CN113658845A - 适于质谱仪的激光光斑位置定位方法 - Google Patents

适于质谱仪的激光光斑位置定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，1，将样品板移动至质谱仪离子透镜下方，使其位于质谱仪摄像头的视野内；2，操作目标点位标识装置，标识出离子通过孔中心所在样品板上的垂直投影点，即标记点；3，通过质谱仪激光调节器调整光纤位置，当调整到激光光斑的中心与标记点重合，即完成激光光斑位置定位，从而实现被激光束激发的带电粒子最大限度的穿过所述电极板的离子通过孔进入飞行管到达检测器。本发明专为质谱仪的激光光斑位置调节而设计，大大提高了质谱仪激光光斑位置调节的效率和精度。同时，目标点位标识装置结构简单，操作步骤便捷，整个调节过程不需要在样品板上涂布样品以及不需要真空环境操作。

Description

适于质谱仪的激光光斑位置定位方法
技术领域
本发明涉及基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪，尤其是涉及质谱仪的激光光斑位置定位方法。
背景技术
基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪（Matrix Assisted Laser DesorptionIonization-Time Of Flight Mass Spectrometer，即MALDI-TOF MS）是近年来发展起来的一种新型的软电离生物质谱，因其具有灵敏度、准确度和分辨率高的优点，已经广泛用于基因组学科和蛋白组研究。
如图5所示，在微生物质谱鉴定中，将激光束5.1照射至样品靶板5.2上的样品，激光束5.1轰击样品使其离子化并逸出样品靶板5.2，同时对样品靶板5.2和其上方平行设置的电极板5.3通电，使相邻电极板之间产生电势差，从而驱动激光激发的带电离子5.4在电场作用下加速飞向其中一个电极板，并通过该电极板上的离子通过孔飞出电场进入真空飞行管5.5内沿直线飞行预设距离，到达真空飞行管5.5另一端的检测器5.6，检测器5.6将获得的离子信息传递给上位机，从而根据不同质量的离子飞行到达检测器5.6的时间不同来区分离子，并对整个微生物解吸后的离子质量数生成图谱，与数据库的标准图谱对照，确定微生物的种类。
如图6所示，现有飞行时间质谱仪一般在飞行管两侧的离子透镜6.1上布置有激光调节器6.2和摄像头6.3，通过激光调节器6.2调整光纤的位置，从而调节激光光光斑的入射位置；摄像6.3头用于拍摄样品点的图像，便于观察待检测样品板的情况。理论上，激光激发产生的带电离子飞入真空飞行管并到达检测器的数量越多，检测越准确，且对电极板的污染越低（未进入飞行管的离子均停留至电极板上，影响电极板的电场均匀，从而影响仪器性能），通过激光调节器6.2调整光纤的位置来调节光斑照射在样品靶板6.4上的位置，从而根据检测器测得的图谱形状判断飞出离子透镜6.1的离子数量，图谱峰数量多，且峰强度高，说明到达检测器的离子数量多，说明光斑位置接近电极板5.3的中孔位中心下方，最终通过反复摸索调节激光调节器6.2，从而获得一个质量比较好的图谱形状，进而确定激光光斑的正确位置。该方法调节过程繁琐，且没有明确的调节方向，需要经过多次摸索才能获得一个相对比较好的光斑位置，且不能保证调节结果为最优结果；同时调节过程对调节人员的经验要求比较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，实现提高激光光斑位置调整精度和调整效率。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，包括下述步骤：
步骤1，首先，将样品板移动至质谱仪离子透镜下方，使其位于所述质谱仪摄像头的视野内；
步骤2，然后，操作目标点位标识装置，标识出质谱仪离子透镜下方电极板的离子通过孔中心所在样品板上的垂直投影点，即标记点；
步骤3，最后，通过质谱仪激光调节器调整光纤位置，通过质谱仪摄像头观察，当调整到激光光斑的中心与所述标记点重合，即完成激光光斑位置定位，从而实现被激光束激发的带电粒子最大限度的穿过所述电极板的离子通过孔进入飞行管到达检测器。
优选地，所述目标点位标识装置包括定位柱针，所述定位柱针自上而下由径向定位段、穿过段和定位尖端构成；步骤2中，操作目标点位标识装置标识出样品板上的所述标记点步骤为：
步骤2.1，将定位柱针自所述质谱仪离子透镜的聚焦极内孔垂直穿入，使所述穿过段穿过所述电极板的离子通过孔，直至所述定位尖端接触样品板；
步骤2.2，然后调节所述质谱仪摄像头，使质谱仪摄像头视野的十字线交点与定位尖端接触的样品板位置重合；
步骤2.3，抽出定位柱针，通过所述质谱仪激光调节器调整光纤位置，使激光光斑的中心与质谱仪摄像头视野的十字线交点重合，调节完成。
进一步地，所述定位柱针的径向定位段外周面套装有柔性套，所述柔性套外径与所述质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内径相适配，以避免定位柱针长期使用磨损聚焦极。
进一步地，所述定位柱针的顶端设置有外翻边，所述外翻边外径大于所述质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内径。
进一步地，所述定位柱针的定位尖端具有涂写功能，用于当定位尖端接触所述样品板时，在样品板上点印带有颜色的标记点。
优选地，所述目标点位标识装置包括定位摄像头和设置在所述样品板上的参考点，所述定位摄像头与上位机通信连接；步骤2中，操作目标点位标识装置标识出样品板上的所述标记点步骤为：
步骤2.1，将所述定位摄像头安放在所述质谱仪离子透镜顶端；
步骤2.2，调整定位摄像头，使其能够通过所述电极板的离子通过孔识别样品板上的参考点；
步骤2.3，移动样品板，使样品板样上的参考点位于电极板的离子通过孔中心，然后通过所述质谱仪激光调节器调整光纤位置，通过质谱仪摄像头观察，使激光光斑的中心与参考点重合，从而完成调节。
优选地，所述目标点位标识装置为光线发射装置，步骤2中，操作目标点位标识装置标识出样品板上的所述标记点步骤为：
步骤2.1，将所述光线发射装置安放在所述质谱仪离子透镜顶端，打开光线发射装置，使其发射的光线沿所述电极板的离子通过孔轴线照射在样品板上，在样品板上形成定位光点；
步骤2.2，调节所述质谱仪摄像头，使其视野的十字线交点与样品板上形成的所述定位光点重合；
步骤2.3，通过所述质谱仪激光调节器调整光纤位置，使激光光斑的中心与质谱仪摄像头十字线交点重合，从而完成调节。
进一步地，所述光线发射装置外形为上大下小的台阶圆柱体结构，下台阶圆柱体直径与所述质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内径相适配，上台阶圆柱体直径大于质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内径，以防止光线发射装置掉入质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内，从而实现定位安装。
本发明专为质谱仪的激光光斑位置调节而设计。通过采用目标点位标识装置对激光光斑的目标位置进行标识，大大提高了质谱仪激光光斑位置调节的效率和精度。同时，目标点位标识装置结构简单，操作步骤便捷，整个调节过程不需要在样品板上涂布样品以及不需要真空环境操作，节省了调节步骤，提高了质谱仪的检测精度。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述定位柱针的结构示意图。
图2是本发明实施例1操作所述定位柱针在样品板上标识出标记点的示意图。
图3是本发明实施例2操作所述定位摄像头在样品板上标识出标记点的示意图。
图4是本发明实施例3操作所述光线发射装置在样品板上标识出标记点的示意图。
图5是现有质谱仪检测微生物的原理示意图。
图6是现有质谱仪的离子透镜外观结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例1：
如图1、2所示，本发明所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，包括下述步骤：
步骤1，首先，将样品板2.1移动至质谱仪离子透镜2.2下方，使其位于质谱仪摄像头2.3的视野内；
步骤2，然后，操作定位柱针1在样品板2.1上标识出标记点；
如图1、2所示，定位柱针1由自上而下同轴设置的径向定位段1.1、穿过段1.2和定位尖端1.3构成；为避免定位柱针1长期使用磨损聚焦极，在定位柱针1的径向定位段外周面套装有柔性套1.4，柔性套1.4外径与质谱仪离子透镜2.2的内透镜支架套筒2.4内径相适配；为进一步提高定位柱针1定位时的稳定性，防止当离子透镜下方的样品板2.1移动走的时候定位柱针1下落至定位段的下端面抵在电极板2.6的上端面而破坏电极板2.6的尺寸精度，可以在定位柱针1的顶端设置有外翻边1.5，外翻边1.5外径大于质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒2.4内径；为进一步提高标记点的清晰度，可以将定位柱针的定位尖端1.3设计成具有涂写功能的定位尖端，用于当定位尖端1.3接触样品板2.1时，在样品板2.1上点印带有有颜色的标记点；
如图2所示，操作定位柱针1在样品板2.1上标识出标记点的步骤为：
步骤2.1，将定位柱针1自质谱仪离子透镜2.2的聚焦极2.5内孔垂直穿入，使穿过段1.2穿过电极板2.6的离子通过孔，直至定位尖端1.3接触样品板2.1并标识出标记点；
步骤2.2，然后调节质谱仪摄像头2.3，使质谱仪摄像头2.3视野的十字线交点与定位尖端1.3接触的样品板2.1上的标记点重合；
步骤2.3，最后，抽出定位柱针1，通过质谱仪激光调节器2.7调整光纤位置，通过质谱仪摄像头2.3观察，当调整到激光光斑的中心与标记点或质谱仪摄像头2.3视野的十字线交点重合，即完成激光光斑位置定位，从而实现被激光束激发的带电粒子最大限度的穿过电极板2.6的离子通过孔进入飞行管到达检测器。
实施例2：
如图3所示，本发明所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，包括下述步骤：
步骤1，首先，在样品板3.1上设置参考点，将样品板3.1移动至质谱仪离子透镜3.2下方，使其位于质谱仪摄像头3.3的视野内；
步骤2，将定位摄像头3.4安放在质谱仪离子透镜3.2内透镜支架套筒3.7顶端，并与上位机通信连接；
步骤3，调整定位摄像头3.4，使其能够通过电极板3.5的离子通过孔清楚识别样品板上的参考点；
步骤4，移动样品板3.1，使样品板样3.1上的参考点位于电极板3.5的离子通过孔中心，然后通过质谱仪激光调节器3.6调整光纤位置，通过质谱仪摄像头3.3观察，使激光光斑的中心与参考点重合，从而完成调节。
参考点的设置原理是：由于激光光斑的面积大于电极板3.5的离子通过孔内径，直接采用定位摄像头3.4观察激光光斑的话，整个视野内都是激光光斑的亮光，不能实现定位，本发明采用参考点的方式实现准确定位，结构简单，实现了调整目的。
实施例3：
如图4所示，本发明所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，包括下述步骤：
步骤1，将光线发射装置4.1安放在质谱仪离子透镜4.2的内透镜支架套筒4.3顶端，打开光线发射装置4.1，使其发射的光线沿电极板4.4的离子通过孔轴线照射在样品板4.5上，在样品板4.5上形成定位光点；
步骤2.2，调节质谱仪摄像头4.6，使其视野的十字线交点与样品板4.5上形成的定位光点重合；
步骤2.3，通过质谱仪激光调节器4.7调整光纤位置，使激光光斑的中心与质谱仪摄像头4.6十字线交点重合，从而完成调节。
光线发射装置4.1外形为上大下小的台阶圆柱体结构，下台阶圆柱体直径与质谱仪离子透镜4.2的内透镜支架套筒4.3内径相适配，上台阶圆柱体直径大于质谱仪离子透镜4.2的内透镜支架套筒4.3内径，以防止光线发射装置4.1掉入质谱仪离子透镜4.2的内透镜支架套筒4.3内，从而实现定位安装。

Claims (8)

1.一种适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1，首先，将样品板移动至质谱仪离子透镜下方，使其位于所述质谱仪摄像头的视野内；
步骤2，然后，操作目标点位标识装置，标识出质谱仪离子透镜下方电极板的离子通过孔中心所在样品板上的垂直投影点，即标记点；
步骤3，最后，通过质谱仪激光调节器调整光纤位置，通过质谱仪摄像头观察，当调整到激光光斑的中心与所述标记点重合，即完成激光光斑位置定位，从而实现被激光束激发的带电粒子最大限度的穿过所述电极板的离子通过孔进入飞行管到达检测器。
2.根据权利要求1所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，其特征在于：所述目标点位标识装置包括定位柱针，所述定位柱针自上而下由径向定位段、穿过段和定位尖端构成；步骤2中，操作目标点位标识装置标识出样品板上的所述标记点步骤为：
步骤2.1，将定位柱针自所述质谱仪离子透镜的聚焦极内孔垂直穿入，使所述穿过段穿过所述电极板的离子通过孔，直至所述定位尖端接触样品板；
步骤2.2，然后调节所述质谱仪摄像头，使质谱仪摄像头视野的十字线交点与定位尖端接触的样品板位置重合；
步骤2.3，抽出定位柱针，通过所述质谱仪激光调节器调整光纤位置，使激光光斑的中心与质谱仪摄像头视野的十字线交点重合，调节完成。
3.根据权利要求2所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，其特征在于：所述定位柱针的径向定位段外周面套装有柔性套，所述柔性套外径与所述质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内径相适配，以避免定位柱针长期使用磨损聚焦极。
4.根据权利要求2或3所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，其特征在于：所述定位柱针的顶端设置有外翻边，所述外翻边外径大于所述质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内径。
5.根据权利要求2或3所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，其特征在于：所述定位柱针的定位尖端具有涂写功能，用于当定位尖端接触所述样品板时，在样品板上点印带有颜色的标记点。
6.根据权利要求1所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，其特征在于：所述目标点位标识装置包括定位摄像头和设置在所述样品板上的参考点，所述定位摄像头与上位机通信连接；步骤2中，操作目标点位标识装置标识出样品板上的所述标记点步骤为：
步骤2.1，将所述定位摄像头安放在所述质谱仪离子透镜顶端；
步骤2.2，调整定位摄像头，使其能够通过所述电极板的离子通过孔识别样品板上的参考点；
步骤2.3，移动样品板，使样品板样上的参考点位于电极板的离子通过孔中心，然后通过所述质谱仪激光调节器调整光纤位置，通过质谱仪摄像头观察，使激光光斑的中心与参考点重合，从而完成调节。
7.根据权利要求1所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，其特征在于：所述目标点位标识装置为光线发射装置，步骤2中，操作目标点位标识装置标识出样品板上的所述标记点步骤为：
步骤2.1，将所述光线发射装置安放在所述质谱仪离子透镜顶端，打开光线发射装置，使其发射的光线沿所述电极板的离子通过孔轴线照射在样品板上，在样品板上形成定位光点；
步骤2.2，调节所述质谱仪摄像头，使其视野的十字线交点与样品板上形成的所述定位光点重合；
步骤2.3，通过所述质谱仪激光调节器调整光纤位置，使激光光斑的中心与质谱仪摄像头十字线交点重合，从而完成调节。
8.根据权利要求7所述适于质谱仪的激光光斑位置定位方法，其特征在于：所述光线发射装置外形为上大下小的台阶圆柱体结构，下台阶圆柱体直径与所述质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内径相适配，上台阶圆柱体直径大于质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内径，以防止光线发射装置掉入质谱仪离子透镜的内透镜支架套筒内，从而实现定位安装。
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