CN109075016A - 用于敞开式电离离子源的封装件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种敞开式电离离子源，其包括布置成且适于从靶产生分析物离子的第一设备以及围绕该第一设备的封装件。该封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口。敞开式电离离子源还包括第二设备，该第二设备布置成且适于借助一个或多个进气口为封装件供应第一气体，从而在使用中将该封装件保持在大于大气压的压力下。

Description

用于敞开式电离离子源的封装件
相关申请的交叉引用
本申请要求在2016年5月13日递交的英国专利申请第1608401.4号的优先权和权益。该申请的全部内容通过引用并入在本文中。
技术领域
本发明总体涉及质谱仪，尤其涉及用于诸如解吸电喷雾电离(DesorptionElectrospray Ionisation，DESI)质谱的敞开式电离质谱的方法和装置。
背景技术
大量不同的敞开式电离离子源是已知的。敞开式电离源的特征是在外界条件下(即与在真空下相对)产生分析物离子的能力。
解吸电喷雾电离(DESI)为敞开式电离技术，其允许对表面的直接且快速分析而不明确需要在先样本制备。将(初级)带电液滴的喷雾喷射到表面上，并且借助传递毛细管将随后射出的携带经解吸的分析物离子的(二次)液滴导向到质谱仪和/或离子迁移谱仪或分析仪的大气压力界面。
在许多敞开式电离技术(包括解吸电喷雾电离(DESI))中的电离过程发生在环境大气中。因此，诸如室温和湿度等的因素会对离子源的性能产生影响。
此外，在周围环境中存在的空气所带的化合物可能与离子源交互且可能被电离，导致生成不是来自被分析的样本的质谱峰。这些峰会随时间改变，且可能在与感兴趣的分析物离子相同的质量范围内。
此外，许多敞开式电离技术具有安全问题，例如由于在大气中存在的或用户以其它方式可访问的离子源(例如溶剂、激光束等)或样本的潜在有害方面。
美国专利第7,847,244号(Venter等人)公开了一种装置，其中，解吸电喷雾电离离子源的喷雾、样本表面和质谱仪入口毛细管被封装在耐压封装件中。该装置将离子源与周围环境隔离。
然而，该装置会遭受记忆效应，其中，分析物离子在被引入质谱仪中且被分析之前被捕获在封装件内持续一段时间。同样地，由于在该装置中，入口毛细管对封装件的富含分析物的大气(而非样本表面所反射的带电液滴)有效地进行采样，因此无法获得空间分辨信息。
希望提供一种改进的敞开式电离离子源。
发明内容
根据一个方面，提供一种敞开式电离离子源，包括：
第一设备，所述第一设备布置成且适于从靶产生分析物离子；
围绕所述第一设备的封装件，其中，所述封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口；以及
第二设备，所述第二设备布置成且适于借助所述一个或多个进气口为所述封装件供应第一气体，从而在使用中将所述封装件保持在大于大气压的压力下。
本文中所描述的各个实施方式指向一种敞开式电离离子源，其包括布置成且适于从靶产生分析物离子的第一设备以及围绕该第一设备的封装件。该封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口。第二设备借助一个或多个进气口为封装件供应第一气体，从而将该封装件保持在大于大气压和/或大于周围(外界)环境的压力的压力下。
根据各个实施方式，例如在相对于周围(外界)环境的略微正压下，将第一气体添加到封装件中用于净化该封装件，从而实现用于待执行的敞开式电离的稳定环境。正压也用于防止污染物从外界环境进入封装件并干扰或以其它方式影响电离过程。
相比于美国专利第7,847,244号(Venter等人)，根据各个实施方式的装置不遭受记忆效应且允许获取空间分辨信息，例如用于离子成像。
另外，根据各个实施方式的装置在安全方面是有益的，因为可以将离子源(例如溶剂、一个或多个激光束等)和/或样本的潜在有害方面与周围环境(例如实验室)隔离且使用户不可访问(或至少不易接近)(在正常使用中)。
因此将理解，各个实施方式提供一种改进的敞开式电离离子源。
该离子源可以布置成且适于，在使用中使得至少一些第一气体借助一个或多个出气口离开封装件。
该离子源可以布置成且适于，在使用中使得至少一些第一气体借助一个或多个出气口离开封装件而直接去往周围(例如外界)环境。
一个或多个出气口可以包括在封装件中的一个或多个孔洞。
第二设备可以布置成且适于借助一个或多个进气口基本连续地为封装件供应第一气体。
该离子源可以布置成且适于，在使用中使得至少一些第一气体借助一个或多个出气口基本连续地离开封装件。
第二设备可以布置成且适于以一定流速为封装件供应第一气体，该流速选自包括如下项的组：(i)<0.1l/min；(ii)0.1l/min至0.2l/min；(iii)0.2l/min至0.5l/min；(iv)0.5l/min至1l/min；(v)1l/min至2l/min；(vi)2l/min至5l/min；(vii)5l/min至10l/min；和(viii)>10l/min。
第二设备可以布置成且适于为封装件供应第一气体，从而在使用中将封装件保持在一定压力下，该压力选自包括如下项的组：(i)100kPa至110kPa；(ii)110kPa至120kPa；(iii)120kPa至130kPa；(iv)130kPa至140kPa；(v)140kPa至150kPa；和(vi)>150kPa。
第一气体可以是惰性的。
第一气体可以包括氮气、空气、过滤的空气、氩气和/或二氧化碳。
封装件可以包括一个或多个第一孔洞，其配置成允许访问第一设备和/或配置成接收用于控制或调节第一设备的一个或多个设备(例如一个或多个调节杆)。
一个或多个第一孔洞中的一者或多者可以是或可以用作一个或多个出气口中的一者或多者。
该离子源可以包括布置成且适于控制第一气体和/或封装件的温度和/或湿度的一个或多个设备。
所述一个或多个设备可以布置成且适于在使用中将第一气体和/或封装件的温度和/或湿度保持在恒定值。
第一设备可以布置成且适于将液滴喷雾导向到靶上以便产生分析物离子。
第一设备可以布置成且适于将带电液滴喷雾导向到靶上以便产生分析物离子。
第一设备可以包括：(i)解吸电喷雾电离(DESI)离子源；(ii)解吸电子流聚焦(Desorption Electro-Flow Focusing，DEFFI)离子源；(iii)激光消融电喷雾(LaserAblation Electrospray，LAESI)离子源；(iv)实时直接分析(Direct Analysis in RealTime，DART)离子源；(v)大气基质辅助激光解吸电离(Matrix-Assisted Laser DesorptionIonisation，MALDI)离子源；(vi)快速蒸发电离质谱(Rapid Evaporative IonisationMass Spectrometry，REIMS)离子源；(vii)等离子体辅助解吸电离(Plasma AssistedDesorption Ionisation，PADI)离子源；(viii)低温等离子体(Low Temperature Plasma，LTP)离子源；或(ix)等离子体辅助激光解吸电离(Plasma Assisted Laser DesorptionIonisation，PALDI)离子源。
第一设备可以布置成且适于从靶上的多个不同位置产生分析物离子。
根据一个方面，提供一种质谱仪和/或离子迁移谱仪，其包括如上所述的离子源。
该质谱仪和/或离子迁移谱仪可以包括毛细管或其它入口，该毛细管或其它入口布置成且适于将分析物离子转移到质谱仪和/或离子迁移谱仪中。
该毛细管或其它入口可以布置成且适于仅对从靶直接反射或射出(例如喷射)的液滴和/或分析物进行采样。
该毛细管或其它入口可以布置成且适于仅对从靶直接反射或射出(例如喷射)的带电液滴和/或分析物离子进行采样。
该质谱仪和/或离子迁移谱仪可以包括质量和/或离子迁移分析仪，其布置成且适于对分析物离子进行分析。
该质谱仪和/或离子迁移谱仪可以布置成且适于产生靶的图像、离子图像或质谱图像。
根据一个方面，提供一种用于成像、离子成像或质谱成像的装置，其包括如上所述的离子源。
根据一个方面，提供一种用于成像、离子成像或质谱成像的装置，包括：
敞开式电离离子源，所述敞开式电离离子源包括：第一设备，所述第一设备布置成且适于从靶产生分析物离子；围绕所述第一设备的封装件，其中，所述封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口；和第二设备，所述第二设备布置成且适于借助所述一个或多个进气口为所述封装件供应第一气体，从而在使用中将所述封装件保持在大于大气压的压力下；以及
分析仪，所述分析仪布置成且适于分析所述分析物离子以便产生所述靶的图像、离子图像或质谱图像。
根据一个方面，提供一种敞开式电离的方法，包括：
使用第一设备从靶产生分析物离子，其中，所述第一设备被封装件包围，且其中，所述封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口；以及
借助所述一个或多个进气口为所述封装件供应第一气体，从而将所述封装件保持在大于大气压和/或周围(例如外界)环境的压力的压力下。
该方法可以包括：为封装件供应第一气体，使得至少一些第一气体借助一个或多个出气口离开封装件。
该方法可以包括：为封装件供应第一气体，使得至少一些第一气体借助一个或多个出气口离开封装件而直接去往周围(例如外界)环境。
一个或多个出气口可以包括在封装件中的一个或多个孔洞。
该方法可以包括：借助一个或多个进气口基本连续地为封装件供应第一气体。
该方法可以包括：为封装件供应第一气体，使得至少一些第一气体借助一个或多个出气口基本连续地离开封装件。
该方法可以包括：以一定流速为封装件供应第一气体，该流速选自包括如下项的组：(i)<0.1l/min；(ii)0.1l/min至0.2l/min；(iii)0.2l/min至0.5l/min；(iv)0.5l/min至1l/min；(v)1l/min至2l/min；(vi)2l/min至5l/min；(vii)5l/min至10l/min；和(viii)>10l/min。
该方法可以包括：为封装件供应第一气体，从而在使用中将封装件保持在一定压力下，该压力选自包括如下项的组：(i)100kPa至110kPa；(ii)110kPa至120kPa；(iii)120kPa至130kPa；(iv)130kPa至140kPa；(v)140kPa至150kPa；和(vi)>150kPa。
第一气体可以是惰性的。
第一气体可以包括氮气、空气、过滤的空气、氩气和/或二氧化碳。
该方法可以包括：通过封装件中的一个或多个第一孔洞访问第一设备和/或控制或调节第一设备。
一个或多个第一孔洞中的一者或多者可以是或可以用作一个或多个出气口中的一者或多者。
该方法可以包括：控制第一气体和/或封装件的温度和/或湿度。
该方法可以包括：将第一气体和/或封装件的温度和/或湿度保持在恒定值。
该方法可以包括：将液滴喷雾导向到靶上以便产生分析物离子。
该方法可以包括：将带电液滴喷雾导向到靶上以便产生分析物离子。
第一设备可以包括：(i)解吸电喷雾电离(DESI)离子源；(ii)解吸电子流聚焦(DEFFI)离子源；(iii)激光消融电喷雾(LAESI)离子源；(iv)实时直接分析(DART)离子源；(v)大气基质辅助激光解吸电离(MALDI)离子源；(vi)快速蒸发电离质谱(REIMS)离子源；(vii)等离子体辅助解吸电离(PADI)离子源；(viii)低温等离子体(LTP)离子源；或(ix)等离子体辅助激光解吸电离(PALDI)离子源。
该方法可以包括：从靶上的多个不同位置产生分析物离子。
根据一个方面，提供一种质谱和/或离子迁移谱的方法，包括如上所述的敞开式电离的方法。
该方法可以包括：借助毛细管或其它入口将分析物离子转移到质谱仪和/或离子迁移谱仪中。
该方法可以包括：使用所述毛细管或其它入口仅对从靶直接反射或射出(例如喷射)的分析物和/或液滴进行采样。
该方法可以包括：使用所述毛细管或其它入口仅对从靶直接反射或射出(例如喷射)的分析物离子和/或带电液滴进行采样。
该方法可以包括：对分析物离子进行质量和/或离子迁移分析。
该方法可以包括：产生靶的图像、离子图像或质谱图像。
根据一个方面，提供一种成像、离子成像或质谱成像的方法，包括如上所述的敞开式电离的方法。
根据一个方面，提供一种成像、离子成像或质谱成像的方法，包括：
使用第一设备从靶产生分析物离子，其中，所述第一设备被封装件包围，且其中，所述封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口；
借助所述一个或多个进气口为所述封装件供应第一气体，从而将所述封装件保持在大于大气压的压力下；以及
分析所述分析物离子以便产生所述靶的图像、离子图像或质谱图像。
谱仪可以在各种操作模式下操作，各种操作模式包括质谱(Mass Spectrometry，MS)操作模式；串联质谱(MS/MS)操作模式；交替地使母体或前体离子分裂或反应以便产生碎片或产物离子以及不分裂或反应或者较小程度地分裂或反应的操作模式；多反应监测(Multiple Reaction Monitoring，MRM)操作模式；数据依赖分析(Data DependentAnalysis，DDA)操作模式；数据独立分析(Data Independent Analysis，DIA)操作模式；量化操作模式或离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry，IMS)操作模式。
附图说明
下面将仅通过示例方式且参照附图描述各个实施方式，附图中：
图1示意性地示出解吸电喷雾电离技术；
图2示意性地示出根据一实施方式的解吸电喷雾电离离子源；
图3示意性地示出根据一实施方式的解吸电喷雾电离离子源；以及
图4示意性地示出根据一实施方式的快速蒸发电离质谱(REIMS)离子源。
具体实施方式
各个实施方式指向敞开式电离质谱的方法和装置。可以采用敞开式电离质谱来直接分析样本表面。可以在外界条件下(即不在真空下)分析样本。可以在其天然状态下分析样本，而只需最小在先样本制备或无需在先样本制备。
例如，解吸电喷雾电离(DESI)允许对表面的直接且快速分析而不明确需要在先样本制备。现在将参照图1更详细地描述该技术。
如图1所示，解吸电喷雾电离(DESI)技术为敞开式电离方法，该方法涉及将(初级)带电液滴11的喷雾导向到表面12上和/或直接导向到样本14的表面，在该表面12上存在分析物13。通过喷雾器10将电喷雾气动地导向在样本处，其中，随后射出的(例如喷射的)(二次)液滴15携带经解吸电离的分析物(例如，解吸的脂质离子)。
可以向喷雾器10供应溶剂16、雾化气体17(诸如氮气)、和来自高压(HighVoltage，HV)电源18的电压。可以直接地(例如使用有线连接)或远程地(例如使用无线连接)将电压供应给喷雾器10。可以将溶剂16供应给喷雾器10的中心毛细管，以及可以将雾化气体17供应给第二毛细管，该第二毛细管可以(至少部分地)同轴围绕中心毛细管。毛细管的布置、溶剂16的流速和/或气体17的流速可以被配置使得从喷雾器10喷射溶剂液滴。可以将高压应用于中心毛细管，例如使得至少一些喷射的溶剂液滴11带电。
根据各个其它实施方式，不(不同于)向喷雾器10(的中心毛细管)供应电压。
将带电(和/或不带电)液滴11导向在样本处，从而随后射出的(二次)液滴15携带经解吸的分析物离子。离子穿过空气进入质谱仪或质量分析仪(未示出)的大气压界面19中，例如借助传递毛细管20。
解吸电喷雾电离(DESI)技术允许微量样本在大气压下的敞开式电离，而几乎不需要样本制备。解吸电喷雾电离(DESI)技术允许例如对在天然状态下的生物化合物(诸如脂质、代谢物和肽)的直接分析，而无需任何预先的样本制备。
已知的解吸电喷雾电离(DESI)离子源被封装在保护封装件中以防止意外接触暴露的高压。然而，封盖是松配合的，导致腔内空气具有与周围(外界)环境(例如实验室)中的空气相同的成分。
在解吸电喷雾电离(DESI)以及其它敞开式电离技术中的电离过程发生在环境大气中。诸如室温和湿度等的因素可以对离子源的性能产生影响，诸如喷雾发射器10引起对解吸和/或电离过程的改变。
此外，在周围环境中存在的空气所带的化合物可能与离子源或喷雾11交互且可能被电离，导致生成不是来自被分析的样本的质谱峰和/或离子迁移谱峰。这些峰可能随时间改变，且可能在与感兴趣的分析物相同的质量范围内。
此外，许多敞开式电离技术具有安全问题，例如由于在大气中存在的或用户以其它方式可访问的离子源(例如溶剂、激光束等)和/或样本的潜在有害方面。
本文中所描述的各个实施方式指向一种敞开式电离离子源，其包括用于从靶或样本产生分析物离子的设备，诸如解吸电喷雾电离(DESI)离子源。该设备被环境封装件包围(例如封装在环境封装件内)，其中，该封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口。借助一个或多个进气口为封装件供应气体，诸如氮气，从而将该封装件保持在大于大气压和/或大于周围(外界)环境的压力的压力下。
该离子源还可以包括样本或靶支承件，其可以包括可移动的样本或靶台。封装件可以围绕(例如封装)样本或靶以及样本或靶支承件。
该离子源可以为质谱仪和/或离子迁移谱仪的一部分，以及该质谱仪和/或离子迁移谱仪可以包括用于将分析物离子转移到质谱仪和/或离子迁移谱仪中的毛细管或其它入口。该入口可以或可以不被加热。封装件可以围绕(例如封装)该毛细管或其它入口、或至少该毛细管或其它入口的进口。
因此，该封装件有益地布置成使可进入质谱仪和/或离子迁移谱仪或分析仪的环境污染物最小化，以及使电离环境稳定。
本文中所描述的各个实施方式提供了一种改进的敞开式电离离子源外壳或封装件，诸如解吸电喷雾电离(DESI)离子源外壳或封装件，该外壳或封装件大部分被密封，除了封装件中的一个或多个出气孔。在封盖中的一个或多个通孔(例如用于插入调节杆)可以用作一个或多个出气口。
干净的氮气馈线可以被包括到离子源外壳中以保持稳定气氛，以提高电离源的稳定性且使从环境进入质谱仪和/或离子迁移谱仪或分析仪的污染物最小化。
在略微正压下(即，在大于大气压和/或大于周围(外界)环境的压力的压力下)将气体管线添加到样本封装件中以引入干净氮气用于净化腔体，实现用于待执行的解吸电喷雾电离(DESI)的稳定环境。该正压用于减少从环境进入腔体且影响入射喷雾和解吸液滴上的污染物。
不像在美国专利第7,847,244号(Venter等人)(其公开了一种密封的耐压封装件)的情况中那样，根据各个实施方式的封装件不是完全密封的或气密的。该封装件的大部分可以被封闭，但是提供一个或多个出气口(例如，用于插入对齐调节杆的一个或多个小孔)，其中，进入腔体的干净气体通过这些出口(孔)漏出，例如从而提供气帘气。这防止任何大气污染物进入腔体。
根据各个实施方式的离子源可以被用在离子成像的方法中。在该情况下，离子源可以从靶或样本的多个不同位置产生分析物离子，然后可以分析来自各个位置的分析物离子。关于靶或样本表面上的多个位置的分析结果可以被组合以产生该靶或样本表面的离子图像或离子图。例如，可以在靶或样本的表面上扫描(例如以光栅模式)离子源和/或可以相对于离子源扫描(例如以光栅模式)样本，例如通过移动样本或靶台，然后可以对分析物离子进行分析以便产生该靶或样本的离子图像或离子图。
应当理解，如在本文中所使用，术语“图像”、“成像”或类似词涉及样本表面的任一类型的空间描绘，即在此，针对样本表面获取空间分辨数据(以及例如，在这些实施方式中，“图像”不需要被显示或以其它方式形成)。
美国专利第7,847,244号(Venter等人)教导多个喷雾器的添加提高样本在封闭气氛中的浓度。在美国专利第7,847,244号(Venter等人)中，采样孔口不对从样本表面反射的带电液滴进行采样，而是对样本腔体的富含样本的大气进行采样。这阻止获取空间分辨信息，且意味着在美国专利第7,847,244号(Venter等人)中所描述的离子源无法用于质谱(MS)成像。
图2示出根据一实施方式的解吸电喷雾电离离子源。如图2所示，该离子源包括解吸电喷雾电离(DESI)喷雾器10。该喷雾器10被安装在臂部21上，该臂部21可以用于控制喷雾器10的位置和/或取向。可以手动地(例如通过一个或多个调节杆(未示出)和/或机器自动地控制臂部21。
向喷雾器10提供溶剂(例如借助溶剂毛细管22)、雾化气体(例如借助雾化气体馈线23)和电压(例如借助毛细管高压馈线24)。可以替选地远程地供应电压(例如使用无线连接)。可以将溶剂供应给喷雾器10的中心毛细管，以及可以将雾化气体供应给第二毛细管，该第二毛细管可以(至少部分地)同轴围绕中心毛细管。毛细管的布置、溶剂的流速和/或气体的流速可以被配置使得从喷雾器10喷射溶剂液滴。可以将高压应用于中心毛细管，例如使得至少一些喷射的溶剂液滴11带电。
喷雾器10配置成将带电液滴11的喷雾导向到样本的表面上。喷雾器10可以附加地或替选地配置成将不带电液滴11的喷雾导向到样本的表面上。在该情况下，可以不(不同于)向喷雾器10供应电压。随后射出的(例如溅射的)(二次)液滴15携带经解吸电离的分析物，借助传递毛细管20、通过质谱仪和/或离子迁移谱仪或分析仪的大气压力界面19对该分析物采样。
毛细管20(或另一入口)可以布置成且适于将分析物离子转移到质谱仪和/或离子迁移谱仪中，其中，质量和/或离子迁移分析仪可以对分析物离子进行分析。毛细管20可以或可以不被加热。
如图2所示，可以将样本提供在样本玻片12上，且可以将样本玻片12提供在可移动样本台(x-y样本台)25上。可以手动地或自动地将样本玻片12装载到样本台25上，例如使用自动玻片装载器或类似物。电机电缆26连接到样本台25。可以借助气密端口或配件将电机电缆26提供到封装件27。可以移动样本台，例如使得(带电)液滴11的喷雾被导向到样本表面的不同位置。
离子图像或离子图可以通过如下方式来形成：相对于喷雾器10(例如以光栅模式)扫描样本台25的位置(且因此样本或靶的位置)(和/或在靶或样本的表面上扫描喷雾器10的位置)、以及对从样本或靶的表面上的多个不同位置射出的分析物离子进行分析。
离子源可以被配置使得毛细管20(或其它分析仪入口)仅对直接从样本或靶反射或射出(例如喷射)的(带电)液滴和/或分析物(离子)采样。这促进产生样本表面的离子图像或离子图，且与美国专利第7,847,244号(Venter等人)形成对照，其中，对样本腔体的富含分析物的大气进行采样。
如图2所示，喷雾器10、臂部21、样本玻片12、样本台25和毛细管20全部都被封装件或封盖27包围(例如封装在封装件或封盖27内)。封装件27不是气密的，而是设有以用于调节杆的一个或多个通孔形式的一个或多个出气口28。
还提供进气口29，从而可以使封装件27充满气体，诸如氮气。可以借助入口29将气体连续地提供给封装件27，且可以借助一个或多个出口28将气体连续地排放到周围环境，即，使得连续的气流穿过封装件27。可以选择气体的流速和/或出口28的尺寸或数量，使得在封装件27内保持略微正压。进气口29可以被配置，使得在(正常)使用中，在出气口28下方提供进气口29。
因此，封装件27设有氮气池，该氮气池用于净化离子源、样本和入口毛细管20周围的环境。这提供受控的、可再生的气氛，从而来自喷雾器10的输出、解吸过程、和毛细管20对离子的收集在试验或获取期间以及从一次试验或获取到另一次试验或获取是始终如一的，不管外界条件的任何变化。该方法还防止潜在的污染物从外界环境进入质谱仪和/或离子迁移谱仪，以及在用户安全方面是有益的(如上所述)。
离子源被布置使得基本上即刻将通过与(带电)液滴11的喷雾相互作用所产生的分析物离子采样到毛细管20中，以供被质谱仪和/或离子迁移谱仪分析。未基本上即刻采样到毛细管20中的任何(带电)液滴和/或离子被气(氮气)流移除。因此，该装置不遭受记忆效应，即其中，分析物离子在被引入质谱仪和/或离子迁移谱仪中且被分析之前被捕获在封装件内持续一段时间。毛细管20仅对从靶或样本直接反射或射出(例如喷射)的(带电)液滴和/或分析物离子15进行采样，且不对封装件环境中的其它(带电)液滴和/或分析物离子进行采样。
这相应地意味着，根据各个实施方式的装置可以有益地用于执行靶或样本的离子成像。在该情况下，通过扫描样本台25(例如以光栅线模式)以及对从样本表面的多个不同位置形成的分析物离子进行质量和/或离子迁移分析，可以产生样本的离子图像。
图3示出根据另一实施方式的解吸电喷雾电离离子源。图3的离子源基本上类似于图2的离子源。
然而，在图3中，借助一个或多个出气口/通孔28中的一者或多者将溶剂毛细管22和雾化气体馈线23提供给封装件27。还如图3所示，可以借助(专用的)气密端口或配件将毛细管高压馈线24(在存在的情况下)提供给封装件27。
这与图2的装置形成对照，其中，溶剂毛细管22、雾化气体馈线23和毛细管高压馈线24均借助(专用的)气密端口或配件来提供给封装件27。
还如图3所示，可以将电机电缆26从该电离源省略，以及例如在其位置上使用电池。这减少了封装件27中的开口的数量。
通常，可以借助一个或多个出气口/通孔28中的一者或多者、和/或借助一个或多个(专用的)气密端口或配件，将溶剂毛细管22、雾化气体馈线23、毛细管高压馈线24和电机电缆26(在存在的情况下)中的一者或多者或全部提供给封装件27。
根据各个实施方式，一个或多个入口29中的一者或多者或全部和/或一个或多个出气口28中的一者或多者或全部可以设有一设备，该设备配置成封闭入口或出口，即关于气体密封入口或出口。特别地，一个或多个出气口/通孔28中的一者或多者或每一者可以设有自密封配件，例如，该自密封配件可以配置成在去除一个或多个调节杆或工具时封闭。例如在所使用的分析物、烟和/或溶剂等向用户呈现出危险的情况下，这是特别有益的。
通常，出气口28中的任何一者或多者或全部可以直接排放到周围(外界)环境或可以排放到抽气泵。
根据各个实施方式，可以过滤一个或多个出气口28中的一者或多者。即，封装件27可以设有一个或多个过滤的排放端口。该过滤的排放端口或每个过滤的排放端口可以将样本腔27与周边(外界)大气分离，或可以连接到抽气泵。这可以在用户安全方面提供益处，且可以促进在样本分析腔27内保持稳定环境。
根据各个其它实施方式，封装件27和/或环境浴气可以受温度控制，例如以使封闭环境稳定和/或使离子源(例如解吸电喷雾电离(DESI)喷雾器10)的电离效率优化。
例如在一个或多个特定试验或获取期间，可以将温度保持在基本恒定的温度值，即在所选温度下或在所选温度范围内。例如，可以在产生(整个)离子图像或离子图期间将温度保持在基本恒定的温度值。这确保离子图像或离子图为准确的且一致的。
可以基于被分析的特定样本或样本类型(例如在已知特定温度或温度范围相对于特定样本或样本类型是有益的情况下)和/或预期(例如最佳)电离条件来选择该温度或温度范围。
例如在封装件27内，可以提供用于测量温度的设备(例如温度计)，诸如热电偶或类似设备。这可以用于允许温度的反馈控制。即，例如基于被分析的样本和/或预期(例如最佳)电离条件来选择特定(最佳)温度或温度范围，且可以监控气体的温度和/或封装件27内的温度。如果确定温度不处于或不足够接近所选的温度或温度范围(当确定温度不处于或不足够接近所选的温度或温度范围时)，则可以适当地改变封装件27和/或环境浴气的温度。
就这一点而言，可以提供一个或多个加热器，例如以加热封装件27和/或环境浴气(在需要时)，和/或可以提供一个或多个冷却或制冷设备，例如以冷却封装件和/或环境浴气(在需要时)。例如，冷却或制冷技术可以应用于浴气的入口，例如为了使腔内大气的温度稳定。
附加地或替选地，环境浴气可以受湿度控制，例如以使封闭的环境稳定或使离子源(例如解吸电喷雾电离(DESI)喷雾器10)的电离效率优化。
例如在一个或多个特定试验或获取期间，可以将湿度保持在基本恒定的湿度值，即在所选湿度下或在所选湿度范围内。例如，可以在产生(整个)离子图像或离子图期间将湿度保持在基本恒定的湿度值。这确保离子图像或离子图为准确的且一致的。
可以基于被分析的特定样本或样本类型(例如在已知特定湿度或湿度范围相对于特定样本或样本类型是有益的情况下)和/或预期(例如最佳)电离条件来选择该湿度或湿度范围。
例如在封装件27内，可以提供湿度监控器，诸如电容式湿度计。这可以用于允许湿度的反馈控制。即，例如基于被分析的样本和/或预期(例如最佳)电离条件来选择特定(最佳)湿度或湿度范围，且可以监控气体的湿度和/或封装件27内的湿度。如果确定湿度不处于或不足够接近所选的湿度或湿度范围(当确定湿度不处于或不足够接近所选的湿度或湿度范围时)，则可以适当地改变封装件27和/或环境浴气的湿度。
就这一点而言，可以提供一个或多个湿度控制器，例如以控制封装件27内和/或环境浴气的湿度(在需要时)。例如，可以在进气馈线中提供湿度控制器，且这可以用于调节样本腔27内的环境湿度。
浴气可以包括任何合适的(干净)气体，诸如氮气、过滤的空气、氩气，二氧化碳(CO2)等。
根据各个实施方式，气体的流速范围可以从零(空)到几升/分钟。例如，该流速可以选自包括如下项的组：(i)<0.1l/min；(ii)0.1l/min至0.2l/min；(iii)0.2l/min至0.5l/min；(iv)0.5l/min至1l/min；(v)1l/min至2l/min；(vi)2l/min至5l/min；(vii)5l/min至10l/min；和(viii)>10l/min。这可以使得封装件27在使用中保持在一定压力下，该压力选自包括如下项的组：(i)100kPa至110kPa；(ii)110kPa至120kPa；(iii)120kPa至130kPa；(iv)130kPa至140kPa；(v)140kPa至150kPa；和(vi)>150kPa。
尽管主要在解吸电喷雾电离(DESI)技术方面描述了上述实施方式，但是根据各个实施方式的方法也可以用于其它敞开式电离技术，诸如实时直接分析(DART)电离、大气基质辅助激光解吸电离(大气MALDI)、解吸电子流聚焦电离(DEFFI)、激光消融电喷雾(LAESI)电离、快速蒸发电离质谱、等离子体辅助解吸电离(PADI)、低温等离子体(LTP)电离、以及等离子体辅助激光解吸电离(PALDI)。
例如，根据一实施方式，敞开式电离离子源可以包括快速蒸发电离质谱(REIMS)离子源，其中，将RF电压施加于电极以便通过焦耳加热产生手术烟雾的气溶胶或飘浮物。
图4示出根据一实施方式的快速蒸发电离质谱(REIMS)离子源。图4的离子源基本上类似于图2和图3的离子源。
然而，如图4所示，该离子源包括快速蒸发电离质谱(REIMS)设备30。借助气密端口或配件将设备30提供给封装件27。可以手动地和/或机器自动地控制设备30的位置和/或取向。
设备30包括一对电极31，其中，将RF电压施加于电极31可以用于通过对样本33的焦耳加热产生烟雾32的气溶胶或飘浮物。
如图4所示，快速蒸发电离质谱(REIMS)设备30可以包括一对双极钳或镊。双极钳可以进入接触样本(例如在试管内的组织)，以及可以将RF电压施加于双极钳以引起对样本(例如组织)的局部焦耳或透热加热。然而，可以提供且使用任何合适的快速蒸发电离质谱(REIMS)采样设备，诸如外科透热设备，代替双极钳。
可以借助毛细管20(或另一入口)将气溶胶或烟雾32转移到质谱仪和/或离子迁移谱仪，其中，可以对气溶胶或烟雾32进行(质量)分析。毛细管20可以或可以不被加热。该离子源可以被配置使得毛细管20(或其它分析仪入口)仅对直接从样本或靶33射出的气溶胶或烟雾32进行采样。
在该情况下(以及在各个实施方式中)，可以提供一个或多个专用出气口28，例如，在此无需提供用于调节杆的通孔。
将理解，可以利用多种其它敞开式离子源，包括上文提及的那些敞开式离子源。特别地，根据各个其它实施方式，敞开式离子源可以包括解吸电子流聚焦(DEFFI)离子源、激光消融电喷雾(LAESI)离子源、实时直接分析(DART)离子源、大气基质辅助激光解吸电离(MALDI)离子源、等离子体辅助解吸电离(PADI)离子源、低温等离子体(LTP)离子源、或等离子体辅助激光解吸电离(PALDI)离子源。
在敞开式电离离子源包括激光电离离子源的情况下，该激光电离离子源可以包括中红外激光消融离子源。例如，具有发射接近或处于2.94μm(其对应于水吸收光谱中的峰值)的辐射的多个激光器。根据各个实施方式，敞开式电离离子源可以包括具有接近2.94μm的波长的激光消融离子源，即基于处于2.94μm的水的高吸收系数。根据一实施方式，激光消融离子源可以包括发射处于2.94μm的辐射的Er:YAG激光器。
设想其它实施方式，其中，可以使用中红外光学参量振荡器(Optical ParametricOscillator，OPO)来产生具有比2.94μm更长的波长的激光消融离子源。例如，可以使用泵送Er:YAG的ZGP-OPO来产生具有例如6.1μm、6.45μm或6.73μm的波长的激光辐射。在一些情况下，可以有利的是使用具有比2.94μm更短或更长的波长的激光消融离子源，因为仅表面层将被消融且可造成较少热损伤。根据一实施方式，Co:MgF2激光器可以用作激光消融离子源，其中，可以将激光从1.75μm调谐到2.5μm。根据另一实施方式，可以使用由Nd:YAG激光器泵送的光学参量振荡器(OPO)系统来产生具有在2.9μm至3.1μm之间的波长的激光消融离子源。根据另一实施方式，可以使用具有10.6μm的波长的CO2激光器来产生气溶胶、烟雾或蒸气。
尽管参照优选实施方式描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离如在所附权利要求中提出的本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改。

Claims (22)

1.一种敞开式电离离子源，包括：
第一设备，所述第一设备布置成且适于从靶产生分析物离子；
围绕所述第一设备的封装件，其中，所述封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口；以及
第二设备，所述第二设备布置成且适于借助所述一个或多个进气口为所述封装件供应第一气体，从而在使用中将所述封装件保持在大于大气压的压力下。
2.如权利要求1所述的离子源，其中，所述离子源布置成且适于，在使用中使得至少一些所述第一气体借助所述一个或多个出气口离开所述封装件。
3.如权利要求1或2所述的离子源，其中，所述离子源布置成且适于，在使用中使得至少一些所述第一气体借助所述一个或多个出气口离开所述封装件而直接去往周围环境。
4.如权利要求1、2或3所述的离子源，其中，所述一个或多个出气口包括在所述封装件中的一个或多个孔洞。
5.如任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述第二设备布置成且适于借助所述一个或多个进气口基本连续地为所述封装件供应所述第一气体。
6.如任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述离子源布置成且适于，在使用中使得至少一些所述第一气体借助所述一个或多个出气口基本连续地离开所述封装件。
7.如任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述第一气体是惰性的。
8.如任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述第一气体包括氮气。
9.如任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述封装件包括一个或多个第一孔洞，所述一个或多个第一孔洞用于允许访问所述第一设备和/或用于接收用于控制或调节所述第一设备的一个或多个设备。
10.如权利要求9所述的离子源，其中，所述一个或多个第一孔洞中的一者或多者为或用作所述一个或多个出气口中的一者或多者。
11.如任一项前述权利要求所述的离子源，包括布置成且适于控制所述第一气体和/或所述封装件的温度和/或湿度的一个或多个设备。
12.如权利要求11所述的离子源，其中，所述一个或多个设备布置成且适于在使用中将所述第一气体和/或所述封装件的所述温度和/或湿度保持在恒定值。
13.如任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述第一设备布置成且适于将液滴的喷射导向到所述靶上以便产生所述分析物离子。
14.如任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述第一设备包括：(i)解吸电喷雾电离(DESI)离子源；(ii)解吸电子流聚焦(DEFFI)离子源；(iii)激光消融电喷雾(LAESI)离子源；(iv)实时直接分析(DART)离子源；(v)大气基质辅助激光解吸电离(MALDI)离子源；(vi)快速蒸发电离质谱(REIMS)离子源；(vii)等离子体辅助解吸电离(PADI)离子源；(viii)低温等离子体(LTP)离子源；或(ix)等离子体辅助激光解吸电离(PALDI)离子源。
15.如任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述第一设备布置成且适于从在所述靶上的多个不同位置产生分析物离子。
16.一种质谱仪和/或离子迁移谱仪，包括如任一项前述权利要求所述的离子源。
17.如权利要求16所述的质谱仪和/或离子迁移谱仪，包括毛细管或其它入口，所述毛细管或其它入口布置成且适于将所述分析物离子转移到所述质谱仪和/或离子迁移谱仪中，其中，所述毛细管或其它入口布置成且适于仅对从所述靶直接反射或出射的液滴和/或分析物进行采样。
18.如权利要求16或17所述的质谱仪和/或离子迁移谱仪，其中，所述质谱仪和/或离子迁移谱仪布置成且适于产生所述靶的图像、离子图像或质谱图像。
19.一种用于成像、离子成像或质谱成像的装置，包括：
如权利要求1至15中任一项所述的敞开式电离离子源；以及
分析仪，所述分析仪布置成且适于分析所述分析物离子以便产生所述靶的图像、离子图像或质谱图像。
20.一种敞开式电离的方法，包括：
使用第一设备从靶产生分析物离子，其中，所述第一设备被封装件包围，且其中，所述封装件包括一个或多个进气口和一个或多个出气口；以及
借助所述一个或多个进气口为所述封装件供应第一气体，从而将所述封装件保持在大于大气压的压力下。
21.一种质谱和/或离子迁移谱的方法，包括如权利要求20所述的敞开式电离的方法。
22.一种成像、离子成像或质谱成像的方法，包括：
使用如权利要求20所述的敞开式电离的方法从靶产生分析物离子；以及
分析所述分析物离子以便产生所述靶的图像、离子图像或质谱图像。
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