CN111512412B - 离子源快速交换装置和离子传输装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种质谱仪，其包括具有弯曲、球形、圆柱形或凹形部分的可旋转的隔离阀(1)。第一离子导向器(2)的至少一部分被定位成在所述隔离阀(1)的扫掠体积内延伸，从而使得所述第一离子导向器(2)能够靠近第二离子导向器(3)定位，并且用于使离子以高离子传输效率从所述第一离子导向器(2)传输到所述第二离子导向器(3)。

Description

离子源快速交换装置和离子传输装置

技术领域

本发明总体上涉及质谱分析领域。

背景技术

包括基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源的质谱仪是已知的。基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱是一种已知的方法，特别适合于非挥发性生物分子的分析。将合适的基质材料(例如有机溶剂)添加到样品中，使得样品嵌入基质材料中。然后将嵌入的样品放置在金属板上，并且将激光脉冲引向到目标样品上。撞击在目标样品上的激光脉冲使得分析物材料被烧蚀并从目标样品中解吸。分析物离子由分析物材料在从目标释放的热气态分子羽流中被质子化或去质子化而生成。基质在激光脉冲的波长下具有很强的吸收作用，并且充当质子源以促进分析物的电离。从目标释放的气态羽流包括分析物离子与中性粒子的混合物。然后将分析物离子和中性粒子的混合物引向质谱仪的入口。将分析物离子与中性颗粒分离，并且将分析物离子向前传输到质谱仪的质量分析仪，以便进行质量分析。

基质辅助激光解吸电离质谱成像(“MALDI-MSI”)涉及通过用聚焦激光束扫描目标并记录每个辐照像素处的离子分布来分析生物分子在目标表面(例如嵌入基质中的组织)上的分布。然后可在目标表面上构建目标的质谱属性图像。

根据已知的包括基质辅助激光解吸电离(MALDI)离子源的质谱仪，由离子源生成的分析物离子经由设置在质谱仪的第一或初始真空室中的第一棒组离子导向器向前传输到质谱仪的其它级。

已知布置的一个问题是，第一棒组离子导向器可被污染，或者包括第一棒组离子导向器的棒电极可变脏或被分析物和背景材料涂覆。特别地，离子和中性粒子可在一段时间内撞击形成第一棒组离子导向器的电极的外表面，使得形成第一棒组离子导向器的电极被绝缘材料涂覆，从而降低第一棒组离子导向器的性能，并且因此对质谱仪的整体性能产生负面影响。

为了维持第一棒组离子导向器和整个质谱仪的性能，有必要定期从质谱仪的第一或初始真空室移除第一棒组离子导向器，以便通过移除第一棒组离子导向器的电极表面上的任何表面污染物累积来清洁第一棒组离子导向器。

然而，从已知质谱仪的第一真空室移除第一棒组离子导向器的过程相对复杂且耗时。已知布置的第一棒组离子导向器不容易从容纳它的质谱仪的真空室移除。如本领域技术人员将理解的，第一棒组离子导向器和真空室的几何形状使得第一棒组离子导向器不能由非技术人员维修。特别地，这需要熟练的服务工程师的服务，以便从质谱仪的第一真空室移除第一棒组离子导向器。

此外，出于清洁目的从质谱仪的第一真空室移除第一棒组离子导向器的过程包括在从第一真空室移除第一棒组离子导向器之前使质谱仪完全排气。

本领域技术人员将理解，在质谱仪的下游分析仪级中建立高真空(低压)的过程是一个耗时的过程。因此，清洁质谱仪的第一棒组离子导向器的常规方法既相对复杂，因为它需要熟练工程师的服务，又相对耗时，因为质谱仪将离线一段时间，同时使质谱仪最初完全排气。此外，一旦将第一棒组离子导向器已被移除、清洁并重新安装在质谱仪的第一真空室中，则需要相当长的时间才能在质谱仪的下游分析仪级中重建高真空(低压)。

以类似的方式，常规地，如果希望移除容纳在质谱仪的真空室中的低于大气压的离子源以操作不同类型的离子源，则这类似地涉及到仪器的完全排气。因此，常规上寻求将低于大气压的离子源改变为大气压离子源可为相对复杂且耗时的过程，需要熟练工程师的服务。

希望提供一种改进的质谱仪。

发明内容

根据一个方面，提供了一种设备，其包括：

真空室；

隔离阀，其具有弯曲、球形、圆柱形或凹形部分；和

第一离子导向器，其中在使用中，第一离子导向器的至少一部分在隔离阀的扫掠体积内或在隔离阀的弯曲、球形、圆柱形或凹形部分内延伸。

所述设备可例如包括分析装置、质谱仪或离子迁移谱仪。

隔离阀的弯曲形状或轮廓使第一离子导向器可与隔离阀配合，使得第一离子导向器的一端位于隔离阀的扫掠体积内。根据各种实施例，隔离阀为可旋转的，并且随着隔离阀的旋转，隔离阀的轮廓扫出如本领域技术人员将理解的可被称为“扫掠体积”的体积。第一离子导向器的至少一部分在隔离阀的扫掠体积内(或在隔离阀的弯曲、球形、圆柱形或凹形部分内)的定位以及隔离阀的弯曲、球形、圆柱形或凹形性质使得能够提供紧凑的设计，并且使得第一离子导向器的下游端能够靠近下游第二离子导向器的入口定位，从而确保两个离子导向器之间的高离子传输效率。

隔离阀的轮廓和形成第一离子导向器的电极布置(其可被布置在隔离阀的上游)和/或形成第二离子导向器的电极布置(其可被布置在隔离阀的下游)可被设计成以最佳方式容纳隔离阀。特别地，第一上游离子导向器的电极可被布置成使得第一离子导向器的电极在隔离阀的扫掠体积内并延伸到其中，以便最小化第一离子导向器的出口或下游端与位于第一离子导向器和隔离阀下游的第二下游离子导向器的入口或上游端之间的距离。特别地，当隔离阀在正常操作中位于打开位置时，则第一离子导向器的下游端可被布置成以便相对紧邻第二下游离子导向器的入口，以便在两个离子导向器之间提供高离子传输效率，同时还允许隔离阀在操作模式下关闭，以便将下游第二离子导向器与上游第一离子导向器隔离。

隔离阀的弯曲形状或轮廓允许隔离阀定位在第二离子导向器附近，所述第二离子导向器可被布置在第一离子导向器的下游。结果，第一和第二离子导向器可彼此靠近或彼此靠近。因此，可减小或最小化第一棒组离子导向器的出口与第二下游离子导向器的入口之间的距离，使得离子能够有效地从第一离子导向器转移到第二离子导向器，而没有损失离子。

隔离阀可以是可操作的，以使得第一离子光学组件能够从真空室的第一上游区段移除和/或插入其中，同时真空室的第二下游区段维持在比真空室的第一上游区段低的压力下。第一离子光学组件可包括一个或多个第一离子导向器。举例来说，一个或多个第一离子导向器可包括多极棒组布置，所述多极棒组布置包括多个棒电极或电极的环组布置。第一离子光学组件可包括多个电极，其中一个或多个电极在隔离阀的扫掠体积内延伸。隔离阀可具有或呈现相对于第一离子光学组件的大致凹形轮廓。所述设备还可包括布置在隔离阀下游的第二离子光学组件。隔离阀可具有或呈现相对于第二离子光学组件的大致凸形轮廓。隔离阀可在打开位置与关闭位置之间旋转或致动。当隔离阀处于打开位置时，包含第一离子光学组件的真空室的第一上游区段可与真空室的第二下游区段流体连通。当隔离阀处于关闭位置时，包含第一离子光学组件的真空室的第一上游区段不与真空室的第二下游区段流体连通，从而使得第一上游区段内的压力升高到大气压或环境压力，而第二下游区段可维持在实质上较低的压力。

根据各种实施例，提供了一种球形阀或弯曲阀或隔离阀，其能够将含有第一离子导向器的小室与质谱仪的其它级隔离。隔离阀的设置允许在排放源通气的同时维持仪器真空。隔离阀可与具有一个或多个导轨的离子导向组件一起提供，并且离子导向组件可通过一个或多个闩锁夹释放器保持在适当位置。

总体布置使得非熟练用户能够执行各种功能，如关闭隔离阀，以便维持仪器下游真空室中的低压(高真空)，然后移除并任选地清洁和/或替换第一离子导向器。应当理解，常规上，此类功能保留给熟练的工程师使用。因此，与常规布置相比，根据各种实施例的分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪具有改进的可维修性，并且特别地，根据本发明的分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪可由非熟练用户维修。

隔离阀使得源或离子源能够被排放，而无需排放可设置在下游分析仪真空室中的分析仪。

根据各种实施例，提供了一种隔离阀，其允许含有或容纳第一离子导向组件的真空室被排放和打开，而无需排放或完全排放分析仪。

在清洁和维修第一离子导向器或第一离子导向组件期间，维持分析仪中的真空能够维持施加到分析仪内部电极上的电压，结果是在仪器恢复操作时无需重新校准仪器。

第一离子导向器可包括多个棒电极。

第一离子导向器可包括多极棒组。举例来说，根据各种实施例，第一离子导向器可包括四极棒组离子导向器、六极棒组离子导向器或八极棒组离子导向器。第一离子导向器可包括多于八个棒电极。

可向棒电极施加一个或多个RF或AC电压，以便在由棒电极的内切半径限定的体积内生成伪电位离子限制区域。

一旦将棒电极从真空室移除，非熟练用户就可容易将其清洁并重新插入仪器中。

棒电极中的至少一些可具有斜切、弯曲或非平面部分或端部，所述斜切、弯曲或非平面部分或端部在使用中位于隔离阀附近。

隔离阀的弯曲形状或轮廓以及第一棒组离子导向器的斜切、弯曲或非平面部分或端部使得第一离子导向器能够紧靠隔离阀定位，特别是紧靠隔离阀的弯曲、球形、圆柱形或凹形部分定位。

第一离子导向器可包括具有上游端和下游端的多个电极，其中电极中的至少一些或全部的一部分或下游端为斜切的、弯曲的或非平面的。

第一离子导向器的斜切、弯曲或非平面部分或端部(一个或多个)使得离子导向器能够与隔离阀配合，使得第一离子导向器的端部位于隔离阀的扫掠体积内。结果，提供了紧凑的设计，其使得第一离子导向器能够靠近下游第二离子导向器的入口定位，从而确保两个离子导向器之间的高离子传输效率。

第一离子导向器可包括环组离子导向器或具有孔隙的多个电极，在使用中离子通过这些孔隙传输。形成第一离子导向器的电极可具有外径或轮廓，并且形成第一离子导向器的一个或多个电极的外径或轮廓可朝向第一离子导向器的下游区段减小或逐渐变细。

环形电极可具有内径或第一轮廓和外径或第二轮廓。形成第一离子导向器的一个或多个电极的外径或第二轮廓可朝向第一离子导向器的下游区段减小或逐渐变细，使得第一离子导向器在使用中在隔离阀的扫掠体积或弯曲、球形、圆柱形或凹形部分内延伸。结果，第一离子导向器可靠近下游第二离子导向器的入口定位，从而确保两个离子导向器之间的高离子传输效率。

在使用中，第一离子导向器的下游端可位于距隔离阀≤10mm处。

根据各种实施例，第一离子导向器可特别靠近隔离阀或隔离阀的弯曲、球形、圆柱形或凹形部分定位，以提高离子传输效率。举例来说，根据各种实施例，第一离子导向器的下游端可位于距隔离阀或隔离阀的一部分≤9mm、≤8mm、≤7mm、≤6mm、≤5mm、≤4mm、≤3mm、≤2mm或≤1mm处。

所述设备还可包括第二离子导向器，其中在操作模式下，隔离阀的至少一部分在第二离子导向器的一部分内延伸。

第二离子导向可位于隔离阀的下游和/或第一离子导向器的下游。根据各种实施例，由于第一离子导向器、隔离阀和第二离子导向器之间的紧密堆积的布置，离子可有效地从第一离子导向器传输到第二离子导向器，而离子的损失基本上可忽略。

第二离子导向器可包括环组离子导向器或具有孔隙的多个电极，在使用中离子通过这些孔隙传输。

第二离子导向器可包括多个环形电极，其中可向环形电极施加一个或多个RF或AC电压，以便在环组内或电极的孔隙内生成伪电位离子限制区域。

根据各种实施例，第二离子导向器可包括阶梯波(RTM)离子导向器布置，所述离子导向器布置包括被布置成从源到质量分析仪最大化离子传输的层叠环形离子导向器。所述装置还允许主动移除中性污染物，从而增强整体信噪比。第二离子导向器可促进有效捕获进入第一级的相对扩散的离子云，然后将其聚焦到上部离子导向器中，用于转移到质量分析仪。

在使用中，第一离子导向器可位于真空室中，并且隔离阀可以是可操作的，以隔离第一离子导向器下游的区域。

举例来说，隔离阀可以是可操作的，以将容纳第一棒组离子导向器的真空室或真空室的一部分与第二下游离子导向器隔离。第二下游离子导向器可设置在与第一离子导向器相同的真空室中，或者可替代地第二下游离子导向器可设置在第二或不同的真空室中。

隔离阀可由非熟练用户操作，并且使得质量分析仪能够维持在低压下，同时移除第一离子导向器进行维修。

所述设备还可包括布置在隔离阀下游的分析装置、质量分析仪或离子迁移谱仪，其中隔离阀可被操作以便将分析装置、质量分析仪或离子迁移谱仪维持在低于大气压的压力下，同时移除第一离子导向器。

分析装置、质量分析仪或离子迁移谱仪可设置在真空室中，在使用中，所述真空室可维持在相对低的压力下。举例来说，根据各种实施例，容纳分析装置或质量分析仪的真空室可维持在≤10^-3mbar的压力下，同时移除第一棒组离子导向器。根据其它实施例，容纳分析装置或质量分析仪的真空室可维持在≤10^-4mbar、≤10^-5mbar、≤10^-6mbar、≤10^-7mbar或≤10^-8mbar的压力下，同时移除第一棒组离子导向器。应当理解，将分析装置或质量分析仪维持在低于大气压的压力下，同时移除第一棒组离子导向器(在大气压或环境压力下)并进行维修，这减少了仪器的停机时间，并且消除了重新校准仪器的任何需要。

隔离阀可在打开位置与关闭位置之间旋转。

隔离阀的弯曲形状或轮廓使得隔离阀能够以紧凑的方式从打开位置旋转到关闭位置，使得第一和第二离子导向器能够紧密定位。

根据一个方面，提供了一种方法，其包括：

通过第一离子导向器引导离子，其中在使用中，第一离子导向器的至少一部分在隔离阀的扫掠体积内或在隔离阀的弯曲、球形、圆柱形或凹形部分内延伸。

所述方法还可包括操作隔离阀，以便将分析装置、质量分析仪或离子迁移谱仪维持在低于大气压的压力下，同时移除第一离子导向器。

所述方法还可包括在打开位置与关闭位置之间旋转隔离阀。

根据另一方面，提供了一种设备，其包括：

真空室；

壳体，其位于真空室内并具有导向机构；和

第一离子光学组件，其与导向机构配合而可滑动或可平移，从而使得第一离子光学组件能够插入真空室并在真空室内对准。

已知MALDI质谱仪具有位于真空室中的离子导向组件。然而，已知布置的离子导向组件不容易移除，并且需要工具以便从真空室松开和移除离子导向组件。如本领域技术人员将理解，移除已知质谱仪的离子导向组件需要熟练工程师的服务。从常规质谱仪的真空室移除离子导向组件还需要将MALDI离子源从真空室缩回，使得然后可通过真空室的壳体中的盖子将离子导向组件操纵出来。由于许多原因，这是有问题的。

首先，在其操纵、提取和替换期间，为MALDI相机提供观察窗口的真空室内部的一面镜子可被捕获并从其临界对准位置移开。

其次，提供给包括已知离子导向组件的电极的电压使用作为离子导向组件一部分的导线和连接器来递送。在其操纵期间，导线可能会被卡住或脱落，造成与其它电极或部件紧密接近或接触的风险，从而造成一旦恢复到操作状态，电气故障的风险就增加。

与已知的布置相反，根据各种实施例，壳体设置在真空室中，并且壳体可包含导向轴承，所述导向轴承确保第一离子光学组件、离子导向器或离子传输装置可被移除和/或(重新)插入，而没有移动或损坏室或真空室内部的部件中的任一个的风险。

根据各种实施例，可提供导轨和相关联的导轨轴承，其允许一个或多个激光反射镜靠近离子导向器的离子光轴定位，从而使得激光束能够以接近垂直入射的角度递送到样品，同时还减小聚焦透镜和样品板之间的总工作距离。这有许多好处。

首先，减小的入射角降低了入射光束的失真程度，使得样品的照明更加圆形。

其次，包含较短焦距透镜的能力意指入射激光束可更紧密地聚焦到样品板上，使得能够提高检测离子位置的空间分辨率。

当在常规MALDI离子源上装载或卸载样品时，样品板载体必须在密封门之前行进到装载锁定位置。然后对装载锁定室进行排气。根据各种实施例，通过使用隔离阀隔离分析仪真空并对整个室进行排气，无需移动样品板载体。这减少了卸载样品所需的时间。

常规装载锁定系统的另一个问题是，在装载期间，即在装载锁定室和样品室中所达到的压力差可致使当样品载体从装载锁定室缩回时，气体突然从装载锁定室流入样品室。有时，这可致使样品板在此过渡期间从载体落入主样品真空室中，从而致使需要拆除整个样品室以便回收样品。

与已知的布置相反，根据各种实施例的样品室可被完全打开，允许从载体上落下的任何样品均容易地被取回。

移除装载锁的另一个好处是，可使用较大的样板，同时维持相似长度的导螺杆。

常规上，从一个离子源到另一种离子源的转换当前需要仪器的完全排气。根据各种实施例的隔离阀和导向轴承和/或导轨配置的组合允许第一离子导向组件被移除，并且被适合于替代离子源的组件替换，而无需使整个仪器排气。

根据各种实施例，离子导向器可被安装到可包括导向安装机构的组件上。真空隔离阀和用于离子导向器的导向安装机构(其也可具有集成的闩锁和密封机构)的组合使得能够快速交换初始或第一离子导向器，并且减少质谱仪或其它离线维修的分析仪器的停机时间。

第一离子光学组件和导向机构之间的配合允许第一离子光学组件从真空室移除，而不会被导线或电缆缠住或卡住。此外，可将第一离子光学组件插入真空室和/或从真空室移除，而没有损坏包含敏感离子光学组件、激光反射镜等的其它部件的任何风险。

根据各种实施例的设备使得能够容易地移除分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪的第一离子导向器以进行清洁。清洁后，非熟练用户可容易地替换离子导向器，即无需专业服务工程师。特别地，将第一离子导向器安装为离子光学组件的一部分，并且能够任选地在离子光轴的方向(即轴向)上将第一离子导向器和相关联的离子光学组件轴向滑动或平移到第一(或后续)真空室中或从第一(或后续)真空室中滑动或平移出，使得非熟练用户能够在没有专业技能的情况下插入和/或移除第一离子导向器。第一离子光学组件可设置有导向机构，如一个或多个导轨。导轨可滑入一个或多个导向轴承中或与一个或多个导向轴承接合，所述导向轴承任选地安装在第二组件或壳体上，所述壳体可被布置成与第一组件连接或互锁，所述第一组件可容纳或包含第一离子导向器。

根据各种实施例的导轨机构在确保和促进第一离子导向器与分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪的壳体的其余部分的容易对准，以及在确保第一离子导向器在分析仪器(如质谱仪或离子迁移谱仪)的第一真空室中的正确和精确定位方面特别有效。

考虑这样的实施例，其中导向机构可包括不同形式的滑动机构，或者其中轨道或导向器可在不同的轴向位置处具有不同的轮廓。

尽管公开了各种实施例，其中容纳第一离子导向器的组件包括一个、两个或多于两个导轨，它们在安装到第二组件或壳体上的一个、两个或多于两个导向轴承内滑动或与其接合，但也可考虑其它实施例，其中第一离子导向组件可包括一个、两个或多于两个导向轴承，并且第二组件或壳体可包括一个、两个或多于两个导轨。

导向机构可使得第一离子光学组件能够在轴向方向上滑动或平移，从而使得第一离子光学组件能够从分析仪器(如质谱仪或离子迁移谱仪)的室或真空室移除和/或插入其中。

第一离子光学组件还可包括在其内部具有离子入口孔的密封构件，其中密封构件被布置成密封真空室的前部。

密封构件可与室或真空室的前部形成真空紧密密封件，除了设置在密封构件中的离子入口孔之外。任选地，密封构件可包含一个或多个用于密封真空室的前部的O形环密封件。然而，提供一个或多个O形环不是必需的。因此，第一离子光学组件的密封构件可密封室或真空室的前部，并且压力可仅经由离子入口孔有效地平衡。

所述设备还可包括可释放的闩锁，用于将密封构件固定在真空室的前部和/或用于将第一离子光学组件固定在真空室内。

可释放的闩锁使得第一离子光学组件能够以使得非熟练用户能够在不使用工具的情况下从真空室移除或取出第一离子光学组件的方式固定到室或真空室的正面。

第一离子光学组件还可包括第一电连接器，并且壳体还可包括第二电连接器，其中在使用中，将第一离子光学组件插入真空室会使第一电连接器与第二电连接器连接。

根据各种实施例，接触销和板可用于提供到离子导向器或第一离子导向器的电连接。根据各种实施例的接触销和板的使用消除了导线移动或缠结的任何风险。此外，导轨机构可防止与室或真空室内部的任何关键对准部件(如激光镜)发生意外碰撞。

已知的MALDI质谱仪的一个问题是，常规上，位于真空室内的第一离子导向器具有一系列相对复杂的电连接，在第一离子导向器可被移除和维修之前，这些电连接需要被断开然后重新连接。将电源断开和重新连接到已知的MALDI质谱仪的第一离子导向器需要熟练工程师的服务。

然而，与根据各种实施例的已知布置相反，可经由室或真空室内部的弹簧触点来实现到离子导向器或第一离子导向器的电连接。因此，离子导向器或第一离子导向器可以简单的方式断开和/或重新连接到电源，而这不需要熟练工程师的服务。

小型粗抽泵可连接到真空室中的泵送端口，使得一旦源或离子源和第一离子导向器就位，就能够将真空室中的压力降低到足以打开隔离阀的水平。

与已知的布置相反，到第一离子导向器的电连接可以安全的方式从其电源断开(并且重新连接到其电源)，而无需熟练工程师的服务。此外，电连接远离第一离子导向器的上游端，从而提高了分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪的安全性和可维修性两者，并且改进了将第一离子导向器从室或第一真空室移除、清洁和重新插入室或第一真空室的过程。

根据各种实施例，接触销和板可被用于提供到离子导向器或第一离子导向器的电连接。根据各种实施例，接触销和板的使用消除了导线移动的任何风险，并且使得第一离子导向器能够被电连接和/或断开到相关联的电源，而无需专业服务工程师。连接器可定位成与第一离子导向器的后部(下游)连接，从而保持与相关联电源的连接远离用户。因此，所述设计使得能够以安全的方式与离子导向器进行电接触和断开，而无需专业技能。

第一离子光学组件可包括一个或多个导轨机构、一个或多个导轨或被布置成接纳一个或多个导轨的一个或多个导轨轴承。所述设备还可包括第二组件，所述第二组件被布置成与第一离子光学组件连接、固定或互锁。当第一离子光学组件被插入真空室中时，第二组件可被布置并适于促进第一离子光学组件的对准。第二组件可包括一个或多个导向机构、一个或多个导轨或被布置成接纳一个或多个导轨的一个或多个导向轴承。第一离子光学组件可包括一个或多个第一电触点，所述第一电触点在使用中与设置在第二组件上的一个或多个第二电触点接合。一个或多个第一电触点可为可缩回的和/或一个或多个第二电触点可为可缩回的。导向机构可被布置成使得离子光学组件能够在基本平行于离子光轴的轴向方向上滑动或平移。

第一离子光学组件和/或真空室的一部分可包括弹簧释放机构，所述弹簧释放机构允许第一离子光学组件可释放地固定到真空室的一部分。第一离子光学组件还可包括一个或多个提取电极，所述提取电极具有一个或多个孔隙，在使用中离子通过这些孔隙传输。根据各种实施例，或者：(i)一个或多个孔隙的尺寸可经设定以便不形成差动泵送孔隙；或(ii)一个或多个孔隙的尺寸可经设定以便形成差动泵送孔隙。

第一离子光学组件可与真空室的正面或质谱仪的正面形成密封。

第一离子光学组件可包括在污染时被替换的可消耗部件。

根据另一方面，提供了一种方法，其包括：

与位于真空室内的壳体的导向机构配合来滑动或平移第一离子光学组件，从而使得第一离子光学组件能够插入真空室并在真空室内对准。

根据一个方面，提供了一种设备，其包括：

真空室，其具有离子入口孔；和

组件，其容纳第一低于大气压的离子源，其中在第一操作模式下，所述组件可固定到真空室，以便将第一离子源与离子入口孔对准，并且其中在第二操作模式下，所述组件可被拆卸，从而使得第二不同的离子源能够位于离子入口孔附近。

常规上，从一个离子源到另一种离子源的转换可能是一个相对困难的过程。根据各种实施例，所述设备包括容纳第一低于大气压的离子源的组件。在第一操作模式下，所述组件可固定到真空室，以便将第一离子源与离子入口孔对准，并且在第二操作模式下，所述组件可被拆卸，从而使得第二不同的离子源能够位于离子入口孔附近。结果，非熟练用户可操作位于组件的壳体内的低于大气压的离子源，然后简单地拆卸组件，以便使用不同的离子源。举例来说，第二离子源可包括大气压离子源。

根据各种实施例，在第一操作模式下使用的组件或门组件可被重新用于为第二不同的离子源提供支撑。然而，尽管在第一操作模式下，组件或门组件可已对真空室或真空室的正面进行了真空密封，但是在第二操作模式下，组件或门组件可简单地用作第二离子源的支撑，即在第二操作模式下，组件或门组件可能无法对真空室或真空室的正面进行密封。

常规上，从一个离子源到另一种离子源的转换需要仪器完全排气。根据各种实施例，隔离阀和导向轴承和/或导轨配置的组合允许第一离子导向组件被移除，并且被适合于替代离子源的组件替换，而无需使整个仪器排气。

所述组件可包括门组件。

所述设备可包括离子源壳体，所述离子源壳体与真空室的正面或质谱仪的正面形成密封。

所述设备还可包括设置在离子源壳体内或位于离子源壳体内的低于大气压的离子源。

离子源壳体可包括可移除门组件。

所述设备还可包括可在第二操作模式下使用的大气压离子源。

根据各种实施例，低于大气压的离子源，如基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源可设置在可固定到真空室的门组件中。所述组件或门组件可容易地从真空室拆卸下来，使得能够使用不同类型的离子源。

所述组件可包括平移台。

根据各种实施例，所述组件可包括用于在一个或多个正交方向上平移样品板(如MALDI样品板)的x-y平移台。特别地，激光束可被布置成经由离子入口孔从设备出射。可使用平移台将待由激光束电离的一个或多个样品区域平移到适当位置。

在第一操作模式下，平移台可在垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第一方向上和/或垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移，其中第一方向垂直于第二方向。

根据各种实施例，所述组件和平移台可在第一操作模式下被布置成以便例如在x方向和/或y方向上平移样品板，其中x方向和/或y方向也正交于可穿过离子入口孔的离子光轴或z方向。

第一离子源可包括基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源。

所述源或离子源可包括MALDI离子源，但是应当理解，本发明不限于使用MALDI离子源。如果提供了MALDI离子源，则样品室可被封闭并在真空下操作。根据各种实施例，MALDI离子源可设置在外罩或壳体内，所述外罩或壳体可形成组件或门组件的一部分，所述组件或门组件可接合或固定到质谱仪(或其它分析仪器)的前端或真空室或第一真空室的前端。在打开隔离阀并将源或离子源暴露于仪器真空之前，可包含小型泵以粗略泵送样品室或壳体。

当激光射向目标时，MALDI获取会生成材料羽流。材料羽流中的一些被电离并向前传输到分析仪中，同时中性物质则在第一真空室内扩散并沉积在局部表面上。随着时间的推移和使用，这种在电极表面上的沉积物会影响由电极生成的电场，并且对仪器的灵敏度有害。结果，第一离子导向组件需要定期清洁。

耦合到质谱仪的常规MALDI离子源要求仪器完全排气，以便移除第一离子导向器。相反，根据各种实施例的仪器不需要在移除第一离子导向器之前完全排气。

在第二操作模式下，组件可附接到真空室或设备的另一部分。

根据各种实施例，在第一操作模式下使用的组件或门组件可重新使用，以为第二不同的离子源提供支撑。然而，尽管在第一操作模式下，组件或门组件可已对真空室或真空室的正面进行了真空密封，但是在第二操作模式下，组件或门组件可简单地用作第二离子源的支撑，即在第二操作模式下，组件或门组件可能无法对真空室或真空室的正面进行密封。

在操作的第二模式下的组件可包含平移台，其中平移台可在平行于通过离子入口孔的离子传输方向的第一方向上和/或在垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移。

根据各种实施例，组件和平移台可在第二操作模式下被布置成以便例如在x方向(或y方向)和/或在z方向上平移样品板，所述样品板可穿过离子入口孔并平行于离子光轴。

第二离子源包括大气压下的离子源。

举例来说，第二离子源可包括解吸电喷雾电离(DESI)离子源、低温等离子体(LTP)离子源、实时直接分析(DART)离子源或电感耦合等离子体(“ICP”)离子源。

根据另一方面，提供了一种方法，其包括：

将容纳第一低于大气压的离子源的组件固定到具有离子入口孔的真空室，以便将第一离子源与离子入口孔对准；然后

拆卸组件并在离子入口孔附近定位第二不同的离子源。

所述组件可包括平移台，并且所述方法还可包括在垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第一方向上和/或垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移所述平移台，其中第一方向垂直于第二方向。

所述方法还可包括将组件连接到真空室。

所述组件可包含平移台，并且所述方法还可包括在平行于通过离子入口孔的离子传输方向的第一方向和/或在垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移所述平移台。

根据一个方面，提供了一种设备，其包括：

真空室，其具有离子入口孔；和

组件，其容纳第一低于大气压的离子源，其中在第一操作模式下，所述组件可固定到真空室，以便将第一离子源与离子入口孔对准，并且其中在第二操作模式下，所述组件可被拆卸，从而使得第二不同的离子源能够位于离子入口孔附近。

常规上，尝试将低于大气压的离子源更改为不同的离子源是一个相对困难的过程。相反，根据各种实施例，可容易地将低于大气压的离子源交换为不同的离子源。

根据各种实施例，所述设备包括容纳第一低于大气压的离子源的组件。在第一操作模式下，容纳低于大气压的离子源的组件可被固定到质谱仪的真空室，以便将第一低于大气压的离子源与离子入口孔对准。然后，当需要操作不同的离子源时，在第二操作模式下，组件可被拆卸，从而使得第二不同的离子源能够位于离子入口孔附近。结果，非熟练用户可操作位于组件的壳体内的低于大气压的离子源，然后简单地拆卸组件，以便使用不同的离子源。举例来说，可将低于大气压的离子源交换为第二大气压或环境离子源。

根据各种实施例，在第一操作模式下容纳或容纳第一低于大气压的离子源的组件或门组件可被重新使用，以便为第二不同的离子源提供支撑或平台。举例来说，组件或门组件可被布置成固定或可固定到仪器的表面，以便为第二离子源提供支撑或平台。根据各种实施例，所述组件或门组件可可移除地固定到质谱仪的真空室的正面，从而使大气压离子源能够靠近设置在真空室的面上的离子入口孔定位。

在第一操作模式下，组件或门组件可对真空室或真空室的正面进行真空密封。然而，应当理解，在第二操作模式下，组件或门组件可简单地用作第二离子源的支撑件或平台。因此，在第二种操作模式下，组件或门组件可能无法对真空室或真空室的正面进行密封。

常规上，从低于大气压的离子源到另一个离子源的转换需要仪器完全排气。根据各种实施例，隔离阀和易于移除的初始离子导向器的组合使得质谱仪的初始级能够被隔离，从而允许容纳低于大气压的离子导向器的组件或门组件被加压，然后被打开或拆卸。初始离子导向器可被容纳在具有轴承和/或导轨配置的壳体中，其允许第一离子导向组件被移除并被可针对第二或替代离子源优化的不同的离子导向组件替换。特别地，离子源可被改变，并且初始离子导向组件也可被改变或优化，而无需使整个仪器排气。

所述组件可包括门组件。

所述设备可包括离子源壳体，所述壳体与真空室的正面或质谱仪的正面形成密封。所述设备还可包括设置在或位于离子源壳体内的低于大气压的离子源。离子源壳体可包括可移除门组件。

根据各种实施例，低于大气压的离子源，如基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源可设置在可固定到真空室的组件或门组件中。所述组件或门组件可容易地从真空室拆卸下来，使得能够使用不同类型的离子源。

所述组件可包括平移台。

根据各种实施例，所述组件可包括用于在一个或多个正交方向上平移样品板(如MALDI样品板)的x-y平移台。特别地，激光束或激光脉冲可被布置成经由例如设置在真空室的正面上的离子入口孔从设备出射。可使用平移台将待由激光束或激光脉冲电离的样品区域或特定样品平移到适当位置。样品可通过平移台进行平移，并且样品或不同样品的不同区域或部分可由激光束或激光脉冲电离。根据各种实施例，可在固定位置或位置上提供激光束或激光脉冲，并且可在激光束或激光脉冲上平移样品。

在第一操作模式下，平移台可在垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第一方向上和/或也垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移，其中第一方向垂直于第二方向。

根据各种实施例，所述组件和平移台可在第一操作模式下被布置成以便例如在x方向和/或y方向上平移样品板，其中x方向和/或y方向也正交于可穿过离子入口孔的离子光轴或z方向。

第一低于大气压的离子源可包括基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源。

所述源或离子源可包括MALDI离子源，尽管应当理解，本发明不限于使用MALDI离子源作为第一低于大气压的离子源。如果提供了MALDI离子源，则可将容纳样品的样品室和MALDI离子源封闭并在真空下操作。根据各种实施例，MALDI离子源可设置在外罩或壳体内，所述外罩或壳体可形成组件或门组件的一部分，所述组件或门组件可接合或固定到质谱仪(或其它分析仪器)的前端或真空室或第一真空室的前端。在打开隔离阀并将源或离子源暴露于仪器真空之前，可包含小型泵以粗略泵送样品室或壳体。

当激光射向目标时，MALDI获取会生成材料羽流。材料羽流中的一些被电离并向前传输到分析仪中，同时中性物质则在第一真空室内扩散并沉积在局部表面上。随着时间的推移和使用，这种在电极表面上的沉积物会影响由电极生成的电场，并且对仪器的灵敏度有害。结果，第一离子导向组件需要定期清洁。

耦合到质谱仪的常规MALDI离子源要求仪器完全排气，以便移除第一离子导向器。相反，根据各种实施例的仪器不需要在移除第一离子导向器之前完全排气。

在第二操作模式下，组件可附接到真空室或设备的另一部分。根据各种实施例，在第一操作模式下使用的组件或门组件可被重新使用，以为第二不同的离子源提供支撑或平台。然而，尽管在第一操作模式下，组件或门组件可已对真空室或真空室的正面进行了真空密封，但是在第二操作模式下，组件或门组件可简单地用作第二离子源的支撑或平台，即在第二操作模式下，组件或门组件可能无法对真空室或真空室的正面进行密封。

在第二操作模式下，组件可包含平移台，其中平移台可在平行于通过离子入口孔的离子传输方向的第一方向上和/或垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移。

根据各种实施例，组件和平移台可在第二操作模式下被布置成以便例如在x方向(或y方向)和/或也在z方向上平移样品板，所述样品板可穿过离子入口孔并可平行于离子光轴。

第二离子源可包括大气压下的离子源。因此，考虑各种实施例，其中第一低于大气压的离子源可被交换为第二大气压离子源。

举例来说，第二离子源可包括解吸电喷雾电离(DESI)离子源、低温等离子体(LTP)离子源、实时直接分析(DART)离子源或电感耦合等离子体(“ICP”)离子源。

根据另一方面，提供了一种方法，其包括：

将容纳第一低于大气压的离子源的组件固定到具有离子入口孔的真空室，以便将第一离子源与离子入口孔对准；然后

拆卸组件并在离子入口孔附近定位第二不同的离子源。

所述组件可包括平移台，并且所述方法还可包括在垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第一方向上和/或垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移所述平移台，其中第一方向垂直于第二方向。

所述方法还可包括将组件连接到真空室。

所述组件可包含平移台，并且所述方法还可包括在平行于通过离子入口孔的离子传输方向的第一方向和/或在垂直于通过离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移所述平移台。

根据一个方面，提供了一种包括上述设备的分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪。

根据一个方面，提供了一种包括如上所述方法的质谱或离子迁移谱的方法。

根据一个方面，提供了一种包括如上所述方法的清洁或替换离子导向器的方法。

附图说明

现在将仅通过实例的方式并参考附图来描述各种实施例，在附图中：

图1示出了根据各种实施例的处于关闭位置的隔离阀的横截面，其中隔离阀设置在第一上游离子导向组件与第二下游离子导向组件之间；

图2A示出了根据各种实施例的真空隔离阀旋转到打开位置，并且图2B示出了真空隔离阀旋转到关闭位置；

图3示出了装配有导轨的第一离子导向组件，所述导轨用于促进第一离子导向器的轴向对准，并且确保第一离子导向器从第一真空室的受控提取以及第一离子导向器到第一真空室中的受控插入，并且其中接触板提供了电气连接手段；

图4示出了被布置成接纳第一离子导向组件的第二组件或壳体，其中第二组件或壳体包括用于接纳第一离子导向组件的对应导轨的两个导向轴承，并且其中第二组件或壳体安装在第一真空室中并具有用于与第一离子导向组件电接触的电弹簧触点；

图5A示出了用于将第一离子导向器定位在初始位置的压力释放弹簧闩锁，并且图5B示出了已被操作以使得第一离子导向组件能够从第一真空室中取出的压力释放；

图6示出了定位在适当位置的离子导向组件，所述离子导向组件可通过释放夹子并将离子引导组件沿导轨滑出而被移除，并且示出了第一真空室与第一离子导向组件的正面之间的表面界面；

图7示出了根据各种实施例的门组件，所述门组件可含有用于MALDI离子源的x-y台，并且其中门组件可被配置为可移除或可拆卸，以便使得能够将一个或多个替代离子源安装到仪器的前端；和

图8示出了一个实施例，其中提供了x-y台，以便允许水平运动，用于大气DESI样品获取。

具体实施方式

各种实施例现在将更加详细地描述。

根据各种实施例，提供了许多部件组件，这些部件组件使得在分析仪器(如质谱仪或离子迁移谱仪)的前端或初始级提供的第一离子光学组件能够以简单的方式被移除、清洁、然后替换和/或重新插入，所述简单的方式例如可由非熟练用户执行，并且不需要熟练工程师的服务。

根据各种实施例，还公开了一种门组件，所述门组件使得能够以简单的方式将一个离子源交换为另一个离子源，而无需用户熟练。

质谱仪可包含离子源，例如，包括封闭样品室的基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源，所述样品室在使用中在真空下或在低于大气压的压力下操作。

根据各种实施例，公开了一种组件或门组件，所述组件或门组件使得能够以简单的方式将低于大气压的离子源交换为另一个离子源(例如，大气压离子源)，而无需熟练工程师的服务。

质谱仪可包含离子源，例如，在封闭样品室内的基质辅助激光解吸电离(“MALDI”)离子源，所述样品室在使用中可在真空下或在低于大气压的压力下操作。

由离子源生成的离子可向前传输到可任选地形成第一离子光学组件的一部分的第一离子导向器。如本领域技术人员将理解，由于离子和/或中性粒子撞击在形成第一离子导向组件的电极或棒上，因此第一离子导向器会随着时间的推移而被沉积物污染。结果，第一离子导向器的性能可能开始恶化，并且这将对分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪的整体性能产生负面影响。

因此，在样品的分析之间，出于清洁目的，可能有必要或期望定期移除第一离子导向器和任何相关联的第一离子光学组件。然而，应当理解，常规上，出于清洁目的而移除第一离子导向器的过程将致使下游真空室中的高真空(低压)损失。这可能致使质谱仪离线或在相当长的一段时间内无法操作，因为质谱仪将首先需要完全排气，使得第一离子导向器然后可被移除，然后一旦第一离子导向器已被重新插入，质谱仪的下游分析仪区段中的高真空(低压)将需要被恢复。

与根据各种实施例的常规布置相反，第一离子光学组件可被移除(例如，容易移除)，而无需使分析仪完全排气。结果，可将第一离子导向器下游的质谱仪区段维持在相对高的真空(低压)下，同时维修或替换离子导向器。

根据各种实施例，提供了一种隔离阀，当例如出于清洁或替换目的而移除第一离子导向器和相关联的第一离子光学组件时，所述隔离阀使得第一离子光学组件下游的分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪能够维持在相对高的真空(低压)下。

图1示出了根据各种实施例可提供球形的或圆柱形成型隔离阀1。隔离阀1的目的是当出于清洁目的而需要而将第一离子导向器2(上游)从室或真空室移除时，隔离室或真空室的下游区段。第一离子导向器2(上游)在图1中示出。第一离子导向器2(上游)可例如包括多极棒组布置，所述多极棒组布置包括例如四极、六极或八极离子导向器。有时可能需要出于清洁目的从分析仪器、质谱仪或离子迁移谱仪移除第一离子导向器2，或者在必要时(例如，如果第一离子导向器2由于重复清洁而磨损)任选地替换第一离子导向器2。

如图1所示，形成第一离子导向器2的电极的出口侧或下游端可具有斜切、弯曲或非平面轮廓，或者可以其它方式具有允许第一离子导向器2在隔离阀1的扫掠体积内延伸的成型轮廓。隔离阀1可从关闭位置旋转到打开位置，并且隔离阀1可被布置成使得当隔离阀1处于关闭位置时，隔离阀1具有横截面轮廓，所述横截面轮廓呈现邻近第一离子导向器2的下游端的凹形部分，并且呈现邻近下游第二离子导向器3的上游端的凸形部分。

如图1中所示的隔离阀1被示出处于关闭位置。隔离阀1可例如为可旋转的，或者根据其它实施例，隔离阀1可以其它方式在打开位置与关闭位置之间被致动。在操作模式下，可通过将隔离阀1从如图1所示的关闭位置旋转例如90°到打开位置，在打开位置，隔离阀被移动，以便不再阻塞上游第一离子导向器2与下游第二离子导向器3之间的离子路径。

隔离阀1可具有球形或弯曲轮廓，这允许隔离阀1位于第二离子导向器3的一个或多个第一或初始电极(一个或多个)的内径内或在内径内延伸，所述第二离子导向器可设置在第一离子导向器2与隔离阀1的下游。第二离子导向器3可例如包括如图1所示的层叠环形的第二离子导向器3。然而，可考虑其它实施例，其中第二离子导向器3可包括多极棒组布置，所述多极棒组布置包括多个棒电极。举例来说，第二离子导向器3可包括四极、六极或八极布置。根据其它实施例，第二离子导向器3可包括另一层叠板或夹层布置的平面电极，所述平面电极被布置成大体上平行于穿过第二离子导向器3的离子行进方向。

隔离阀1的形状和取向使得隔离阀1能够插入或以其它方式定位在第一离子导向器2的出口与第二离子导向器3的入口之间，同时最小化两个离子导向器，即第一离子导向器2和第二离子导向器3之间的距离。结果，当隔离阀1处于正常打开位置时，由于两个离子导向器，即第一离子导向器2和第二离子导向器3非常接近，从上游第一离子导向器2到下游第二离子导向器3的离子传输被优化或不受影响。特别地，由于两个离子导向器，即第一离子导向器2和第二离子导向器3可彼此靠近定位，因此下游第二离子导向器3的离子接收角可大致使得从第一离子导向器2的出口出现的所有离子均以落入第二离子导向器3的离子接收角内的角度被接纳。

隔离阀1可包括球形或圆柱形区段，并且隔离阀1可在打开位置(如图2A所示)与关闭位置(如图2B所示)之间旋转90°。隔离阀1可手动地或自动地旋转、关闭或打开。还考虑这样的实施例，其中隔离阀可被定位在完全打开与完全关闭之间的中间位置。举例来说，隔离阀1可被定位成部分地或稍微地打开/关闭，从而允许小心地控制隔离阀1下游的真空室的压力。改变隔离阀1的状态允许真空室的第一或前引入级与真空室的下游区段隔离，并且因此与容纳质谱仪的质量分析仪的主真空室(一个或多个)隔离。

可考虑这样的实施例，其中容纳在下游分析仪室或真空室中的质量分析仪可包括四极质量分析仪、2D或线性四极质量分析仪、保罗或3D四极质量分析仪、潘宁阱质量分析仪、离子阱质量分析仪、磁扇区质量分析仪、离子回旋共振(“ICR”)质量分析仪、傅立叶变换离子回旋共振(“FTICR”)质量分析仪、静电质量分析仪(被布置成生成具有四对数电位分布的静电场)、傅立叶变换静电质量分析仪、傅立叶变换质量分析仪、飞行时间质量分析仪、正交加速度飞行时间质量分析仪或线性加速度飞行时间质量分析仪。

如图1所示，隔离阀1可定位或可被布置成插入自身或在第一离子导向器2与第二离子导向器3之间操作，并且其中第一离子导向器2和第二离子导向器3两者均位于同一真空室内。因此，隔离阀1可不形成差动泵送孔隙，即在正常操作中，第一离子导向器2和第二离子导向器3两者均可在基本相同的压力下操作。关闭隔离阀1以便防止在隔离阀1上游的区域与隔离阀1下游的区域之间的流体连通，允许隔离阀1上游的真空室的第一级排气，而不影响主分析仪壳体和下游真空室(一个或多个)中的真空。

如图1所示，第一离子导向器2的电极的端部可为斜切的、弯曲的或其它形状的，以更好地容纳球形区段隔离阀1的轮廓。特别地，可形成紧凑的布置，其允许第一离子导向器2和第二离子导向器3的紧密定位。

第一离子导向器2可容易地移除，从而允许清洁或替换第一离子导向器2。特别地，第一离子导向器2可由非熟练用户以安全的方式移除，而没有触电的风险，也没有损坏敏感离子光学部件和/或电连接的风险。

如图3所示，第一离子导向器2可安装到第一离子光学组件上或者形成第一离子光学组件的一部分。根据各种实施例，第一离子光学组件可包括安装在圆形壳体或套环内的上游端处的多极棒组布置。如图3所示，圆形壳体或套环还可包括一个或多个接触板6，所述接触板被布置成连接到设置在第二组件或壳体中的对应电触点，所述第二组件或壳体被布置成与第一组件接合并互锁。第一离子光学组件可为可移除的，并且第二组件或壳体可为固定的。

根据各种实施例，第一离子光学组件或可包含形成第一离子导向器的电极的第一组件可被布置成可移除的，而第二组件可被布置成保持在适当位置且不可移除，至少由非熟练用户来布置。

第一组件可包含一个或多个板或其它平面，所述板或其它平面可被布置成滑入设置在第二组件上的导轨中。第一组件可例如包括一个或多个底板，所述底板可具有沿板(一个或多个)的外边缘或侧边缘的导轨5。导轨5可被布置成被接纳在一个或多个导向轴承4内并在其中滑动，所述导向轴承可附接到第二组件或壳体或以其它方式形成第二组件或壳体的一部分。

还考虑这样的实施例，其中第一(可移除)组件可包括一个或多个导向轴承，并且第二(固定)组件可包括一个或多个导向机构或导轨。

考虑其它实施例，其中第一组件可包括一个或多个导向轴承和/或一个或多个导向机构或导轨，并且第二组件可包括一个或多个导向轴承和/或一个或多个导向机构或导轨。

还考虑另外的实施例，其中第二组件还可从真空室移除。

图3示出了包括两个导向轴承4和两个导轨5的说明性实施例，这允许第一离子光学组件在平行于离子光轴的方向上被拉出和移除，而没有与真空壳体的第一级内部的任何关键定位部件意外接触的风险。

当插入或移除第一离子导向器2(光学组件)时，结合第一离子导向器2(电极)的成型端部轮廓和隔离阀1的形状或轮廓的轴向运动方向允许隔离阀1摆动、旋转或以其它方式从打开或完全打开位置移动到关闭或完全关闭位置，同时最小化第一离子导向器2的出口与第二离子导向器3的入口或入口区域之间的距离。

在相对于离子光轴的横向方向(即正交于第一离子导向器2的纵轴和离子光轴)上移除或插入第一离子导向器2将要求形成第一离子导向器2的电极从由隔离阀所封闭的体积中缩回。

通过一个或多个接触板6，可在质谱仪或离子迁移谱仪的真空室或第一真空室的内部或之内进行到第一离子导向器2的电连接。一个或多个接触板6可形成第一离子导向器2(光学组件)的一部分。作为第一离子导向器2(光学组件)的一部分而设置的一个或多个接触板6可被布置成与可形成第二组件或壳体的一部分的一个或多个触点7接合并提供电接触。

如图4所示，可形成第二组件或壳体的一部分的一个或多个触点7可包括电弹簧触点7。根据各种实施例，弹簧电触点7可包括一个或多个销或突起，所述销或突起可开槽，以便与作为第一组件的一部分而设置的接触板6接合。作为第一组件的一部分而设置的一个或多个接触板6还可具有用于与设置在第二组件或壳体中的对应触点7接合的突起、凹口或其它接合机构。弹簧触点7中的一个或多个可例如轴向地弹簧加载，使得它们可轴向缩回第二组件的壳体中一小段距离。

还考虑这样的实施例，其中一个或多个接触板6作为第二组件或壳体的一部分而设置，并且一个或多个触点或弹簧触点7作为第一组件的一部分而设置。

还考虑又另外的实施例，其中第一组件可包括接触板6和触点或弹簧触点7的混合物，和/或其中第二组件或壳体可包括接触板6和触点或弹簧触点7的混合物。

接触板6和对应的弹簧触点7(接触件)使得第一离子导向器2(光学组件)能够容易地移除和替换，而无需断开或连接一系列复杂的导线或插头。特别地，第一离子导向组件可由非熟练用户电断开和移除，而没有触电的危险，也没有损坏敏感电源或位于真空室中的其它部件的风险。

第一离子导向组件可包括具有与第一真空室的质谱仪的前端、面板、凸缘或区段接合的上游或正面的壳体。第一离子导向组件可例如被布置成在使用中定位，使得第一离子导向组件的正面基本上与第一真空室或质谱仪的前端、面板、凸缘或区段齐平。作为第一组件的一部分而设置的导轨或其它接合机构可确保第一离子导向器2只能以单个期望的位置或取向插入质谱仪的第一真空室。举例来说，导向机构可在水平面上设置在第一组件的底部或顶部。可替代地，导向机构可设置在第一组件的一个或两个侧部上的竖直平面上。

导向组件的布置可确保包含第一离子导向器2的第一组件仅能够以正确的取向插入真空室中。相反，在已知布置的情况下，可能会不经意地以与先前不同的取向重新安装第一离子导向器，结果可能需要调整或重新校准质谱仪以便确保最佳性能。

根据各种实施例，第一离子导向组件只能以与先前完全相同的取向插回到质谱仪的第一真空室或真空室中。因此，一旦重新插入第一离子导向组件，就不需要对质谱仪进行调整或重新校准。

第一离子导向组件可通过例如压力释放机构锁定、定位或以其它方式固定在初始位置。根据各种实施例，压力释放机构可包括如图5所示的弹簧闩锁机构8。压力释放机构或弹簧闩锁机构8允许包含第一离子导向器的第一组件被释放或以其它方式免于固定在质谱仪的第一真空室或真空室中。特别地，离子导向器可被移除，而不需要任何提取工具，也不需要专业工程师的服务。根据各种实施例，按下闩锁8释放组件，从而允许将其从真空室移除。

可考虑的是，例如，第一离子导向组件和移除第一离子导向组件的过程可由非熟练人员执行。举例来说，质谱仪或其它分析仪器可由护士在外科环境中操作，以在临床环境中分析生物样品。还可考虑的是，第一离子导向组件可包括可消耗部分，所述消耗部分在变脏时可简单地用新的离子导向组件替换。在军事环境中，例如，质谱仪可在野战医院中操作，并且可能期望通过用新的离子导向组件替换第一离子导向组件来延长质谱仪的使用寿命。新的离子导向组件可包括比它所替换的离子导向组件更便宜、更简单或更不坚固的部件，但是替换离子导向组件的目的可能是延长质谱仪的使用寿命，尤其是在高需求时期或紧急情况下。

如图5A和5B所示，质谱仪或第一真空室的正面可包含一个或多个突起，这些突起接合或插入设置在第一离子导向组件的正面、凸缘或板中的一个或多个凹陷、孔隙或开口内。可替代地，第一离子导向组件的正面、凸缘或板可包含一个或多个突起，这些突起接合或插入设置在质谱仪或第一真空室的正面上的一个或多个凹陷、孔隙或开口内。

可考虑其它实施例，其中第一离子导向组件可使用不同形式的卡扣或闩锁机构，以便将第一离子导向组件固定在质谱仪壳体的主体的正面上或正面内固定就位，或者固定到第一真空室。

一个或多个孔隙和/或离子提取电极可设置在第一离子导向组件的正面、凸缘或板上，来自离子源的离子通过这些孔隙、凸缘或板被传输，使得离子被形成第一离子导向组件的电极接纳。

一个或多个板或离子提取电极(其可为可移除的)可设置在第一离子引导组件的正面、凸缘或板中，其中一个或多个板具有一个或多个孔隙，在使用中离子被布置成通过这些孔隙。一个或多个板或离子提取电极可为导电的，并且可被布置成充当电极，以引导、吸引或加速离子通过一个或多个孔隙并进入第一离子导向器。

根据各种实施例的一个或多个孔隙的尺寸可大于差动泵送孔隙。根据其它实施例，一个或多个孔隙可经尺寸以便形成差动泵送孔隙，其中在使用中，孔隙上游的压力大于孔隙下游的压力。举例来说，一个或多个孔隙上游的压力可被布置成处于大气压或环境压力，而一个或多个孔隙下游的压力可被布置成处于低于大气压或环境压力。根据一个实施例，包括毛细管的离子源可位于设置在第一离子导向组件的正面、凸缘或板中的孔隙附近。

一旦隔离阀1关闭时，第一真空室或含有或容纳第一离子导向器2的真空室内部的压力可通过打开排气阀升高到大气压力或环境压力，所述排气阀可装配到第一真空室或真空室中的排气/泵端口。

根据离子源可如何设置在质谱仪的前端附近，并且任选地相对靠近设置在第一离子导向组件的正面、凸缘或板中的一个或多个离子入口孔隙和/或离子提取电极，可考虑许多不同的实施例。

举例来说，根据各种实施例，可提供MALDI离子源。MALDI离子源可设置在壳体内，所述壳体可与质谱仪(或其它分析仪器)的前端或真空室或第一真空室形成门组件。

一旦第一离子导向器位于真空室内的适当位置，样品分析室门(如果存在的话)就可被关闭。然后可使用粗抽泵经由包含在第一真空壳体或真空室壳体中的泵送端口来泵送第一真空室。

在第一真空室中的压力已下降至与离子源中的压力相当的水平后，然后可打开隔离阀1，并且可恢复仪器的操作。

然而，应当理解，许多不同形式的离子源可与质谱仪或第一真空室的正面以及定位在其内或位于其内的相关联的第一离子导向组件对接。

除了出于清洁或其它目的而允许快速移除或替换离子导向器或离子导向组件的手段之外，根据各种实施例的配置还允许引入离子导向器(多个)、离子导向器和离子光学组件以及大气采样孔的替代配置。举例来说，根据一个实施例，离子导向组件可用碰撞表面组件替换。

根据一个实施例，设置在真空室内的第二组件可被布置成接纳不同配置的第一离子导向器或离子光学组件。举例来说，可考虑的是，包括六极棒组的第一离子导向组件可由包括四极或八极棒组布置的离子导向组件替换。

根据其它实施例，包括环形电极、带孔电极、棒电极或另一电极布置的第一离子导向组件可由类似的布置替换，但是其中内切半径或离子引导体积较小、较大或具有不同的轮廓。可替代地，可引入完全不同的离子导向组件。举例来说，多极棒组离子导向布置可由不同几何形状的离子导向布置(如离子隧道或离子漏斗离子导向布置)替换。还考虑另外的实施例，其中具有一定轴向电极间隔的一个离子导向布置可由具有不同的轴向电极间隔的另一离子导向布置替换。还可考虑，具有第一电连接形式的一个离子导向布置可由具有第二不同电连接形式的另一个离子导向布置替换。举例来说，根据一个实施例，其中相邻电极维持在AC或RF电压的相反相位的离子隧道布置可用不同的离子隧道布置替换，其中电极成对布置，使得两个轴向相邻电极维持在AC或RF电压的第一相位，并且下一对轴向相邻电极维持在AC或RF电压的第二不同的相位。

参考图6，第一真空室和第一离子导向器的正面、凸缘或板之间的界面9可包括O形环密封布置。第一离子导向组件可包括提取电极10，所述提取电极具有孔隙，在使用中离子通过所述孔隙传输。可减小呈现到第一真空室外部的提取电极10的孔隙，或者可将提取电极10装配有采样毛细管，使得所述配置在第一真空室与周围大气之间形成差动泵送孔隙。

可考虑这样的实施例，其中第一离子导向器2(光学组件)的初始电极可从设计成在真空下操作的具有相对大直径孔隙的MALDI提取电极修改为具有相对小孔隙的大气采样设备，所述大气采样装置可充当差动泵送孔隙。

图7示出了离子源可设置在壳体11中或位于壳体11内。壳体11可维持在低于大气压的压力下，并且离子源可包括低于大气压的离子源。举例来说，根据各种实施例，可在壳体11内提供MALDI离子源。MALDI离子源可包括低于大气压的离子源。尽管在图7中示出了MALDI离子源，但是应当理解，可替代地提供其它低于大气压的离子源。此外，可考虑其它实施例，其中可在壳体11内提供大气压或环境离子源。

壳体11可被布置成枢转、旋转、摆动或以其它方式闩锁成与仪器、质谱仪或真空室的正面接合。壳体11可从仪器、质谱仪或真空室的正面打开。根据各种实施例，离子源壳体11可形成门外罩，使得壳体11或门外罩可摆动或滑动成与仪器、质谱仪或真空室的正面密封接合。门外罩可具有凸轮布置，使得门外罩向上推靠仪器、质谱仪或真空室的正面，以便对其进行密封。

根据各种实施例，壳体11或门外罩可容纳MALDI样品台。MALDI样品台可在使用中在低于大气压的条件下操作。

壳体11或门外罩可从仪器、质谱仪或真空室的正面拆卸。特别地，壳体11或门外罩可被布置成使得其可从仪器、质谱仪或真空室的正面抬起或以其它方式拆卸，从而允许定位离子源的一种或多种替代配置靠近仪器、质谱仪或真空室的正面定位。特别地，可将离子源的一种或多种替代配置定位或以其它方式靠近仪器、质谱仪或真空室的正面定位。举例来说，一个或多个替代离子源可被定位成紧邻或靠近仪器、质谱仪或真空室的正面。一个或多个替代离子源可被定位成离子源与离子入口孔和任选相关联的提取电极对准，所述提取电极可设置在仪器、质谱仪或真空室的正面上。

因此，将显而易见的是，在第一操作模式下，壳体11或门外罩可固定到真空室，以便将离子源与离子入口孔对准。然后，壳体11或门外罩可不与真空室固定，并且第二不同的离子源可位于或定位在离子入口孔附近。

根据各种实施例的壳体11或门外罩可从仪器、质谱仪或真空室的正面拆卸，然后可手动地旋转90°。然后可将壳体11或门外罩手动地重新附接到仪器、质谱仪或真空室的正面，以便为离子源提供平台或安装台。

显而易见的是，整个初始级、离子源或离子源可打开或易于接近，从而便于用户访问。

门外罩或机构可被布置成闩锁或以其它方式固定或锁定到仪器、质谱仪或真空室的正面，使得门外罩的内部与仪器、质谱仪或真空室的正面形成流体密封。结果，可将包含例如设置在壳体内的样品台的壳体11、门壳体或门外罩或机构的内部维持在低于大气压的压力下。壳体11或门外罩可具有第一连接器或第一装置，其可固定到设置在仪器、质谱仪或真空室的正面上的第二连接器或第二装置。根据各种实施例，壳体11或门外罩可具有突起、夹子或闩锁，其可固定到设置在仪器、质谱仪或真空室的正面上的对应突起、夹子或闩锁。

然而，应当理解，提供安装在门机构内并维持在低于大气压的压力下使用的离子源不是必不可少的，并且可考虑其中离子源可包括大气压离子源的各种实施例。

壳体11或门外罩可包围平移台，如MALDI平移台。平移台可包括x-y平移台。平移台可被布置成在x方向和/或y方向上平移样品或多个离散样品，其中x方向和y方向两者均与z方向正交，其中z方向对应于离子光轴。离子光轴(并因此为z方向)可穿过设置在仪器、质谱仪或真空室的正面的离子入口孔。

激光束或激光脉冲可被布置成穿过设置在仪器、质谱仪或真空室的正面上的离子入口孔。激光束或激光脉冲可由位于仪器、质谱仪或真空室内的激光生成，并且激光束或激光脉冲可在朝向壳体11或门外罩的方向上穿过离子入口孔。激光束或激光脉冲可被布置成照射到一个或多个样品上，这些样品可安装在位于壳体11或门外罩内的平移台上。因此，平移台可被布置成相对于激光束或激光脉冲平移样品或多个样品，以便使样品或不同样品的不同部分或区段电离。举例来说，平移台可被布置成相对于激光束或激光脉冲移动一个或多个待分析的样品，使得有效地在样品表面上或从一个样品到另一个样品扫描激光束或激光脉冲。

图8中示出了另一个特征，其中在第二操作模式下，可将壳体11或门外罩从仪器、质谱仪或真空室的正面移除或拆卸。壳体11或门外罩然后可手动旋转90°。然后可将壳体11或门外罩手动地重新附接到仪器、质谱仪或真空室的正面。可替代地，壳体11或门外罩可简单地靠近仪器、质谱仪或真空室的正面定位，而无需实际上牢固地附接到仪器、质谱仪或真空室的正面。

显而易见的是，在第二操作模式下，壳体11或门外罩不再可用作壳体或门外罩。而是，壳体11、门组件或门外罩可有效地为第二离子源提供平台、支撑或基座，所述第二离子源可包括大气压或环境离子源。

如图8所示，壳体11或门外罩可被配置成打开，使得x-y台或其它平移台可被水平定位，从而为替代的大气或环境采样技术提供平台。举例来说，可提供x-y台，以便能够采用空间采样。可考虑各种实施例，其中可提供解吸电喷雾电离(“DESI”)离子源、低温等离子体(“LTP”)离子源、实时直接分析(“DART”)离子源、电感耦合等离子体(“ICP”)离子源或其它离子源。在第二操作模式下，其中可以如图8所示的配置提供第二离子源，然后可将安装在平移台上的样品或设置在样品板上的多个样品在x方向或y方向上平移，其中x方向和/或y方向正交于z方向。z方向可平行于离子光轴，所述离子光轴可穿过设置在仪器、质谱仪或真空室的正面上的离子入口孔。

因此，在第二操作模式下，平移台可在平行于离子光轴的方向上平移，并且还在垂直于离子光学轴的方向上平移。

在第一操作模式下，当低于大气压的离子源可在壳体11或门组件内操作时，由离子源生成的离子可被布置成穿过第一界面。举例来说，第一界面可包括离子入口孔以及提取电极。在第二操作模式下，当使用不同的离子源(如大气压或环境离子源)时，由离子源生成的离子可被布置成穿过第二不同的界面。第二界面可例如包括毛细管、喷嘴-撇渣器界面或离子入口孔以及提取电极。在第一与第二操作模式之间，离子入口孔的尺寸可不同。类似地，当在第一与第二操作模式之间切换时，可使用或提供提取电极的不同配置或布置。

尽管已参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求书所阐述的本发明范围的情况下，可在形式和细节上进行各种改变。

Claims (15)

1.一种用于质谱分析的设备，包括：

真空室；

隔离阀，其具有弯曲部分；和

第一离子导向器，其中在使用中，所述第一离子导向器的至少一部分在所述隔离阀的扫掠体积内或在所述隔离阀的所述弯曲部分内延伸。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一离子导向器包括多个棒电极。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述棒电极中的至少一些具有斜切、弯曲或非平面部分或端部，所述斜切、弯曲或非平面部分或端部在使用中位于所述隔离阀附近。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一离子导向器包括环组离子导向器或具有孔隙的多个电极，在使用中离子通过所述孔隙传输，其中形成所述第一离子导向器的电极具有外径或轮廓，并且其中形成所述第一离子导向器的一个或多个电极的所述外径或轮廓朝向所述第一离子导向器的下游区段减小或逐渐变细。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其中在使用中，所述第一离子导向器的下游端位于距所述隔离阀≤10mm处。

6.根据权利要求1或2所述的设备，还包括第二离子导向器，其中在操作模式下，所述隔离阀的至少一部分在所述第二离子导向器的一部分内延伸。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述第二离子导向器包括环组离子导向器或具有孔隙的多个电极，在使用中离子通过所述孔隙传输。

8.根据权利要求1或2所述的设备，其中在使用中，所述第一离子导向器位于所述真空室中，并且其中所述隔离阀是可操作的，以隔离所述第一离子导向器下游的区域。

9.根据权利要求1或2所述的设备，还包括布置在所述隔离阀下游的分析装置，其中所述隔离阀可被操作以便将所述分析装置维持在低于大气压的压力下，同时移除所述第一离子导向器。

10.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述隔离阀能够在打开位置与关闭位置之间旋转。

11.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述真空室包括真空室离子入口孔，

所述设备还包括容纳第一低于大气压的离子源的组件，其中在第一操作模式下，所述组件可固定到所述真空室，以便将所述第一低于大气压的离子源与所述真空室离子入口孔对准，并且其中在第二操作模式下，所述组件可被拆卸，从而使得第二不同的离子源能够位于所述真空室离子入口孔附近。

12.根据权利要求11所述的设备，其中在所述第二操作模式下，

所述组件可附接到所述真空室或所述设备的另一部分，

并且，其中在所述第二操作模式下，所述组件可包含平移台，其中所述平移台可在平行于通过所述真空室离子入口孔的离子传输方向的第一方向上和/或在垂直于通过所述真空室离子入口孔的离子传输方向的第二方向上平移。

13.一种用于质谱分析的方法，包括：

通过第一离子导向器引导离子，其中在使用中，所述第一离子导向器的至少一部分在隔离阀的弯曲部分内延伸。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括操作所述隔离阀，以便将分析装置维持在低于大气压的压力下，同时移除所述第一离子导向器。

15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括在打开位置与关闭位置之间旋转所述隔离阀。

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