CN110476221A - Maldi靶板 - Google Patents

Abstract

公开了一种MALDI离子源，该MALDI离子源包括靶板(2)，靶板(2)具有前表面(4)、后表面(6)和用于接收液体样本的至少一个样本接收阱(9)或用于接收液体样本(10)的从后表面(6)中的开口(12)延伸到前表面(4)中的开口(14)的至少一个样本接收通道(8)，其中，每个阱(9)或通道(8)具有≥1μL的容积。该离子源还包括激光器(16)，其用于使靶板(2)上或靶板(2)中的液体样本(10)电离，其中，激光器(16)为被设置和配置成具有≥20Hz的脉冲重复率的脉冲激光器或为连续激光器。

Description

MALDI靶板

相关申请的交叉引用

本申请要求在2017年4月13日递交的英国专利申请No.1705981.7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

本发明总体上涉及质谱仪，尤其涉及用于在离子源中保持液体样本的靶板。

背景技术

在质谱测定中已知将样本沉积在靶板上且之后使该样本电离。例如，已知基质辅助激光解吸电离(Matrix-Assisted Laser Absorption Ionization，MALDI)技术，其中，将分析物样本溶液与含有溶解的基质晶体的溶液混合，将其沉积到金属靶板上并使其干燥。然后使脉冲式激光射向干燥的样本混合物，激光被基质晶体吸收，导致基质的解吸和电离以形成气态羽流(plume)。然后电离的基质用于使该羽流中的分析物电离。然后对形成的分析物离子进行质量分析。

也已知使激光射向靶板上的样本和基质的液体溶液的MALDI技术。这类技术可以在大气压下执行，即可以为AP-MALDI技术。已发现，从通过AP-MALDI质谱仪分析的液体样本生成的分析物离子信号明显比从传统干燥结晶的MALDI样本生成的离子信号更加稳定和持久。通常，在液体AP-MALDI技术中，激光器为在1Hz-20Hz的脉冲频率下操作的UV激光器。这可以用于例如基本持续地从样本产生多种质子化肽离子，其通常具有仅1μL的负荷(等效于大约30皮升/激光发射)。因此，稳定的离子信号可以持续至少1小时。用于解吸的最佳激光能量为大约10μJ/激光发射或20μJ/激光发射，因此即使分析相对较慢，在该激光能量下操作也是有益的。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种MALDI离子源，其包括：靶板，所述靶板具有前表面、后表面和用于接收液体样本的至少一个样本接收阱或用于接收液体样本的从所述后表面中的开口延伸到所述前表面中的开口的至少一个样本接收通道，其中，每个阱或通道具有≥1μL的容积；和激光器，所述激光器用于使所述靶板上或所述靶板中的液体样本电离，其中，所述激光器为被设置和配置成具有≥20Hz的脉冲重复率的脉冲激光器或为连续激光器。

在已知的液体MALDI分析中，液体样本液滴被放在MALDI靶板的上部平整表面上。每个液滴的装载体积有限，这是因为该液滴的表面张力必须使该液滴在靶板上保持就位。然而，根据本发明的实施方式，靶板包括用于接收液体样本的至少一个阱或通道。该样本因此局部受限，所以可以比传统靶板具有明显更大的装载体积。该通道也能够使样本以新方式(例如从靶板的后侧)被装载到靶板上。

因为靶板能够使体积更大的样本被装载，因此可以使解吸样本的速率相对较高，而不会过快地解吸全部样本。例如，如果使用脉冲激光器解吸样本，则可以使激光器的重复/脉冲速率相对较高。可替选地，可以使用连续激光器。使用具有如此高的脉冲重复率的MALDI激光器(或连续激光器)能够使按单位时间生成更强烈的分析物离子信号。

靶板或激光器位置可以保持静止，从而对于至少X个脉冲，激光束可以入射在相同样本位置上，其中，X为2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000或20000。

靶板的后侧可以为背对激光源的一侧。可替选地或附加地，离子源可以为具有用于接收来自离子源的离子的入口的质谱仪或离子迁移率谱仪的一部分，并且靶板的后侧可以为背对该入口布置的一侧。相反地，靶板的前侧可以为面向激光源和/或入口的一侧。

对于任一给定通道，在靶板的后侧的开口的面积可以比在靶板的前侧的开口的面积大。可替选地，任一给定通道可以在靶板的前侧和后侧具有尺寸相同的开口。

每个通道在开口之间的横截面积可以大于前开口和/或后开口的横截面积。

离子源可以包括至少一个样本供应毛细管，其与至少一个通道的在靶板的后侧的开口连接。

离子源可以包括泵，其连接到毛细管，用于通过毛细管将样本或另一种液体泵送到通道；和/或可以包括液相色谱柱，其与至少一个通道的在靶板的后侧的开口连接。

离子源可以包括泵，其用于在至少一个通道的后开口和前开口之间产生压力差以朝向前开口推进样本。

所述至少一个通道可以被配置成使得样本在靶板的前侧的通道开口处的解吸将该样本的残留物在毛细作用下通过该通道吸引到在前侧的开口。

激光器可以被布置或被配置成使处于或邻近所述通道的前开口、或在所述通道中的样本电离。

任一给定通道的横截面积从朝向靶板的后侧布置的第一区域到朝向靶板的前侧布置的第二更小区域可以连续渐缩或可以成阶梯状。

任一给定通道的横截面积可以从朝向靶板的后侧布置的第一区域到朝向靶板的前侧布置的第二更小区域按多个阶梯的形式逐步地成阶梯状。

可替选地，每个通道可以贯穿整个通道具有恒定的横截面积。

激光器可以为脉冲激光器，该脉冲激光器具有≥30Hz、≥40Hz、≥50Hz、≥60Hz、≥80Hz、≥100Hz、≥200Hz、≥300Hz、≥400Hz、≥500Hz、≥600Hz、≥700Hz、≥800Hz、≥900Hz、≥1kHz、≥2kHz、≥3kHz、≥4kHz、≥5kHz、≥10kHz或≥50kHz的激光脉冲速率。

可预期地，样本在被电离时可以为液体形式。该样本可以包括分析物溶液和基质，诸如MALDI基质。

所述至少一个通道或阱中的每一个可以具有≥2μL、≥3μL、≥4μL、≥5μL、≥10μL、≥20μL、≥30μL、≥40μL、≥50μL、≥60μL、≥70μL、≥80μL、≥90μL、≥100μL、≥200μL、≥300μL、≥400μL、≥500μL、≥600μL、≥700μL、≥800μL、≥900μL、≥1mL、≥2mL、≥3mL、≥4mL、或≥5mL的容积。

通道的容积可以被视为由靶板的前表面的平面与靶板的后表面的平面之间的通道所限定的容积(即，不必考虑在使用时可从通道凸出来的样本的体积)。类似地，每个阱的容积可以被视为在靶板的前表面的平面与阱的底部之间所限定的容积(即，不必考虑在使用时可从阱凸出来的样本的体积)。

离子源可以为大气压离子源。

靶板可以包括所述通道或阱的1D或2D阵列，所述通道或阱在与该靶板的前表面与后表面之间的方向正交的平面中间隔开。

离子源可以包括激光控制器，该激光控制器用于在不同时间使来自激光器的激光束在所述通道或阱当中的不同通道或阱之间移动；和/或可以包括靶板支架，该靶板支架被配置成移动靶板使得激光束在不同时间入射在所述通道或阱当中的不同通道或阱上。离子源可以包括位置控制系统，该位置控制系统具有：一个或多个检测器，其用于感测激光束和/或靶板位置；和控制器，其用于控制该位置以将激光束导引到通道或阱的开口上。

所述一个或多个检测器可以包括光电探测器，其布置在靶板的关于激光器的相反侧，可选地，其中，该控制系统被配置成控制激光束和/或靶板的位置使得激光束穿过通道入射在光电探测器上。

激光可以被配置成被聚焦到或被导引到靶板的前侧上以使样本电离。

激光可以位于靶板的前侧，或可以位于靶板的后侧且被导引穿过该靶板，从而在靶板的前侧被聚焦到或导引到通道上。

离子源可以包括至少一个电压源，所述至少一个电压源被布置和配置成使液体样本带电并提供电场，该电场用于使液体样本穿过通道或阱而朝着靶板的前侧推进。

可设想本文中所描述的MALDI离子源不一定需要具有≥1μL的通道容积。可替选地或附加地，激光器的脉冲重复率无需≥20Hz。

相应地，根据第二方面，本发明提供一种MALDI离子源，其包括：靶板，所述靶板具有前表面、后表面和用于接收液体样本的至少一个通道，所述至少一个通道从后表面中的开口延伸到前表面中的开口；和激光器，所述激光器用于使所述靶板上的样本电离。

根据第三方面，本发明提供一种MALDI离子源，其包括：靶板，所述靶板具有用于接收液体样本的仅部分延伸穿过所述靶板的厚度的至少一个样本阱，其中，每个阱具有≥2μL的容积；和激光器，所述激光器用于将激光束导引到所述至少一个阱上以使所述阱中的样本电离。

使用具有这类阱的MALDI靶板能够使样本部分地受该阱限制，从而该MALDI靶板可以比传统靶板具有更大的装载容积。这能够使解吸样本的速率相对较高，而不会过快地解吸全部样本。例如，如果使用脉冲激光器解吸样本，则可以使激光器的重复/脉冲速率相对较高。

关于本发明的第一方面所描述的任何特征可以被提供给根据本发明的第二方面或第三方面的离子源。

在本文中也可设想根据本发明的第一方面的MALDI离子源不一定具有所描述的样本接收阱或通道。

相应地，根据第四方面，本发明提供一种MALDI离子源，其包括：靶板；和激光器，所述激光器用于使所述靶板上的液体样本电离，其中，所述激光器为被设置和配置成具有>20Hz的脉冲重复率的脉冲激光器或为连续激光器。

尽管描述了多个离子源，但是靶板本身凭借自身权利被视为具有新颖性和创造性。

相应地，本发明还提供一种MALDI靶板，其包括前表面、后表面和用于接收液体样本的至少一个通道，所述至少一个通道从后表面中的开口延伸到前表面中的开口。

该靶板可以具有本文中所描述的任何靶板特征，例如尤其是关于本发明的第一方面或第二方面所描述的任何靶板特征。

本发明还提供一种MALDI靶板，其包括用于接收液体样本的仅部分延伸穿过靶板的厚度的至少一个样本阱，其中，每个阱具有≥2μL的容积。

该靶板可以具有本文中所描述的任何靶板特征，例如尤其是关于本发明的第一方面、第二方面或第三方面所描述的任何靶板特征。

尽管描述了通过MALDI技术电离样本的实施方式，但是可设想该靶板可以被用在其它电离技术中，其它电离技术诸如激光解吸电离(LDI)、溶剂辅助入口电离(SAII)、解吸电喷雾电离(DESI)、快速蒸发电离质谱测定(REIMS)、激光喷雾电离(LSI)、大气样本分析探针(ASAP)电离或其它环境电离技术。

相应地，本发明还提供一种离子源，其包括：靶板，所述靶板具有前表面、后表面和用于接收液体样本的从后表面中的开口延伸到前表面中的开口的至少一个通道；和电离设备，所述电离设备用于使在所述至少一个通道中或离开所述至少一个通道的样本电离。

本发明还提供一种离子源，其包括：靶板，所述靶板具有用于接收液体样本的仅部分延伸穿过靶板的厚度的至少一个样本阱，其中，每个阱具有≥2μL的容积；和电离设备，所述电离设备用于使在所述至少一个样本阱中或离开所述至少一个样本阱的样本电离。

该电离设备可以为光子源、离子源、电子源或带电液滴源，并且被布置和配置成将光子、离子、电子或带电液滴朝向一个或多个通道或阱导引；或该电离设备可以为RF电压源或超声源，该RF电压源或超声源被布置和配置成将RF电压或超声施加到液体样本以使其电离。

本发明还提供一种用于在离子源中保持样本的靶板，该靶板包括前表面、后表面和用于接收液体样本的至少一个通道，所述至少一个通道从后表面中的开口延伸到前表面中的开口。

本发明还提供一种用于在离子源中保持样本的靶板，该靶板包括用于接收液体样本的仅部分延伸穿过靶板的厚度的至少一个样本阱，其中，每个阱具有≥2μL的容积。

本发明还提供一种质谱仪或离子迁移率谱仪，其包括本文中所描述的离子源和用于分析来自该离子源的离子或其产物离子的离子迁移率分析器和/或质量分析器。

本发明还提供一种使样本电离的方法，其包括：提供如本文中所描述的离子源；将液体样本提供到所述靶板；并且使所述样本电离。

将液体样本提供到所述靶板的步骤可以包括：将液体样本提供到至少一个阱或通道。

使样本电离的步骤可以通过将激光器导引到该样本上来执行。

该样本可以为液体样本，并且所述使所述样本电离的步骤可以通过将激光导引到液体样本上来执行。

该方法可以包括：在使靶板上或靶板中的所述液体样本电离的同时驱动液体样本穿过靶板；和/或靶板上或靶板中的液体样本的电离可以吸引该样本穿过至少一个样本接收阱或通道。例如，可以通过电场使液体样本带电并驱动液体样本穿过靶板。可替选地或附加地，液体样本的电离可以通过毛细作用吸引该样本穿过靶板中的至少一个样本接收阱或通道。

本发明还提供一种质谱测定或离子迁移率谱测定方法，其包括本文中所描述的使样本电离的方法。该谱测定方法包括对电离的样本进行质量或离子迁移率分析。这可以与驱动或吸引液体样本穿过靶板并使液体样本电离同时执行。

本文中所描述的谱仪可以包括离子源，该离子源选自包括如下项的组：(i)电喷雾电离(ESI)离子源；(ii)大气压光致电离(APPI)离子源；(iii)大气压化学电离(APCI)离子源；(iv)基质辅助激光解吸电离(MALDI)离子源；(v)激光解吸电离(LDI)离子源；(vi)大气压电离(API)离子源；(vii)硅上解吸电离(DIOS)离子源；(viii)电子碰撞(EI)离子源；(ix)化学电离(CI)离子源；(x)场电离(FI)离子源；(xi)场解吸(FD)离子源；(xii)电感耦合等离子体(ICP)离子源；(xiii)快原子轰击(FAB)离子源；(xiv)液态二次离子质谱测定(LSIMS)离子源；(xv)解吸电喷雾电离(DESI)离子源；(xvi)镍-63放射性离子源；(xvii)大气压基质辅助激光解吸电离离子源；(xviii)热喷雾离子源；

(xix)大气采样辉光放电电离(ASGDI)离子源；(xx)辉光放电(GD)离子源；(xxi)碰撞型离子源(Impactor ion sourse)；(xxii)实时直接分析(DART)离子源；(xxiii)激光喷雾电离(LSI)离子源；(xxiv)音波喷雾电离(SSI)离子源；(xxv)基质辅助入口电离(MAII)离子源；(xxvi)溶剂辅助入口电离(SAII)离子源；(xxvii)解吸电喷雾电离(DESI)离子源；(xxviii)激光烧蚀电喷雾电离(LAESI)离子源；和(xxix)表面辅助激光解吸电离(SALDI)离子源。

该谱仪可以包括一个或多个连续或脉冲离子源。

该谱仪可以包括一个或多个离子导向器。

该谱仪可以包括一个或多个离子迁移率分离装置和/或一个或多个场非对称离子迁移率谱仪装置。

该谱仪可以包括一个或多个离子阱和/或一个或多个离子捕获区域。

该谱仪可以包括一个或多个碰撞、分裂或反应池，该一个或多个碰撞、分裂或反应池选自包括如下项的组：(i)碰撞诱导解离(CID)分裂装置；(ii)表面诱导解离(SID)分裂装置；(iii)电子转移解离(ETD)分裂装置；(iv)电子俘获解离(ECD)分裂装置；(v)电子碰撞或撞击解离分裂装置；(vi)光诱导解离(PID)分裂装置；(vii)激光诱导解离分裂装置；(viii)红外辐射诱导解离装置；(ix)紫外辐射诱导解离装置；(x)喷嘴-漏杓接合分裂装置；(xi)源内分裂装置；(xii)源内碰撞诱导解离分裂装置；(xiii)热源或温度源分裂装置；(xiv)电场诱导分裂装置；(xv)磁场诱导分裂装置；(xvi)酶切或酶降解分裂装置；(xvii)离子-离子反应分裂装置；(xviii)离子-分子反应分裂装置；(xix)离子-原子反应分裂装置；(xx)离子-亚稳离子反应分裂装置；(xxi)离子-亚稳分子反应分裂装置；(xxii)离子-亚稳原子反应分裂装置；(xxiii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-离子反应装置；(xxiv)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-分子反应装置；(xxv)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-原子反应装置；(xxvi)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-亚稳离子反应装置；(xxvii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-亚稳分子反应装置；(xxviii)用于使离子反应以形成加合物或产物离子的离子-亚稳原子反应装置；和(xxix)电子电离解离(EID)分裂装置。

离子-分子反应装置可以被配置成针对脂类中的烯(双)键的位置执行臭氧分解。

该谱仪可以包括质量分析器，该质量分析器选自包括如下项的组：(i)四极质量分析器；(ii)2D或线性四极质量分析器；(iii)保罗或3D四极质量分析器；(iv)潘宁阱质量分析器；(v)离子阱质量分析器；(vi)扇形磁场质量分析器；(vii)离子回旋共振(ICR)质量分析器；(viii)傅里叶变换离子回旋共振(FTICR)质量分析器；(ix)被布置成产生具有四重(quadro)-对数电位分布的静电场的静电质量分析器；(x)傅里叶变换静电质量分析器；(xi)傅里叶变换质量分析器；(xii)飞行时间质量分析器；(xiii)正交加速飞行时间质量分析器；和(xiv)线性加速飞行时间质量分析器。

该谱仪可以包括一个或多个能量分析器或静电能量分析器。

该谱仪可以包括一个或多个离子检测器。

该谱仪可以包括一个或多个质量过滤器，该一个或多个质量过滤器选自包括如下项的组：(i)四极质量过滤器；(ii)2D或线性四极离子阱；(iii)保罗或3D四极离子阱；(iv)潘宁离子阱；(v)离子阱；(vi)扇形磁场质量过滤器；(vii)飞行时间质量过滤器；和(viii)维恩过滤器。

该谱仪可以包括用于脉冲离子的装置或离子门；和/或用于将基本连续的离子束转换为脉冲离子束的装置。

该谱仪可以包括C阱和质量分析器，该质量分析器包括外部桶状电极和同轴的内部锭子状电极，它们形成具有四重-对数电位分布的静电场，其中，在第一操作模式下，将离子传输到C阱且然后注入到质量分析器中，且其中，在第二操作模式下，将离子传输到C阱且然后传输到碰撞池或电子转移解离装置(在电子转移解离装置中，至少一些离子被分裂为碎片离子)，且其中，然后将碎片离子传输到C阱，之后注入到质量分析器。

该谱仪可以包括堆叠环离子导向器，该堆叠环离子导向器包括多个电极，每个电极具有在使用时供传输离子的孔径，且其中，电极的间距沿着离子路径的长度增大，且其中，在离子导向器的上游区段中的电极中的孔径具有第一直径，且其中，在离子导向器的下游区段中的电极中的孔径具有小于第一直径的第二直径，且其中，在使用时将相反相位的AC或RF电压施加于连续的电极。

该谱仪可以包括被布置成且适用于将AC或RF电压供应到电极的装置。该AC或RF电压可选地具有选自包括如下项的组的幅度：(i)峰间约<50V；(ii)峰间约50V-100V；(iii)峰间约100V-150V；(iv)峰间约150V-200V；(v)峰间约200V-250V；(vi)峰间约250V-300V；(vii)峰间为300V-350V；(viii)峰间约350V-400V；(ix)峰间约400V-450V；(x)峰间约450V-500V；和(xi)峰间>约500V。

该AC或RF电压可以具有选自包括如下项的组中的频率：(i)<约100kHz；(ii)约100kHz-200kHz；(iii)约200kHz-300kHz；(iv)约300kHz-400kHz；(v)约400kHz-500kHz；(vi)约0.5MHz-1.0MHz；(vii)约1.0MHz-1.5MHz；(viii)约1.5MHz-2.0MHz；(ix)约2.0MHz-2.5MHz；(x)约2.5MHz-3.0MHz；(xi)约3.0MHz-3.5MHz；(xii)约3.5MHz-4.0MHz；(xiii)约4.0MHz-4.5MHz；(xiv)约4.5MHz-5.0MHz；(xv)约5.0MHz-5.5MHz；(xvi)约5.5MHz-6.0MHz；(xvii)约6.0MHz-6.5MHz；(xviii)约6.5MHz-7.0MHz；(xix)约7.0MHz-7.5MHz；(xx)约7.5MHz-8.0MHz；(xxi)约8.0MHz-8.5MHz；(xxii)约8.5MHz-9.0MHz；(xxiii)约9.0MHz-9.5MHz；(xxiv)约9.5MHz-10.0MHz；和(xxv)>约10.0MHz

该谱仪可以包括在离子源的上游的色谱分离装置或其它分离装置。该色谱分离装置可以包括液相色谱或气相色谱装置。可替选地，该分离装置可以包括：(i)毛细管电泳(CE)分离装置；(ii)毛细管电色谱(CEC)分离装置；(iii)基于基本坚硬的陶瓷的多层微液体基板(“陶瓷砖”)分离装置；或(iv)超临界液相色谱分离装置。

离子导向器可以被保持处于选自包括如下项的组中的压力：(i)<约0.0001mbar；(ii)约0.0001mbar-0.001mbar；(iii)约0.001mbar-0.01mbar；(iv)约0.01mbar-0.1mbar；(v)约0.1mbar-1mbar；(vi)约1mbar-10mbar；(vii)约10mbar-100mbar；(viii)约100mbar-1000mbar；和(ix)>约1000mbar。

分析物离子可以在电子转移解离分裂装置中进行电子转移解离(ETD)分裂。可以使分析物离子在离子导向器或分裂装置内与ETD试剂离子交互。

多电荷分析物阳离子或带正电的离子可以包括肽、多肽、蛋白质或生物分子。

可以提供色谱检测器，其中，该色谱检测器包括如下两项之一：破坏性色谱检测器，该破坏性色谱检测器可选地选自包括如下项的组：(i)火焰电离检测器(FID)；(ii)基于气溶胶的检测器或纳米量分析物检测器(NQAD)；(iii)火焰光度检测器(FPD)；(iv)原子发射检测器(AED)；(v)氮磷检测器(NPD)；和(vi)蒸发光散射检测器(ELSD)；或者非破坏性色谱检测器，该非破坏性色谱检测器可选地选自包括如下项的组：(i)波长固定或可变的UV检测器；(ii)热导率检测器(TCD)；(iii)荧光检测器；(iv)电子俘获检测器；(v)电导率监控器；(vi)光致电离检测器(PID)；(vii)折射率检测器(RID)；(viii)无线电流检测器；和(ix)旋光检测器。

可以在各种操作模式下操作谱仪，该各种操作模式包括：质谱测定(MS)操作模式；串联质谱测定(“MS/MS”)操作模式；交替地使母体离子或前体离子分裂或反应从而产生分裂或产物离子以及不使母体离子或前体离子分裂或反应或者较小程度地分裂或反应的操作模式；多重反应监控(MRM)操作模式；数据依赖性分析(DDA)操作模式；数据独立性分析(DIA)操作模式；量化操作模式或离子迁移率谱测定操作模式。

附图说明

下面将仅通过示例方式、参照附图描述各个实施方式，附图中：

图1示出根据本发明的实施方式的具有样本接收通道的靶板；

图2A示出靶板的前侧的视图，且图2B示出靶板的后侧的视图；

图3示出用于本发明的实施方式的作为激光脉冲速率的函数获得的离子信号；和

图4示出具有样本接收阱的本发明的实施方式。

具体实施方式

本发明的实施方式涉及使用以相对较高的速率操作的脉冲激光器进行的样本分析。先前还未展示这类更快的激光器(例如kHz激光器)的操作。然而已经意识到，对于高达1kHz的脉冲激光器速率，例如在AP-MALDI离子源中，生成的离子电流可以线性正比于激光发射速率。

以这种高重复率操作脉冲激光器能够使实验时间减少，这是因为可以使样本电离且由此更快速地进行分析。在传统MALDI技术中，将样本沉积在靶板上作为侧向间隔开的液滴，并且在这些液滴之间移动激光器以使其中的材料电离。各个样本液滴通过其表面张力而在靶板上保持就位，这限制了液滴能够具有的体积。通常，体积超过大约1μL-2μL的样本液滴将“爆裂”并溅到相邻的样本液滴上。由于在传统MALDI技术中的任一给定液滴的样本尺寸如此低，因此如果以较高速率操作脉冲激光器，则样本损耗会是个问题。

发明人已意识到上述问题并且认为可以通过使用本文中所描述的实施方式将它们克服或减轻。

图1示出根据本发明的实施方式的靶板2的示意图。靶板2包括朝向质谱仪的入口或入口管5布置的前侧4和相反的后侧6。靶板2包括多个通道8，多个通道8从后侧6延伸穿过靶板2到达前侧4且用于接收待分析的样本10。靶板2可以包括穿过靶板2的这类通道8的1D或2D阵列(或者甚至仅单个这类通道)。每个通道8在靶板2的后侧6的开口12可以相对较大，而每个通道8在靶板2的前侧4的开口14可以小于其在后侧6的开口12。例如，在前侧4的每个开口14可以为圆形且具有0.1mm-0.2mm的直径。每个通道8从后侧到前侧的窄化使得，每个通道8能够具有用于保持相对较大样本10(例如5μL-100μL或更高)的相对较大容积，而在靶板2的前侧4提供相对较小的样本区域，从而可以有效地使用相对较小的激光光斑照射并解吸在前侧4的样本。由于每个通道8能够保持相对较大的样本10，因此可以使用以相对较高的脉冲速率操作的激光器16，而不会过快地耗尽每个通道8中的样本10。例如，可以在超过20Hz的重复率下操作激光器16。

在图1中所示的实施方式中，每个通道8具有横截面尺寸恒定的第一长度，该第一长度从靶板2的后侧6延伸到板内、连接到恒定横截面尺寸较小的第二长度，该第二长度从靶板2的前侧4延伸。然而可设想其它通道配置。例如，通道8可以按其它方式朝向靶板的前侧渐缩，诸如通过连续地或以锥形样式渐缩。可替选地，通道8可以在靶板的前侧和后侧具有尺寸相同的开口(或者甚至可以相比于前侧在后侧具有更小的开口)，但是在横截面积的前开口和后开口之间的长度可以大于前开口和/或后开口的长度。可替选地，可设想整体通道8可以贯穿其中具有恒定横截面积，即，该横截面积与在前侧和后侧的开口的横截面积相同。这仍允许每个通道装载大的样本体积，这是因为样本体积可以由靶板的厚度(而非样本的表面张力，如同在将样本沉积在靶板的前表面的顶部上的传统技术中那样)来限定。可设想通道8在前开口和后开口之间的横截面积甚至可以小于前开口和/或后开口的横截面积。

在操作中可以将一个或多个样本10通过在前侧4的开口14和/或在后侧6的开口12装载到靶板2中的通道8中。这可以通过将样本10装载到在后侧6的开口12中来实现。这避免了不得不与邻近靶板2的前侧4的任何仪器部件的干扰。这也使一个或多个样本源能够保持连接到通道8，即使是在使激光器16射向靶板2的前侧4的时候。例如，通道开口12可以连接到一个或多个毛细管15，该毛细管15用于将液体输送到通道8，例如用于使用注入泵17补充通道或者用于在在线LC-MALDI技术中将液体直接从液相色谱柱19输送到通道中。而且，如果在靶板2的后侧6的开口12大于在靶板2的前侧4的开口，则这更容易促使样本注入靶板的后侧中。

一旦将样本10装载到靶板2的通道8中，则将该靶板邻近质谱仪的入口布置。可替选地，可以在靶板接近质谱仪的入口时将样本装载到靶板中。在图1中所示的示例中，该质谱仪具有入口管5，该入口管5用于接收分析物且被布置在质谱仪的真空腔的入口前面。然后激光器16在通道8之一的开口14处被引向靶板2的前侧4上。激光束16导致处于通道8的前开口14的液体样本10被解吸和电离。然后分析物离子18进入到入口管5中，该入口管5可以被加热以辅助分析物的解吸和/或电离。然后分析物离子18进入到质谱仪的真空腔的入口中。分析物离子可以被气流吸引到入口中，例如由于靶板处于比真空腔压力更高的区域(例如大气压)中。

随着液体样本10被电离且离开在靶板的前侧的通道开口14，该通道8中的液体10朝向前开口14移动且随后可以被激光器16电离。通道8可以具有横截面尺寸且可以被配置使得在毛细作用下执行液体10的这种运动。可替选地或附加地，朝着前侧的液体运动可以通过在靶板2上施加压力差来驱动。例如，对于任一给定通道8，在靶板的后侧的开口12可以保持处于比在靶板的前侧的开口14更高的压力。这可以通过将靶板布置成在不同压力区域之间的界面来实现。可替选地，泵可以连接到通道8的后侧且用于将压力施加到在靶板的后侧的开口12。

也可设想可以使液体样本10带电并且可以在靶板2与在该靶板前面的电极(例如入口管5或真空腔入口)之间施加电势差，诸如电场，以朝向该电极推进带电液体，即促使液体穿过通道8到达靶板的前表面4。例如，可以在靶板2与入口管5之间施加3kV电势差。可以通过将电压直接施加到液体或通过使用导电的靶板2并将电压施加到该靶板而使液体10带电。

脉冲激光器16可以被导引到一个通道上，直到期望使另一个通道中的样本电离为止，此时激光束16可以被重新导引从而入射在下一个通道上。激光器可以按该方式在各个通道之间步进。可替选地，并非将激光器重新导引以使另一个通道中的样本电离，可以移动样本板2使得激光器16入射在所述另一个通道上。样本板的移动可以成步进式，使得激光束入射在不同通道上。也可设想可以使用多个激光器或多个激光束照射多个不同通道。

可以提供一个或多个检测器20，该一个或多个检测器20用于感测激光束16和/或靶板位置并且控制该位置以优化激光器被导引到任一给定通道上。该一个或多个检测器可以形成用于控制激光束和/或靶板的位置的控制系统的一部分。例如，可以使用光电探测器检测来自激光束的光以保证激光器相对于通道处于正确位置。该光电探测器可以被布置在靶板的关于激光器的相反侧且可以用于确定激光束何时处于正确位置，例如来自激光器的光何时通过该通道到达该检测器上(例如以最大强度)。

上述靶板结构保证在靶板的前侧的开口14处的样本的表面面积相对较小，允许高样本密度/单位面积。而且，在每个通道中的样本的这个小的表面面积有助于比常规使用的静电上不明确的液体斑点更精确地定义电场。

为了说明本发明的实施方式的有效性，现在将描述具体示例。AP-MALDI源组件被安装到Synapt G2 Si仪器。该仪器的标准ESI源壳体被去除。加热的离子转移/脱溶入口管被安装且装载有样本的靶板被放置在X-Y靶板支架上的离子转移管前面，即如图1所示。每个通道如图1中那样来配置且具有10μL的容积。5μL的缓激肽肽溶液(10pm/μL)已连同5μL的液体基质(50mg的2,5-DHB溶解在100μL的50:50水/乙腈溶液中，之后添加60体积％的甘油)一起从样本板的后面被滴涂到通道上。在MALDI靶板与离子转移管之间施加4kV的电势差。然后用脉冲DPSS Nd:YLF激光器(349nm；大约8ns)照射样本。

图2A示出靶板2的前侧4的视图，其包括加热的入口管5的尖端和来自激光器的激光光斑7(以1kHz发射)的视图。

图2B示出靶板2的后侧6的视图，其示出了进入通道8中的相对较大的开口12和液体AP-MALDI样本/基质溶液10的激光荧光。

图3示出针对带有DHB和甘油的2+缓激肽(5pm/μL)使用上述实施方式而获得作为激光脉冲速率的函数的离子信号。更具体地，该图线示出了作为激光重复率的函数的信号(10×1秒扫描的总和)。

根据本发明的实施方式的靶板结构比所惯用的靶板结构允许来自明显更大体积的样本的高速率激光重复获取。对于给定样本体积，实验速度可以显著增大，例如增大至少两个数量级。

尽管已描述了反射模式MALDI技术，其中，激光束照射靶板的发射出分析物离子的一侧，但是也可设想可以使用透射模式MALDI技术。在这类透射模式技术中，可以将激光从靶板的后侧、穿过靶板导引到通道中的样本上，并使得从靶板的前侧发射出分析物离子。

图4示出了本发明的不太优选的实施方式，其与参照图1所示且所描述的实施方式基本相同，除了在靶板2中提供高容积阱9(例如每个大约1mL)，而非提供穿过靶板的通道。该靶板可以包括这类阱的1D或2D阵列(或者甚至仅单个这类阱)。例如，该靶板可以包括以2D阵列的96个阱。

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，可以在形式和细节上进行各种改变而不脱离如在所附权利要求中提出的本发明的范围。

例如，可以将附加的色谱材料添加到样本中，可选地为了脱盐。

可以将盐或其它添加剂添加到样本中，例如为了增强液体偶极特征且因此增强穿过靶板的静电驱动。

靶板可以为微型制作板，例如具有附加功能结构或用于混合不同溶液的互连通道。

尽管本文中描述了各种通道和阱配置，但是可设想靶板可以包括多个这些不同配置的通道或多个这些不同配置的阱。也可设想靶板可以既包括一个或多个通道、又包括一个或多个阱。

尽管描述了通过MALDI技术电离样本的实施方式，但是可设想该靶板可以被用在其它电离技术中，其它电离技术诸如激光解吸电离(LDI)、溶剂辅助入口电离(SAII)、解吸电喷雾电离(DESI)、快速蒸发电离质谱测定(REIMS)、激光喷涂电离(LSI)、超声波解吸、大气样本分析探针(ASAP)电离或其它环境电离技术。

Claims (20)

1.一种MALDI离子源，包括：

靶板，所述靶板具有前表面、后表面和用于接收液体样本的至少一个样本接收阱或用于接收液体样本的从所述后表面中的开口延伸到所述前表面中的开口的至少一个样本接收通道，其中，每个阱或通道具有≥1μL的容积；和

激光器，所述激光器用于使所述靶板上或所述靶板中的液体样本电离，其中，所述激光器为被设置和配置成具有≥20Hz的脉冲重复率的脉冲激光器或为连续激光器。

2.根据权利要求1所述的离子源，其中，对于任一给定通道，在所述靶板的后侧的所述开口的面积比在所述靶板的前侧的所述开口的面积大。

3.根据权利要求1或2所述的离子源，包括至少一个样本供应毛细管，所述至少一个样本供应毛细管与所述至少一个通道的、在靶板的所述后侧的所述开口连接。

4.根据权利要求3所述的离子源，包括泵，所述泵与所述毛细管连接，用于通过所述毛细管将所述样本或另一种液体泵送到所述通道；和/或

包括液相色谱柱，所述液相色谱柱与所述至少一个通道的、在靶板的所述后侧的所述开口连接。

5.根据任一项前述权利要求所述的离子源，包括泵，所述泵用于在所述至少一个通道的所述后开口和所述前开口之间产生压力差以朝向所述前开口推进样本。

6.根据任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述至少一个通道被配置使得所述样本在所述靶板的所述前侧的通道开口处的解吸使所述样本的残留物在毛细作用下通过所述通道吸引到在所述前侧的所述开口。

7.根据任一项前述权利要求所述的离子源，其中，任一给定通道的横截面积从朝向所述靶板的后侧布置的第一区域到朝向所述靶板的前侧布置的第二更小区域而连续渐缩或成阶梯状。

8.根据任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述激光器为脉冲激光器，所述脉冲激光器具有≥30Hz、≥40Hz、≥50Hz、≥60Hz、≥80Hz、≥100Hz、≥200Hz、≥300Hz、≥400Hz、≥500Hz、≥600Hz、≥700Hz、≥800Hz、≥900Hz、≥1kHz、≥2kHz、≥3kHz、≥4kHz、≥5kHz、≥10kHz或≥50kHz的激光脉冲速率。

9.根据任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述至少一个通道或阱中的每一个具有≥2μL、≥3μL、≥4μL、≥5μL、≥10μL、≥20μL、≥30μL、≥40μL、≥50μL、≥60μL、≥70μL、≥80μL、≥90μL、≥100μL、≥200μL、≥300μL、≥400μL、≥500μL、≥600μL、≥700μL、≥800μL、≥900μL、≥1mL、≥2mL、≥3mL、≥4mL或≥5mL的容积。

10.根据任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述离子源为大气压离子源。

11.根据任一项前述权利要求所述的离子源，其中，所述靶板包括所述通道或阱的1D阵列或2D阵列，所述通道或阱在与所述靶板的所述前表面与所述后表面之间的方向正交的平面中间隔开。

12.根据任一项前述权利要求所述的离子源，包括激光控制器，所述激光控制器用于使来自所述激光器的激光束在不同时间在所述通道或阱当中的不同通道或阱之间移动；和/或包括靶板支架，所述靶板支架被配置成移动所述靶板使得所述激光束在不同时间入射在所述通道或阱当中的不同通道或阱上；并且

包括位置控制系统，所述位置控制系统具有：一个或多个检测器，所述一个或多个检测器用于感测所述激光束和/或靶板位置；和控制器，所述控制器用于控制该位置以将所述激光束导引到所述通道或阱的开口上。

13.根据权利要求12所述的离子源，其中，所述一个或多个检测器包括光电探测器，所述光电探测器布置在所述靶板的关于所述激光器的相反侧，其中，所述控制系统被配置成控制所述激光束和/或靶板的位置使得所述激光束穿过所述通道以入射在所述光电探测器上。

14.根据任一项前述权利要求所述的离子源，包括至少一个电压源，所述至少一个电压源被布置和配置成使所述液体样本带电并提供电场，所述电场用于将所述液体样本穿过所述通道或阱而朝着所述靶板的所述前侧推进。

15.一种MALDI离子源，包括：

靶板，所述靶板具有用于接收液体样本的仅部分延伸穿过所述靶板的厚度的至少一个样本阱，其中，每个阱具有≥2μL的容积；和

激光器，所述激光器用于将激光束导引到所述至少一个阱上以使所述阱中的样本电离。

16.一种MALDI离子源，包括：

靶板；和

激光器，所述激光器用于使所述靶板上的液体样本电离，其中，所述激光器为被设置和配置成具有>20Hz的脉冲重复率的脉冲激光器或为连续激光器。

17.一种质谱仪，所述质谱仪包括根据任一项前述权利要求所述的离子源和用于分析来自所述离子源的离子的离子迁移率分析器和/或质量分析器。

18.一种使样本电离的方法，包括：

提供根据权利要求1至16中任一项所述的离子源；

将液体样本提供到所述靶板；并且

使所述样本电离。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述样本为液体样本，并且所述使所述样本电离的步骤通过将激光导引到所述液体样本上来执行。

20.根据权利要求19所述的方法，包括：在使所述靶板上或所述靶板中的所述液体样本电离的同时驱动所述液体样本穿过所述靶板；或

其中，所述靶板上或所述靶板中的所述液体样本的电离吸引所述样本穿过所述至少一个样本接收阱或通道。