CN111801769A - 集成电喷雾离子源 - Google Patents

Abstract

在一个方面，公开了用在质谱系统中的离子源，该离子源包括壳体、耦合到所述壳体的第一离子探针和第二离子探针、以及被配置用于分别耦合到所述第一离子探针和第二离子探针的第一发射器和第二发射器。第一离子探针被配置用于以纳流流态中的流速接收样本，并且第二离子探针被配置用于以纳流流态以上的流速接收样本。离子探针中的每一个包括用于将接收到的样本的至少一种成分离子化的排放端(在本文中也称为排放尖端)。在一些实施例中，每个离子探针从液相色谱(LC)柱接收样本。另外，离子探针能够可互换地设置在壳体内。

Description

集成电喷雾离子源

相关申请

本申请要求通过引用整体并入本文的于2018年2月20日提交的标题为“Integrated Electrospray Ion Source”的美国临时申请号62/632,863和通过引用整体并入本文的于2018年2月21日提交的标题为“Integrated Electrospray Ion Source”的美国临时申请号62/633,459以及通过引用整体并入本文的于2019年2月13日提交的标题为“Integrated Electrospray Ion Source”的美国临时申请号62/805,088的优先权。

技术领域

本发明一般而言涉及离子源，并且更具体地涉及一种能够适应各种样本流速的电喷雾离子源。

背景技术

质谱法(MS)是用于测量分子的质荷比的分析技术，既有定性应用又有定量应用。MS对于识别未知化合物、通过观察特定化合物的片段化来确定特定化合物的结构以及对样本中的特定化合物的量进行定量可以是有用的。质谱仪检测作为离子的化学实体，使得在样本处理期间必须发生分析物到带电离子的转换。

已知多种方法用于将液体样本中的化学实体离子化为适合于用MS检测的带电离子。较常见的离子化方法之一是电喷雾离子化(ESI)。在典型的ESI处理中，液体样本经由导电针、电喷雾电极或喷嘴被排放到离子化室中，同时电喷雾电极和对电极之间的电位差在离子化室内生成强电场，该强电场给液体样本充电。如果施加在液体表面的电荷足够强以克服液体的表面张力，那么在离子化室内生成的电场会使从电喷雾电极、针或喷嘴排放的液体分散成朝着对电极被吸引的多个带电微滴。当微滴内的溶剂在离子化室中的去溶剂化期间蒸发时，带电的分析物离子可以进入对电极的取样孔口，以进行后续的质谱分析。

在常规离子源中，灵敏度性能的优化要求用户成功地调整大约七个相互作用的参数，其中一些涉及源内的物理调整，而其它则可以涉及软件可设置的参数，诸如温度、电位和气流。这些参数高度取决于液体样本流的流速。作为示例，随着流速的增加，通常探针尖端相对于质谱仪的入口孔的位置增加，离子源温度增加，电喷雾离子化电位以不同方式被优化，并且雾化和传热气流增加。此外，发射器从探针的排放端的突出常常需要进行调整，这进而要求重新优化雾化气体和ESI电位。对于每个流速，存在最优参数组。当针对特定流速优化灵敏度性能时，对探针的垂直位置的每次调整都会触发离子源温度、气流和ESI电位的重新调整。当用户尝试确定用于化合物的混合物的最优操作参数时，灵敏度性能优化会进一步复杂化。一般而言，不可能确定将对混合物中的所有化合物产生最优灵敏度的单个操作参数组，并且“最优”参数通常涉及混合物中的化合物的子组的性能折衷。照此，即使对于有经验的用户，使用常规的离子源获得最优性能也是耗时的并且可以是困难的。

另外，电喷雾离子化源的离子探针可以例如以特定范围内的流速从上游液相色谱(LC)柱接收样本。如果期望高于或低于那个范围的流速，那么必须用可以适应期望流速的另一个探针来更换该离子探针。但是，这种探针的更换可以是麻烦且耗时的。

因而，需要增强的离子源，并且更特别地，需要用于质谱法的增强的电喷雾离子源。

发明内容

在一个方面，公开了一种用在质谱系统中的离子源，该离子源包括提供第一开口和第二开口的壳体，其中第一开口被配置用于将适应纳流流态(nanoflow regime)中的样本流速的第一离子探针耦合到壳体，以及第二开口被配置用于将适应纳流流态以上的样本流速的第二离子探针耦合到壳体。离子探针可以独立地耦合到壳体，使得离子源可以在仅第一离子探针或第二离子探针耦合到壳体的情况下或者在两个离子探针都耦合到壳体的情况下操作。离子探针中的每一个包括用于将接收到的样本的至少一种成分离子化的排放端(在本文中也称为排放尖端)。每个离子探针包括发射器，该发射器相对于探针的排放端被固定地(不可调整地)定位。具体而言，在许多实施例中，每个探针的发射器在排放端处从探针主体延伸出固定的量，该固定的量不可由用户调整。换句话说，每个探针的发射器具有延伸超出探针的排放端的部分，并且发射器的这个外部部分的长度是不可由用户调整的。照此，本教导可以消除对离子探针的物理调整的需要，这常常是离子源优化的最困难的方面，从而减少了与离子源优化相关联的繁琐并节省了时间。

在一些实施例中，每个离子探针从液相色谱(LC)柱接收样本。另外，离子探针可以可互换地设置在壳体内。

在一些实施例中，第一离子探针和第二离子探针相对于彼此成角度设置。例如，离子探针的纵向轴线之间的角度可以是大约90度。

在一些实施例中，离子源的壳体耦合到质谱仪的幕板，其中幕板包括孔口，由第一离子探针和第二离子探针中的任一个生成的离子中的至少一部分可以通过该孔口进入质谱仪的下游部件。在这样的实施例中，壳体中的开口可以被配置为使得，第一离子探针被定位在壳体中以使得第一离子探针的纵向轴线与和幕板的孔口相关联的中心轴线线基本上同轴，以及第二离子探针被定位在壳体中以使得第二离子探针的纵向轴线与孔口轴线基本上正交。

另外，在一些实施例中，第一探针和第二探针可以被定位在壳体中以使得其排放尖端相对于幕板的孔口不可调整地设置。换句话说，在这样的实施例中，探针的排放尖端相对于幕板的孔口的朝向和距离是固定的，并且不能由用户调整。

离子源可以可与第一离子探针和第二离子探针中的任一个一起操作。例如，当使用提供纳流流态中的流速的LC柱时，第一离子探针可以耦合到LC柱以从LC柱接收样本，以及当使用提供纳流流态以上的样本流速的LC柱时，第二离子探针可以耦合到LC柱以从LC柱接收样本。在一些实施例中，第一离子探针可以耦合到壳体并且与第二离子探针相关联的开口可以被堵塞。在另一个实施例中，第二离子探针可以耦合到壳体并且与第一离子探针相关联的开口可以被堵塞。在这样的实施例中，离子源可以与离子探针中的仅一个一起操作。

在一些实施例中，离子源可以包括耦合到壳体的至少一个加热器，该至少一个加热器可以被用于引起由离子探针生成的带电微滴的去溶剂化，以辅助由探针接收的样本的离子化。在一些这样的实施例中，离子源可以包括两个加热器，其中加热器相对于离子探针中的至少一个的纵向轴线非同轴地设置。另外，在一些这样的实施例中，加热器以及探针中的至少一个以非共面配置布置。加热器可以对每个发射器和取样孔口之间的样本路径提供温度控制。

在一些实施例中，第一离子探针和第二离子探针中的每一个是电喷雾离子探针。举例来说，第一离子探针和第二离子探针中的每一个可以是雾化辅助离子探针。例如，这种离子探针可以包括具有通道的壳体，在该通道中安装有发射器。发射器可以包括从近端延伸到远端的腔，样本可以通过该近端被引入到探针(例如，从LC柱)中，该远端从探针延伸出来，并且在该远端处可以发生样本的一种或多种成分的离子化。探针的壳体可以包括用于将雾化气体引入到探针的壳体的通道中的端口，以便辅助在探针的排放端处生成液滴。

在相关方面，公开了一种质谱仪系统，该质谱仪系统包括：用于生成离子的离子源；具有用于接收离子中的至少一部分的孔口的幕板；以及设置在幕板的所述孔口的下游的一个或多个质量分析仪。离子源包括提供第一开口和第二开口的壳体，其中第一开口被配置用于将适应纳流流态中的样本流速的第一离子探针耦合到壳体，以及第二开口被配置用于将适应在纳流范围以上的范围中的样本流速的第二离子探针耦合到壳体。每个离子探针包括用于将流过离子探针的样本的至少一种成分离子化的发射器。

在上述实施例中，离子探针可以被定位在壳体中，使得每个探针的排放尖端相对于幕板的孔口被固定地(不可调整地)定位。在一些实施例中，离子探针可以相对于下游质量分析仪的入口被定位，使得由离子探针生成的离子中的至少一部分可以被该入口接收，在一些实施例中该入口可以是孔或被加热的毛细管。

在另一方面，公开了一种用于将样本离子化的处理，该处理包括将第一离子探针和第二离子探针中的至少一个分别经由在离子源的壳体中提供的第一开口和第二开口耦合到壳体，其中第一离子探针被配置用于适应纳流范围中的样本流速，以及第二离子探针被配置用于适应在纳流范围以上的范围中的样本流速。离子探针中的每一个具有用于将样本离子化的发射器。该方法还包括将样本引入到所述第一离子探针和第二离子探针中的至少一个中，以及激活所述第一离子探针和第二离子探针中的所述至少一个的发射器，以便将至少所述样本的成分离子化。至少一个离子探针可以经由幕板的孔口耦合到质量分析仪。在一些实施例中，至少一个离子探针可以相对于幕板的孔口被固定地定位。

在另一个实施例中，具有离子探针的离子源所耦合到的质谱仪可以包括用于识别哪个离子探针耦合到离子源的电路系统。例如，在一些这样的实施例中，可以通过具有电阻元件的封盖堵塞壳体中的未与离子探针耦合的开口(即，非功能性开口)，电路系统可以读取该电阻元件以确定该开口是非功能性的。在一些这样的实施例中，每个离子探针可以包括标识电阻，该标识电阻不同于另一个探针的标识电阻。在一些实施例中，当两个探针耦合到离子源壳体时，探针的电阻可以串联。另外，用于堵塞非功能性开口的封盖可以导致跨那个开口的电气短路。在一些这样的实施例中，电阻测量设备可以测量跨开口的串联电阻，以及控制器可以接收所测电阻并且确定是否有任何探针耦合到壳体，如果有，那么识别耦合到壳体的探针。例如，指示与适应纳流范围中的流速的探针相关联的电阻的所测电阻指示适应纳流速率的探针耦合到壳体。控制器可以与向探针供电的电源通信。控制器可以基于接收到的电阻的测量来控制电源，以向耦合到壳体的探针提供适当的电力。在控制器基于接收到的电阻测量确定没有任何探针耦合到壳体的情况下，控制器可以禁止电源向探针施加电力。探针的系统识别可以利用本领域已知的任何技术，即，数字、模拟、光学、电气或机械。此外，封盖可以起到密封离子源壳体的附加作用，以防止样本蒸气泄漏到实验室环境中。源可以包括排气口，该排气口可以被主动抽吸以去除气态副产物以及诸如浴气之类的附加气流，以控制源压力。

在另一方面，公开了一种用于将样本离子化的处理，该处理包括：提供第一电喷雾离子探针，该第一电喷雾离子探针被配置用于适应纳流范围中的样本流速，所述探针具有用于将所述样本离子化的第一发射器；以及提供第二电喷雾离子探针，该第二电喷雾离子探针被配置用于适应在所述纳流范围以上的范围中的样本流速，所述探针具有用于将所述样本离子化的第二发射器。在上述方法的一些实施例中，每个离子探针的发射器的排放尖端相对于探针的排放端被不可调整地定位。

该处理还可以包括将样本引入到所述第一离子化探针或第二离子化探针中的至少一个中，以及激活离子化探针的发射器以便将至少所述样本的成分离子化。

通过参考下面的详细描述并结合附图，可以获得对本发明的各个方面的进一步理解，下面对附图进行简要描述。

附图说明

图1A示意性地描绘了根据实施例的与质谱仪的幕板对接的离子源，其中离子源包括被配置用于适应不同的样本流速的两个电喷雾离子探针，

图1B是图1A中所描绘的离子源的示意图，示出了设置在离子源的壳体中的适应纳流范围以上的流速的离子探针以及两个加热器，

图1C是图1A中所描绘的离子源的另一示意图，示出了适应纳流范围中的流速的离子探针以及两个加热器，

图1D是根据实施例的离子源的壳体的示意性透视图，其中壳体包括用于将两个离子探针独立地耦合到壳体的两个开口，

图2A是根据本教导的适于用在离子源中的探针的示意性透视图，

图2B是图2A中所描绘的探针的示意性截面图，

图2C是图2A和图2B中所描绘的探针的部分示意性截面图，

图2D示意性地描绘了根据实施例的离子源，其中离子探针之一设置在壳体的开口之一中，并且壳体的另一个开口被堵塞，

图2E示意性地描绘了离子源的实施例，其中只有适应纳流流态以上的流速的离子探针耦合到离子源的壳体并且用于接收另一个离子探针的开口被堵塞，

图3示意性地描绘了质谱仪，其中采用了根据本教导的离子源，

图4A和图4B分别呈现了使用具有可调整的探针和发射器的常规电喷雾离子源以及具有相对于离子源壳体被固定定位的探针和相对于离子源的探针被固定定位的发射器的电喷雾离子源获得的多种化合物的峰面积灵敏度和归一化峰面积灵敏度数据，

图5呈现了证明离子探针的发射器超出探针的排放尖端突出的影响的数据，以及

图6示意性地描绘了根据本教导的实施例的用于识别哪个离子探针(如果有的话)耦合到离子源的壳体的系统。

具体实施方式

本教导一般而言针对用在质谱系统中的电喷雾离子源，其可以适应宽范围的样本流速，诸如在纳流流态中和在纳流流态以上的样本流速。如下面更详细地讨论的，在许多实施例中，离子源可以包括设置在壳体中的两个离子探针，其中离子探针之一被配置为适应纳流流态中的样本流速，而另一个离子探针被配置为适应纳流流态以上的样本流速。

各种术语以与它们在本领域中的惯常含义一致的方式在本文中被采用。通过进一步澄清，定义以下术语：

术语“纳流范围”或“纳流流态”是指小于大约1000纳升/分钟的流速，例如，在大约1纳升/分钟至大约1000纳升/分钟的范围中。

如本文所使用的，例如用于修饰数值的术语“大约”旨在指示最多5％的变化。

如本文所使用的，术语“基本上”是指相对于完全状况和/或状态的至多5％的偏差。

当提及元件时，术语“固定地定位”指示该元件的位置不可由用户调整。

图1A、图1B、图1C和图1D示意性地描绘了根据本教导的实施例的离子源10，离子源10包括壳体12，壳体12提供用于将两个离子探针耦合到壳体的两个开口或端口12a和12b。在这个实施例中，两个离子探针14和16经由端口12a和12b设置在壳体12中。如下面更详细地讨论的，在其它实施例中，离子探针14和16中的仅一个可以经由端口中的一个耦接到壳体，而另一个端口可以被堵塞。换句话说，离子源10可以被配置为与两个离子探针一起或者仅与离子探针中的一个一起操作。如下面更详细地讨论的，离子源10的一个优点是它允许容易地去除和更换离子探针，使得离子源可以被配置为与离子探针中的任一个或两个一起操作。

离子探针14和16被配置为经由电喷雾离子化生成离子。如下面更详细地讨论的，离子源10可以被结合在各种不同质谱仪中用于生成离子。另外，如下面更详细地讨论的，离子源10被配置为适应要被离子化的样本的不同流速，包括在纳流范围中以及在纳流范围以上的流速。举例来说，纳流范围以上的流速可以大于1000纳升/分钟至大约3毫升/分钟。

参考图1A，在这个实施例中，离子探针14和16相对于离子源被结合在其中的质谱仪的幕板20的孔18被定位，使得由探针14/16生成的离子中的至少一些将穿过孔(孔口)18到达质谱仪的下游部件，诸如下游质量分析仪。离子探针14被配置为适应纳流范围中的样本流速。例如，在离子探针14耦合到液相色谱(LC)柱以从LC柱接收样本的实施例中，可以将样本递送到离子探针的速率可以在纳流范围中。

离子探针14相对于孔18被定位，使得离子探针14的纵向轴线A与穿过孔18并垂直于孔18的平面的轴线B基本上同轴。以这种方式，由离子探针14生成的离子可以容易地被孔18接收。换句话说，孔18可以以基本上等于由探针14生成的离子被生成的速率的速率接收那些离子。如美国专利No.7,098,452中所描述的，当以纳流流态操作时，可以在幕板孔的下游定位附加的去溶剂部件。因此，离子探针14相对于孔18的轴向定位导致高灵敏度，这是由于由探针14生成的离子中的大部分传递到离子源被结合在其中的质谱仪的下游部件，而没有对那些下游部件产生不利影响或至少对那些下游部件的不利影响最小。

继续参考图1A、图1B、图1C和图1D，离子探针16进而被定位，使得离子探针16的纵向轴线C基本上正交于与幕板20的孔口18的平面正交的轴线B。如上所述，离子探针16被配置为适应比纳流范围中的流速高的样本流速。离子探针16相对于幕板20的孔口18的正交定位可以确保足够数量的离子进入孔18，同时最小化并优选地消除大量残留液滴通过孔18传递到离子源被结合在其中的质谱仪的下游部件。在一些情况下，大量的溶剂化离子可以是由于样本液体流中存在的内源性和赋形剂化合物所致。

在这个实施例中，离子探针14和离子探针16二者都相对于幕板20的孔口18被固定地(不可调整地)定位。换句话说，离子探针的位置，更具体而言是离子探针的喷嘴的位置(即，出口孔口)，相对于幕板20的孔口18是不可调整的。更具体而言，在这个实施例中，探针14的喷嘴14a与幕板20的孔口18之间的轴向距离D1被固定地(不可调整地)设置在大约0毫米(mm)至大约7mm的范围中，例如大约1.9mm。在一些实施例中，探针14的喷嘴14a(在本文中也称为排放端)与幕板20的孔口18之间的轴向距离可以被设置为具有大约0.1mm的公差。

另外，在这个实施例中，探针16的喷嘴16a与幕板20的孔口18之间的轴向距离D2被固定地(不可调整地)设置为大约5.5mm。更一般而言，轴向距离D2可以在大约2mm至大约10mm的范围中。在一些情况下，轴向距离D2被设置为具有0.1mm的公差。另外，在这个实施例中，探针16的喷嘴16a与幕板20的孔口18的轴线B之间的正交距离D3可以被固定地(不可调整地)设置为大约15.9mm。更一般而言，轴向距离D3可以在大约6mm至大约25mm的范围中。

如以下详细讨论的，每个离子探针14/16包括发射器，该发射器超出相应探针的喷嘴延伸固定的量。探针14/16可以是根据本教导的可以用于电喷雾离子化(ESI)的任何合适的探针。举例来说并且参考图2A，示例性ESI探针200包括从近端(PE)延伸到远端(DE)的探针主体201。

参考图2A、图2B和图2C，探针主体201包括通道208，通道208从近端(PE)延伸到远端(DE)，并且发射器210可以被安装在通道208中。通道208包括上部段208a，该上部段208a延伸到过渡段208b，该过渡段208b进而延伸到下部段208c和208d。在这个实施例中，探针主体的形成通道208的上部段208a和过渡段208b以及下部段208c的部分可以由聚合物形成，诸如PEEK(聚醚醚酮)，而探针主体的形成通道208的下部段208d的部分可以由不锈钢形成。

发射器210延伸超出探针主体的远端(DE)(在本文中也称为探针的排放端)固定的(不可调整的)量(D)。发射器210包括从发射器的入口端211延伸到离子化排放端212的通道210a(例如，微通道)。发射器的离子化排放端212相对于探针主体的远端(DE)从探针延伸出固定的(不可调整的)量D。固定距离D可以例如在大约0.1mm至大约2mm的范围中。举例来说，用于适应纳流范围中的样本流速的探针的固定距离D可以是大约0.9mm，并且用于适应纳流范围以上的样本流速的探针的固定距离D可以是大约1.0mm。

再次参考图1A、图1B和图1C，在这个实施例中，离子源10还可以包括两个加热器200a和200b，这两个加热器200a和200b耦合到离子源壳体12并且被配置为生成热量以用于引起由离子探针14或16所生成的离子的去溶剂化，优选地在那些离子到达幕板20的孔口18之前。在这个实施例中，图1B中的加热器200a和200b相对于探针14/16非同轴地设置。特别地，探针16的纵向轴线C不沿着加热器200a和200b的纵向轴线H1和H2。可替代地，加热器也可以用作气体源，以对样本所采取的路径提供温度控制。加热器可以充当用于冷却的简单气体源或用于加热探针主体的远端(DE)、图2B中的发射器的排放尖端212、样本路径和幕板20的加热气体源。在一些方面，加热器可以位于平行于两个探针的镜像平面(将两个探针之间的角度二等分的对称平面)的平面中，但是朝着较高流量探针16(纳流以上探针)偏移大约4mm。该偏移可以对较高流量探针区域提供更宽的控制。加热器布置可以为两个探针、两条样本路径和两个流态都提供热控制。将认识到的是，包含加热器的平面的朝向及其位置可以变化以适应不同的源几何形状和液体流态分离，以在样本进入质谱仪的取样孔口之前对样本所暴露于的环境实现期望水平的热控制。

如上所述，在一些实施例中，根据本教导的离子源可以与离子探针14和16中的仅一个一起操作。例如，图2D示意性地描绘了这样的实施例，其中离子探针14经由端口12b耦合到离子源壳体12，并且插塞11被用来封闭被配置为接收离子探针16的端口12a。以这种方式，离子源10被配置为仅与离子探针14一起操作。举例来说，这种配置在需要仅在纳流范围中的流速的应用中可以是有用的。图2D示出了位于幕板41和质谱仪的入口之间的附加的加热元件99，如通过引用并入本文的美国专利No.7,098,452和7,462,826中所描述的。

图2E示意性地描绘了离子源10的另一个实施例，其中离子探针16经由端口12a耦合到离子源壳体12，并且插塞11被用来封闭被配置为接收离子探针14的端口12b。以这种方式，离子源10可以被配置为仅与离子探针16一起操作。举例来说，这种配置在需要仅在纳流范围以上的流速的应用中可以是有用的。

根据本教导的离子源可以提供许多优点。特别地，将发射器相对于发射器结合在其中的探针进行固定以使得发射器延伸超出探针的排放尖端固定的(不可调整的)长度可以是有利的。在其中发射器超出探针的排放尖端的突出可以由用户调整的常规离子源中，发射器的突出调整可以相当繁琐，尤其是对于纳流流态以上的流速。特别地，在常规电喷雾离子源中，在被引入到离子源的探针中的样本的流速变化时，被引入到探针中的雾化气体的流速以及由设置在离子源与其耦合的室中的一个或多个加热器生成的热量被调整，以优化样本的离子化和去溶剂化。另外，还调整发射器超出探针的排放尖端的突出的长度，以进一步优化样本的离子化。而且，在许多这样的常规系统中，还可以调整探针的排放尖端相对于(一个或多个)加热器以及离子源结合在其中的质谱仪的入口端口的位置。重要的是，在常规的离子源中，不同的流速要求不同的发射器超出探针的排放尖端的突出长度。经由发射器相对于探针的尖端的调整来优化离子化处理会是困难的，并且通常要求大量经验才能完成。

相比之下，在根据本教导的离子源中，针对纳流流态中和以上的流速采用不同的探针。已经发现，使用用于适应这样的不同流速的不同探针可以允许离子源的发射器相对于其探针固定，特别是固定发射器超出探针的排放尖端突出的长度。使用适应不同样本流速并且各自具有被固定地定位在探针内的发射器的不同离子探针有利地在允许使用不同样本流速的同时消除了用户调整发射器的位置的需求。

可以将根据本教导的离子源结合到各种不同的质谱仪中。举例来说，图3示意性地描绘了其中结合有离子源10的质谱仪300。如以上所讨论的，离子源10包括两个离子探针14和16(在这个图中未示出)，其中一个离子探针被配置为适应纳流流态中的样本流速，另一个离子探针被配置为适应纳流流态以上的样本流速。

在这个实施例中，离子源10耦合到两个LC柱302和304，其中一个LC柱被配置为以纳流范围中的流速将样本引入到离子探针14中，并且另一个LC柱被配置为以纳流范围以上的流速将样本引入到离子探针16中。离子探针14/16中的每一个可以生成与被引入到其中的样本的至少一种成分对应的离子。

去溶剂化的离子例如经由如上所讨论的分析仪的幕板的孔口被引入到下游质量分析仪306中，该质量分析仪306可以基于离子的质荷(m/z)比来分析离子。通过质量分析仪的离子可以由离子检测器308检测。可以采用各种各样的质量分析仪。例如，质量分析仪306可以是一个或多个四极分析仪、飞行时间分析仪、差分离子迁移率分析仪以及任何其它质量分析或离子迁移率设备。另外，离子检测器可以是例如电子倍增器/电子倍增器-HED或其它合适的检测器的任意组合。在一些实施例中，质量分析仪306是提供多级质量分析的串联分析仪。举例来说，质量分析仪306可以是具有两个四极质量分析仪和设置在两个四极质量分析仪之间的碰撞室的MS/MS分析仪。在一些实施例中，这种MS/MS分析仪可以在多反应监视(MRM)模式下操作。例如，在这种模式下，第一四极分析仪可以被配置为选择在指定m/z比范围内的前驱物离子。所选择的前驱物离子可以进入碰撞室并由于与背景气体的碰撞而被碎裂。第二四极质量分析仪可以被配置为选择在指定m/z比范围内的碎片离子。以这种方式，可以选择性地检测前驱物/产物离子对。

在使用中，可以将样本引入到LC柱302/304之一中，并且可以将洗脱剂引入到与那个LC柱流体耦合的离子探针中。离子探针可以引起从LC柱接收的洗脱剂的至少一种成分的离子化。然后可以将离子引入到下游质量分析仪306中，以基于它们的质荷比(m/z)进行分析。通过质量分析仪306的离子可以由检测器308检测。在一些实施例中，可以附接一个探针，并且插塞可以密封另一个端口。

在一些实施例中，可以采用探针的电阻以及用于封闭壳体中未插入探针的端口的插塞的电阻来识别哪个探针(如果有的话)耦合到壳体。另外，可以利用对耦合到壳体的探针的这种识别来向耦合到壳体的探针提供适当的电力。举例来说，在一些这样的实施例中，用来封闭非功能性端口(即，未插入探针的端口)的插塞可以提供消失的(零)电阻的短路。另外，适应纳流范围中的流速的探针可以被提供有标识电阻(R1)，例如在大约0Ohms至大约50kOhms的范围中(例如，2.43kOhms)，并且适应纳流范围以上的流速的探针可以被提供有不同的标识电阻(R2)，例如在大约0Ohms至大约50kOhms的范围中(例如，1.47kOhms)。探针的电阻可以串联连接。如果将适应纳流范围中的流速的探针插入到壳体的一个端口中，而另一个端口用插塞封闭，那么测得的电阻将为R1，指示只有适应纳流范围中的流速的探针耦合到壳体。另一方面，如果将适应纳流范围以上的流速的探针耦合到壳体，那么测得的电阻将为R2，指示只有该探针耦合到壳体。另外，如果探针和插塞均未耦合到壳体，那么测得的电阻将指示开路。在这种情况下，与测量电阻的设备通信的控制器将认识到没有探针耦合到壳体，并且将禁止施加旨在用于探针的电压。探针识别是重要的，因为软件可以设置合理的默认值，并且典型的高流量设置严重到足以损坏纳米喷雾尖端的程度。

举例来说，图6示意性地描绘了系统600，该系统600用于识别哪个探针(如果有的话)耦合到壳体，并且控制向耦合到壳体的探针施加适当的电压(如果有的话)。系统600包括用于测量跨壳体中的开口12a/12b的电阻的电阻测量设备601。如上所述，如果仅将适应纳流流速的探针耦合到壳体，而另一个开口用插塞封闭，那么电阻测量设备601测量到一个电阻值(例如，如上面所讨论的R1)，并且如果仅另一个探针耦合到壳体，而另一个开口被封闭，那么电阻测量设备601测量到不同的电阻(例如，如上面所讨论的R2)。另外，如果探针和插头均未耦合到壳体，那么电阻测量设备将测量到开路。

继续参考图6，控制器602接收电阻测量设备601的测得的电阻值。控制器进而控制电源603以调整施加到(一个或多个)探针的电压。例如，如果由控制器接收的测得的电阻值指示仅适应纳流范围中的流速的探针被耦合到壳体，那么控制器602可以使电源603向那个探针施加适当的电压(例如，3500V)。另一方面，如果由控制器接收的测得的电阻值指示仅适应纳流范围以上的流速的探针被耦合到壳体，那么控制器602可以使电源603向那个探针施加适当的电压(5500V)。另外，如果由控制器接收的测得的电阻值指示短路或开路，那么控制器602可以禁止电源603向探针施加任何电压。控制器还可以基于测得的电阻来设置气体流速和源加热器的默认值。

提供以下示例以进一步阐明本教导的各个方面，并且不旨在必然提供实践本教导的最优方式和/或可以获得的最优结果。

示例1

在MRM模式下操作的LC-MS三重四极质谱仪与两个不同的电喷雾离子源一起使用，以获得用于6化合物的混合物的峰面积灵敏度数据，其中离子源之一是常规离子源，在该常规离子源中发射器超出探针的排放端的突出是可调整的(在本文中称为“现有技术”)，以及另一个离子源是根据本教导的电喷雾离子源，在该电喷雾离子源中发射器被固定地(不可调整地)定位在离子探针内。流速被设置为200μL/min。

通过首先改变探针的尖端相对于质谱仪的入口孔的位置以及通过改变超出探针的排放端的发射器突出以确定用于6化合物的混合物的总体最优位置，获得了针对现有技术源的数据。然后，随后以一种化合物接一种化合物的方式通过改变离子源温度、ESI电位和气流来获得每种化合物的最优数据。对于根据本教导的具有被固定定位的发射器的离子源，以一种化合物接一种化合物的方式通过改变离子源温度、ESI电位和气流来获得每种化合物的最优数据。

图4A呈现了化合物的峰面积灵敏度数据的比较。并且图4B呈现了相对于使用具有可调整的发射器的常规电喷雾离子源获得的峰面积灵敏度归一化的使用具有固定发射器的电喷雾离子源获得的每种测试化合物的归一化峰面积灵敏度。图4A和图4B中呈现的数据表明，使用具有固定发射器的电喷雾离子源获得的峰面积灵敏度至少等于使用具有可调整的发射器的电喷雾离子源获得的相应峰面积灵敏度，并且在许多情况下，相对于使用具有可调整的发射器的电喷雾离子源获得的峰面积灵敏度而言，得到了增强。可调整发射器源针对化合物5进行优化。

示例2

图5证明了对于3μL/min的样本流速，发射器超出发射器结合在其中的探针的排放尖端的突出的影响。相对于所使用的单一化合物的最大灵敏度，将每个突出长度的输注灵敏度归一化。输注灵敏度在大约0.5mm的突出长度处迅速增加到峰，然后随着输注长度的进一步增加而减小。当突出长度从最优长度变化小至0.5mm时，显著灵敏度减小是明显的。图5是用固定的雾化器气体设置生成的，该设置给出了比典型小的最优突出。

本领域普通技术人员将认识到的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下对以上实施例进行各种改变。

Claims (26)

1.一种用在质谱系统中的离子源，包括：

壳体，所述壳体提供第一开口和第二开口，其中所述第一开口被配置用于将适应纳流流态中的样本流速的第一离子探针耦合到所述壳体，以及所述第二开口被配置用于将适应纳流范围以上的样本流速的第二离子探针耦合到所述壳体，

所述离子探针中的每一个包括用于将至少由所述探针接收到的样本的成分离子化的排放尖端，

其中所述探针中的每一个包括相对于探针的排放尖端被固定地定位的发射器。

2.如权利要求1所述的离子源，其中所述两个开口被配置为使得所述第一探针和所述第二探针相对于彼此成角度设置。

3.如权利要求2所述的离子源，其中所述角度是大约90度。

4.如权利要求1所述的离子源，其中所述壳体和所述探针被配置为使得所述探针能够可互换地设置在所述壳体中。

5.如权利要求1所述的离子源，还包括设置在所述壳体中的至少一个加热器。

6.如权利要求5所述的离子源，其中所述第一加热器和所述第二加热器相对于所述第一探针和所述第二探针中的至少一个探针的纵向轴线非同轴地设置。

7.如权利要求6所述的离子源，其中所述加热器和所述至少一个探针以非共面的方式布置。

8.如权利要求1所述的离子源，其中所述离子源被配置用于与质谱仪的幕板对接，其中所述幕板包括孔口，由所述第一离子探针和所述第二离子探针中的任一个生成的离子中的至少一部分通过所述孔口进入所述质谱仪的下游部件。

9.如权利要求8所述的离子源，其中所述壳体的所述第一开口和所述第一探针被配置为使得，所述第一探针被定位在所述壳体中以使得所述第一探针的纵向轴线与和所述幕板的孔口相关联的中心轴线基本上同轴。

10.如权利要求9所述的离子源，其中所述壳体的所述第二开口和所述第二探针被配置用于将所述探针定位在所述壳体中以使得所述探针的纵向轴线与所述孔口轴线基本上正交。

11.如权利要求1所述的离子源，其中所述壳体的所述第一开口和所述第二开口被配置用于将所述第一离子探针和所述第二离子探针定位在所述壳体中以使得所述第一离子探针和所述第二离子探针的排放尖端相对于所述幕板的所述孔口不可调整地设置。

12.如权利要求1所述的离子源，其中所述离子源可与所述第一探针或所述第二探针中的任一个一起操作。

13.如权利要求1所述的离子源，其中所述离子源可与所述第一离子探针和所述第二离子探针中的至少一个一起操作。

14.如权利要求1所述的离子源，其中所述第一离子探针和所述第二离子探针中的任一个是电喷雾离子探针。

15.如权利要求14所述的离子源，其中所述电喷雾离子探针包括雾化辅助。

16.如权利要求1所述的离子源，还包括用于确定所述第一开口和所述第二开口中的任一个是否被堵塞的电路系统。

17.如权利要求16所述的离子源，还包括具有电阻元件的至少一个封盖，所述至少一个封盖用于在没有离子探针耦合到至少一个所述开口的情况下堵塞那个开口。

18.如权利要求17所述的离子源，其中所述电路系统被配置为测量所述电阻元件的电阻以用于确定所述开口是否被堵塞。

19.如权利要求1所述的离子源，其中源壳体被密封并且包括用于去除气态副产物的主动抽吸的排气部。

20.一种质谱仪系统，包括：

离子源，所述离子源用于生成离子，

幕板，所述幕板具有用于接收所述离子中的至少一部分的孔口，以及

一个或多个质量分析仪，所述一个或多个质量分析仪设置在所述幕板的所述孔口的下游，

其中所述离子源包括：

壳体，所述壳体提供第一开口和第二开口，其中所述第一开口被配置用于将适应纳流流态中的样本流速的第一离子探针耦合到所述壳体，以及所述第二开口被配置用于将适应纳流范围以上的样本流速的第二离子探针耦合到所述壳体，

所述离子探针中的每一个包括用于将流过离子探针的样本的至少一种成分离子化的发射器，

其中所述离子探针中的每一个的发射器相对于离子探针的排放尖端被固定地定位。

21.如权利要求20所述的质谱仪，其中所述壳体的所述开口被配置为使得，所述离子探针能够被定位在所述壳体中以使得每个探针的排放尖端相对于所述幕板的所述孔口被不可调整地定位。

22.一种用于将样本离子化的处理，包括：

提供第一电喷雾离子探针，所述第一电喷雾离子探针被配置用于适应纳流范围中的样本流速，所述探针具有用于将所述样本离子化的第一发射器，

提供第二电喷雾离子探针，所述第二电喷雾离子探针被配置用于适应所述纳流范围以上的范围中的样本流速，所述探针具有用于将所述样本离子化的第二发射器，其中所述离子探针中的每一个的发射器相对于离子探针的排放尖端被固定地定位，

将样本引入到所述第一离子化探针或所述第二离子化探针中的一个中，以及

激活离子化探针的发射器，以便将至少所述样本的成分离子化。

23.如权利要求22所述的处理，其中所述第一离子探针和所述第二离子探针经由幕板的孔口耦合到质量分析仪。

24.如权利要求22所述的处理，其中所述第一探针和所述第二探针相对于所述幕板的所述孔口被固定地定位。

25.如权利要求22所述的处理，还包括当离子探针未耦合到所述第一开口和所述第二开口时堵塞那个开口。

26.如权利要求22所述的处理，还包括识别所述开口中的未与离子探针耦合的开口。

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