CN201152867Y - 新型红外激光解吸/真空紫外单光子电离质谱分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于生物样品分析检测的新型红外激光解吸/真空紫外单光子电离质谱分析装置。解决了现有技术必须使用基质，无法实现对一些极性低、分子量小及复杂混合物分析的缺点。结构特点是，在飞行时间质谱计一侧设有光电离室，光电离室一侧壁上设有离子导入孔，室内设有离子导入器和样品靶；样品靶一侧光电离室外侧设有激光器；另一侧设有真空紫外光源。本实用新型将红外激光解吸和真空紫外光电离质谱技术相结合，测试分析时无需根据样品选择不同的基质，也不用进行繁杂的样品前处理和分离，分析过程高效快捷，也避免了基质对质谱信号的干扰。本实用新型尤其适用于热不稳定和不易挥发的有机化合物、生物分子的分析。

Description

新型红外激光解吸/真空紫外单光子电离质谱分析装置

技术领域

本实用新型涉及用于有机物、药物、复杂天然产物和生物样品的分析检测装置，具体地说是光电离质谱分析装置。

背景技术

质谱技术是鉴定分子结构的重要方法。根据待分析物结构、性质的不同，质谱进样、分离系统，离子化技术和质量分析器也多种多样。基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-TOFMS)是将基质辅助激光解吸/电离和飞行时间质谱(time-of-flight，TOF)巧妙结合的一种技术，虽然起步较晚，却成为质谱发展的一个重要方向。

基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-TOFMS)首先要求将样品溶液和特定的基质溶液充分混合，待溶剂挥发后，使其成为半晶体或晶体状态。基质可以有效地吸收337nm波长激光的能量，并发生复杂的电子跃迁，这一过程形成的基质离子随后与待测样品作用使其电离并被飞行时间质谱检测。该方法不仅解决了极性大、热不稳定的蛋白质、多肽分子的离子化和大分子量物质的测定问题，而且其高灵敏度和高质量检测范围使得在fmol乃至amol低浓度水平检测相对分子质量高达几十万道尔顿的生物大分子成为可能，从而促使质谱技术在生命科学领域获得了广泛的应用和发展。日本岛津制作所科学家田中耕一更因基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-TOFMS)技术在蛋白质、DNA、碳水化合物和糖类分析中的革命性贡献而获得2002年度诺贝尔化学奖。

虽然国内外的科技工作者围绕着基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-TOFMS)开展了很多卓有成效的工作，但是基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-TOFMS)技术也有一些缺陷：如传统的基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-TOFMS)技术需要根据样品的不同选择相应的基质，对于同一样品选用不同的基质会得到不同的结果，这一过程不仅费时，基质本身还会带来质谱背景噪音的干扰，从而无法分析分子量小的试样；基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-TOFMS)使用一束337nm波长的激光辐照基质达到解吸电离的目的，但该波长激光不可避免地会带来一些碎片离子；基质辅助激光解吸/电离质谱(MALDI-TOFMS)在样品制备方面要求比较高，而且由于基质的限制，一些极性低的样品无法被有效地分析和检测。此外，由于激光只与基质发生作用，因而对待测物不具有选择性。

实用新型内容

为了解决现有的基质辅助激光解吸/电离质谱装置必须使用基质，容易产生碎片离子干扰，无法实现对一些极性低、分子量小及复杂有机混合物分析的缺点，本实用新型提供一种将红外解吸激光和真空紫外电离光在时间和空间上分开，且无需使用基质的新型红外激光解吸/真空紫外单光子电离质谱分析装置。

具体的结构设计方案如下：

新型红外激光解吸/真空紫外单光子电离质谱分析装置，主要包括真空系统、进样系统、真空紫外光源、激光器和飞行时间质谱计；进样系统包括样品靶；飞行时间质谱计内设有离子加速电极、离子引出电极、离子聚焦镜、离子反射极和微通道板；其特征在于：

飞行时间质谱计一侧设有光电离室，与离子加速电极和离子引出电极之间间隙对应的光电离室侧壁上设有离子导入孔，离子导入孔一侧设有真空阀门，与离子导入孔对应的光电离室内设有离子导入器，离子导入器的另一端对应设有样品靶，与样品靶对应的一侧光电离室侧壁上设有凸透镜，凸透镜外侧设有激光器；与样品靶对应的另一侧光电离室侧壁上设有窗片，窗片外侧设有真空紫外光源；

光电离室一侧设有真空抽气口。

本实用新型的有益技术效果体现在下述几个方面：

1、本实用新型将红外激光解吸和真空紫外光电离质谱技术相结合，测试分析时将待测样直接沉积在样品靶上，无需根据样品选择不同的基质，也不用进行繁杂的样品前处理和分离。这样不仅使整个分析过程高效快捷，也避免了基质对质谱信号的干扰。

2、本实用新型采用红外激光实现样品解吸附，这是一个物理过程，不涉及样品与靶的化学作用，适用于不易挥发和热不稳定的分子。在保持相对低的激光功率情况下，可以保证解吸出中性分子而不产生碎片离子。

3、由于解吸激光和电离光在时间和空间上分开，可以分别进行优化，从而得到更好的信噪比和灵敏度。

4、本实用新型采用真空紫外单光子电离作为离子化技术。真空紫外单光子电离技术对待测分子没有歧视效应，可以电离不同极性、不同结构的分子。真空紫外光源可以采用真空紫外灯，它的体积小，价格便宜，光子能量可以覆盖大多数有机分子，光子强度大，是一种比较理想的光源；同步辐射作为先进光源，具有高亮度、高准直性和波长连续可调，分辨率高等优点，不仅可以实现近阈值电离所有的待测有机、生物样品，还可以通过改变光子能量扫描光电离效率谱得到每一种待测物质的电离能，这样不仅可以很容易分析复杂混合物，还可以通过电离能的不同区分出同分异构体。其他可产生真空紫外波段的光源，如激光器，也可作为电离源。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图，

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。

实施例：

新型红外激光解吸/真空紫外单光子电离质谱分析装置主要包括真空系统、进样系统、真空紫外光源12、激光器4和飞行时间质谱计10；进样系统包括样品靶2；飞行时间质谱计10内设有离子加速电极8、离子引出电极9、离子聚焦镜14、离子反射极7和微通道板6。

飞行时间质谱计10一侧设有光电离室1，与离子加速电极8和离子引出电极9之间间隙对应的光电离室侧壁上开有离子导入孔，离子导入孔一侧安装有真空阀门15，与离子导入孔对应的光电离室内设有离子导入器5，样品靶2对应设于离子导入器5的另一端，与样品靶2对应的一侧光电离室侧壁上安装有凸透镜3，与凸透镜3对应的光电离室内部安装有激光器4；与样品靶2对应的另一侧光电离室侧壁上安装有窗片13，与窗片13对应的光电离室外侧安装有真空紫外光源12；

飞行时间质谱计10一侧设有真空抽气口11；

光电离室一侧设有真空抽气口11。

本装置的工作原理如下：

首先将待测试样沉积在样品靶2表面，利用适合的进样方式将样品靶2导入光电离室1。激光器4发出的脉冲红外光从光电离室1一侧被凸透镜3聚焦后入射在承载样品的靶上，使待测样品解吸附；第二束由真空紫外光源12发出的电离光由另一侧穿过光电离室窗片13，入射在样品靶4上方数毫米，随后解吸出的中性样品分子经过真空紫外光辐射区域被“软”电离成分子离子(如果使用同步辐射光源，还可以通过改变光子能量大小来控制碎片离子的生成)。这些离子被离子导入器5传输至飞行时间质谱计10。进入质谱计的离子在离子引出电极9的脉冲电场推动下进入离子加速电极8，被加速后的离子进入无场区自由漂移，再经离子透镜14聚焦和离子反射电极7反射后被微通道板6接收和记录。激光器4与质谱离子引出电极9的脉冲时序由一台脉冲延时发生器控制，见图1。

Claims (1)

1、新型红外激光解吸/真空紫外单光子电离质谱分析装置，主要包括真空系统、进样系统、真空紫外光源、激光器和飞行时间质谱计；进样系统包括样品靶；飞行时间质谱计内设有离子加速电极、离子引出电极、离子聚焦镜、离子反射极和微通道板；其特征在于：

飞行时间质谱计一侧设有光电离室，与离子加速电极和离子引出电极之间间隙对应的光电离室侧壁上设有离子导入孔，离子导入孔一侧设有真空阀门，与离子导入孔对应的光电离室内设有离子导入器，离子导入器的另一端对应设有样品靶，与样品靶对应的一侧光电离室侧壁上设有凸透镜，凸透镜外侧设有激光器；与样品靶对应的另一侧光电离室侧壁上设有窗片，窗片外侧设有真空紫外光源；

光电离室一侧设有真空抽气口。

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