样针42的和样本液体电接触的导电部分与电极32a之间的间隔距离。依据本发明教示将进一步了解，对于给定电位差(例如，施加到取样针42的恒定ISV与接地之间的差异)且对于给定间隔距离，当液体样本的导电性与相对较低导电性液体样本(即，电阻较大)相比较高(即，电阻较小)时，取样针42与电极32a之间的电流将更大。以此方式，电极32a可充当通过将至少一部分转向到电极32a而减小跨越间隙的离子发射电流的分流器。此外，在其中液体样本的导电性较大且因此更可能导致放电的开始的条件下，电极32a将有效地优先减小离子发射电流。因此，虽然常规电喷雾离子方法及系统在样本试验期间的最可能发生放电的周期(例如，在运用高导电性溶剂的梯度洗脱期间)通常将ISV固定在安全地低于汤森放电的可能电平的值，但本发明教示的各种方面可被动地调整离子发射电流以帮助避免放电的开始，而不会在其中不太可能发生放电的样本试验周期期间通过使ISV维持处于次最优电压而不必要地减小电离效率。即，根据本发明教示的系统及方法可计及液体随时间从高导电性液体(例如，H2O)到低导电性溶剂(例如，有机溶剂、乙醇)及其混合物的导电性变化。
以上通过图6及7以非限制性实例方式进行图解说明，这表示样本通过梯度洗脱从LC柱递送到图2的离子源40(取样针42)。在梯度洗脱期间，二元混合物(通常为水与甲醇)可通过计划用于递送在样本试验(图6中的洗脱液组合物迹线)的过程中可改变的精确组合物的一组泵而形成。示范性样本试验由若干基本步骤组成：i)保留步骤，其允许将分析物与干扰盐分离(0-5分钟，图6的洗脱液组合物迹线，98％水/2％甲醇)；ii)接下来，甲醇含量的线性增大，其及时将个别分析物分离(5-10分钟，图6中的洗脱液组合物迹线)；iii)接下来，LC柱清除步骤，其移除高度保留组分(10-15分钟，图6中的洗脱液组合物迹线，98％甲醇/2％水)；及iv)LC柱重新平衡，其准备用于接下来的样本试验的柱(15-20分钟，图6中的洗脱液组合物迹线，98％水/2％甲醇)。在这些步骤期间，在步骤ii)及iii)中，样本分析物通常由质谱仪检测。在此过程期间，流体导管34及取样针42内的液体的变化组成会改变所述路径的导电性，从而使所述路径实际上成为可变电阻器，所述可变电阻器的电阻遵循液体的二元组分的所计划混合。在样本试验的第一个步骤及最后一个步骤处，流体主要为水且因此更具导电性，从而允许取样针远端42b处的较大电流及来自取样针远端42b的较高离子发射电流。图6中的菱形迹线描绘在不具有如本文中另外论述的放电控制的情况下系统中的示范性离子发射电流，且展示在离子源电压经设定以在样本试验的第二个步骤及第三个步骤内提供最优样本电离(其中离子发射电流为约0.5μA，非放电)时在第一个步骤及最后一个步骤内的放电(在约4μA处)。此操作在实现最优分析物电离的同时对于取样针42及远端42b可是特别有害的，严重缩短取样针42及远端42b的寿命。相比之下，虽然以与在图6(5.8kV)中相同的离子源电压操作，但在如图2中所描绘的设置中应用本发明教示的各种方面会在样本试验的所有步骤内将离子发射电流减小到低于放电电平，如图7(方形迹线)中所展示。将电极32a设定为接地电位、将电极32a与取样针42之间的流体导管34的长度设定为具有0.05mm ID的30cm管与1GΩ的限流电阻器52的组合在样本试验的第一个步骤及最后一个步骤内有效地减小离子发射电流，同时在步骤2及3中维持最优电离。以由电极32a移除到接地的“分流”电流图解说明离子发射电流的减小(图7中的菱形迹线)。即，与样本流体电连通的电极32a有效地充当受流体的变化导电性控制的电分配件，使得电流在LC梯度的最易于发生放电且对于样本分析不重要的部分内从取样针42转向，同时切断或减小分配在LC梯度的不太可能发生放电及检测分析物的部分内的“分流”电流。所述工作是在配备有Turbo V离子源的API 4000质谱仪系统上执行。离子源在300℃下操作且LC流速为5μL/min。
在如图2中示意性地描绘的各种方面中，系统可另外包含可(举例来说)在控制器(未展示)的控制下经由电开关而选择性地耦合到接地(或电压源)的一或多个额外电极(例如，电极32b)。因此，可调整取样针42的和样本液体电接触的导电部分与电极32a之间的间隔距离，以便调整可从离子发射电流转向的电流的量值，举例来说，这取决于液体样本的导电性。
根据本发明教示的各种方面，本文中还提供用于操作质谱仪系统的电喷雾离子源的方法。举例来说，用于操作电喷雾离子源的方法可包括：将液体样本从电喷雾电极的入口端传输到所述电喷雾电极的出口端，所述出口端安置在电离室中以将所述液体样本从所述电喷雾电极的所述出口端排放到所述电离室中，所述电离室与形成于质谱仪系统的对电极中(例如，延伸穿过所述对电极)的取样孔流体连通；加热所述电离室；操作电源来为含有所述电喷雾电极及所述对电极的电路提供电力，以在从所述电喷雾电极排放后所述液体样本的至少一部分被电离时，在所述电喷雾电极与所述取样孔之间产生离子发射电流；及控制所述离子发射电流，以在大体上不更改由所述电源提供到所述电路的所述电位(电压、电动势)的情况下限制所述电喷雾电极与所述对电极之间的放电的开始。在一些方面中，所述发射电流可维持处于约0.5μA到约10μA的范围内(例如，处于介于约0.5μA到约3μA之间的范围内)，而来自所述电喷雾电极的所述液体样本的流速可维持处于小于1mL/min的范围内(例如，处于约1μL/min到约100μL/min的范围内)。
根据本发明教示的各种方面，可以多种方式控制离子发射电流。举例来说，串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间的一或多个限流电阻器可限制放电的开始。在一些相关方面中，所述一或多个限流电阻器可展现介于从约1GΩ到3GΩ的范围内的总电阻。另外或另一选择为，在离子源的正常操作条件下，所述一或多个限流电阻器展现介于从所述电喷雾电极与所述对电极之间的空气隙的电阻的约20％到约100％的范围内的总电阻，在所述正常操作条件下，离子发射电流是在所述电喷雾电极与所述对电极之间不放电的情况下产生。
在各种方面中，另外或另一选择为，所述离子发射电流可经由安置在所述电喷雾电极的所述入口端上游且与所述液体样本电连通的分流电极而控制，所述分流电极经配置以通过将所述电喷雾电极与所述取样孔之间的电流的至少一部分转向到所述分流电极而限制放电的开始。在相关方面中，举例来说，可调整所述分流电极与所述电喷雾电极之间的距离，以便调整所述经转向电流。举例来说，所述距离可是基于所述液体样本的导电性。
本文中所使用的章节标题仅是出于组织目的，且不应解释为具限制性。虽然结合各种实施例描述了发明人的教示，但并不打算将发明人的教示限制于此些实施例。相反，发明人的教示涵盖各种替代形式、修改形式及等效形式，如所属领域的技术人员将了解。

Claims (18)

1.一种用于产生离子以供质谱仪分析的电喷雾离子源组合件，所述电喷雾离子源组合件包括：
离子源壳体，所述离子源壳体界定电离室，所述电离室被配置为与质谱仪系统的取样孔流体连通地安置，所述取样孔形成于对电极中；
至少一个加热器，所述至少一个加热器用于加热所述电离室；
电喷雾电极，所述电喷雾电极界定轴向开孔，所述轴向开孔穿过所述电喷雾电极以用于将在所述电喷雾电极的入口端处从样本源接收的液体样本传输到出口端，所述出口端用于将所述液体样本从所述电喷雾电极排放到所述电离室中；
电源，所述电源被配置为向含有所述电喷雾电极及所述对电极的电路提供电压，以便在所述液体样本的至少一部分在从所述电喷雾电极排放后被电离时，在所述电喷雾电极与所述取样孔之间产生离子发射电流；及
离子发射电流控制器，所述离子发射电流控制器被配置为在不更改由所述电源提供到所述电路的所述电压的情况下限制所述电喷雾电极与所述对电极之间的放电的开始，
其中所述离子发射电流控制器包括安置在所述电喷雾电极的所述入口端上游且与所述液体样本电连通的分流电极，其中来自所述电源的电流的至少一部分经由所述液体样本被转向到所述分流电极，并且其中被转向的电流的值基于所述液体样本的在所述电喷雾电极与所述分流电极之间的部分的导电性。
2.根据权利要求1所述的电喷雾离子源组合件，其中所述离子发射电流控制器包括串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间的一个或多个限流电阻器，其中所述一个或多个限流电阻器展现介于从1GΩ到3GΩ的范围内的总电阻。
3.根据权利要求1所述的电喷雾离子源组合件，其中所述离子发射电流控制器包括串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间的一个或多个限流电阻器，并且其中在离子源的正常操作条件下，所述一个或多个限流电阻器展现介于所述电喷雾电极与所述对电极之间的空气隙的电阻的从20％到100％的范围内的总电阻，在所述正常操作条件下，离子发射电流在所述电喷雾电极与所述对电极之间不放电的情况下产生。
4.根据权利要求1所述的电喷雾离子源组合件，其中所述离子发射电流控制器包括安置在所述电喷雾电极的所述入口端上游不同距离处的多个分流电极，其中所述多个分流电极中的一者基于所述液体样本的导电性而选择性地接地。
5.根据权利要求1所述的电喷雾离子源组合件，其中所述电喷雾电极包括金属化硅石毛细管。
6.根据权利要求5所述的电喷雾离子源组合件，其中所述电喷雾电极的所述出口端的形状被控制以便减小所述出口端处的电场。
7.根据权利要求1所述的电喷雾离子源组合件，其中所述离子发射电流控制器被配置为使所述离子发射电流维持低于10μA。
8.根据权利要求1所述的电喷雾离子源组合件，其中所述离子发射电流控制器被配置为使所述离子发射电流维持处于0.5μA到10μA的范围内。
9.根据权利要求1所述的电喷雾离子源组合件，其中所述电喷雾电极中的所述液体样本的流速被维持处于小于1mL/min的范围内。
10.根据权利要求1所述的电喷雾离子源组合件，其中所述电源被配置为向所述电喷雾电极提供介于2000V到6000V的范围内的DC电压。
11.一种质谱仪系统，所述质谱仪系统包括：
液相色谱LC柱，所述LC柱用于提供待分析的液体样本；
电喷雾离子源，所述电喷雾离子源与所述LC柱流体连通，所述电喷雾离子源包括：
离子源壳体，所述离子源壳体界定电离室；
至少一个加热器，所述至少一个加热器用于加热所述电离室；
电喷雾电极，所述电喷雾电极界定轴向开孔，所述轴向开孔穿过所述电喷雾电极以用于将在所述电喷雾电极的入口端处从所述LC柱接收的液体样本传输到出口端，所述出口端用于将所述液体样本从所述电喷雾电极排放到所述电离室中；及质量分析器，所述质量分析器用于分析由所述电喷雾离子源产生的离子，其中所述离子由所述质量分析器通过对电极中的取样孔而接收，所述取样孔与所述电离室流体连通；
电源，所述电源被配置为向含有所述电喷雾电极及所述对电极的电路提供电压，以便在所述液体样本的至少一部分在从所述电喷雾电极排放后被电离时，在所述电喷雾电极与所述取样孔之间产生离子发射电流；及
离子发射电流控制器，所述离子发射电流控制器被配置为在不更改由所述电源提供到所述电路的所述电压的情况下防止所述电喷雾电极与所述对电极之间发生电弧作用，其中所述离子发射电流控制器包括：
分流电极，所述分流电极安置在所述LC柱与所述电喷雾电极的所述出口端之间，所述分流电极被配置为与所述液体样本电连通，其中基于所述液体样本的在所述电喷雾电极的所述出口端与所述分流电极之间的部分的导电性，所述电源与所述电喷雾电极之间的电流的至少一部分经由所述液体样本被转向到所述分流电极。
12.根据权利要求11所述的质谱仪系统，其中串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间的一个或多个限流电阻器展现介于从1GΩ到3GΩ的范围内的总电阻。
13.根据权利要求11所述的质谱仪系统，其中离子发射电流控制器被配置为在不更改由所述电源提供的所述电压的情况下使所述离子发射电流维持低于10μA。
14.一种用于操作质谱仪系统的电喷雾离子源的方法，所述方法包括：
将液体样本从电喷雾电极的入口端传输到所述电喷雾电极的出口端，所述出口端安置在电离室中以便将所述液体样本从所述电喷雾电极的所述出口端排放到所述电离室中，所述电离室与形成于质谱仪系统的对电极中的取样孔流体连通；
加热所述电离室；
操作电源来向含有所述电喷雾电极及所述对电极的电路提供电压，以便在所述液体样本的至少一部分在从所述电喷雾电极排放后被电离时，在所述电喷雾电极与所述取样孔之间产生离子发射电流；及
控制所述离子发射电流，以便在不更改由所述电源提供到所述电路的所述电压的情况下限制所述电喷雾电极与所述对电极之间的放电的开始，
其中安置在所述电喷雾电极的所述入口端上游且与所述液体样本电连通的分流电极，通过将所述电源与所述电喷雾电极之间的电流的至少一部分经由所述液体样本转向到所述分流电极，而限制放电的所述开始。
15.根据权利要求14所述的方法，其中串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间的一个或多个限流电阻器限制放电的所述开始，并且其中所述一个或多个限流电阻器展现介于从1GΩ到3GΩ的范围内的总电阻。
16.根据权利要求14所述的方法，其中串联安置在所述电路中介于所述电源与所述电喷雾电极之间的一个或多个限流电阻器限制放电的所述开始，并且其中在所述电喷雾离子源的正常操作条件下，所述一个或多个限流电阻器展现介于所述电喷雾电极与所述对电极之间的空气隙的电阻的从20％到100％的范围内的总电阻，在所述正常操作条件下，离子发射电流在所述电喷雾电极与所述对电极之间不放电的情况下产生。
17.根据权利要求14所述的方法，其中控制所述离子发射电流包括调整所述分流电极与所述电喷雾电极之间的距离，其中所述距离基于所述液体样本的导电性。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述离子发射电流被维持处于0.5μA到10μA的范围内。
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