CN206340512U - 激光解吸电离质谱装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供激光解吸电离质谱装置，所述装置包括MALDI离子源真空腔，线性离子阱真空腔和飞行时间分析器真空腔；其中MALDI离子源真空腔内设有MALDI离子源靶板；MALDI离子源靶板的靶板运动系统位于真空腔之外，处于常压环境；MALDI离子源靶板和靶板运动系统之间设有靶板运动系统真空过渡机构；靶板运动系统真空过渡机构将靶板运动系统的动能传递至MALDI离子源真空腔内，实现MALDI离子源靶板的运动。激光解吸电离质谱装置创造性设计了常压动力+真空内靶板运动结构设计，有利于成本控制和维护保养。将靶板的运动系统设置在常压环境中，既可以选用常压电机，而无需使用真空电机，从而降低成本，并有利于日常维护方便。
Description
技术领域
本实用新型属于检测仪器，涉及一种激光解吸电离质谱装置。
背景技术
基质辅助激光解吸电离源飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)广泛用于生物大分子的鉴定与复杂生物样品的分析，在蛋白质组学研究、新生儿基因缺陷快速筛选、临床微生物鉴定、高分子仿生材料的开发等领域有着广泛的应用。相比于大气压离子化质谱仪，如ESI-TOF、ESI-QTOF，MALDI-TOF质谱仪在离子源的设计上高度复杂，涉及真空、激光、精密运动控制系统等多项高精尖技术。
在传统的MALDI-TOF仪器中，基质辅助激光解吸电离(MALDI)靶板的运动系统整体处于质谱高真空环境中。而在高真空环境中，真空电机、真空运动轨道等复杂机构件，会增加腔体内部到达高真空环境的难度，无形的增加从设备开机到满足工作要求所花费的时间。此外，对真空运动系统的维护和保养工作，则需要拆开仪器的整个真空腔体部分，操作十分复杂。
以解决上述问题为出发点，有研究提出了常压激光解吸电离设备(AP-MALDI)，该类则是将MALDI离子源完全放置在了常压环境中，离子也是在常压环境中产生，离子通过常压离子引入接口进入质谱进行检测。AP-MALDI技术帮助MALDI离子源，摆脱了质量分析器的限制。但是，AP-MALDI也有其局限性：首先，离子在引入接口处的损失会比较大，通常离子的通过率是在1％～0.1％量级；另一方面，常压环境下的激光轰击后，靶板上的待测样品由于缺少真空膨胀过程，离子化效率会相对降低。因此，AP-MALDI源在检测灵敏度方面处于劣势。
实用新型内容
本实用新型为了克服现有技术的至少一个不足，提供一种激光解吸电离质谱装置，以实现在无需真空运动设备的基础上，保障MALDI过程后的离子传输效率和仪器检测灵敏度的目的。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
激光解吸电离质谱装置，所述装置包括MALDI离子源真空腔，线性离子阱真空腔和飞行时间分析器真空腔；其中MALDI离子源真空腔内设有MALDI离子源靶板；MALDI离子源靶板的靶板运动系统位于真空腔之外，处于常压环境；MALDI离子源靶板和靶板运动系统之间设有靶板运动系统真空过渡机构；靶板运动系统真空过渡机构将靶板运动系统的动能传递至MALDI离子源真空腔内，实现MALDI离子源靶板的运动。
进一步，MALDI离子源真空腔内还设有MALDI溅射离子聚集成束装置。
进一步，靶板运动系统的电机为常压电机。
进一步，所述MALDI离子源真空腔内的真空度为大于10Pa。
进一步，线性离子阱(LIT)真空腔的真空度为10-2-10-3Pa。
进一步，所述飞行时间分析器(TOF)采用反射式分析器结构。
进一步，所述飞行时间分析器真空腔的真空度为小于10-4Pa。
进一步，所述飞行时间分析器真空腔内设有离子加速器，离子反射器和离子检测器。
进一步，所述装置的工作电压小于5kV。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型激光解吸电离质谱装置创造性设计了常压动力+真空内靶板运动结构设计，有利于成本控制和维护保养。将靶板的运动系统设置在常压环境中，既可以选用常压电机，而无需使用真空电机，从而降低成本，并有利于日常维护方便。同时靶板仍设置在真空环境下，可以保证分析方法灵敏度高、谱图分辨率高。
为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为一个实施例中激光解吸电离质谱装置的结构示意图。
具体实施方式
图1为一个实施例中激光解吸电离质谱装置的结构示意图。如图1所示，本实施例中的激光解吸电离质谱装置，所述装置包括MALDI离子源真空腔1，线性离子阱真空腔5和飞行时间分析器真空腔7。
其中MALDI离子源真空腔1内设有MALDI离子源靶板21。
MALDI离子源靶板的靶板运动系统位于真空腔之外，处于常压环境。靶板运动系统最重要的设备即靶板运动系统电机22即可位于常压环境中。因此靶板运动系统电机22可以为常压电机。本实用新型采用此种常压动力-真空内靶板运动结构设计，有利于成本控制和维护保养，同时靶板仍设置在真空环境下，可以保证分析方法灵敏度高、谱图分辨率高。
MALDI离子源靶板21和靶板运动系统电机22之间设有靶板运动系统真空过渡机构23。靶板运动系统真空过渡机构23将靶板运动系统电机22的动能传递至MALDI离子源真空腔1内，实现MALDI离子源靶板21的运动。
MALDI离子源真空腔1内还设有MALDI溅射离子聚集成束装置4。MALDI用于产生离子，本实施例结构下其离子产生的激光脉冲时序与后续分析无关。
MALDI产生的离子，其初始动能和初始位置，均会出现较大的分散，传统的做法是采用高能加速场(20kV电压加速)，来减弱影响。本实用新型中，利用MALDI溅射离子聚集成束装置4汇聚溅射出的离子，从而使得整机无需使用超高压，设备正常的高压使用在<5kV范围内，从而可采用常规的高压发生器件和耐压结构设计，有利于降低仪器危险等级和成本控制。
通过上述设计，本实用新型中MALDI离子源真空腔内的真空度为低真空度即可，一般为10Pa。
线性离子阱真空腔5内设置有线性离子阱6，能够传输、存储和释放大质量数离子，可应用于大质量数离子(约20kDa)的传输。本实用新型中的线性离子阱真空腔5采用中等真空度，真空度为10-2-10-3Pa。
本实用新型中，离子储存在LIT内的过程中，除了简单地富集操作和释放外。还可进行串级质谱分析，即：母离子选择-母离子碎裂产生子离子-轴向释放子离子进入TOF的过程。串级分析能力，是通过获取离子的碎片信息来推断母离子结构的一种定性分析的手段。是对MALDI-TOF技术依靠精确质量数进行定性分析的一个有力补充。
本实施例中，所述飞行时间分析器采用反射式分析器结构。常规的MALDI-TOF技术，为了提高分辨率在4000FWHM左右，需要使用2万伏高压。本设备采用反射式TOF，并改善机械结构和电压参数，采用5kV以下的电压设计，实现大质量数离子(20kDa)检测。
如图1所示，飞行时间分析器真空腔7内设有离子加速器81，离子反射器82和离子检测器83。
所述飞行时间分析器真空腔的真空度为高真空度，具体本实施例中器真空度位10-4Pa。
本实用新型的激光解析电离质谱装置对整机结构进行设计创新，整机结构采用：激光电离离子源-离子聚焦装置-线性离子阱-飞行时间质量分析结构(MALDI-Ion Focus-LIT-TOF)。通过此种创造性的结构设计，实现了整机成本低，安全性能好，分辨率高，易于维修的效果。
首先MALDI离子源真空腔1内的MALDI离子源靶板21在靶板运动系统电机22的驱动下发生运动(二维运动)，让激光束3打击的位置处于待测样品点处。MALDI离子源靶板21的运动是由靶板运动系统真空过渡机构23将动能从真空腔外传入真空腔内而实现的。
完成上述瞄准操作后，启动激光束3，使激光能量轰击在靶板表面的样品上。样品获得脉冲激光的能量发生电离。然后离子在电场和真空梯度的共同作用下向MALDI溅射离子聚集成束装置4运动。
MALDI溅射离子聚集成束装置4的漏斗形电极和电压作用下，MALDI产生并溅射出的离子束，会在末端的小孔处汇聚，并进入下一级真空(线性离子阱真空腔(5)。实验可以根据需求将多次MALDI激光脉冲产生的离子在线性离子阱6内进行储存和富集，然后再从LIT内向后方向轴向释放。释放出的离子经过一些离子透镜调制后，可进入更高一级的真空腔体：飞行时间分析器真空腔7，进行飞行时间质量分析。
离子在TOF内，通过离子加速器81，离子反射器82和离子检测器83进行加速、反射等过程后，打在离子检测器83上，被检测器记录到离子的信号。并最终根据信号的时序关系，在计算机端获得待测样品的质谱谱图。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术邻域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.激光解吸电离质谱装置，其特征在于，所述装置包括MALDI离子源真空腔，线性离子阱真空腔和飞行时间分析器真空腔；其中MALDI离子源真空腔内设有MALDI离子源靶板；MALDI离子源靶板的靶板运动系统位于真空腔之外，处于常压环境；MALDI离子源靶板和靶板运动系统之间设有靶板运动系统真空过渡机构；靶板运动系统真空过渡机构将靶板运动系统的动能传递至MALDI离子源真空腔内，实现MALDI离子源靶板的运动。
2.根据权利要求1所述的激光解吸电离质谱装置，其特征在于，MALDI离子源真空腔内还设有MALDI溅射离子聚集成束装置。
3.根据权利要求1所述的激光解吸电离质谱装置，其特征在于，靶板运动系统的电机为常压电机。
4.根据权利要求1所述的激光解吸电离质谱装置，其特征在于，所述MALDI离子源真空腔内的真空度为大于10Pa。
5.根据权利要求1所述的激光解吸电离质谱装置，其特征在于，线性离子阱真空腔的真空度为10-2-10-3Pa。
6.根据权利要求1所述的激光解吸电离质谱装置，其特征在于，所述飞行时间分析器真空腔采用反射式分析器结构。
7.根据权利要求1所述的激光解吸电离质谱装置，其特征在于，所述飞行时间分析器真空腔的真空度为小于10-4Pa。
8.根据权利要求1所述的激光解吸电离质谱装置，其特征在于，所述飞行时间分析器真空腔内设有离子加速器，离子反射器和离子检测器。
9.根据权利要求1所述的激光解吸电离质谱装置，其特征在于，所述装置的工作电压小于5kV。
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| CN106783513A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-31 | 浙江和谱生物科技有限公司 | 激光解吸电离质谱装置 |
| CN109060935A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-12-21 | 广州禾信康源医疗科技有限公司 | Maldi-tof-ms解吸电离控制方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| CN110783165A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-11 | 上海裕达实业有限公司 | 线性离子阱离子引入侧的端盖电极结构 |
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