CN112368799B - 多种气体流离子发生器 - Google Patents

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Abstract

一种离子发生器，包括具有多个同轴对准的导管的探针。所述导管可携带液体以及各种流速和温度下的雾化和加热气体，以用于从液体源生成离子。最外导管限定了沿所述导管的长度在限定的距离内在气体中传送和夹带离子的夹带区域。在实施方案中，可将各种电压施加到所述多个导管以辅助电离并引导离子。根据施加到所述多个导管的所述电压，所述离子发生器可充当电喷雾、APCI或APR源。另外，所述离子发生器可包括光子源或电晕电离源。可将形成的离子提供到下游质量分析器。

Description

多种气体流离子发生器
技术领域
本文涉及质量分析，并且更具体地涉及用于提供质量分析用的离子的离子发生器，以及提供此类离子的方法。
背景技术
现代质量分析/光谱法依赖于向下游质量分析器供应离子化分析物。离子化分析物可由离子发生器提供，所述离子发生器将通常在溶剂中的非离子化分析物转化成气相离子。
在下游，可基于离子的质荷比来分离离子，通常是通过使它们加速并使它们经受电场或磁场来进行。这样可检测和分析多种化学样品。质谱法已经发现了广泛多种的应用-可用于未知化合物的检测或已知化合物的鉴定。
已知的电离技术包括电子碰撞(EI)；大气压化学电离(APCI)；电喷雾电离(ESI)；大气压光电离(APPI)；以及基质辅助激光解吸电离(MALDI)。
现有的离子发生器通常使用这些技术中的单个技术，并且这些技术中的每一者都受到一些限制，诸如灵敏度，这取决于待分析的分析物。
因此，仍然需要新的电离技术和离子发生器。
发明内容
根据一个方面，提供了一种依赖于气体流来帮助电离溶剂化分析物的离子发生器。这种气体流电离可与APCI或APPI结合使用。单个离子源可在多种模式下操作以允许在模式之间切换，并且因此在多种电离技术之间切换，以实现适用于使用电喷雾、APCI和APPI电离产生离子的高效而稳定的分析物离子产生。操作模式可根据分析物来选择。这为方法开发和常规分析提供了更高的灵敏度、更低的成本和更高的易用性。
根据另一个方面，提供了一种离子发生器，其包括：外气体传送管，所述外气体传送管具有与质量分析器的入口流体连通的出口；内气体传送管，所述内气体传送管延伸进入所述外气体传送管；最内分析物供应管，所述最内分析物供应管延伸进入所述内气体传送管，并且在所述出口的上游将溶剂化分析物的液滴从所述分析物供应管的尖端馈送到所述内气体传送管中；第一供应气体，所述第一供应气体在所述内气体传送管内，以帮助雾化所述溶剂化分析物并且剪切来自其的离子；第二供应气体，所述第二供应气体在所述外气体传送管内，以将离子传送到所述质量分析器的所述入口；与所述外气体传送管、所述内气体传送管和所述分析物供应管互连的至少一个电压源，所述至少一个电压源能够操作以将所述外气体传送管、所述内气体传送管和所述分析物供应管保持为从所述入口的电势偏离的大约相等的电势，以将离子从所述离子发生器引导到所述入口。
根据另一个方面，提供了一种产生分析物离子的方法，其包括：将溶剂化分析物的液滴从分析物供应管提供到内气体传送管中；在所述内气体管中提供与所述分析物供应管同轴的第一气体流，以剪切所述液滴；将所述第一气体流提供到第二气体流中；通过电场将所述第二气体中的离子引导到下游质量分析器。
根据另一个方面，提供了一种离子发生器，其包括：外气体传送管，所述外气体传送管由绝缘材料形成并且具有与质量分析器的入口流体连通的出口；内气体传送管，所述内气体传送管由延伸到所述外管中的导电材料形成；最内分析物供应管，所述最内分析物供应管从所述外气体传送管的外部延伸进入所述内气体传送管，并且在所述出口的上游将溶剂化分析物的液滴从所述分析物供应管的尖端馈送到所述内气体传送管中；导电性护套，所述导电性护套邻近所述外气体传送管的出口；第一供应气体，所述第一供应气体在所述内气体传送管内，以帮助雾化所述溶剂化分析物的液滴并且剪切来自其的离子；第二供应气体，所述第二供应气体在所述外气体传送管内，以将离子传送到所述质量分析器的所述入口；以及与所述导电性护套和所述最内分析物供应管以及所述质量分析器的所述入口互连的至少一个电压源，所述至少一个电压源能够操作以将所述内气体传送管、所述外气体传送管保持在一定电势，以电离所述溶剂化离子并且将离子从所述出口引导到所述离子发生器的所述入口。
根据附图并结合以下描述，其他特征将变得显而易见。
附图说明
在说明示例性实施方案的附图中，
图1是与下游质量分析器的部件连通的示例性离子源的简化示意性框图；
图2是分析物供应和图1的气体传送管的剖面示意图；
图3是与下游质量分析器的部件连通的另一示例性离子源的简化示意性框图；并且
图4是另一示例性离子源的简化示意性框图。
具体实施方式
在实施方案中，离子发生器包括具有多个同轴对准的导管的探针。导管可携带液体以及各种流速和温度下的雾化和加热气体，以用于从液体源生成离子。最外导管限定了沿导管的长度在限定的距离内在气体中传送和夹带离子的夹带区域。在实施方案中，可将各种电压施加到多个导管以辅助电离并引导离子。根据施加到多个导管和电极的电压，离子发生器可充当电喷雾、APPI(大气压光电离)或APCI(大气压化学电离)源，并且离子发生器可包括光子源或电晕电离源。可将形成的离子提供到下游质量分析器。
图1示出了示例性离子发生器14，其包括适于向下游质量分析器12提供离子化分析物的探针10。离子发生器14可形成质量分析器12的一部分，或者与其是分离的。质量分析器12可采用常规质量分析器的形式，并且可以是例如如在美国专利号7,569,811号和美国专利号9,343,280中公开的四极质谱仪，所述专利的内容由此以引用方式并入。示出了到质量分析器12的入口34。
如图1所示，探针10是离子发生器14的一部分。探针10包括三个嵌套管20、22和24，其从溶剂化分析物源(未具体示出)产生夹带在传送气体G2中的离子化分析物。嵌套管20、22和24可彼此同轴，并且为大体圆柱形。管20、22和24中的每一者可由导电或绝缘材料形成。在图1的实施方案中，管20、22、24可以是导电的，由金属或金属合金(诸如铝、不锈钢等)形成。其他几何形状和材料对于普通技术人员将是显而易见的。
离子发生器14还包括外壳26，所述外壳将探针10互连到下游质量分析器12。任选的电极62和任选的光离子发生器60可被包含在外壳26内，并且在下面详述。
在图1所描绘的实施方案中，管20、22和24中的每一者可由导电材料形成，最内分析物供应管20将液滴中的溶剂化分析物从其尖端30提供到携带第一供应气体G1的内气体传送管22中。尖端30可定位成与管22的出口齐平。在另选的实施方案中，尖端30可在管22的出口的内部或外部几毫米处。然而，管24延伸超出尖端30的限定距离d。溶剂化分析物可从离子发生器14外部的溶剂化分析物源(未示出)流动到分析物供应管20的尖端30。通常，分析物源可提供多个数量级上的所需浓度的溶剂化分析物。
管22的出口定位在距离外气体管24的出口28约1至3厘米的距离d，尽管此位置可在出口28上游1到10厘米之间的范围内变化，以允许外管24中的传送气体夹带离子，从而提供了所生成离子源的增强的灵敏度和稳定性。
一个或多个电压源50可将相对电势施加到管20、22、24，以允许离子发生器14以多个模式中的一个起作用。为了说明的目的，源50将电势V最内施加至管20、V内施加至管22以及V外施加至管24。很明显，V最内与V内和V外的关系将控制探头10的操作模式。在实施方案中，施加至管20、22、24的电压可相同或不同，从而确定如何或是否形成电场。
探针10还可被机械地配置成使得内同轴管22、样品最内管20或探针10可相对于下游质量分析器12的入口34独立地调节，以便沿着轴线x、y和z是可调节的。此外，内同轴管22和样品最内管20相对于外管24沿z轴可以是可定位的。这样，管20的尖端30与外管24的末端/出口之间的距离d可加以调节，以便调节/优化灵敏度和信号稳定性。
例如，从每μL溶剂1飞克以下到每μL溶剂1微克以上范围内的溶液中分析物的浓度可通过内同轴管22引入。溶剂可以是水和乙腈的混合物(例如50:50或30:70)，以促进离子的形成和释放。尽管可改变确切的量，但是可用0.1％的甲酸和2mM的乙酸铵进一步调节溶剂。
内气体传送管22以速度v1携带第一气体G1，所述第一气体G1有助于雾化最内(供应)管20的尖端30处于液滴中释放的分析物分子离子，从而产生喷雾31。外(气体传送)管24传送速度为v2的第二气体G2，所述第二气体G2与尖端30处的溶剂化分析物以及与喷雾31相互作用以从溶液中产生分析物离子。很明显，使用两种气体流有助于分析物离子的释放和传送。气体G2可利用气体流上游的加热器被加热到环境温度以上，以进一步帮助离子释放。
气体G1可以例如是从诸如容器(未示出)等的加压源提供的零级空气/清洁空气氮气。
气体G2可以例如是空气/清洁空气、氮气等。
气体G1和G2可保持温度处于约30℃与700℃之间，但是更低温度也是可能的。典型的温度范围是250℃与700℃之间，但更高的温度也是可能的。
离开内气体传送管22的气体G1进入外气体传送管24，所述外气体传送管将气体G2中夹带的分析物离子传送到管24的出口28。
G2与第一气体G1在外气体传送管24中混合，并且将夹带的离子化分析物从气体传送管24传送到离子发生器外壳26中。
内气体G1在出口30处产生喷雾31。喷雾31径向向外延伸并通常在出口30下游几厘米内(例如，约1cm与10cm之间)与受外气体传送管24的壁限制的外气体G2混合，并变成夹带在外气体G2中，并且分析物离子以合并流动距离d传送到出口28。
外壳26至少容纳探针10的尖端并且提供外罩以保持合适的环境，用于将离子化分析物传送并引导至质量分析器12的下游级。在所描绘的实施方案中，离子通过电场在管24的出口28与质量分析器12的下游元件的入口34之间被引导。随外壳26一起的附加电极(未示出)可用于进一步帮助将离子引导至入口34。外壳26可由导电材料形成。外壳26的内部可保持在大约大气压下，尽管更高的压力(例如在最高100T与2000T之间)和更低的压力也是可能的。外壳26可由排空泵(未示出)排空。
在所描绘的实施方案中，分析物管20和内气体传送管22可以是同轴的，如图2中的剖面最佳所示。
分析物供应管20的尖端30具有开口，所述开口释放液滴中的溶剂化分析物。例如，尖端30可采取内径在50与250微米之间的针开口的形式。尖端30可与内气体传送管22的出口间隔开，上或下几毫米，从而释放由来自内气体传送管22的气体流推动的液滴。
内气体传送管22具有是尖端30的开口内径几倍(例如，在2与20倍之间)的内径。外气体传送管24可具有是内气体传送管22的内径几倍(例如2至5倍)的内径。第一气体G1从探针10的外部沿着传送管22的长度在与分析物供应管20同轴的方向上流动。这样，气体在分析物供应管20的尖端30处与从分析物供应管20释放到外气体传送管22中的分析物液滴大体相切。
在所描绘的实施方案中，在传送管22中于尖端30附近的第一气体G1的流速通常可在每分钟1与5标准升(SLPIM)之间，并且在传送管24中的气体G2的流速可在5与100SLPM之间。
气体G1和G2可在101kPa至1000kPa范围内的压力下引入，通常在300kPa与700kPa之间。
速度v1和v2受G1和G2的上游压力并受管直径的影响。出口速率v1可以是亚音速的或音速的。速度v2通常远小于v1。
入口34可进一步被配置成提供逆流气体以帮助减少大液滴向下游的传输，这是通过添加向外壳26的方向上离开入口34或离开位于入口34上游且邻近入口34的第二锥体(未示出)的逆流气体来进行。
不受任何特定理论的束缚，据信气体传送管22中的气体流G1与传送管24中的气体G2的相互作用将剪切力施加到尖端30处的溶剂化分析物分子，从而自溶剂(例如水、甲醇等)分子中剥离出分析物，并进一步释放分析物离子。值得注意的是，在所描绘的实施方案中，这可在尖端30处不存在任何明显电场的情况下完成。
气体G2可进一步与分析物和气体G1相互作用。相互作用可以是物理的也可以是化学的，然后由此形成的离子在其于出口28处离开探针10时被夹带在气体G2中。
如所指出的，探针10的管20的电压V最内、管22的V内以及管24的V外可进行选择来提供电场，以引导离子从管24的出口28穿过外壳26进入入口34。同样，可将合适的电压施加到电极62，以进一步帮助将离子引导到入口34。
在所描绘的实施方案中，探针10被配置成使得管20、22和24是导电的。在第一操作模式中，电压源50可被配置为保持外气体传送管24、内气体传送管22和分析物供应管20的电势大约相等。每个管20、22和24因此可各自保持在均匀的电势。在如此配置下，内气体传送管22的尖端30处的电势不同于常规电喷雾电离中所施加的电势，因为没有显著的电压/场被施加到离开尖端30的液滴。
施加到管20、22和24的电压可不为零，以进一步创建从出口28到入口34的引导电场，从而最大程度地将离子传输到质量分析器12。
可根据要分析的分析物的电荷来选择电压的极性。例如，通常，对于带正电的分析物，电压源50可将管20、22和24保持在0与5000V之间的电势，而对于带负电的分析物将其保持在0与-5000V之间的电势。
任选地，可将电压V电极施加到电极62，以进一步帮助将分析物离子从出口28引导到入口34。电极62可以是任何形状的透镜，包括钝头或尖头的针，电压为约10-5000V，相对于施加到管20、22和24的电压进行选择以帮助将离子引导到入口34中。任选地，可将约10-2000V的附加电压V入口(未示出)施加到入口34处的电极，以进一步帮助引导离子。为此，质量分析器12邻近入口34的部分可由限定入口34的导电材料形成。另选地，电极(未示出)可恰好位于入口34的下游，以允许施加电势。
携带离子以及一些溶剂化分析物离开内气体传送管22的气体G1与外传送管24中的第二气体G2混合，并可被夹带在其中。类似地，第二气体G2在外管24中和朝向外管24的出口的流动可通过合适的压力和流动状态来维持。
如所描绘的实施方案中所指出的，在外气体传送管24的出口附近的第二气体G2的流速是在大约5与100SLPM之间。为了实现这一点，如本领域中已知的，外传送管24的直径可以是约3mm，并且气体G2的入口压力可以是几个大气压，所述入口压力通过可变孔口(未示出)可控制。如图1所描绘的，外传送管24的直径可进一步在邻近其出口28时逐渐变细。以这种方式，离开传送管24的传送气体可以稍微增加的速度排出。
一旦包含离子化分析物的传送气体G2离开传送管24，就可通过管24的出口28与质量分析器12的下游部分的入口34之间的合适电场梯度将分析物离子引导到质量分析器12的下游部件的进口。入口34也可以是导电的，由诸如不锈钢的材料形成为金属电极。可例如通过在管24的出口28与质量分析器12的下游部件的入口34之间施加适当的电压差来在外壳26内建立电场梯度。
在所描绘的实施方案中，电压源50可在管24的出口28与质量分析器12的下游部分的入口34之间施加电势。如所指出的，质量分析器12靠近入口34的部分也可以例如是导电的以允许保持此电势。
外壳26还可通过电压源50保持为或约为外气体传送管24(以及因此管20和22)的电势，或者可简单地导电到传送管24。
任选的光离子发生器60可放置在外壳26内。在上述第一操作模式中，光离子发生器60可以是不作用的，并且电压源50可将电势V电极施加到电极62，以帮助将离子从出口28引导到入口34。另选地，电极62也可以是不作用的。在一个实施方案中，电压源50可以可替代地将零电势施加到管20、22和24。
在第二种操作模式中，也可例如通过电压源50将高电压V电极施加到尖头电极形式的电极62，从而实现电晕放电。气体G1和G2以及溶剂化分析物可按照第一操作模式所描述的那样流动。例如，可以例如1与500uA之间的电流将1000V与6kV之间的适当电压施加到电极62的尖端邻近处，以产生电晕放电。因此，夹带在气体G2中的分析物可通过电极62处的电晕放电进一步电离。
在此第二操作模式中，气体G2中夹带的分析物可能电离效率较低，这取决于分析物极性、极化性、溶剂基质、溶剂组成、pH等，反而可在电极62处实现电离。现在可对施加到电极62的电压V电极进行电流控制以促进电晕离子的形成。在这种配置中，离子发生器14汽化样品入口管中的液体，并且电晕离子在电极62附近的形成充当大气压化学电离(APCI)源。
在另一第三操作模式中，可给光离子发生器60通电，并且由电压源50施加到管20、22和24的电压可略低于上述电压(尽管保持在相等的相对水平)。例如，可将500伏(相对于地面)施加到管20、22和24中的每一者。光离子发生器60可使气体G2中夹带的分析物光电离。很明显，最有效的是，分析物或添加的试剂气体种类应易于光电离。
在此模式下，探针10与光离子发生器60结合用作大气压光电离源。可相应地调整施加到质量分析器12的下游部分的入口34的电压-例如低于500伏-以保持外气体传送管24的出口28与入口34之间的引导电场梯度。
在第四操作模式中，功率源50可向管20和24施加足够的电势差，以产生在管20的尖端30处实现电喷雾电离的电场。例如，可施加1000与6000伏之间的电势差V最内-V外，以建立用于正离子形成的电场(类似地，可施加-1000至-6OOO伏以用于负离子形成)。施加到外管24的电势可进一步帮助引导离子。在一个实施方案中，施加到内管22的电势等于最内管20的电势(V最内-V内＝0)。例如，为了产生正电喷雾离子，可将1000与6000之间的电压施加到最内管30，并且可将0与1000之间的电压施加到外管24，使得在管30与管24之间建立电喷雾电场。如此产生的电喷雾离子可夹带在气体G2中，并且进一步引导到入口34中。其他电压组合也是可能的。可进一步偏置电极62以进一步将离子化分析物引导到入口34。电源50还可将合适的电压施加到入口34和电极62(以及任何其他任选的引导电极-未示出)，以帮助将离子引导到质量分析器12中。
在实际上，不同的模式可为不同的分子组提供更好的电离，包括改善的灵敏度、检测限和再现性。
例如，第一模式可以高灵敏度高效地生成高极性分子离子。第二模式和第三模式可高效地生成对APCI和APPI等等反应良好的极性较小的分子。第四模式可高效地生成对常规电喷雾反应良好的极性较小的分子离子。
为此，由源50施加的电压(例如，V外、V内、V最内和V电极；以及光离子发生器60的开/关控制/电压)可在时间上顺序地施加，例如，以与从液相色谱分析柱上的洗脱时间相关联。可为目标化合物建立独特的方法，并且可施加优化的电压，从而提高通量。
另选地，在色谱运行内也可仅利用一种或两种电离模式。然后快速移动到第二色谱运行而无需物理切换离子源可能是有利的。
质量分析器数据可伴随有对应于有源电离模式的电子标识和时间戳。这样，可将每种模式的数据与适当的浓度曲线关联以进行分析物定量，从而能够实现每种模式下的快速数据分析。
在图3中描绘了替代探针100。探针100与探针10(图1至图2)在结构上相似，并形成离子发生器114的一部分。探针100包括三个同心管120、122和124，类似于探针10的管20、22和24。分析物供应管120被第一气体供应管122包围，所述第一气体供应管被第二气体供应管124包围。气体G2也可被加热，以进一步帮助去溶剂化和从电喷雾释放离子。
然而，与探针10的管24不同，气体供应管124由绝缘材料形成。导电性末端部分130可被形成为附接到管124并从其延伸的金属环形圈、套筒或护套。末端部分130可以是锥形的并且被定位成使得其顶部可与尖端125对准。尖端130'的长度可相对于尖端125在1-10mm范围内变化，以允许所形成离子的混合、夹带、层化和/或高效离子转移。
电压源150可向管120、122和末端部分130施加电势。可在样品入口管120与导电末端部分130之间施加电势，使得形成电喷雾电离。
管120上的电压可在0-5000V之间，并且末端部分130上的电压可在0-5000V之间，这由一个或多个电压源150提供。例如，为了释放正离子，管120上的电压可比末端部分130上的电压更正几千伏以获得正离子，并且可更负几千伏以产生负离子。尖端125与质量分析器下游级的入口134之间的电场，并且任选的电极162被配置为将离子从末端部分130引导到入口134，其配置方式与电极62相同。
在另选的实施方案中，末端部分130可以其他方式与管124绝缘。这样，管124可由任何材料形成。可通过以下方式将末端部分130与管124绝缘：将其与末端部分130物理隔离，或者在末端部分130与管124之间插入间隔件(例如，由绝缘材料形成的环形间隔件)。
探针10和100也可与管20/120一起操作，配置用于一种离子极性，而将离子引导到质量分析器下游级的入口34/134中的电场被配置用于相反极性。例如，对于探针100，可将-3000V施加到管120，并且将+2000V施加到末端部分130。这允许从负电喷雾产生的正离子被引导到保持在+500V的入口134。相似地，通过切换所施加电压的极性，可将负离子从正电喷雾引导到-500V的入口134。应当理解，这些电压仅仅是示例性范围。
然而，与管24不同，第二气体供应管124由具有导电端130的绝缘材料形成。末端130不必是锥形的。
图4示出了另一探针100'，其形成离子发生器114'的一部分。探针100'包括与离子发生器14的探针10相似的功能部件，但布置更紧凑。为此，管120'、122'和124'、一个或多个电压源150'以及气体流G1和G2总体上与探针100(图3)中的对应物相同，其中在尖端125'与末端130'之间形成电喷雾电场。然而，导电末端130'比尖端30长，以允许夹带并引导由电喷雾过程形成的离子，通过绝缘体(未具体示出)引导至与末端130'绝缘的入口134'，从而提高灵敏度并消除对外壳(如外壳26)的需求。
在图4所描绘的实施方案中，可将5000V的电压施加到管120'、1000V到管130'、0-500V到入口134'以生成ESI离子。相反的极性可用于负离子。此外，电极162'(与电极62类似)和光离子发生器160'(与光离子发生器60类似)位于外气体传送管24'(与图1的外气体传送管24类似)内，并且可如参考图1所述的那样被选择性地激活。
也可将离子发生器14的类似伸长管24应用于离子发生器14，从而管24可以是伸长的以帮助引导离子通过34，其利用绝缘体允许入口34和管24上单独的电压。
当然，上述实施方案仅是说明性的，而绝不是限制性的。所描述的实施方案在形式、部件布置、细节和操作顺序上都可进行许多修改。本发明旨在将所有这样的修改涵盖在其由权利要求所限定的范围内。

Claims (19)

1.一种离子发生器，其包括：
外气体传送管，该外气体传送管具有与质量分析器的入口流体连通的出口；
内气体传送管，该内气体传送管延伸进入所述外气体传送管；
最内分析物供应管，该最内分析物供应管延伸进入所述内气体传送管，并且在所述外气体传送管的所述出口的上游，所述最内分析物供应管被配置成将由该最内分析物供应管从分析物源接收的溶剂化分析物的液滴从所述最内分析物供应管的尖端提供到所述内气体传送管中，其中所述内气体传送管被配置为接收第一气体以帮助雾化所述溶剂化分析物，并且其中所述外气体传送管被配置为接收第二气体以将离子传送到质量分析器的入口；以及
与所述外气体传送管、所述内气体传送管和所述最内分析物供应管互连的至少一个电压源，其中所述电压源被配置成向所述最内分析物供应管提供电压，以将溶剂化分析物传送并引导至所述最内分析物供应管的尖端，以将溶剂化分析物提供到所述内气体传送管中，其中所述电压源被配置成向所述内气体传送管提供电压，以在所述第一气体中将从所述最内分析物供应管接收的溶剂化分析物喷射到所述外气体传送管中，并且其中所述电压源被配置成向所述外气体传送管提供电压，以在所述第二气体中电离从所述内气体传送管接收的喷射分析物，以及其中所述至少一个电压源能够操作以将所述外气体传送管、所述内气体传送管和所述最内分析物供应管保持为从所述质量分析器的入口的电势偏离的相等的电势，以将电离的分析物从所述离子发生器引导到所述质量分析器的入口。
2.如权利要求1所述的离子发生器，其中所述外气体传送管、所述内气体传送管和所述最内分析物供应管中的每一者是导电性的。
3.如权利要求2所述的离子发生器，其中所述至少一个电压源将所述内气体传送管、所述外气体传送管和所述最内分析物供应管保持在相对于所述质量分析器的所述入口为0V与600V之间的电势。
4.如权利要求3所述的离子发生器，其中所述质量分析器的所述入口保持在相对于地面为0V与500V之间。
5.如权利要求1所述的离子发生器，其还在所述外气体传送管的所述出口与所述质量分析器的所述入口之间包括在所述外气体传送管外部的电极，并且其中所述至少一个电压源进一步将电势施加到所述电极。
6.如权利要求5所述的离子发生器，其中在第二模式中所述至少一个电压源将电压提供到所述外气体传送管、所述内气体传送管、所述最内分析物供应管和所述电极，以产生电晕放电并允许大气压化学电离。
7.如权利要求1所述的离子发生器，还在所述外气体传送管的所述出口与所述质量分析器的所述入口之间包括光离子发生器。
8.如权利要求1所述的离子发生器，其中所述最内分析物供应管具有50与250微米之间的内径。
9.如权利要求1所述的离子发生器，其中所述内气体传送管以1与5SLPIM之间引导所述第一气体的流动。
10.如权利要求1所述的离子发生器，其中所述第一气体具有30℃与700℃之间的温度。
11.如权利要求1所述的离子发生器，其中所述外气体传送管以5与100SLPM之间引导所述第二气体的流动。
12.如权利要求1所述的离子发生器，其中所述第二气体具有30℃与700℃之间的温度。
13.如权利要求1所述的离子发生器，其中所述外气体传送管延伸超出所述最内分析物供应管的尖端限定的距离。
14.如权利要求13所述的离子发生器，其中所述限定的距离在10mm与1000mm之间。
15.如权利要求14所述的离子发生器，其中所述限定的距离是30mm。
16.一种产生分析物离子的方法，其包括：
将溶剂化分析物的液滴从包括第一电压的分析物供应管提供到包括第二电压的内气体传送管中；
在所述内气体传送管中提供与所述分析物供应管同轴的第一气体流，以剪切所提供的分析物液滴并提供包括分析物液滴和第一气体的喷雾；
将所述分析物液滴和第一气体的喷雾提供到包括第三电压的外气体传送管中的第二气体流中；
使用所述外气体传送管来电离第二气体中所提供的分析物液滴的喷雾，以从所述外气体传送管提供分析物离子；以及
利用电场将所提供的分析物离子引导到下游质量分析器的入口。
17.一种离子发生器，其包括：
外气体传送管，该外气体传送管由绝缘材料形成并且包括与质量分析器的入口流体连通的出口；
内气体传送管，该内气体传送管由延伸到所述外气体传送管中的导电材料形成；
最内分析物供应管，该最内分析物供应管从所述外气体传送管的外部延伸并进入所述内气体传送管，其中所述最内分析物供应管在所述外气体传送管的所述出口的上游，所述最内分析物供应管被配置成将由该最内分析物供应管从分析物源接收的溶剂化分析物的液滴从所述最内分析物供应管的尖端提供到所述内气体传送管中，其中所述内气体传送管被配置为接收第一气体以帮助雾化所述溶剂化分析物，并且其中所述外气体传送管被配置为接收第二气体以将离子传送到质量分析器的入口；
导电性护套，该导电性护套邻近所述外气体传送管的出口；
与所述导电性护套和所述最内分析物供应管以及所述质量分析器的所述入口互连的至少一个电压源，其中所述电压源被配置成向所述最内分析物供应管提供电压，以将溶剂化分析物传送并引导至所述最内分析物供应管的尖端，以将溶剂化分析物提供到所述内气体传送管中，其中所述电压源被配置成向所述内气体传送管提供电压，以在所述第一气体中将从所述最内分析物供应管接收的溶剂化分析物喷射到所述外气体传送管中，其中所述电压源被配置成向所述导电性护套提供电压，以电离从所述内气体传送管接收的喷射分析物，以及其中所述至少一个电压源能够操作以将所述内气体传送管、所述导电性护套保持在一定电势，以将离子从所述外气体传送管的所述出口引导到所述质量分析器的所述入口。
18.如权利要求17所述的离子发生器，其中所述至少一个电压源在所述最内分析物供应管的尖端与所述导电性护套之间产生足以电离所述溶剂化分析物的液滴的电场。
19.如权利要求17所述的离子发生器，还在所述外气体传送管的所述出口与所述质量分析器的所述入口之间包括光离子发生器。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10658168B2 (en) * 2018-05-03 2020-05-19 Perkinelmer Health Sciences Canada, Inc. Multiple gas flow ionizer
JP7249064B2 (ja) * 2020-02-03 2023-03-30 国立研究開発法人産業技術総合研究所 スプレーイオン化装置
EP4086935A4 (en) * 2020-03-11 2023-06-28 National Institute Of Advanced Industrial Science and Technology Spray ionization device, analysis device, and surface coating device
US11107667B1 (en) * 2020-08-07 2021-08-31 Thermo Fisher Scientific Dual polarity ion management
WO2023089685A1 (ja) * 2021-11-17 2023-05-25 株式会社日立ハイテク 質量分析計、および質量分析計の制御方法
US20240027409A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Perkinelmer Scientific Canada Ulc Gas flow nebulizer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002015697A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Jeol Ltd エレクトロスプレー・イオン源
JP2012089268A (ja) * 2010-10-15 2012-05-10 Shimadzu Corp 質量分析装置用イオン化装置及び該イオン化装置を備える質量分析装置
CN107833821A (zh) * 2017-09-26 2018-03-23 中国检验检疫科学研究院 一种敞开式双三通毛细管喷雾装置及其应用

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2598566B2 (ja) * 1990-10-26 1997-04-09 株式会社日立製作所 質量分析計
DE69229914T2 (de) * 1991-05-21 2000-04-20 Analytica Of Brandford Inc Verfahren und Apparat zur Verbesserung der Sprühionisation von gelösten Stoffen
US5879949A (en) * 1995-11-22 1999-03-09 Board Of Supervisors Of Louisiana State University & Agricultural And Mechanical College Apparatus and method for rapid on-line electrochemistry and mass spectrometry
JP3756362B2 (ja) * 1999-11-01 2006-03-15 独立行政法人科学技術振興機構 二相マイクロフローエレクトロスプレー質量分析法
JP4339068B2 (ja) * 2003-10-10 2009-10-07 独立行政法人科学技術振興機構 スプレーグロー放電イオン化方法及び装置
JP2005211506A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Aruze Corp 遊技機
US7315021B2 (en) * 2004-05-21 2008-01-01 Analytica Of Branford, Inc. Charged droplet spray probe
US20070023677A1 (en) 2005-06-29 2007-02-01 Perkins Patrick D Multimode ionization source and method for screening molecules
US7569811B2 (en) 2006-01-13 2009-08-04 Ionics Mass Spectrometry Group Inc. Concentrating mass spectrometer ion guide, spectrometer and method
US8343280B2 (en) 2006-03-28 2013-01-01 Tokyo Electron Limited Multi-zone substrate temperature control system and method of operating
GB2466156B8 (en) 2007-09-07 2015-10-14 Ionics Mass Spectrometry Group Multi-pressure stage mass spectrometer and methods
CN202196744U (zh) 2008-04-04 2012-04-18 安捷伦科技有限公司 离子源和质谱系统
US8772709B2 (en) * 2012-07-16 2014-07-08 Bruker Daltonics, Inc. Assembly for an electrospray ion source
WO2015031820A1 (en) * 2013-08-29 2015-03-05 University Of Notre Dame Du Lac High sensitivity electrospray interface
CN107238654B (zh) 2017-05-26 2019-12-31 北京师范大学 一种离子化装置
US10658168B2 (en) * 2018-05-03 2020-05-19 Perkinelmer Health Sciences Canada, Inc. Multiple gas flow ionizer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002015697A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Jeol Ltd エレクトロスプレー・イオン源
JP2012089268A (ja) * 2010-10-15 2012-05-10 Shimadzu Corp 質量分析装置用イオン化装置及び該イオン化装置を備える質量分析装置
CN107833821A (zh) * 2017-09-26 2018-03-23 中国检验检疫科学研究院 一种敞开式双三通毛细管喷雾装置及其应用

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