DE102005004801A1 - Massenspektrometer - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ionenquelle und ein Massenspektrometer mit einer Ionenquelle. Die bevorzugte Ausführungsform bezieht sich auf eine Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle ("ESI") und eine Atmosphärendruck-Chemische-Ionisationsquelle ("APCI"), die vorzugsweise zusammen mit einem Massenspektrometer verwendet wird bzw. werden.
- Die Kombination von Elektrospray-Ionisation und Massenspektrometrie ist eine leistungsfähige Technik für die Analyse von organischen Zusammensetzungen. Die Elektrospray-Ionisation umfasst die Durchführung einer Analytlösung in einem volatilen Lösungsmittel durch ein Kapillarrohr. Das Kapillarrohr wird bezüglich einer Kammer, die das Kapillarrohr umgibt, und bezüglich der Erde bzw. Masse auf einem relativ hohe Potential gehalten. Ein konzentrischer Strom bzw. Fluss von Hochgeschwindigkeits-Stickstoff wird üblicherweise an der Spitze des Kapillarrohres zur Unterstützung des Nebulisierungsvorgangs bereitgestellt. Das relativ hohe bzw. starke elektrische Feld, das erzeugt wird, dringt in das Flüssigkeitsvolumen an der Kapillarspitze ein und führt zu einer partiellen Separierung bzw. Trennung von positiven und negativen Analytionen. Wenn beispielsweise ein positives Potential auf das Kapillarrohr angewendet bzw. aufgebracht wird, werden negative Ionen in Richtung der inneren Kapillarwand gedrängt oder angezogen, während positive Ionen an der Flüssigkeits-Gas-Schnittstelle bzw. Grenzfläche angereichert werden. Tröpfchen mit einer insgesamt posi tiven Ladung werden sich an der Kapillarspitze bilden und aus dieser emittiert werden, wenn die kombinierten elektrostatischen und elektrohydrodynamischen Kräfte die Flüssigkeitsoberflächenspannung übersteigen.
- Wärme kann auf die geladenen Tröpfchen angewendet werden, was zu einer weiteren Abnahme des Tröpfchenradius bei konstanter Ladung führt. Es wird ein Punkt erreicht, der als die Rayleigh-Grenze bekannt ist, bei dem die Coulomb-Abstoßung der Ladungen die Oberflächenspannung übersteigt. Die Tröpfchen werden dann Spaltungen unterzogen, wodurch noch kleinere geladene Tröpfen oder Mikrotröpfchen gebildet werden. Der Desolvationsvorgang geht weiter, bis die Ionen durch den Vorgang der Ionenverdampfung oder Ladungsreste in die Gasphase befreit werden. Wenigstens einige der resultierenden Ionen werden dann in ein Massenspektrometer für eine nachfolgende Massenanalyse eingelassen.
- Für Flüssigkeitsfließraten bzw. -flussraten im Bereich von 10-1000 nl/min kann die Elektrospray-Ionisation normalerweise in wirksamer Weise fortschreiten, ohne die Notwendigkeit, Wärme in der Umgebung der Kapillarspitze anzuwenden. Für Mobilphasen-Flussraten, die typischerweise beobachtet werden bei der Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie ("LC/MS"), die bis zu oder mehr als 1 ml/min betragen können, wird es jedoch oftmals notwendig, eine signifikante Wärmemenge auf die Tröpfchen anzuwenden, die aus dem Kapillarrohr austreten, um die Ionisationswirksamkeit und die Empfindlichkeit des Gesamtsystems zu verbessern. Es ist insbesondere bekannt, die Kapillarrohre mit einem weiteren (sekundären) Strom bzw. Fluss von Stickstoffgas, das erwärmt worden ist, zu umgeben. Die Wärmemenge, die zur Verbesserung der Ionisationswirksamkeit benötigt wird, nimmt zu mit der Flussrate und mit dem Wasseranteil in der zu ionisierenden Flüssigkeit.
- Es wird angestrebt, eine verbesserte Ionenquelle bereitzustellen.
- Gemäß einem ersten wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ionenquelle mit zwei Flussvorrichtungen (beispielsweise Kapillarrohren) bereitgestellt.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ionenquelle bereitgestellt mit:
einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; und
einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist. - Die Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform ermöglicht es einem brennbaren bzw. verbrennbaren Gas oder Dampf, die zweifache Funktion der Unterstützung der Tröpfchenbildung an der Spitze der Sonde, während gleichzeitig Wärme zur Unterstützung der Desolvation bei Verbrennung durch die Verbrennungsquelle bereitgestellt wird, zu erfüllen.
- Wenigstens ein Teil der, oder im wesentlichen das Ganze der zweiten Flussvorrichtung umgibt, umschließt oder schließt ein wenigstens einen Teil der, oder im wesentlichen das Ganze der ersten Flussvorrichtung. Die erste Flussvorrichtung und die zweite Flussvorrichtung sind vorzugsweise koaxial oder im wesentlichen koaxial ausgebildet.
- Die erste und/oder die zweite Flussvorrichtung weist vorzugsweise ein oder mehrere Kapillarrohre oder eine andere Form von Rohr auf.
- Eine Analytlösung oder -flüssigkeit oder ein Analytfluss wird vorzugsweise bei der Verwendung der ersten Flussvorrichtung und/oder der zweiten Flussvorrichtung zugeführt. Die Analytlösung oder die -flüssigkeit oder der Analytfluss wird vorzugsweise bei der Verwendung der ersten Flussvorrichtung und/oder der zweiten Flussvorrichtung zugeführt mit einer Flussrate, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 1 μl/min; (ii) 1-10 μl/min; (iii) 10-50 μl/min; (iv) 50-100 μl/min; (v) 100-200 μl/min; (vi) 200-300 μl/min; (vii) 300-400 μl/min; (viii) 400-500 μl/min; (ix) 500-600 μl/min; (x) 600-700 μl/min; (xi) 700-800 μl/min; (xii) 800-900 μl/min; (xiii) 900-1.000 μl/min; und (xiv) > 1.000 μl/min.
- Ein erstes Gas oder ein erster Dampf wird vorzugsweise bei der Verwendung der ersten Flussvorrichtung und/oder der zweiten Flussvorrichtung zugeführt. Das erste Gas oder der erste Dampf unterstützt vorzugsweise die Nebulisierung der Analytlösung oder der -flüssigkeit oder des Analytflusses. Das erste Gas oder der erste Dampf ist vorzugsweise brennbar und vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Aceton; (ii) Acetylen; (iii) Benzol; (iv) Butan; (v) Butylalkohol (Butanol); (vi) Diethylether; (vii) Ethan; (viii) Ethylalkohol (Ethanol); (ix) Ethylen; (x) Ethylenoxid; (xi) Hexan; (xii) Wasserstoff; (xiii) Isopropylalkohol (Isopropanol); (xiv) Methan; (xv) Methylalkohol (Methanol); (xvi) Methylethylketon; (xvii) n-Pentan; (xviii) Propan; (xix) Propylen; (xx) Styrol; (xxi) Toluen; (xxii) Xylen; (xxiii) Kohlenmonoxid; (xxiv) ein gesättigter Kohlenwasserstoff; (xxv) ein ungesättigter Kohlenwasserstoff; (xxvi) ein Alkohol; (xxvii) ein Ester; (xxviii) ein Ether; (xxix) ein Kohlenwasserstoff; (xxx) Benzin; (xxxi) Düsentreibstoff; (xxxii) Naphtha; (xxxiii) Terpentin; (xxxiv) eine Ringverbindung; (xxxv) ein Keton; (xxxvi) ein anorganisches Gas; (xxxvii) ein organisches Gas; (xxxviii) Was serstoffsulfid; (xxxix) Ammoniak; (xxxx) Propanol; (xxxxi) Ethylacetat; (xxxxii) Heptan; und (xxxxiii) Exlen bzw. Exlene (engl.: exlene).
- Gemäß einer alternativen, weniger bevorzugten Ausführungsform kann das erste Gas jedoch lediglich eine Verbrennung unterstützen und somit Luft oder Sauerstoff enthalten.
- Das erste Gas oder der erste Dampf wird vorzugsweise bei der Verwendung der ersten Flussvorrichtung und/oder der zweiten Flussvorrichtung zugeführt bei einem Druck, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 1 bar; (ii) 1-2 bar; (iii) 2-3 bar; (iv) 3-4 bar; (v) 4-5 bar; (vi) 5-6 bar; (vii) 6-7 bar; (viii) 7-8 bar; (ix) 8-9 bar; (x) 9-10 bar; und (xi) > 10 bar.
- Das erste Gas oder der erste Dampf verbessert oder verstärkt vorzugsweise die Verbrennung eines zweiten Gases oder eines zweiten Dampfes, der vorzugsweise durch die Verbrennungsquelle verbrannt wird. Das erste Gas oder der erste Dampf stellt vorzugsweise bei der Verbrennung Wärme bereit, um die Desolvation der Tröpfchen zu unterstützen.
- Die Verbrennungsquelle umfasst vorzugsweise eine Blauflammenlampe, eine Gaslampe oder eine Lötlampe.
- Die Verbrennungsquelle wird vorzugsweise ausgebildet zur Verbrennung eines zweiten Gas oder Dampfes, welches vorzugsweise direkt in die Verbrennungsquelle eingegeben wird. Das zweite Gas oder der zweite Dampf umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Gase oder Dämpfe, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Aceton; (ii) Acetylen; (iii) Benzol; (iv) Butan; (v) Butylalkohol (Butanol); (vi) Diethylether; (vii) Ethan; (viii) Ethylalkohol (Ethanol); (ix) Ethylen; (x) Ethylenoxid; (xi) Hexan; (xii) Wasserstoff; (xiii) Isopropylalkohol (Isopropanol); (xiv) Methan; (xv) Methylalkohol (Methanol); (xvi) Methylethylketon; (xvii) n-Pentan; (xviii) Propan; (xix) Propylen; (xx) Styrol; (xxi) Toluen; (xxii) Xylen; (xxiii) Kohlenmonoxid; (xxiv) ein gesättigter Kohlenwasserstoff; (xxv) ein ungesättigter Kohlenwasserstoff; (xxvi) ein Alkohol; (xxvii) ein Ester; (xxviii) ein Ether; (xxix) ein Kohlenwasserstoff; (xxx) Benzin; (xxxi) Düsentreibstoff; (xxxii) Naphtha; (xxxiii) Terpentin; (xxxiv) eine Ringverbindung; (xxxv) ein Keton; (xxxvi) ein anorganisches Gas; (xxxvii) ein organisches Gas; (xxxviii) Wasserstoffsulfid; (xxxix) Ammoniak; (xxxx) Propanol; (xxxxi) Ethylazetat; (xxxxii) Heptan; und (xxxxiii) Exlen bzw. Exlene (eng. exlene).
- Die Sonde weist vorzugsweise eine erste Längsachse auf, und die Verbrennungsquelle weist vorzugsweise eine zweite Längsachse auf. Der Winkel zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Längsachse ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0-10°; (ii) 10-20°; (iii) 20-30°; (iv) 30-40°; (v) 40-50°; (vi) 50-60°; (vii) 60-70°; (viii) 70-80°; (ix) 80-90°; (x) 85-95°; (xi) 90-100°; (xii) 100-110°; (xiii) 110°-120°; (xiv) 120-130°; (xv) 130-140°; (xvi) 140-150°; (xvii) 150-160°; (xviii) 160-170°; und (xix) 170-180°.
- Die Ionenquelle weist ferner einen Einschluss bzw. eine Einfassung zum Einschließen bzw. Umfassen der Sonde und/oder der Verbrennungsquelle auf. Der Einschluss umfasst vorzugsweise eine Gaseinlassöffnung und eine Gasauslassöffnung. Ein Hintergrundgas wird vorzugsweise bei der Verwendung in den Einlass über die Gaseinlassöffnung eingeführt. Das Hintergrundgas unterstützt vorzugsweise die Verbrennung, und umfasst somit vorzugsweise Luft oder Sauerstoff. Der Einschluss wird vorzugsweise bei der Verwendung auf einem Druck gehalten, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 100 mbar; (ii) 100-500 mbar; (iii) 500-600 mbar; (iv) 600-700 mbar; (v) 700-800 mbar; (vi) 800-900 mbar; (vii) 900-1000 mbar; (viii) 1000-1100 mbar; (ix) 1100-1200 mbar; (x) 1200-1300 mbar; (xi) 1300-1400 mbar; (xii) 1400-1500 mbar; (xiii) 1500-2000 mbar; und (xiv) > 2000 mbar.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ionenquelle eine Elektrospray-Ionenquelle auf. Die Ionenquelle weist vorzugsweise eine Spray- bzw. Sprühvorrichtung zum Sprühen einer Probe und zum Bewirken, dass die Probe Tröpfchen bildet, auf. Die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung wird bzw. werden vorzugsweise bei der Verwendung auf einer Spannung oder einem relativen Potential (vorzugsweise relativ zu der Erde oder relativ zu dem Potential des Ionenblocks oder der Einlassöffnung eines Massenspektrometers, oder weniger bevorzugt relativ zueinander) gehalten von: (i) < ± 1 kV; (ii) ± 1-2 kV; (iii) ± 2-3 kV; (iv) ± 3-4 kV; (v) ± 4-5 kV; (vi) ± 5-6 kV; (vii) ± 6-7 kV; (viii) ± 7-8 kV; (ix) ± 8-9 kV; (x) ± 9-10 kV; und (xi) > ± 10 kV.
- Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann die Ionenquelle eine Atmosphärendruck-Chemische-Ionisationsquelle aufweisen. Eine Koronaentladungsvorrichtung ist vorzugsweise stromabwärts der Verbrennungsquelle angeordnet. Die Koronaentladungsvorrichtung weist vorzugsweise einen Koronastift oder eine Koronanadel auf. In einem Betriebsmodus wird bevorzugt ein Strom auf die Koronaentladungsvorrichtung gegeben, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 0,1 μA; (ii) 0,1-0,2 μA; (iii) 0,2-0,3 μA; (iv) 0,3-0,4 μA; (v) 0,4-0,5 μA; (vi) 0,5-0,6 μA; (vii) 0,6-0,7 μA; (viii) 0,7-0,8 μA; (ix) 0,8-0,9 μA; (x) 0,9-1,0 μA; und (xi) > 1 μA.
- In einem Betriebsmodus wird vorzugsweise eine Spannung auf die Koronaentladungsvorrichtung gegeben, oder die Koronaentladungsvorrichtung wird vorzugsweise auf einem relativen Potential (bevorzugt relativ zu der Erde oder relativ zu dem Potential des Ionenblocks oder der Einlassöffnung eines Massenspektrometers) gehalten, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < ± 1 kV; (ii) ± 1-2 kV; (iii) ± 2-3 kV; (iv) ± 3-4 kV; (v) ± 4-5 kV; (vi) ± 5-6 kV; (vii) ± 6-7 kV; (viii) ± 7-8 kV; (ix) ± 8-9 kV; (x) ± 9-10 kV; und (xi) > ± 10 kV .
- Die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung kann bzw. können bei der Verwendung auf einer Spannung oder einem relativen Potential (vorzugsweise relativ zu der Erde oder relativ zu dem Potential des Ionenblocks oder der Einlassöffnung eines Massenspektrometers, oder weniger bevorzugt relativ zueinander) gehalten werden, die bzw. das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) ± 0-100 V; (ii) ± 100-200 V; (iii) ± 200-300 V; (iv) ± 300-400 V; (v) ± 400-500 V; (vi) ± 500-600 V; (vii) ± 600-700 V; (viii) ± 700-800 V; (ix) ± 800-900 V; (x) ± 900-1000 V; und (xi) > ± 1000 V.
- Gemäß weniger bevorzugten Ausführungsformen kann die Ionenquelle ausgewählt sein aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Atmosphärendruck-Fotoionisations-Ionenquelle ("APPI"); (ii) Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("LDI"); (iii) induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle ("ICP"); (iv) Electronen-Auftreff-Ionenquelle ("EI"); (v) Chemische-Ionisations-Ionenquelle ("CI"); (vi) Feldionisations-Ionenquelle ("FI"); (vii) Schnellatom-Bombardment-Ionenquelle ("FAB"); (viii) Flüssigkeits-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS"); (ix) Atmosphärendruck-Ionisations-Ionenquelle ("API"); (x) Felddesorptions-Ionenquelle ("FD"); (xi) matrixunterstützte Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("MALDI"); (xii) Ionenquelle auf der Grundlage einer Desorption/Ionisation auf Silizium ("DIOS"); (xiii) Desorptions-Electrospray-Ionisations-Io nenquelle ("DESI"); und (xiv) eine Nickel-63-Radioaktiv-Ionenquelle.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Massenspektrometer mit einer wie oben beschriebenen Ionenquelle bereitgestellt.
- Das Massenspektrometer weist vorzugsweise einen Ionenabtastkonus oder eine Ionenabtastöffnung bzw. -blende auf, der bzw. die stromabwärts der Verbrennungsquelle angeordnet ist. Das Massenspektrometer kann eine oder mehrere Elektroden aufweisen, die gegenüberliegend oder benachbart zu dem Ionenabtastkonus oder der Ionenabtastöffnung angeordnet sind, welche bei der Verwendung dazu dienen, wenigstens einige Ionen in Richtung des Ionenabtastkonus oder der Ionenabtastöffnung des Massenspektrometers abzulenken, anzuziehen, zu richten oder zurückzuweisen.
- Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die Ionenquelle bei der Verwendung mit einem Flüssigchromatographen verbunden. Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann die Ionenquelle bei der Verwendung auch mit einem Gaschromatographen verbunden sein.
- Das Massenspektrometer weist ferner einen Massenanalysator auf, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; (ii) Axialbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; (iii) Quadrupol-Massenanalysator; (iv) Penning-Massenanalysator; (v) Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("FTICR"); (vi) 2D- oder Linear-Quadrupol-Ionenfalle; (vii) Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle; und (viii) Magnetsektor-Massenanalysator.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Elektrosprayionisations-Ionenquelle bereitgestellt mit:
einer Sonde mit einer Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; und
einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist. - Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Atmosphärendruck-Chemische-Ionenquelle bereitgestellt mit:
einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; und
einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist. - Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ionenquelle bereitgestellt mit:
einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; und
einer Zünd- bzw. Entzündungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist;
wobei, bei der Verwendung, ein brennbares Gas auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird. - Vorzugsweise umfaßt die Zündquelle eine Funkenstrecke bzw. einen Elektrodenabstand, eine Entladungsvorrichtung oder eine Zündvorrichtung.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ionisieren einer Probe bereitgestellt, mit folgenden Schritten:
Bereitstellung einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung;
Beaufschlagung einer der Flussvorrichtungen mit einer Probe;
Beaufschlagung einer anderen der Flussvorrichtungen mit einem ersten Gas oder einem ersten Dampf; und
Verbrennen des ersten Gases oder des ersten Dampfes unter Verwendung einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Probe angeordnet ist. - Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, das ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe wie oben beschrieben umfaßt.
- Gemäß einem zweiten Hauptaspekt bzw. zweiten wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ionenquelle bereitgestellt, die drei Flussvorrichtungen (beispielsweise Kapillarrohre) aufweist.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ionenquelle bereitgestellt mit:
einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung, einer zweiten Flussvorrichtung und einer dritten Flussvorrichtung, wobei, bei der Verwendung, ein erstes Gas oder ein erster Dampf auf eine der Flussvorrichtungen gegeben wird, und ein weiteres Gas oder ein weiterer Dampf auf eine andere der Flussvorrichtungen gegeben wird. - Vorzugsweise ist die Verbrennungsquelle stromabwärts der Sonde angeordnet.
- Wenigstens ein Abschnitt der oder im wesentlichen das Ganze der zweiten Flussvorrichtung umgibt, umschließt oder schließt ein wenigstens einen Abschnitt oder im wesentlichen das Ganze der ersten Flussvorrichtung. In ähnlicher Weise umgibt, umschließt oder schließt ein wenigstens ein Abschnitt oder im wesentlichen das Ganze der dritten Flussvorrichtung wenigstens einen Teil oder wenigstens das Ganze der zweiten Flussvorrichtung und/oder der ersten Flussvorrichtung.
- Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung und/oder die dritte Flussvorrichtung koaxial oder im wesentlichen koaxial ausgebildet.
- Die erste Flussvorrichtung umfaßt vorzugsweise ein oder mehrere Kapillarrohre oder Rohre auf, wobei die zweite Flussvorrichtung in ähnlicher Weise vorzugsweise ein oder mehrere Kapillarrohre oder Rohre, und die dritte Flussvorrichtung ebenfalls vorzugsweise ein oder mehrere Kapillarrohre oder Rohre aufweist.
- Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird bei der Verwendung eine Analytlösung oder -flüssigkeit oder ein Analytfluss auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung und/oder die dritte Flussvorrichtung gegeben. Die Analytlösung oder die Flüssigkeit oder der Fluss wird bei der Verwendung vorzugsweise mit einer Flussrate bereitgestellt, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 1 μl/min; (ii) 1-10 μl/min; (iii) 10-50 μl/min; (iv) 50-100 μl/min; (v) 100-200 μl/min; (vi) 200-300 μl/min; (vii) 300-400 μl/min; (viii) 400-500 μl/min; (ix) 500-600 μl/min; (x) 600-700 μl/min; (xi) 700-800 μl/min; (xii) 800-900 μl/min; (xiii) 900-1000 μl/min; and (xiv) > 1000 μl/min.
- Ein erstes Gas oder ein erster Dampf wird bei der Verwendung vorzugsweise auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung und/oder die dritte Flussvorrichtung gegeben. Das erste Gas oder der erste Dampf unterstützt vorzugsweise die Nebulisierung der Analytlösung oder der Analytflüssigkeit oder des Analytflusses.
- Das erste Gas oder der erste Dampf ist vorzugsweise brennbar, und umfaßt vorzugsweise ein oder mehrere Gase oder Dämpfe, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Aceton; (ii) Acetylen; (iii) Benzol; (iv) Butan; (v) Butylalkohol (Butanol); (vi) Diethylether; (vii) Ethan; (viii) Ethylalkohol (Ethanol); (ix) Ethylen; (x) Ethylenoxid; (xi) Hexan; (xii) Wasserstoff; (xiii) Isopropylalkohol (Isopropanol); (xiv) Methan; (xv) Methylalkohol (Methanol); (xvi) Methylethylketon; (xvii) n-Pentan; (xviii) Propan; (xii) Propylen; (xx) Styrol; (xii) Toluen; (xxii) Xylen; (xxiii) Kohlenmonoxid; (xxiv) ein gesättigter Kohlenwasserstoff; (xxv) ein ungesättigter Kohlenwasserstoff; (xxvi) ein Alkohol; (xxvii) ein Ester; (xxviii) ein Ether; (xxii) ein Kohlenwasserstoff; (xxx) Benzin; (xxxi) Düsentreibstoff; (xxxii) Naphtha; (xxxiii) Terpentin; (xxxiv) eine Ringverbindung; (xxxv) ein Keton; (xxxvi) ein anorganisches Gas; (xxxvii) ein organisches Gas; (xxxviii) Wasserstoffsulfid; (xxxix) Ammoniak; (xxxx) Propanol; (xxxxi) Ethylacetat; (xxxxii) Heptan; und (xxxxiii) Exlen bzw. Exlene (engl.: exlene).
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform unterstützt das erste Gas die Verbrennung und umfaßt somit vorzugsweise Luft oder Sauerstoff.
- Vorzugsweise wird das erste Gas oder der erste Dampf bei der Verwendung auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung und/oder die dritte Flussvorrichtung mit einem Druck gegeben, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 1 bar; (ii) 1-2 bar; (iii) 2-3 bar; (iv) 3-4 bar; (v) 4-5 bar; (vi) 5-6 bar; (vii) 6-7 bar; (viii) 7-8 bar; (ix) 8-9 bar; (x) 9-10 bar; and (xi) > 10 bar.
- Das erste Gas oder der erste Dampf verbessert vorzugsweise die Verbrennung eines zweiten Gases oder eines zweiten Dampfes, das in der Verbrennungsquelle verbrannt wird. Das erste Gas oder der erste Dampf stellt vorzugsweise bei der Verbrennung Wärme bereit zur Unterstützung der Desolvation von Tröpfchen.
- Ein weiteres Gas oder ein weiterer Dampf wird bei der Verwendung vorzugsweise auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung und/oder die dritte Flussvorrichtung gegeben.
- Das weitere Gas oder der weitere Dampf kann weniger vorzugsweise die Nebulisierung der Analytlösung oder der Flüssigkeit oder des Flusses unterstützen. Das weitere Gas oder der weitere Dampf kann weniger vorzugsweise brennbar sein, und kann ein oder mehrere Gase oder Dämpfe umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Aceton; (ii) Acetylen; (iii) Benzol; (iv) Butan; (v) Butylalkohol- (Butanol); (vi) Diethylether; (vii) Ethan; (viii) Ethylalkohol (Ethanol); (ix) Ethylen; (x) Ethylenoxid; (xi) Hexan; (xii) Wasserstoff; (xiii) Isopropylalkohol (Isopropanol); (xiv) Methan; (xv) Methylalkohol (Methanol); (xvi) Methylethylketon; (xvii) n-Pentan; (xviii) Propan; (xix) Propylen; (xx) Styrol; (xxi) Toluen; (xxii) Xylen; (xxiii) Kohlenmonoxid; (xxiv) ein gesättigter Kohlenwasserstoff; (xxv) ein ungesättigter Kohlenwasserstoff; (xxvi) ein Alkohol; (xxvii) ein Ester; (xxviii) ein Ether; (xxix) ein Kohlenwasserstoff; (xxx) Benzin; (xxxi) Düsentreibstoff; (xxxii) Naphtha; (xxxiii) Terpentin; (xxxiv) eine Ringverbindung; (xxxv) ein Keton; (xxxvi) ein anorganisches Gas; (xxxvii) ein organisches Gas; (xxxviii) Wasserstoffsulfid; (xxxix) Ammoniak; (xxxx) Propanol; (xxxxi) Ethylazetat; (xxxxii) Heptan; und (xxxxiii) Exlen bzw. Exlene (engl.: exlene).
- Stärker bevorzugt unterstützt das weitere Gas jedoch vorzugsweise die Verbrennung und umfaßt somit Luft oder Sauerstoff.
- Das weitere Gas oder der weitere Dampf wird bei der Verwendung vorzugsweise auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung und/oder auf die dritte Flussvorrichtung bei einem Druck gegeben, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 1 bar; (ii) 1-2 bar; (iii) 2-3 bar; (iv) 3-4 bar; (v) 4-5 bar; (vi) 5-6 bar; (vii) 6-7 bar; (viii) 7-8 bar; (ix) 8-9 bar; (x) 9-10 bar; and (xi) > 10 bar.
- Das weitere Gas oder der weitere Dampf kann die Verbrennung des zweiten Gases oder des zweiten Dampfes, das bei der Verwendung durch die Verbrennungsquelle verbrannt wird, unterstützen. Das weitere Gas oder der weitere Dampf kann weniger vorzugsweise bei der Verbrennung Wärme bereitstellen, um die Desolvation von Tröpfchen zu unterstützen.
- Die Ionenquelle weist vorzugsweise eine Verbrennungsquelle auf, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Blauflammenlampe; (ii) Gaslampe; und (iii) Lötlampe.
- Die Verbrennungsquelle ist vorzugsweise zur direkten Verbrennung eines zweiten Gases oder zweiten Dampfes angeordnet bzw. ausgebildet.
- Die Verbrennungsquelle kann direkt mit dem zweiten Gas oder mit dem zweiten Dampf beaufschlagt werden. Das zweite Gas oder der zweite Dampf ist vorzugsweise brennbar, und kann eine oder mehrere Gase oder Dämpfe umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Aceton; (ii) Acetylen; (iii) Benzol; (iv) Butan; (v) Butylalkohol (Butanol); (vi) Diethylether; (vii) Ethan; (viii) Ethylalkohol (Ethanol); (ix) Ethylen; (x) Ethylenoxid; (xi) Hexan; (xii) Wasserstoff; (xiii) Isopropylalkohol (Isopropanol); (xiv) Methan; (xv) Methylalkohol (Methanol); (xvi) Methylethylketon; (xvii) n-Pentan; (xviii) Propan; (xix) Propylen; (xx) Styrol; (xxi) Toluen; (xxii) Xylen; (xxiii) Kohlenmonoxid; (xxiv) ein gesättigter Kohlenwasserstoff; (xxv) ein ungesättigter Kohlenwasserstoff; (xxvi) ein Alkohol; (xxvii) ein Ester; (xxviii) ein Ether; (xxix) ein Kohlenwasserstoff; (xxx) Benzin; (xxxi) Düsentreibstoff; (xxxii) Naphtha; (xxxiii) Terpentin; (xxxiv) eine Ringverbindung; (xxxv) ein Keton; (xxxvi) ein anorganisches Gas; (xxxvii) ein organisches Gas; (xxxviii) Wasserstoffsulfid; (xxxix) Ammoniak; (xxxx) Propanol; (xxxxi) Ethylacetat; (xxxxii) Heptan; und (xxxxiii) Exlen bzw. Exlene (engl.: exlene).
- Die Sonde weist vorzugsweise eine erste Längsachse, und die Verbrennungsquelle weist vorzugsweise eine zweite Längsachse auf, und wobei der Winkel zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Längsachse ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0-10°; (ii) 10-20°; (iii) 20-30°; (iv) 30-40°; (v) 40-50°; (vi) 50-60°; (vii) 60-70°; (viii) 70-80°; (ix) 80-90°; (x) 85-95°; (xi) 90-100°; (xii) 100-110°; (xiii) 110°-120°; (xiv) 120-130°; (xv) 130-140°; (xvi) 140-150°; (xvii) 150-160°; (xviii) 160-170°; and (xix) 170-180°.
- Die Ionenquelle weist ferner einen Einschluss zum Einschließen bzw. Umfassen der Sonde und/oder der Verbrennungsquelle auf. Der Einschluss weist bevorzugt eine Gaseinlaßöffnung und eine Gasauslaßöffnung auf. Ein Hintergrundgas wird vorzugsweise bei der Verwendung in den Einschluss über die Gaseinlaßöffnung eingeführt. Das Hintergrundgas unterstützt vorzugsweise die Verbrennung und daher umfaßt das Hintergrundgas vorzugsweise Luft oder Sauerstoff.
- Der Einschluss wird bei der Verwendung vorzugsweise gehalten auf einem Druck, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 100 mbar; (ii) 100-500 mbar; (iii) 500-600 mbar; (iv) 600-700 mbar; (v) 700-800 mbar; (vi) 800-900 mbar; (vii) 900-1000 mbar; (viii) 1000-1100 mbar; (ix) 1100-1200 mbar; (x) 1200-1300 mbar; (xi) 1300-1400 mbar; (xii) 1400-1500 mbar; (xiii) 1500-2000 mbar; and (xiv) > 2000 mbar.
- Gemäß einer Ausführungsform weist die Ionenquelle eine Elektrospray-Ionenquelle auf. Die Ionenquelle weist vorzugsweise eine Spray- bzw. Sprühvorrichtung zum Sprühen einer Probe und zum Bewirken, dass die Probe Tröpfchen bildet, auf. Die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung und/oder die dritte Flussvorrichtung werden bei der Verwendung bevorzugt bei einer Spannung oder einem relativen Potential (vorzugsweise relativ zur Erde bzw. Masse oder relativ zu dem Potential des Ionenblocks oder der Einlaßöffnung eines Massenspektrometers, oder weniger bevorzugt relativ zueinander) gehalten von: (i) < ± 1 kV; (ii) ± 1-2 kV; (iii) ± 2-3 kV; (iv) ± 3-4 kV; (v) ± 4-5 kV; (vi) ± 5-6 kV; (vii) ± 6-7 kV; (viii) ± 7-8 kV; (ix) ± 8-9 kV; (x) ± 9-10 kV; and (xi) > ± 10 kV.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Ionenquelle eine Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle aufweisen. Die Ionenquelle weist vorzugsweise eine Korona-Entladungsvorrichtung auf, die stromabwärts der Verbrennungsquelle angeordnet ist. Die Korona-Entladungsvorrichtung weist vorzugsweise einen Korona-Stift oder eine Korona-Nadel auf. In einem Betriebsmodus wird ein Strom vorzugsweise auf die Korona-Entladungsvorrichtung gegeben, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 0,1 μA; (ii) 0,1-0,2 μA; (iii) 0,2-0,3 μA; (iv) 0,3-0,4 μA; (v) 0,4-0,5 μA; (vi) 0,5-0,6 μA; (vii) 0,6-0,7 μA; (viii) 0,7-0,8 μA; (ix) 0,8-0,9 μA; (x) 0,9-1,0 μA; and (xi) > 1 μA.
- In einem Betriebsmodus wird eine Spannung vorzugsweise auf die Korona-Entladungsvorrichtung gegeben, oder die Korona-Entladungsvorrichtung wird vorzugsweise auf einem relativen Potential (vorzugsweise relativ zu der Erde oder relativ zu dem Potential des Ionenblocks oder einer Einlaßöffnung eines Massenspektrometers) gehalten, die bzw. das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < ± 1 kV; (ii) ± 1-2 kV; (iii) ± 2-3 kV; (iv) ± 3-4 kV; (v) ± 4-5 kV; (vi) ± 5-6 kV; (vii) ± 6-7 kV; (viii) ± 7-8 kV; (ix) ± 8-9 kV; (x) ± 9-10 kV; and (xi) > ± 10 kV.
- Die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung und/oder die dritte Flussvorrichtung wird bei der Verwendung vorzugsweise auf einer Spannung oder einem relativen Potential (vorzugsweise relativ zur Erde oder relativ zu dem Potential des Ionenblocks oder der Einlaßöffnung eines Massenspektrometers, oder weniger bevorzugt relativ zueinander) gehalten, die bzw. das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) ± 0-100 V; (ii) ± 100-200 V; (iii) ± 200-300 V; (iv) ± 300-400 V; (v) ± 400-500 V; (vi) ± 500-600 V; (vii) ± 600-700 V; (viii) ± 700-800 V; (ix) ± 800-900 V; (x) ± 900-1000 V; and (xi) > ± 1000 V.
- Gemäß weniger bevorzugten Ausführungsformen ist die Ionenquelle ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Atmosphärendruck-Fotoionisations-Ionenquelle ("APPI"); (ii) Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("LDI"); (iii) induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle ("ICP"); (iv) Electronen-Auftreff-Ionenquelle ("EI"); (v) Chemische-Ionisations-Ionenquelle ("CI"); (vi) Feldionisations-Ionenquelle ("FI"); (vii) Schnellatom-Bombardment-Ionenquelle ("FAB"); (viii) Flüssigkeits-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS"); (ix) Atmosphärendruck-Ionisations-Ionenquelle ("API"); (x) Felddesorptions-Ionenquelle ("FD"); (xi) matrixunterstützte Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("MALDI"); (xii) Ionenquelle auf der Grundlage einer Desorption/Ionisation auf Silizium ("DIOS"); (xiii) Desorptions-Electrospray-Ionisations-Ionenquelle ("DESI"); und (xiv) eine Nickel-63-Radioaktiv-Ionenquelle.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Massenspektrometer mit einer Ionenquelle wie oben beschrieben bereitgestellt.
- Das Massenspektrometer weist vorzugsweise einen Ionenabtastkonus oder eine Ionenabtastöffnung auf, der bzw. die stromabwärts einer Verbrennungsquelle angeordnet ist.
- Das Massenspektrometer weist vorzugsweise eine oder mehrere Elektroden auf, die gegenüberliegend oder benachbart zu dem Ionenabtastkonus oder der Ionenabtastöffnung angeordnet sind, so dass sie wenigstens einige Ionen in Richtung des Ionenabtastkonus oder der Ionenabtastöffnung des Massenspektrometers ablenken, anziehen, richten oder zurückweisen.
- Die Ionenquelle ist vorzugsweise, bei der Verwendung, mit einem Flüssigchromatrographen verbunden. Gemäß einer weniger bevorzugten Ausführungsform kann die Ionenquelle jedoch bei der Verwendung mit einem Gaschromatographen verbunden sein.
- Das Massenspektrometer weist vorzugsweise einen Massenanalysator auf, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; (ii) Axialbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; (iii) Quadrupol-Massenanalysator; (iv) Penning-Massenanalysator; (v) Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("FTICR"); (vi) 2D- oder Linear-Quadrupol-Ionenfalle; (vii) Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle; und (viii) Magnetsektor-Massenanalysator.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle bereitgestellt mit:
einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung, einer zweiten Flussvorrichtung und einer dritten Flussvorrichtung, wobei, bei der Verwendung, ein erstes Gas oder ein erster Dampf auf eine der Flussvorrichtungen gegeben wird und ein weiteres Gas oder ein weiterer Dampf auf eine andere der Flussvorrichtungen gegeben wird. - Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle bereitgestellt mit:
einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung, einer zweiten Flussvorrichtung und einer dritten Flussvorrichtung, wobei, bei der Verwendung, ein erstes Gas oder ein erster Dampf auf eine der Flussvorrichtungen gegeben wird, und ein weiteres Gas oder ein weiterer Dampf auf eine andere der Flussvorrichtungen gegeben wird. - Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ionenquelle bereitgestellt mit:
einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung, einer zweiten Flussvorrichtung und einer dritten Flussvorrichtung, wobei, bei der Verwendung, ein erstes Gas oder ein erster Dampf auf eine der Flussvorrichtungen gegeben wird, und ein weiteres Gas oder ein weiterer Dampf auf eine andere der Flussvorrichtungen gegeben wird; und
eine Zünd- bzw. Entzündungsquelle, die stromabwärts der Probe angeordnet ist. - Vorzugsweise ist die Zündquelle ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Funkenstrecke bzw. Elektrodenabstand; (ii) Entladungsvorrichtung; (iii) einer Zündvorrichtung.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ionisieren einer Probe bereitgestellt mit den folgenden Schritten:
Bereitstellung einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung, einer zweiten Flussvorrichtung und einer dritten Flussvorrichtung;
Beaufschlagung einer der Flussvorrichtungen mit einem ersten Gas oder einem ersten Dampf; und
Beaufschlagung einer anderen der Flussvorrichtungen mit einem weiteren Gas oder einem weiteren Dampf. - Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, das ein Ver fahren zum Ionisieren einer Probe umfaßt, wie oben beschrieben.
- Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammen mit weiteren Anordnungen, die zu illustrativen Zwecken angegeben sind, werden nun, rein beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine herkömmliche Elektrospray-Ionenquelle; -
2 das Temperaturprofil für eine herkömmliche Elektrospray-Ionenquelle und für eine Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform als Funktion des axialen Abstandes von der Sondenspitze; -
3 eine bevorzugte Elektrospray-Ionenquelle mit zwei Kapillarrohren; -
4A ein Massenspektrum, das unter Verwendung einer herkömmlichen Ionenquelle erhalten ist,4B ein Massenspektrum, das unter Verwendung einer bevorzugten Elektrospray-Ionenquelle, die eine Verbrennungsquelle umfaßt, erhalten ist, und4C ein Kontrollmassenspektrum, das erhalten ist unter Verwendung einer Ionenquelle, wie sie in3 gezeigt ist, wobei jedoch ein nicht-verbrennbares Nebulisierungsgas verwendet wurde; -
5 eine Elektrospray-Ionenquelle gemäß einer alternativen Ausführungsform, die drei Kapillarrohre aufweist; und -
6 eine Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle gemäß einer weiteren Ausführungsform. - Eine bekannte Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle ist in
1 gezeigt. Die bekannte Anordnung weist eine Elektrospray-Sonde1 auf, die ein inneres Kapillarrohr2 und ein äußeres Kapillarrohr3 umfaßt. Ein primärer bzw. erster Gasfluss A aus nicht-erhitztem Stickstoff wird bei der Verwendung in das äußere Kapillarrohr3 eingeführt, um den Elektrospray-Nebulisierungsvorgang zu unterstützen. Die Kapillarrohre2 ,3 sind durch ein hohles konisches Erwärmungsgefäß mit einem ringförmigen Auslaß umgeben. Das Erwärmungsgefäß4 weist einen einzelnen bzw. einzigen Gasein-laß auf, und ein zweiter bzw. sekundärer Stickstoffgasfluss B ist vorgesehen bzw. angeordnet, um in das Erwärmungsgefäß4 einzutreten. Das Stickstoffgas innerhalb des Erwärmungsgefäßes4 wird erwärmt, während es über einen internen Widerstandsheizer passiert, so dass das Stickstoffgas in dem sekundären Stickstoffgasfluss B mit einer erhöhten Temperatur aus dem ringförmigen Auslaß austritt. - Der primäre Gasfluss A aus nicht-erwärmten Stickstoff wirkt wie eine Gasdüse bzw. ein Gasstrahl, der die Flüssigkeitströpfchen, die aus der inneren Kapillare
2 austreten, in ein Aerosol aufbricht, d.h. der Zweck des primären Gasflusses A ist die Unterstützung der Nebulisierung. Der sekundäre Gasfluss B ist gerichtet auf den Ausgang der Elektrospray-Sonde1 , und hat den Hauptzweck der Erhöhung der Umgebungstemperatur in der Region zwischen der Elektrospray-Sonde1 und einem Ionenabtastkonus5 , der stromabwärts der Elektrospray-Sonde1 angeordnet ist. Der Hauptzweck des erwärmten Sekundärgasflusses B ist daher die Unterstützung der Tröpfchendesolvation und der nachfolgenden Ionenbildung. - Zur Bildung eines sehr feinen Sprays bzw. einer sehr feinen Sprühung oder Nebels bzw. Dunstes von Mikrotröpfchen sollten die flüssigen Tröpfchen idealerweise so klein wie möglich gemacht werden, so dass die geladenen Tröpfchen aus einanderbrechen aufgrund der Coulomb-Abstoßung, welche die Oberflächenspannung des Tröpfchens übersteigt.
-
2 zeigt das typische Temperaturprofil entlang der Achse von der Spitze einer Elektronensonde1 einer herkömmlichen Ionenquelle, wie sie in1 gezeigt ist. Das Temperaturprofil aufgrund einer bevorzugten Ionenquelle, wie es in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf3 diskutiert werden wird, ist auch in2 gezeigt. Der Abstand X, wie er in2 gezeigt ist, ist der Abstand bzw. Weg, der gemessen wird von dem Ende der Elektrospray-Sonde1 , wie in1 angegeben. Die Temperaturdaten für die herkömmmliche Ionenquelle wurden erhalten durch Betreiben einer herkömmlichen Elektrospray-Sonde ohne Flüssigkeitsfluss, einer primären Stickstoff-Nebulisierflussrate A von 100 l/h, die auf die äußere Kapillare gegeben wurde, und einer sekundären Stickstoff-Desolvationsflussrate B von 500 l/h. Der sekundäre Stickstoffluss B wurde über das Erwärmungsgefäß4 bereitgestellt, welches mit einer Heizertemperatur bzw. Heizelementstemperatur von 500°C bereitgestellt wurde, und somit im wesentlichen den sekundären Stickstoffluss B erwärmte. - Aus
2 wird deutlich, dass es zu einem relativ schnellen Abfall der Temperatur mit dem Abstand oder der Versetzung von der Sondenspitze1 (oder genauer von der Wärmequelle4 ) kommt. Fachleute werden verstehen, dass es praktisch nicht möglich ist, das Erwärmungsgefäß4 näher an der Elektrospray-Sonde1 anzuordnen, dies aufgrund einer Anzahl von mechanischen und Hochspannungsgestaltungsbeschränkungen. - Wenn relativ hohe Flüssigkeitsflussraten mit einer herkömmlichen Elektrospray-Sonde verwendet werden, wie etwa der Elektrospray-Ionenquelle, die in
1 gezeigt ist, und insbesondere wenn die zu ionisierende Probe einen relativ hohen Wassergehalt aufweist, wird angenommen, dass in nachteilhafter Weise desolvierte Ionen nur im wesentlichen um den Umfang des Sprays bzw. des Sprühnebels, der aus der Elektrospray-Sonde1 ausgestoßen wird, existieren. Es wird angenommen, dass die Mitte des Sprays im wesentlichen unter diesen Umständen undesolviert verbleibt. Es wird angenommen, dass der Erwärmungs- und Desolvationsvorgang relativ wirksam ist um den Umfang des emittierten Sprays, jedoch wesentlich weniger wirksam in Richtung der Mitte des Sprays. - Eine schematische Darstellung einer Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist in
3 dargestellt, und wird nun besprochen werden. Die bevorzugte Ausführungsform weist eine verbrennungsunterstützte Elektrospray-Ionisations-Schnittstelle oder -Ionenquelle ("ESI") auf, die vorzugsweise bei der Verwendung mit einem Massenspektrometer gekoppelt ist. Die bevorzugte Schnittstelle oder Ionenquelle weist vorzugsweise eine Elektrospray-Sonde1 auf, die vorzugsweise ein inneres Edelstahl-Kapillarrohr2 und ein äußeres Edelstahl-Kapillarrohr3 umfaßt. Gemäß weiteren, weniger bevorzugten Ausführungsformen können das innere Kapillarrohr2 und/oder das äußere Kapillarrohr3 auch aus anderen Werkstoffen hergestellt sein. Die innere Kapillare2 ist bevorzugt etwa 200 mm lang, und weist vorzugsweise einen Innendurchmesser von 130 μm und vorzugsweise einen Außendurchmesser von 230 μm auf. Die äußere Kapillare3 ist vorzugsweise etwa 30 mm lang, und weist vorzugsweise einen Innendurchmesser von 330 μm und vorzugsweise einen Außendurchmesser von 630 μm auf. - Eine Blauflammen-Gaslampe
6 ist vorzugsweise stromabwärts des Ausgangs der Elektrospray-Sonde1 angeordnet oder anderweitig bereitgestellt. Ein Ionenabtastkonus5 oder ein anderer Eingang in den Hauptkörper eines Massenspektrome ters ist bevorzugt stromabwärts der Blauflammen-Gaslampe6 angeordnet. - Die Elektrospray-Sonde
1 , die Blauflammen-Gaslampe6 und der Ionenabtastkonus5 , der vorzugsweise eine Ionenabtastöffnung11 aufweist, sind bevorzugt innerhalb eines Einschlusses8 eingeschlossen oder wenigstens teilweise eingeschlossen. Der Einschluß8 weist vorzugsweise eine Gaseinlaßöffnung9 und eine Gasauslaßöffnung10 auf. Die Gasauslaßöffnung10 erleichtert vorzugsweise das Lüften bzw. Entlüften von unerwünschten Gasen zu einem geeigneten Extraktorsystem. - Die Bohrung des inneren Kapillarrohres
2 der Sonde1 dient vorzugsweise als Durchgang für eine Analytlösung, während die Bohrung des äußeren Kapillarrohres3 vorzugsweise als Durchgang für ein Nebulisier-/Verbrennungsgas bzw. einen Nebulisier-/Verbrennungsdampf dient. - Ein wichtiges Merkmal der bevorzugten Ausführungsform ist die Bereitstellung eines direkteren Verfahrens zur Erwärmung der Tröpfchen, die aus der Elektrospray-Sonde emittiert werden oder austreten. Die bevorzugte Ionenquelle zeigt einen signifikant verbesserten oder anderweitig verstärkten Desolvationsvorgang. Dieser wird erreicht durch Bereitstellung einer Gasverbrennungsquelle zwischen dem Ausgang der Elektrospray-Sondenspitze
1 und dem Ionenabtastkonus5 . - Gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann ein nebulisierendes und brennbares Gas wie etwa Methan auf die äußere Kapillare
3 gegeben werden, um den zweifachen Zweck der Unterstützung der Tröpfchenbildung an der Spitze der Probe und auch der Bereitstellung von Wärme über eine Verbrennung mit der umgebenden sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei Verbrennung durch die Blauflammen-Lampe6 bereitzustellen. - Die Reaktion von Methan mit Sauerstoff ist exotherm mit 802 kJ/Mol und die vollständige Verbrennung von 100 l/h von Methan wird in etwa 1 kW bereitstellbarer Leistung resultieren, um die Desolvation der aus der Elektrospray-Sonde
1 emittierten Tröpfchen zu verbessern. Dies sei verglichen mit lediglich etwa 200 W Leistung bei einem herkömmlichen System unter der Annahme, dass in beiden Fällen eine Flussrate von 1 ml/min von 1:1 Acetonitril:Wasser vorliegt. Obwohl eine vollständige Verbrennung des Verbrennungsgases nicht notwendigerweise zu erwarten ist, aufgrund der beschränkten Sauerstoffpenetration, ist dennoch die Wärme beschränkt auf ein sehr kleines Sondenstrahlvolumen, was zu einer hohen Leistungsdichte und signifikant verbesserter Desolvation führt. - Wieder bezugnehmend auf
2 ist auch das Temperaturprofil entlang der Achse einer Elektrospray-Sonde dargestellt bei Verwendung einer bevorzugten Ionenquelle (wie in3 gezeigt). Das sich auf die bevorzugte Ionenquelle beziehende Temperaturprofil wurde erhalten, wenn 40 l/h Methan auf das äußere Kapillarrohr3 einer Ionenquelle, wie etwa derjenigen, die in3 gezeigt ist, gegeben wurden. Das Methangas wirkte sowohl als Nebulisierungsgas als auch Verbrennungsgas in atmosphärischer Luft. - Anhand der
3 ist erkennbar, dass die Verbrennung von beispielsweise Methangas, das auf die äußere Kapillare3 gegeben wird, durch beispielsweise eine Blauflammen-Butangaslampe6 initiiert und aufrechterhalten werden kann, welche vorzugsweise den Methanstrahl nahe der Sondenspitze kreuzt bzw. schneidet. Die in2 dargestellten relativen Temperaturprofile zeigen die Wirksamkeit des Erwärmungsverfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform, und zeigen, dass Gastemperaturen über 300°C in der Nähe des Ionenabtastkonus5 , d.h. an einer Position 10-15 mm stromabwärts von der Sondenspitze, erreicht werden können. Der Io nenabtastkonus5 , der den Eingang des Massenspektrometers12 bildet, ist vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt, und weist vorzugsweise eine Öffnung11 auf, die an ihrer Spitze bzw. ihrem Scheitel vorzugsweise einen Durchmesser von 0,3-0,5 mm aufweist. Wenigstens einige der Ionen, die aus der Elektrospray-Sonde1 ausgestoßen werden, passieren durch die Öffnung11 des Ionenabtastkonus5 in eine erste Niedrigdruckstufe des Massenspektrometers12 . - Die Achsen der Elektrospray-Sonde
1 und des Ionenabtastkonus5 liegen vorzugsweise etwa oder im wesentlichen in der gleichen geometrischen Ebene und/oder kreuzen sich mit einem Winkel von im allgemeinen oder im wesentlichen 90°. Gemäß weiteren, weniger bevorzugten Ausführungsformen können die Achsen der Elektrospray-Sonden1 und des Ionenabtastkonus5 in unterschiedlichen Ebenen liegen und/oder sich in Winkeln kleiner als oder im wesentlichen bzw. wesentlich größer als 90° kreuzen. - Die Orientierung der Blauflammen-Gaslampe
6 ist vorzugsweise derart, dass ihre Achse im allgemeinen oder im wesentlichen in der gleichen geometrischen Ebene liegt wie die Achse der Elektrospray-Sonde1 und/oder die Achse des Abtastkonus5 . Die Achse der Blauflammen-Gaslampe6 kreuzt auch vorzugsweise im allgemeinen oder im wesentlichen die Achse der Elektrospray-Sonde1 an einem Punkt im wesentlichen oder im allgemeinen stromabwärts der Sondenspitze und vorzugsweise stromaufwärts der Ionenabtastkonusöffnung11 und des Ionenabtastkonus5 . Eine orthogonale Orientierung zwischen den Achsen der Elektrospray-Sonde1 und der Gaslampe6 ist bevorzugt, jedoch nicht notwendig. Gemäß weiteren, weniger bevorzugten Ausführungsformen kann die Gaslampe6 beispielsweise um einen Dreh- bzw. Schwenkpunkt gedreht werden, der an der Schnittstelle der Achse der Elektrospray-Sonde1 und der Achse der Gaslampe6 gebildet wird. Wenigstens ein Teil des Blauflammenabschnitts13 der Gas lampe6 kreuzt bzw. schneidet vorzugsweise den vorzugsweise divergierenden Gasstrom, der vorzugsweise aus der Elektrospray-Sondenspitze austritt. - Verschiedene geometrische Parameter können in Abhängigkeit von den experimentellen Bedingungen wie etwa Flüssigkeitsflussrate und Gasflussrate variiert werden. Beispielsweise beträgt, wie in
3 gezeigt, der Abstand Y1 von der Spitze des Körpers der Blauflammen-Gaslampe6 zu der Achse der Elektrospray-Sonde1 vorzugsweise 10-50 mm, weiter vorzugsweise 25 mm. Der Abstand Y2 von der Achse der Elektrospray-Sonde1 zu dem Einlaß des Ionenabtastkonus5 oder der Ionenabtastkonusöffnung11 beträgt vorzugsweise 0-10 mm, weiter vorzugsweise 3 mm. Der Abstand X1 von dem Ausgang der Elektrospray-Sonde1 zu der Achse der Blauflammen-Lampe6 beträgt vorzugsweise 0-30 mm, weiter vorzugsweise 4 mm. Der Abstand X2 von dem Ausgang der Elektrospray-Sonde1 zu der Achse des Ionenabtastkonus5 beträgt vorzugsweise 5-30 mm, weiter vorzugsweise 12 mm. - Bei der Verwendung wird eine Analyt enthaltende Lösung vorzugsweise durch die innere Kapillare
2 über oder mittels eines Lösungsmittelabgabesystems14 mit einer Flussrate vorzugsweise im Bereich von 1-1000 μl/min gepumpt. Für eine Analyse positiver Ionen wird eine Spannung von +3 kV vorzugsweise auf die innere Kapillare2 über eine Hochspannungsleistungsversorgung15 aufgebracht, d.h. die innere Kapillare wird vorzugsweise auf einem Potential von +3 kV relativ zur Erde oder relativ zu dem Potential des Ionenblockes oder einer Einlaßöffnung eines Massenspektrometers gehalten. Ein brennbares Gas, wie etwa Methan, wird vorzugsweise durch die äußere Kapillare3 über einen Druckgaszylinder16 und einen Druckregulierer17 gepumpt. - Die Gasflussrate wird bestimmt durch den Reguliererdruck, der vorzugsweise eingestellt wird auf zwischen 3-7 bar.
- Wenn das Gas, das auf die äußere Kapillare
3 gegeben wird, ein reines Brenngas ist, kann Sauerstoff zusätzlich dem System über die Gaseinlaßöffnung9 des Einschlusses8 zugeführt werden. Der über die Gaseinlaßöffnung9 zugeführte Sauerstoff kann entweder bei Umgebungsatmosphärenluftdruck als Luft, oder als Druckluft, oder als Druckgas, das Sauerstoff enthält, zugegeben werden. Das Einschlußvolumen8 bleibt vorzugsweise bei oder im allgemeinen nahe am Atmosphärendruck. - Gemäß weiteren Ausführungsformen können andere Gase als reine Gase als Nebulisierungsgas und Verbrennungsgas verwendet werden, das vorzugsweise über den Druckregulierer
17 auf die äußere Kapillare gegeben wird. Beispielsweise können Mischungen mit einem brennbaren Gas zusätzlich zu einem Verbrennungsunterstützungsgas (beispielsweise Sauerstoff) verwendet werden. Bevorzugte brennbare Gase umfassen Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, gesättigte Kohlenwasserstoffe wie etwa Butan und ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie etwa Ethylen und Acetylen. Es können jedoch andere weniger bevorzugte Gase oder Dämpfe verwendet werden. - Elektrogesprayte bzw. -gesprühte Tröpfchen, die aus der Sondenspitze austreten, bewegen sich nominal oder im wesentlichen entlang der Sondenachse in einer Richtung im allgemeinen in Richtung des Ionenabtastkonus
5 . Die Tröpfchen gewinnen dann vorzugsweise signifikant Wärme, während bzw. wenn sie sich der Region nähern, wo die Achse der Blauflammen-Gaslampe6 die Achse der Elektrospray-Sonde1 kreuzt. Die Wärme, mit der die Tröpfchen beaufschlagt werden, fördert die weitere Desolvation. Weiter stromabwärts geht die Desolvation weiter als Ergebnis einer weiteren Verbrennung in Regionen des Gasstromes, wo die Sauerstoffpenetration ausreichend ist. Wenigstens einige der Gasphasenionen oder Mikrotröpfchen, die stromabwärts der Blauflammen-Lampe6 austreten, treten dann vorzugsweise in ei nen Ionenabtastkonus eines Massenspektrometers über eine Ionenabtastkonusöffnung11 ein. Die Ionen werden dann anschließend durch das Massenspektrometer12 massenanalysiert. - Das Verfahren der verbrennungsunterstützten Elektrospray-Ionisation gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde demonstriert unter Verwendung einer Anzahl unterschiedlicher organischer Analyte einschließlich Reserpin, Gramicidin-S, Raffinose und Verapamil. Die Elektrospray-Ionisation dieser Analyte unter Verwendung einer herkömmlichen Elektrospray-Ionisation-Ionenquelle zeigte, dass Reserpin die stärkste Abhängigkeit bezüglich Tröpfchenerwärmung zeigte, d.h. je größer die Desolvationstemperatur, desto größer die resultierende Ionenintensität. Hiermit übereinstimmend wurde festgestellt, dass Reserpin am meisten von der starken Erwärmung und der verbesserten Desolvation, die mit der verbrennungsunterstützten Elektrospray-Ionisation-Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform assoziiert ist, profitiert.
- Die
4A ,4B und4C zeigen einen Vergleich zwischen den optimierten Massenspektral-Ionenintensitäten, die unter Verwendung einer herkömmlichen Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle und einer verbrennungsunterstützten Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform, wie sie in3 gezeigt ist, erhalten bzw. beobachtet wurden. Die Daten wurden erhalten durch Infusion bzw. Infundieren einer Lösung von 330 pg/μl von Reserpin in 1:1 Acetonitril:Wasser mit einer Flussrate von 30 μl/min. Ein Massenspektrum über den Bereich 606,5-611,5 wurde aufgezeichnet, so dass es in etwa zentriert war auf dem Molekular-Ion (MH+) mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 609,3 Da. Sämtliche Massenspektren wurden erhalten durch Betreiben des Massenspektrometers12 in einem MS-Betriebsmodus. Das Massenspektrometer12 wies ein dreifa ches bzw. Tripel-Quadrupol-Massenspektrometer auf, das Massenspektrometer ist vorzugsweise jedoch nicht beschränkt auf ein derartiges Design. Die Intensitätsskala (Detektorverstärkung bzw. Gain) war für sämtliche drei in den4A -4C gezeigten Massenspektren die gleiche. -
4A zeigt das optimierte Ionensignal, das erhalten wurde unter Verwendung einer herkömmlichen Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle, wie etwa die in1 gezeigte, wobei ein primärer Fluss A von nicht-erwärmtem Stickstoff mit einer Flussrate von 100 l/h auf die äußere Kapillare3 der Sonde gegeben wurde, um die Flüssigkeit, die aus dem inneren Kapillarrohr2 austrat, zu nebulisieren. Ein Erwärmungsgefäß4 , das auf einer Temperatur von 500°C gehalten wurde, wurde verwendet zur Erwärmung eines Sekundärflusses B von Stickstoffgas. Der Sekundärfluss B von Stickstoffgas hatte eine Flussrate von 800 l/h, und wurde hauptsächlich zur Unterstützung der Desolvation bereitgestellt. -
4B zeigt das optimierte Ionensignal, das mit einer verbrennungsunterstützten Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform unter verwendung von reinem Methan als Nebulisierungs- und Verbrennungsgas, welches auf die äußere Kapillare der Ionenquelle, die in3 gezeigt ist, gegeben wurde, erhalten wurde. Das reine Methan wurde mit einer Flussrate von 40 l/h bereitgestellt. Ein Umgebungslufteinlaß9 und eine Blauflammen-Butanlampe6 wurden verwendet. Obwohl das in4B dargestellte Ionensignal gesättigt ist, zeigt ein Vergleich der 13C-Isotopen für die in4A und die in4B gezeigten Daten, dass die verbrennungsunterstützte Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform in einer wenigstens vierfachen Verbesserung der Intensität des Reserpin-Ionensignals resultierte. Es ist daher offensichtlich, dass die bevorzugte Ionenquelle eine signifikante Verbesserung verglichen mit herkömmlichen Ionenquellen darstellt. -
4C zeigt mittels eines Steuerbeispiels bzw. Vergleichsbeispiels das Ionensignal, das erhalten wurde unter Verwendung einer verbrennungsunterstützen Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle, wie sie in3 gezeigt ist, wobei jedoch ein nicht-brennbares Stickstoffgas als Nebulisierungsgas, das auf die äußere Kapillare gegeben wurde, verwendet wurde. Das in4C gezeigte Ionensignal zeigt einen etwa 100-fachen Abfall im Ionensignal verglichen mit der Verwendung von Methangas als Nebulisierungs- und Verbrennungsgas gemäß der bevorzugten Ausführungsform. - Ergebnisse mit Raffinose (Daten nicht gezeigt) deuten an, dass die verbrennungsunterstützte Elektrospray-Ionisation gemäß der bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung von reinem Methan als Nebulisierungs- und Verbrennungsgas in gleicher Weise im Negativ-Ionen-Modus wirksam ist. Entsprechend ist der signifikante Anstieg in der Ionenintensität, der festgestellt wird bei Verwendung einer Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform, nicht lediglich verursacht durch eine chemische Ionisation von positiven Ionen in der Gasphase des Analyts mit Methan-Reagenzionen, sondern vielmehr durch die verbesserte Nebulisierung und Erwärmung der Tröpfchen, die aus der Elektrospray-Sonde
1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform austreten. Es ist auch signifikant festzustellen, dass keine thermische Verschlechterung bzw. Degradation für die verschiedenen Testanalyte beobachtet wurde. - Ein weiterer Vorteil einer Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist, dass eine wesentlich niedrigere Gesamtgasflussrate verwendet werden kann mit einer verbrennungsunterstützten Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausfüh rungsform, verglichen mit einer herkömmlichen Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle. Wie in den oben unter Bezugnahme auf die
4A und4B gezeigten Beispielen betrug der Gesamtgasfluss für die verbrennungsunterstützte Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform lediglich 40 l/h, wohingegen die Gesamtgasflussrate für die konventionelle bzw. herkömmliche Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle 900 l/h betrug. Entsprechend ermöglicht die bevorzugte Ionenquelle nicht nur in signifikanter Weise einen vierfachen Anstieg in der erzielbaren Ionenintensität, sondern ermöglicht auch in wesentlicher Weise eine signifikante Verminderung der Gasflussrate um das etwa 20-fache. Die bevorzugte Ausführungsform ermöglicht somit auch eine signifikante Reduktion der erzielbaren Betriebskosten. Eine Ionenquelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform stellt daher einen signifikanten Fortschritt der Technik dar. - Eine Modifikation der unter Bezugnahme auf
3 gezeigten und beschriebenen Doppelkapillar-Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf5 besprochen.5 zeigt ein triaxiales Kapillarsystem mit einer inneren Kapillare2 , einer zwischenliegenden Kapillare3 und einer äußeren Kapillare3' . Die innere Kapillare2 und/oder die zwischenliegende Kapillare3 und/oder die äußere Kapillare3' sind vorzugsweise konzentrisch oder im wesentlichen koaxial ausgebildet. Die innere Kapillare2 trägt vorzugsweise eine Analytlösung oder wird mit einer Analytlösung beaufschlagt. Gemäß einer Ausführungsform trägt die zwischenliegende Kapillare vorzugsweise ein brennbares Gas oder eine brennbare Gasmischung, oder wird mit einem derartigen Gas oder einer derartigen Gasmischung beaufschlagt, während die äußere Kapillare3' vorzugsweise einen Strom bzw. Fluss von Luft, Sauerstoff oder einer sauerstoffhaltigen Mischung trägt oder hiermit beaufschlagt wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann jedoch die zwischenliegende Kapillare einen Fluss bzw. einen Strom von Luft, Sauerstoff oder einer sauerstoffhaltigen Mischung tragen bzw. hiermit beaufschlagt werden, während die äußere Kapillare3' ein brennbares Gas oder eine brennbare Gasmischung trägt oder hiermit beaufschlagt wird. - Eine weitere Ausführungsform ist in
6 dargestellt, die sich auf eine Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle ("APCI") bezieht. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Koronaentladungsvorrichtung19 stromabwärts der Blauflammenlampe6 vorgesehen. Die innere Kapillare2 der Sonde1 ist vorzugsweise geerdet oder wird auf einem relativen Potential von 0 V relativ zu dem Ionenblock oder der Einlassöffnung des Massenspektrometers12 (oder weniger bevorzugt auf einem relativ niedrigen Potential relativ zur Masse bzw. Erde gehalten) gehalten, im Gegensatz zu der Elektrospray-Ionisation-Ionenquelle, die oben unter Bezugnahme auf die3 und5 gezeigt und beschrieben wurde, wobei die innere Kapillare2 vorzugsweise auf einem Potential von +3 kV relativ zur Erde oder dem Potential des Ionenblocks oder der Einlassöffnung des Massenspektrometers gehalten wurde. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Verwendung eines brennbaren Sondengases, das auf die äußere Kapillare3 gegeben wird, und einer Blauflammenlampe6 verwendet. Das brennbare Gas, wie etwa Methan, wird vorzugsweise auf die äußere Kapillare3 gegeben, und wird dann vorzugsweise verwendet zum pneumatischen Nebulisieren einer Analytlösung, welche vorzugsweise auf die innere Kapillare2 gegeben wird. Die innere Kapillare2 ist vorzugsweise geerdet. Eine Desolvation der resultierenden Tröpfchen, die aus der Sonde1 austreten, wird dann vorzugsweise verstärkt durch die Blauflammenlampe6 in im wesentlichen der gleichen Weise wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den3 und5 beschrieben wurden. Eine Ionisation wird jedoch pri mär initiiert durch die Verwendung einer Koronaentladungsvorrichtung19 , die vorzugsweise stromabwärts der Blauflammenlampe6 angeordnet ist (obwohl sie weniger bevorzugt auch stromaufwärts der Verbrennungsquelle angeordnet sein kann). Die Koronaentladungsvorrichtung19 ist vorzugsweise angeordnet im wesentlichen oder im allgemeinen benachbart oder gegenüberliegend zu dem Ionenabtastkonus5 und der Ionenabtastkonusöffnung11 , obwohl gemäß anderen Ausführungsformen die Koronaentladungsvorrichtung stromaufwärts oder leicht stromabwärts des Einlasses11 in das Massenspektrometer12 angeordnet sein kann. Eine Koronaentladung wird bevorzugt erreicht durch Anwendung bzw. Aufbringung einer relativ hohen Spannung, beispielsweise +3-5 kV relativ zu der Erde (oder relativ zu dem Potential des Ionenblocks oder der Einlassöffnung des Massenspektrometers12 ) auf die Koronaentladungsvorrichtung19 , welche vorzugsweise eine Koronanadel aufweist. Die Koronanadel19 ist bevorzugt gehaltert bzw. unterstützt durch einen Isolierflansch20 , und wird vorzugsweise mittels einer Hochspannungsquelle15 mit einer Hochspannung versorgt. - Eine weitere, nicht dargestellte Ausführungsform wird in Betracht gezogen, bei der die Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle drei Kapillare
2 ,3 ,3' in einer ähnlichen Weise wie die Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die5 dargestellt und beschrieben wurde, anstelle des Doppelkapillarsystem2 ,3 , wie es in6 gezeigt ist, aufweist. Gemäß dieser weiteren Ausführungsform würde Analytlösung wie bisher vorzugsweise auf das innere Kapillarrohr2 gegeben werden. Ein Nebulisierungs- und Verbrennungsgas wird vorzugsweise auf die zwischenliegende Kapillare3 gegeben, und ein Verbrennungsunterstützungsgas (d.h. Sauerstoff) wird vorzugsweise auf die äußere Kapillare3' gegeben. Alternativ kann das Nebulisierungs- und Verbrennungsgas auf die äußere Kapillare3' gegeben werden, und das Verbrennungsunterstützungsgas (d.h. Sauerstoff) kann auf die zwischenliegende Kapillare3 gegeben werden. - Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es Fachleuten klar sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne den Bereich bzw. den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen umrissen ist, zu verlassen.
Claims (48)
- Ionenquelle mit: einer Sonde mit einer ersten Strom- bzw. Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; und einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet bzw. ausgebildet ist.
- Ionenquelle nach Anspruch 1, bei der wenigstens ein Teil oder im wesentlichen das Ganze der zweiten Flussvorrichtung wenigstens einen Teil oder im wesentlichen das Ganze der ersten Flussvorrichtung umgibt, umfasst oder einschließt.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die erste Flussvorrichtung und die zweite Flussvorrichtung koaxial oder im wesentlichen koaxial ausgebildet sind.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei der die erste Flussvorrichtung ein oder mehrere Kapillarrohre oder Rohre aufweist.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die zweite Flussvorrichtung ein oder mehrere Kapillarrohre oder Rohre aufweist.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Analytlösung oder -flüssigkeit oder ein Analyt fluss bei der Verwendung auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird.
- Ionenquelle nach Anspruch 6, bei der die Analytlösung oder -flüssigkeit oder der Analytfluss bei der Verwendung auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird mit einer Flussrate, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 1 μl/min; (ii) 1-10 μl/min; (iii) 10-50 μl/min; (iv) 50-100 μl/min; (v) 100-200 μl/min; (vi) 200-300 μl/min; (vii) 300-400 μl/min; (viii) 400-500 μl/min; (ix) 500-600 μl/min; (x) 600-700 μl/min; (xi) 700-800 μl/min; (xii) 800-900 μl/min; (xiii) 900-1000 μl/min; und (xiv) > 1000 μl/min.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein erstes Gas oder ein erster Dampf bei der Verwendung auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird.
- Ionenquelle nach Anspruch 8, bei der das erste Gas oder der erste Dampf die Nebulisierung einer Analytlösung oder -flüssigkeit oder eines Analytflusses unterstützt.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei der das erste Gas oder der erste Dampf brennbar bzw. verbrennbar ist.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, bei der das erste Gas oder der erste Dampf ein oder mehrere Gase bzw. Dämpfe umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Aceton; (ii) Acetylen; (iii) Benzol; (iv) Butan; (v) Butylalkohol (Butanol); (vi) Diethylether; (vii) Ethan; (viii) Ethylalkohol (Ethanol); (ix) Ethylen; (x) Ethylenoxid; (xi) Hexan; (xii) Wasserstoff; (xiii) Isopropylalkohol (Isopropanol); (xiv) Methan; (xv) Methylalko hol (Methanol); (xvi) Methylethylketon; (xvii) n-Pentan; (xviii) Propan; (xix) Propylen; (xx) Styrol; (xxi) Toluen; (xxii) Xylen; (xxiii) Kohlenmonoxid; (xxiv) ein gesättigter Kohlenwasserstoff; (xxv) ein ungesättigter Kohlenwasserstoff; (xxvi) ein Alkohol; (xxvii) ein Ester; (xxviii) ein Ether; (xxix) ein Kohlenwasserstoff; (xxx) Benzin; (xxxi) Düsentreibstoff; (xxxii) Naphtha; (xxxiii) Terpentin; (xxxiv) eine Ringverbindung; (xxxv) ein Keton; (xxxvi) ein anorganisches Gas; (xxxvii) ein organisches Gas; (xxxviii) Wasserstoffsulfid; (xxxix) Ammoniak; (xxxx) Propanol; (xxxxi) Ethylacetat; (xxxxii) Heptan; und (xxxxiii) Exlen bzw. Exlene.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei der das erste Gas die Verbrennung unterstützt.
- Ionenquelle nach Anspruch 12, bei der das erste Gas Luft oder Sauerstoff umfasst.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der das erste Gas oder der erste Dampf bei der Verwendung auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung mit einem Druck gegeben wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 1 bar; (ii) 1-2 bar; (iii) 2-3 bar; (iv) 3-4 bar; (v) 4-5 bar; (vi) 5-6 bar; (vii) 6-7 bar; (viii) 7-8 bar; (ix) 8-9 bar; (x) 9-10 bar; und (xi) > 10 bar .
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei der das erste Gas oder der erste Dampf die Verbrennung eines zweiten Gases oder Dampfes durch die Verbrennungsquelle unterstützt, oder bei der Verbrennung Wärme bereitstellt zur Unterstützung der Desolvation von Tröpfchen.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Verbrennungsquelle ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Blauflammenlampe; (ii) Gaslampe; und (iii) Lötlampe.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Verbrennungsquelle zur Verbrennung eines zweiten Gases oder eines zweiten Dampfes angeordnet bzw. ausgebildet ist.
- Ionenquelle nach Anspruch 17, bei der die Verbrennungsquelle unmittelbar mit dem zweiten Gas oder dem zweiten Dampf beaufschlagt wird.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 17 oder 18, bei dem das zweite Gas oder der zweite Dampf brennbar ist.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 17, 18 oder 19, bei der das zweite Gas oder zweite Dampf ein oder mehrere Gase oder Dämpfe umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Aceton; (ii) Acetylen; (iii) Benzol; (iv) Butan; (v) Butylalkohol (Butanol); (vi) Diethylether; (vii) Ethan; (viii) Ethylalkohol (Ethanol); (ix) Ethylen; (x) Ethylenoxid; (xi) Hexan; (xii) Wasserstoff; (xiii) Isopropylalkohol (Isopropanol); (xiv) Methan; (xv) Methylalkohol (Methanol); (xvi) Methylethylketon; (xvii) n-Pentan; (xviii) Propan; (xix) Propylen; (xx) Styrol; (xxi) Toluen; (xxii) Xylen; (xxiii) Kohlenmonoxid; (xxiv) ein gesättigter Kohlenwasserstoff; (xxv) ein ungesättigter Kohlenwasserstoff; (xxvi) ein Alkohol; (xxvii) ein Ester; (xxviii) ein Ether; (xxix) ein Kohlenwasserstoff; (xxx) Benzin; (xxxi) Düsentreibstoff; (xxxii) Naphtha; (xxxiii) Terpentin; (xxxiv) eine Ringverbindung; (xxxv) ein Keton; (xxxvi) ein anorganisches Gas; (xxxvii) ein organisches Gas; (xxxviii) Wasserstoffsulfid; (xxxix) Ammoniak; (xxxx) Propanol; (xxxxi) Ethylacetat; (xxxxii) Heptan; und (xxxxiii) Exlen bzw. Exlene.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Sonde eine erste Längsachse aufweist, und die Verbrennungsquelle eine zweite Längsachse aufweist, und wobei der Winkel zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Längsachse ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) 0-10°; (ii) 10-20°; (iii) 20-30°; (iv) 30-40°; (v) 40-50°; (vi) 50-60°; (vii) 60-70°; (viii) 70-80°; (ix) 80-90°; (x) 85-95°; (xi) 90-100°; (xii) 100-110°; (xiii) 110°-120°; (xiv) 120-130°; (xv) 130-140°; (xvi) 140-150°; (xvii) 150-160°; (xviii) 160-170°; und (xix) 170-180°.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Einschluss zum Einschließen bzw. Umfassen der Sonde und der Verbrennungsquelle, wobei der Einschluss eine Gaseinlassöffnung und eine Gasauslassöffnung aufweist.
- Ionenquelle nach Anspruch 22, bei der ein Hintergrundgas bei der Verwendung in den Einschluss über die Gaseinlassöffnung eingeführt wird.
- Ionenquelle nach Anspruch 23, bei der das Hintergrundgas die Verbrennung unterstützt.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 23 oder 24, bei der das Hintergrundgas Luft oder Sauerstoff umfasst.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 22 bis 25, bei der der Einschluss bei der Verwendung auf einem Druck gehalten wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 100 mbar; (ii) 100-500 mbar; (iii) 500-600 mbar; (iv) 600-700 mbar; (v) 700-800 mbar; (vi) 800-900 mbar; (vii) 900-1000 mbar; (viii) 1000-1100 mbar; (ix) 1100-1200 mbar; (x) 1200-1300 mbar; (xi) 1300-1400 mbar; (xii) 1400-1500 mbar; (xiii) 1500-2000 mbar; und (xiv) > 2000 mbar.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Ionenquelle eine Elektrospray-Ionenquelle aufweist.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Ionenquelle eine Spray- bzw. Sprühvorrichtung zum Sprühen bzw. Versprühen einer Probe und zum Bewirken, dass die Probe Tröpfchen bildet, aufweist.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung bei der Verwendung auf einer Spannung oder einem relativen Potential gehalten wird von: (i) < ± 1 kV; (ii) ± 1-2 kV; (iii) ± 2-3 kV; (iv) ± 3-4 kV; (v) ± 4-5 kV; (vi) ± 5-6 kV; (vii) ± 6-7 kV; (viii) ± 7-8 kV; (ix) ± 8-9 kV; (x) ± 9-10 kV; und (xi) > ± 10 kV.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 26, bei der die Ionenquelle eine Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle aufweist.
- Ionenquelle nach Anspruch 30, bei der die Ionenquelle eine Koronaentladungsvorrichtung aufweist, die stromabwärts der Verbrennungsquelle angeordnet ist.
- Ionenquelle nach Anspruch 31, bei der die Koronaentladungsvorrichtung einen Koronastift oder eine Koronanadel aufweist.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 31 oder 32, bei der in einem Betriebsmodus ein Strom auf die Koronaentladungsvorrichtung gegeben wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < 0,1 μA; (ii) 0,1-0,2 μA; (iii) 0,2-0,3 μA; (iv) 0,3-0,4 μA; (v) 0,4-0,5 μA; (vi) 0,5-0,6 μA; (vii) 0,6-0,7 μA; (viii) 0,7-0,8 μA; (ix) 0,8-0,9 μA; (x) 0,9-1,0 μA; und (xi) > 1 μA.
- Ionenquelle nach einem der Ansprüche 31, 32 oder 33, bei der in einem Betriebsmodus eine Spannung auf die Koronaentladungsvorrichtung gegeben wird, oder die Koronaentladungsvorrichtung auf einem relativen Potential gehalten wird, die bzw. das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < ± 1 kV; (ii) ± 1-2 kV; (iii) ± 2-3 kV; (iv) ± 3-4 kV; (v) ± 4-5 kV; (vi) ± 5-6 kV; (vii) ± 6-7 kV; (viii) ± 7-8 kV; (ix) ± 8-9 kV; (x) ± 9-10 kV; und (xi) > ± 10 kV.
- Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung bei der Verwendung auf einer Spannung oder einem relativen Potential gehalten werden, die bzw. das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) ± 0-100 V; (ii) ± 100-200 V; (iii) ± 200-300 V; (iv) ± 300-400 V; (v) ± 400-500 V; (vi) ± 500-600 V; (vii) ± 600-700 V; (viii) ± 700-800 V; (ix) ± 800-900 V; (x) ± 900-1000 V; und (xi) > ± 1000 V.
- Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 26, bei der die Ionenquelle ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Atmosphärendruck-Fotoionisations-Ionenquelle ("APPI"); (ii) Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("LDI"); (iii) induktiv gekoppelte Plasma-Ionenquelle ("ICP"); (iv) Electronen-Auftreff-Ionenquelle ("EI"); (v) Chemische-Ionisations-Ionenquelle ("CI"); (vi) Feldionisations-Ionenquelle ("FI"); (vii) Schnellatom-Bombardment-Ionenquelle ("FAB"); (viii) Flüssigkeits-Sekundärionen-Massenspektrometrie-Ionenquelle ("LSIMS"); (ix) Atmosphärendruck-Ionisations-Ionenquelle ("API"); (x) Felddesorptions-Ionenquelle ("FD"); (xi) matrixunterstützte Laserdesorptions-Ionisations-Ionenquelle ("MALDI"); (xii) Ionenquelle auf der Grundlage einer Desorption/Ionisation auf Silizium ("DIOS"); (xiii) Desorptions-Electrospray-Ionisations-Ionenquelle ("DESI"); und (xiv) eine Nickel-63-Radioaktiv-Ionenquelle.
- Massenspektrometer mit einer Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche.
- Massenspektrometer nach Anspruch 37, ferner mit einem Ionenabtastkonus bzw. -kegel oder einer Ionenabtastöffnung, der bzw. die stromabwärts der Verbrennungsquelle angeordnet ist.
- Massenspektrometer nach Anspruch 38, ferner mit einer oder mehreren Elektroden, die gegenüberliegend oder benachbart zu dem Ionenabtastkonus oder der Ionenabtastöffnung angeordnet sind, so dass sie wenigstens einige Ionen in Richtung des Ionenabtastkonus oder der Ionenabtastöffnung ablenken, anziehen, richten oder zurückweisen.
- Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37, 38 oder 39, bei der die Ionenquelle bei der Verwendung mit einem Flüssigchromatographen verbunden ist.
- Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37, 38 oder 39, bei der die Ionenquelle bei der Verwendung mit einem Gaschromatographen verbunden ist.
- Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 37 bis 41, ferner mit einem Massenanalysator, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; (ii) Axialbeschleunigungs-Flug zeit-Massenanalysator; (iii) Quadrupol-Massenanalysator; (iv) Penning-Massenanalysator; (v) Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenanalysator ("FTICR"); (vi) 2D- oder Linear-Quadrupol-Ionenfalle; (vii) Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle; und (viii) Magnetsektor-Massenanalysator.
- Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle mit: einer Sonde mit einer ersten Strom- bzw. Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; und einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet bzw. ausgebildet ist.
- Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle mit: einer Sonde mit einer ersten Strom- bzw. Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; und einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet bzw. ausgebildet ist.
- Ionenquelle mit: einer Sonde mit einer ersten Strom- bzw. Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; und einer Entzündungs- bzw. Zündquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet bzw. ausgebildet ist, wobei, bei der Verwendung, ein brennbares Gas auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird.
- Ionenquelle nach Anspruch 45, bei der die Entzündungsquelle ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Funkenstrecke; (ii) Entladungsvorrichtung; und (iii) Zündvorrichtung.
- Verfahren zum Ionisieren einer Probe mit folgenden Schritten: Bereitstellung einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und/oder einer zweiten Flussvorrichtung; Beaufschlagung einer der Flussvorrichtungen mit einer Probe; Beaufschlagung einer weiteren der Flussvorrichtungen mit einem ersten Gas oder einem ersten Dampf; und Verbrennung des ersten Gases oder des ersten Dampfes unter Verwendung einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet bzw. ausgebildet ist.
- Verfahren zur Massenspektrometrie mit einem Verfahren zur Ionisierung einer Probe nach Anspruch 47.
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