CN108604528A - 具有激光解吸离子源和长使用寿命的激光系统的质谱仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有激光解吸离子源的质谱仪，具体来说用于使用基质辅助激光解吸/电离MALDI的电离过程。提出一种用于所述激光解吸离子源的具有光学激光光斑控制的激光系统，其中通过反射镜系统上的时间可变角偏转产生的激光光斑偏移不是在激光束已离开倍频晶体系统之后在频率增加的激光束上进行，而是在能量倍增之前或在能量倍增的过程中在所述激光束上进行。通过所述反射镜系统偏转小角度的所述激光束借助于合适的高质量平场光学单元转换成平行偏移的激光束，所述激光束接着通过倍频晶体。在从所述倍频晶体系统出射之后，平行偏移的光束借助于合适的平场光学单元转换成稍微成角度的光束，然后所述成角度的光束在样品上产生所述光斑偏移。借助于所述激光束在所述倍频晶体中的恒定时间变化的平行偏移，所述倍频晶体经过平缓处理，从而增加了所述晶体的使用寿命。

Description

具有激光解吸离子源和长使用寿命的激光系统的质谱仪
技术领域
本发明涉及一种具有激光解吸离子源的质谱仪，其借助于来自样品支架的激光解吸使样品的分析物分子电离，具体来说借助于基质辅助激光解吸使样品的分析物分子电离。相关的激光系统具有延长的使用寿命。
背景技术
在过去的二十年，生物大分子的质谱分析中已经建立了两种类型的电离：基质辅助激光解吸电离(MALDI)和电喷雾电离(ESI)。待分析的生物大分子在下文中称为分析物分子。在MALDI方法中，通常在样品支架的表面上以固体多晶基质层制备分析物分子并且主要进行单电离，而在ESI方法中，将分析物分子溶解于液体中并且进行多次电离。正是这两种方法首次使得用于基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究的生物大分子的质谱分析成为可能；它们的发明人John B.Fenn和Koichi Tanaka在2002年被授予诺贝尔化学奖。
近年来，通过从氮激光器转换为具有更长使用寿命的固态UV激光器，特别是通过使用光束生成和空间调制光束轮廓来提高离子产额，基质辅助激光解吸和电离已经得到持续改进。同等文献DE 10 2004 044 196 A1、GB 2 421 352 B和US 7,235,781 B2(A.Haase等人，2004年)中已经描述了光束生成方法和相应的激光系统，其商业名称为“smartbeam”。
“smartbeam”是基于这样的发现：即当激光光斑非常小、降至几微米时，样品材料的电离率大大提高。然而，在这些小的激光光斑中仅形成相对较少的离子，因此有利的是同时生成多个光斑，即，使用激光光斑的图案。
在通过基质辅助激光解吸(MALDI)对样品进行电离的飞行时间质谱仪中，激光束通常借助于固定调节的透镜和反射镜聚焦到样品支架上的样品上，使得具有期望的直径和能量密度的激光光斑(或这种激光光斑的图案)在样品支架上最佳地指定具有高灵敏度的位置处撞击离子源。样品支架上的样品含有一层薄的基质物质微晶体，其中的每一种微晶体都内嵌了少量的分析物分子。样品各自通过样品支架的机械移动而移入激光光斑的焦点。来自通常是脉冲UV激光器的激光器的光脉冲产生样品材料的等离子云，其中产生基质和分析物分子的离子。
MALDI激光器的现代实施例(参见DE 10 2004 044 196 A1；A.Haase等人，2004年，对应于GB 2 421 352 B；US 7,235,781 B2)不仅产生单个照射光斑，而且同时产生多个照射光斑的图案，因此光斑直径和能量密度可以得到优化，以此方式使得分析物离子的实现产量可以高出十到一百倍。例如，所述图案可以含有4个、9个或16个正方形布置的照射光斑，但也可以含有7个或19个六边形布置的光斑。样品材料更经济的使用可以提高样品的利用率。
公开文献DE 10 2013 018469 A1(A.Haase；对应于GB 2 521 730 A和US 9,741,550 B2)阐述了一种用于以正方形布置生成具有五个或九个光斑的光斑图案的非常简单且低成本的方法。
生成图案使每个分析物分子的离子产量提高远远超过10倍，并相应地减少了样品消耗；这对于薄组织切片上的成像质谱分析尤其重要。由于现代质谱仪设计的光谱采集重复率为每秒10,000个光谱以上，因此如果目标是避免使用昂贵的高性能激光器，则生成光斑图案的能效非常重要。
专利说明书DE 10 2011 112 649 B4(A.Haase等人；也参见US 8,872,102 B2和GB2 495 805 A)提出了一种用于MALDI应用的激光系统，其允许激光光斑(或激光光斑图案)在样品上的光学移动，因此与通过机械缓慢样品支架板的移动可以实现的扫描相比有利于样品的更快速、更低惯性扫描。时间可变光斑控制基于两个小的低惯性检流计反射镜，其将UV光束偏转到UV光束直径为毫米量级的位置。这里的光束通过两个空间方向上的微小角度偏转；所述偏转接着借助于望远镜和大直径透镜转换为微小激光光斑或具有几百微米边缘长度的正方形区域中的激光光斑图案的移动。快速检流计反射镜有时可以在小于100微秒内移动光斑，这与每秒10,000次激光发射所需的激光脉冲频率充分对应。所引用的专利说明书DE 10 2011 112 649 B4及其全部内容将通过引用包括在此。图1示出了时间可变激光光斑控制的原理。
专利说明书DE 10 2011 112 649 B4中描述的激光系统具有数十亿次激光发射的使用寿命。对于全发射能力下的连续操作，这对应于大约35天的使用寿命；每周五天操作八小时，使用寿命约为150天。这种使用寿命还有待改进。需要具有更长使用寿命的激光系统，例如十倍使用寿命。
调查显示，使用寿命受倍频晶体退化的限制。三倍频晶体的光束出射部位特别受到影响，因为这里UV光束分解表面上不可避免的微小颗粒或有机分子的沉积物，并因此产生吸收持续增加的部位。从根本上不可能完全去除仅在微量痕量浓度下出现的有机物质。甚至似乎有导致微小颗粒和有机分子迁移到三倍频晶体表面的机制。
众所周知，这种三倍频晶体的使用寿命可以通过平行偏移晶体来增加，使得这里直径仅有几百微米的UV光束总是在新的位置从表面出射。这种平行偏移从根本上需要极高的精度，因为即使最轻微的倾斜也会大大降低晶体的非线性效应。这种偏移机制复杂且昂贵；此外，机电驱动元件例如通过磨损而造成周围气体的污染。
专利说明书US 7,460,569 B2(Van Saarlos；2008年)描述了如何通过相对于轴线倾斜并围绕光束旋转的平面平行板产生激光束的平行偏移。旋转使光束通过倍频晶体执行圆形移动，从而增加了使用寿命。第二可旋转的平面平行板将光束移回到初始轴线。
专利说明书US 8,885,246 B2(D.Horain等人，2009年)描述了平面平行板的额外倾斜移动如何不仅能够实现激光束的圆形平行移动，而且还能够实现利用晶体整个表面的扫描。它还描述了第二板如何不依赖于第一板而倾斜，以便将光束准确地返回到初始轴线，因为折射率随着光束波长而变化。
两个专利说明书中描述的布置都需要非常精确地操作的机电驱动器，这又会污染周围气体。因此仍然需要用激光解吸离子源、特别是MALDI源延长用于质谱仪的激光系统的使用寿命的方法和装置。
发明内容
对于具有激光解吸离子源的质谱仪，提出了一种具有时间可变光学激光光斑控制的激光系统，其中借助于反射镜系统(例如在两个检流计反射镜处)中的角偏转产生的激光光斑偏移不是在激光束已离开倍频晶体系统之后在频率增加的激光束上进行，而是在能量倍增之前或期间在激光束上进行。通过反射镜偏转小角度的光束被高质量的平场光学系统转换成平行偏移的激光束，所述激光束接着通过倍频晶体(例如双倍频晶体和三倍频晶体)。在从倍频晶体系统出射之后，平行偏移的光束通过第二平场光学系统转换回稍微成角度的光束，然后所述光束以已知的方式在样品上引起光斑偏移。因此，样品的均匀扫描会自动导致倍频晶体的均匀扫描。激光束在倍频晶体系统前方或在倍频晶体系统内的平行偏移导致来自倍频晶体的频率增加的激光束的出射部位以期望的方式与样品上的光斑控制一起偏移，从而增加了使用寿命。
因此，本发明涉及一种质谱仪(例如用于成像质谱分析)，其具有借助于激光解吸(例如经由MALDI)使样品支架上的样品电离的离子源并且含有用于此目的的激光系统且具有检测所产生的离子的质量分析仪。所述激光系统包括以下子系统：a)激光器(例如IR激光器)，其用于生成长波长光的激光束脉冲；b)倍频晶体系统，其用于从长波长光的激光束脉冲生成短波长光的激光束脉冲；c)反射镜系统，其用于借助激光束脉冲的角偏转对样品支架上的激光光斑进行位置控制；d)在反射镜系统后方的第一平场光学系统，其用于将激光束脉冲的角偏转转变成平行偏移(例如平行于倍频晶体系统的轴线)；以及e)在倍频晶体系统后方的第二平场光学系统，其用于将平行偏移转变回短波长光的激光束脉冲的角偏转。
反射镜系统优选地含有在与样品支架的表面成直角的两个空间方向上偏转激光光斑的两个可移动的反射镜，例如一个或两个检流计反射镜。所有借助于反射使光偏转的元件在本公开的上下文中基本被视为反射镜。
不同的实施例可以另外具有用于在样品支架的表面上生成激光光斑图案的图案生成器。
质量分析仪优选为具有轴向或正交离子注入(TOF-MS)的飞行时间分析仪、离子回旋共振分析仪(ICR-MS)、射频电压离子阱(IT-MS)或Kingdon型静电离子阱。
第一平场光学系统可以位于倍频晶体系统的前方。在这种情况下，所有后续的倍频晶体都受益于激光束偏移和相关的材料保存。
在不同实施例中，倍频晶体系统可以具有两个(或更多)倍频晶体，例如一个双倍频晶体和一个三倍频晶体。第一倍频晶体可以从红外相干光产生可见绿色相干光，第二倍频晶体可以从可见绿色相干光和红外相干光产生紫外相干光。在某些实施例中，反射镜系统和第一平场光学系统可以位于倍频晶体之间。三倍频晶体的使用寿命尤其可以受益于连续的激光束偏移，因为晶体中的退化过程被放大，光子能量更高。
在不同实施例中，可以提供望远镜以展开短波长光的成角度偏转的激光束脉冲。此外，可以提供物镜以将展开的激光束聚焦在样品支架上的激光光斑中。
本发明还涉及一种操作具有激光解吸离子源的质谱仪的方法，所述质谱仪的激光系统生成长波长光的激光束脉冲，倍频晶体系统从所述长波长光的激光束脉冲产生短波长光的激光束脉冲，所述短波长光的激光束脉冲接着被导引到样品支架以便在样品支架处通过激光解吸生成离子，所述离子在质量分析仪中进行检测，并且反射镜系统使激光束偏转一定角度以使得样品支架上的区域经过扫描或采样。在反射镜系统的下游，激光束脉冲通过第一平场光学系统，所述第一平场光学系统将角偏转转换为平行偏移。在倍频晶体系统的下游，短波长光的激光束脉冲通过第二平场光学系统，所述第二平场光学系统将平行偏移转换回角偏转。
附图说明
图1示出了MALDI飞行时间质谱仪的大大简化的示意图，其布置与现有技术相对应。
图2再次描绘了在开普勒望远镜(9)前方的区域中的新布置的大大简化的示意性实例。在红外激光器(2)中生成的例如1064纳米的IR光束在其进入倍频晶体(5)和(6)之前通过两个检流计反射镜(7)和(8)在两个空间方向上偏转。高精度平场光学系统(3)将角偏转的IR光束转变成在此极其平行于倍频晶体(5)和(6)的轴线延行但取决于角度偏移成或多或少平行的光束。从三倍频晶体(6)出射的UV光束，例如在355纳米处的三次谐波生成-THG，接着通过第二平场光学系统(4)转变回角偏转的光束。由于光斑控制通常扫描样品支架(13)上的激光光斑的整个移动范围，这种布置充分利用倍频晶体(5)和(6)的体积，特别是三倍频晶体(6)的出射表面；所以这能增加激光系统(1)的使用寿命。
图3是开普勒望远镜(9)前方的图2的新实例布置的放大图。
图4描绘倍频晶体(5、6)相对于反射镜系统(7、8)和近场光学系统(3、4)的替代布置。
具体实施方式
图1示出了具有飞行时间分析仪(21)和激光系统(1)的MALDI飞行时间质谱仪的大大简化的示意图，所述激光系统借助于包括两个检流计反射镜(7、8)的反射镜系统来控制样品支架板(13)上的光脉冲的激光光斑位置。激光脉冲在红外激光器(2)中生成，其能量在双倍频晶体(5)中加倍，并且在三倍频晶体(6)中至少部分地转换成UV。在反射镜系统中，UV光束通过两个检流计反射镜(7)和(8)在两个空间方向上偏转。偏转的激光束接着在开普勒望远镜(9)中展开并取决于角偏转而平行偏移。反射镜(10)将出射激光束引导到物镜(11)的正中心，并减小角偏转。取决于角偏转，光束在中心但是以稍微不同的角度通过物镜(11)，从而偏移样品支架板(13)上的光斑图案的位置。在激光光斑图案的等离子体云中生成的离子通过光阑(14)和(15)处的电压而加速以形成离子束(18)，所述离子束通过两个偏转聚光器(16)和(17)以校正其轨迹，并通过反射器(19)聚焦到检测器(20)上。此布置与现有技术相对应。
这里应注意的是，在开普勒望远镜(9)内的光束导引更加复杂，并且为了简单起见，图1没有实际地再现它，但是该图确实恰当地再现了望远镜(9)对激光光束的外部效应。另外，未示出其它光学元件，例如透镜，其用于校正来自激光器(2)的由于热透镜而发散的IR光束，并且通过倍频晶体(5、6)生成非常窄的光束。但是，这些必要的光学元件对于所属领域的技术人员来说是已知的，无需任何进一步的解释。
对于具有激光解吸离子源的质谱仪，现在提出一种激光系统，利用所述激光系统，减少对倍频系统的出射表面的不断增加的损坏不是通过以指定的时间间隔机械平行偏移晶体之一以提供用于入射激光束的新出射部位来实现，而是通过连续光学平行偏移激光光束使得使用晶体的整个出射表面来实现。这也减少了激光器停留在晶体上相同光斑上的时间，很大程度上防止了在一个光斑上的累积退化过程。然而，没有使用具有机电驱动器的平面平行板进行旋转和倾斜，而是使用例如由检流计反射镜组成的反射镜系统，其偏转特性不随波长而变化(并且此外质量相对较低且因此惯性较低)。
为此并且如图2以举例的方式示出的，这里由两个检流计反射镜(7)和(8)处的角偏转产生的激光光斑的偏移不是在UV光束已经从三倍频晶体(6)出射之后施加到所述UV光束，而是在能量倍增之前施加到红外光束。由检流计反射镜(7)和(8)以小角度偏转的IR光束被高质量的平场光学系统(3)转换成IR光束，所述IR光束非常精确地平行于倍频晶体(5)和(6)的轴线偏移，且接着通过两个倍频晶体(5)和(6)，在所述过程中将其量子能量部分地增加三倍。在从三倍频晶体(6)出射之后，另一个平场光学系统(4)将平行偏移的光束转换回成角度的光束，所述光束接着以已知的方式在样品上引起光斑偏移。
图3示出了图2的IR光束的角偏转原理的放大图。然而，这里应当指出，图3是用于说明本发明的基本构思的简化示意图。这里没有示出很多细节。例如，需要借助于透镜使由于激光器(2)的出射镜中的热透镜而发散的IR光束再次平行。平场光学系统(3)还用于将激光束减小到几百微米的直径，以便在倍频晶体中生成足够高的光子密度。最后，UV光束也可以通过装置以生成光斑图案并通过可以将强度调节几个数量级的可变光束衰减器，但这里为了清楚起见也未示出这些装置。
由于对于大多数应用，样品支架(13)上的激光光斑控制对几百平方微米的完整可用表面进行扫描或采样，所以样品上的激光光斑控制借助于三倍频晶体中的直径为几百微米的窄红外光束的平行偏移而充分利用三倍频晶体(6)的出射表面，所述出射表面例如具有边长约为三毫米的适用的正方形横截面。因此，由有机分子分解引起的表面污染减少了大约十倍至一百倍，从而延长了使用寿命。
这里应注意，延长倍频晶体的使用寿命的另一个非常简单的过程可在于放大晶体并因此扩大可用于光束通过的区域。适用晶体体积越大，在扫描或采样期间晶体的相关部分体积接受光子的时间就越短。
平场光学系统是具有特别好的校正的透镜系统。然而，平场光学系统(3)和(4)只需要对所使用的波长进行良好校正，因为色差不起任何作用。因此，在给出的实例中平场光学系统(3)仅需要针对红外光束进行校正，而无需针对UV光束进行校正。如果第一平场光学系统(3)位于两个倍频晶体之间，例如在如图4所示的双倍频晶体(5)与三倍频晶体(6)之间，则待校正的波长可以在例如绿色可见区域(另外可能在红外区域)。在这两种情况下，都可以使用相对低价型的玻璃。然而，对于所示的实施例，第二平场光学系统(4)必须由例如石英玻璃等UV透射材料制成，但同样仅针对此波长进行光学校正。
为了清楚起见，图4中省略了通常需要用来调整晶体(5)与(6)之间的激光束直径的透镜。
根据本发明的三倍频晶体(6)的整个出射表面的快速扫描远优于倍频晶体的机械平行偏移或使用平面平行板来偏移光束。机械偏移、旋转或倾斜与所使用的激光脉冲速率相比非常缓慢，使得出射部位以10千赫兹的脉冲速率连续受到许多激光发射。对于所提出的快速光学扫描情况不同。整个区域的连续扫描意味着每次激光发射都会撞击晶体出射表面的新部位，每个部位都有一定的时间再生，直到整个区域被完全扫描，然后再次转向这个部位并且光束再次通过所述部位。例如，对具有每个直径为五微米的九个激光光斑的图案的边长0.3毫米的正方形样品区域进行全面扫描或采样需要1000多次激光发射；因此每个出射部位具有约0.1秒进行再生。
某些实施例的另一重要优点是在红外波长范围内使用检流计反射镜，例如在1064纳米处使用检流计反射镜。这里的破坏极限比UV波长范围的破坏极限低得多-低高达10倍。因此，在此位置的激光束可以比在UV范围内小。这使得有可能通过检流计反射镜将样品上的位置偏移的精度提高约三倍。这意味着偏转系统更耐受例如温度波动等外部干扰。
本发明可以使用不同类型的质谱仪。利用激光系统产生的分析物离子可以优选在具有轴向离子注入的特殊MALDI飞行时间质谱仪中检测和分析，如图1和2中示意性所示。然而，也可以将分析物离子供给其它类型的质量分析仪进行分析，例如具有正交离子注入(OTOF-MS)的飞行时间质谱仪、离子回旋共振质谱仪(ICR-MS)、射频离子阱质谱仪(IT-MS)或Kingdon型静电离子阱质谱仪。
所示的实例中描述了具有两个晶体的倍频晶体系统。然而，应理解，还可设想以单步或两步以上进行光子能量的频率增加的应用(一个晶体、两个晶体、三个晶体等)。因此实例不应被视为限制。
上文的解释中提到了MALDI。然而，这里所示的原理可以用其它激光解吸/电离机制来实现，而不一定必须将样品分子嵌入基质中。在这方面，本公开必须以相应广泛的方式来理解。
除了通过示例描述的实施例之外，还可以设想本发明的其它实施例。在了解本公开的情况下，所属领域的技术人员可以容易地设计用于质谱仪的激光系统的其它有利实施例，所述实施例将属于所附权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种质谱仪，其包括借助于激光解吸使样品支架(13)上的样品电离的离子源，并且为此目的包括激光系统(1)和检测所产生的离子的质量分析仪，其中所述激光系统(1)包括以下子系统：
a)激光器(2)，其用于生成长波长光的激光束脉冲，
b)倍频晶体系统(5，6)，其用于从所述长波长光的激光束脉冲生成短波长光的激光束脉冲，
c)反射镜系统(7，8)，其用于借助激光束脉冲的角偏转对所述样品支架(13)上的激光光斑进行位置控制，
d)在所述反射镜系统(7，8)后方的第一平场光学系统(3)，其用于将所述激光束脉冲的所述角偏转转变成平行偏移，以及
e)在所述倍频晶体系统(5，6)后方的第二平场光学系统(4)，其用于将所述平行偏移转变回所述短波长光的激光束脉冲的角偏转。
2.根据权利要求1所述的质谱仪，其特征在于，所述反射镜系统含有在与所述样品支架(13)的表面成直角的两个空间方向上偏转所述激光光斑的两个可移动的反射镜(7，8)。
3.根据权利要求2所述的质谱仪，其特征在于，所述反射镜系统含有一个或两个检流计反射镜(7，8)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的质谱仪，其特征在于，其进一步包括用于在所述样品支架(13)的表面上生成激光光斑图案的图案生成器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的质谱仪，其特征在于，所述质量分析仪是具有轴向或正交离子注入(TOF-MS)的飞行时间分析仪、离子回旋共振分析仪(ICR-MS)、射频电压离子阱(IT-MS)或Kingdon型静电离子阱中的一个。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的质谱仪，其特征在于，所述第一平场光学系统(3)位于所述倍频晶体系统(5，6)前方。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的质谱仪，其特征在于，所述倍频晶体系统具有两个倍频晶体(5，6)。
8.根据权利要求7所述的质谱仪，其特征在于，第一倍频晶体(5)从红外相干光产生可见绿色相干光，并且第二倍频晶体(6)从所述可见绿色相干光和所述红外相干光产生紫外相干光。
9.根据权利要求7或8所述的质谱仪，其特征在于，所述反射镜系统(7，8)和所述第一平场光学系统(3)位于所述倍频晶体(5，6)之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的质谱仪，其特征在于，所述激光(2)产生红外激光脉冲。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的质谱仪，其特征在于，所述离子源根据MALDI原理操作。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的质谱仪，其特征在于，其进一步包括用于展开成角度偏转的所述短波长光的激光束脉冲的望远镜(9)。
13.根据权利要求12所述的质谱仪，其特征在于，其进一步包括用于将展开的激光聚焦在所述样品支架(13)上的激光光斑中的物镜(11)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的质谱仪，其特征在于，平行于所述倍频晶体系统(5，6)的轴线执行所述平行偏移。
15.一种操作具有激光解吸离子源的质谱仪的方法，所述质谱仪的激光系统生成长波长光的激光束脉冲，倍频晶体系统接着将所述长波长光的激光束脉冲转变成短波长光的激光束脉冲，所述短波长光的激光束脉冲接着被导引到样品支架以便在所述样品支架处通过激光解吸生成离子，所述离子在质量分析仪中进行检测，并且反射镜系统使所述激光束脉冲偏转一定角度以使得所述样品支架上的区域经过扫描或采样，
其特征在于，
在所述反射镜系统的下游，所述激光束脉冲通过第一平场光学系统，所述第一平场光学系统将角偏转转变为平行偏移，并且在所述倍频晶体系统的下游，所述短波长光的激光束脉冲通过第二平场光学系统，所述第二平场光学系统将所述平行偏移转变回角偏转。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111554561A (zh) * 2019-02-08 2020-08-18 布鲁克道尔顿有限公司 在成像质谱法中跨越长测量时间段维持光谱质量
CN115376881A (zh) * 2022-10-10 2022-11-22 山东省科学院激光研究所 一种用于双束激光质谱电离源的双光路延时可调装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109807471B (zh) * 2019-02-01 2024-03-26 佛山科学技术学院 一种激光打标装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001350166A (ja) * 2000-06-09 2001-12-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 不可視波長領域レーザ光の光軸位置調整方法
CN1145244C (zh) * 1998-03-13 2004-04-07 索尼株式会社 波长转换器
CN201937162U (zh) * 2011-01-13 2011-08-17 苏州德龙激光有限公司 半导体二极管泵浦10W级355nm紫外激光器
US20130056628A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Armin Holle Laser spot control in maldi mass spectrometers

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPS266302A0 (en) 2002-05-30 2002-06-20 Clvr Pty Ltd Solid state uv laser
DE102004044196B4 (de) 2004-09-14 2019-03-07 Bruker Daltonik Gmbh Massenspektrometer mit einem Lasersystem für die Ionisation einer Probe durch matrixunterstützte Laserdesorption in der massenspektrometrischen Analyse
US20120185115A1 (en) * 2007-10-05 2012-07-19 Jason Dean Laserbot: programmable robotic apparatus with laser
US8872102B2 (en) 2008-01-17 2014-10-28 Indian University Research and Technology Corporation Ion mobility spectrometer and method of operating same
FR2938935B1 (fr) * 2008-11-21 2011-05-06 Eolite Systems Dispositif d'allongement de la duree de vie d'un systeme optique non lineaire soumis au rayonnement d'un faisceau laser intense et source optique non lineaire comprenant ce dispositif
DE102011116405B4 (de) * 2011-10-19 2013-11-28 Bruker Daltonik Gmbh Massenspektrometer mit MALDI-Lasersystem
DE102013018496B4 (de) 2013-11-04 2016-04-28 Bruker Daltonik Gmbh Massenspektrometer mit Laserspotmuster für MALDI

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1145244C (zh) * 1998-03-13 2004-04-07 索尼株式会社 波长转换器
JP2001350166A (ja) * 2000-06-09 2001-12-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 不可視波長領域レーザ光の光軸位置調整方法
CN201937162U (zh) * 2011-01-13 2011-08-17 苏州德龙激光有限公司 半导体二极管泵浦10W级355nm紫外激光器
US20130056628A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Armin Holle Laser spot control in maldi mass spectrometers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111554561A (zh) * 2019-02-08 2020-08-18 布鲁克道尔顿有限公司 在成像质谱法中跨越长测量时间段维持光谱质量
CN115376881A (zh) * 2022-10-10 2022-11-22 山东省科学院激光研究所 一种用于双束激光质谱电离源的双光路延时可调装置

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