DE102005004801B4

DE102005004801B4 - Massenspektrometer, Ionenquelle und Verfahren zur Ionisierung einer Probe

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Publication number: DE102005004801B4
Application number: DE200510004801
Authority: DE
Inventors: Stevan Sale BAJIC; Robert Harold Knutsford Bateman
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: CA2496013A1; GB2410830B; DE102005004804A1; GB0502362D0; CA2496099C; DE202005001632U1; GB2410830A; GB0502363D0; GB2410831B; GB2410831A; DE102005004804B4; JP2005243627A; DE102005004801A1; CA2496013C; CA2496099A1; JP2005221506A

Abstract

Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle mit:
einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung, wobei eine Analytlösung oder -flüssigkeit auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird und ein erstes Gas oder ein erster Dampf auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird, wobei das erste Gas oder der erste Dampf die Nebulisierung der Analytlösung oder -flüssigkeit unterstützt und brennbar ist; und
einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Innenquelle und ein Massenspektrometer mit einer Ionenquelle. Die Ausführungsformen beziehen 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 Verbindungen. 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 hohen 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.
Die US 2002/0 168 778 A1 schlägt zur besseren Desolvatisierung einen umgebenden Heizgasstrom vor. In der Praxis ist die hierdurch bewirkte Desolvatisierung jedoch häufig nicht ausreichend, da nur ein Teil der versprühten Probe erhitzt werden kann.
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 Flussvorrich tung 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) Xy len; (xxxii) 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).
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.
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 Verwen dung 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 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 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 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-Massen analysator (”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 gege ben. 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; (xix) Propylen; (xx) Styrol; (xxi) Toluen; (xxii) Xylen; (xxiii) Kohlenmonoxid; (xxiv) ein gesättigter Kohlenwasserstoff; (xxv) ein ungesättigter Kohlenwasserstoff; (xxvi) ein Alkohol; (xxiii) 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; (xxxiii) ein organisches Gas; (xxxviii) Wasserstoffsulfid; (xxxix) Ammoniak; (xxxx) Propanol; (xxxxi) Ethyla cetat; (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; (xxiii) 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.
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 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 Massen spektrometers 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 Verfahren 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, und 4C ein Kontrollmassenspektrum, das erhalten ist unter Verwendung einer Ionenquelle, wie sie in 3 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-Sonde 1 auf, die ein inneres Kapillarrohr 2 und ein äußeres Kapillarrohr 3 umfasst. Ein primärer bzw. erster Gasfluss A aus nicht-erhitztem Stickstoff wird bei der Verwendung in das äußere Kapillarrohr 3 eingeführt, um den Elektrospray-Nebulisierungsvorgang zu unterstützen. Die Kapillarrohre 2, 3 sind durch ein hohles konisches Erwärmungsgefäß mit einem ringförmigen Auslaß umgeben. Das Erwärmungsgefäß 4 weist einen einzelnen bzw. einzigen Gaseinlaß auf, und ein zweiter bzw. sekundärer Stickstoffgasfluss B ist vorgesehen bzw. angeordnet, um in das Erwärmungsgefäß 4 einzutreten. Das Stickstoffgas innerhalb des Erwärmungsgefäßes 4 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-Sonde 1, und hat den Hauptzweck der Erhöhung der Umgebungstemperatur in der Region zwischen der Elektrospray-Sonde 1 und einem Ionenabtastkonus 5, der stromabwärts der Elektrospray-Sonde 1 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 mög lich gemacht werden, so dass die geladenen Tröpfchen auseinanderbrechen aufgrund der Coulomb-Abstoßung, welche die Oberflächenspannung des Tröpfchens übersteigt.
2 zeigt das typische Temperaturprofil entlang der Achse von der Spitze einer Elektronensonde 1 einer herkömmlichen Ionenquelle, wie sie in 1 gezeigt ist. Das Temperaturprofil aufgrund einer bevorzugten Ionenquelle, wie es in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf 3 diskutiert werden wird, ist auch in 2 gezeigt. Der Abstand X, wie er in 2 gezeigt ist, ist der Abstand bzw. Weg, der gemessen wird von dem Ende der Elektrospray-Sonde 1, wie in 1 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 Erwärmungsgefäß 4 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 Sondenspitze 1 (oder genauer von der Wärmequelle 4) kommt. Fachleute werden verstehen, dass es praktisch nicht möglich ist, das Erwärmungsgefäß 4 näher an der Elektrospray-Sonde 1 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-Sonde 1 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-Sonde 1 auf, die vorzugsweise ein inneres Edelstahl-Kapillarrohr 2 und ein äußeres Edelstahl-Kapillarrohr 3 umfasst. Gemäß weiteren, weniger bevorzugten Ausführungsformen können das innere Kapillarrohr 2 und/oder das äußere Kapillarrohr 3 auch aus anderen Werkstoffen hergestellt sein. Die innere Kapillare 2 ist bevorzugt etwa 200 mm lang, und weist vorzugsweise einen Innendurchmesser von 130 µm und vorzugsweise einen Außendurchmesser von 230 µm auf. Die äußere Kapillare 3 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-Sonde 1 angeordnet oder anderweitig bereitgestellt. Ein Ionenabtastkonus 5 oder ein anderer Eingang in den Hauptkörper eines Massenspektrome ters ist bevorzugt stromabwärts der Blauflammen-Gaslampe 6 angeordnet.
Die Elektrospray-Sonde 1, die Blauflammen-Gaslampe 6 und der Ionenabtastkonus 5, der vorzugsweise eine Ionenabtastöffnung 11 aufweist, sind bevorzugt innerhalb eines Einschlusses 8 eingeschlossen oder wenigstens teilweise eingeschlossen. Der Einschluß 8 weist vorzugsweise eine Gaseinlaßöffnung 9 und eine Gasauslaßöffnung 10 auf. Die Gasauslaßöffnung 10 erleichtert vorzugsweise das Lüften bzw. Entlüften von unerwünschten Gasen zu einem geeigneten Extraktorsystem.
Die Bohrung des inneren Kapillarrohres 2 der Sonde 1 dient vorzugsweise als Durchgang für eine Analytlösung, während die Bohrung des äußeren Kapillarrohres 3 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 Ionenabtastkonus 5.
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-Lampe 6 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 in 3 gezeigt). Das sich auf die bevorzugte Ionenquelle beziehende Temperaturprofil wurde erhalten, wenn 40 l/h Methan auf das äußere Kapillarrohr 3 einer Ionenquelle, wie etwa derjenigen, die in 3 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 Kapillare 3 gegeben wird, durch beispielsweise eine Blauflammen-Butangaslampe 6 initiiert und aufrechterhalten werden kann, welche vorzugsweise den Methanstrahl nahe der Sondenspitze kreuzt bzw. schneidet. Die in 2 dargestellten relativen Temperaturprofile zeigen die Wirksamkeit des Erwärmungsverfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform, und zeigen, dass Gastemperaturen über 300°C in der Nähe des Ionenabtastkonus 5, d. h. an einer Position 10–15 mm stromabwärts von der Sondenspitze, erreicht werden können. Der Io nenabtastkonus 5, der den Eingang des Massenspektrometers 12 bildet, ist vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt, und weist vorzugsweise eine Öffnung 11 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-Sonde 1 ausgestoßen werden, passieren durch die Öffnung 11 des Ionenabtastkonus 5 in eine erste Niedrigdruckstufe des Massenspektrometers 12.
Die Achsen der Elektrospray-Sonde 1 und des Ionenabtastkonus 5 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-Sonden 1 und des Ionenabtastkonus 5 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-Sonde 1 und/oder die Achse des Abtastkonus 5. Die Achse der Blauflammen-Gaslampe 6 kreuzt auch vorzugsweise im allgemeinen oder im Wesentlichen die Achse der Elektrospray-Sonde 1 an einem Punkt im Wesentlichen oder im allgemeinen stromabwärts der Sondenspitze und vorzugsweise stromaufwärts der Ionenabtastkonusöffnung 11 und des Ionenabtastkonus 5. Eine orthogonale Orientierung zwischen den Achsen der Elektrospray-Sonde 1 und der Gaslampe 6 ist bevorzugt, jedoch nicht notwendig. Gemäß weiteren, weniger bevorzugten Ausführungsformen kann die Gaslampe 6 beispielsweise um einen Dreh- bzw. Schwenkpunkt gedreht werden, der an der Schnittstelle der Achse der Elektrospray-Sonde 1 und der Achse der Gaslampe 6 gebildet wird. Wenigstens ein Teil des Blauflammenabschnitts 13 der Gas lampe 6 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-Gaslampe 6 zu der Achse der Elektrospray-Sonde 1 vorzugsweise 10–50 mm, weiter vorzugsweise 25 mm. Der Abstand Y₂ von der Achse der Elektrospray-Sonde 1 zu dem Einlaß des Ionenabtastkonus 5 oder der Ionenabtastkonusöffnung 11 beträgt vorzugsweise 0–10 mm, weiter vorzugsweise 3 mm. Der Abstand X₁ von dem Ausgang der Elektrospray-Sonde 1 zu der Achse der Blauflammen-Lampe 6 beträgt vorzugsweise 0–30 mm, weiter vorzugsweise 4 mm. Der Abstand X₂ von dem Ausgang der Elektrospray-Sonde 1 zu der Achse des Ionenabtastkonus 5 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 Lösungsmittelabgabesystems 14 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 Kapillare 2 über eine Hochspannungsleistungsversorgung 15 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 Kapillare 3 über einen Druckgaszylinder 16 und einen Druckregulierer 17 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 Gaseinlaßöffnung 9 des Einschlusses 8 zugeführt werden. Der über die Gaseinlaßöffnung 9 zugeführte Sauerstoff kann entweder bei Umgebungsatmosphärenluftdruck als Luft, oder als Druckluft, oder als Druckgas, das Sauerstoff enthält, zugegeben werden. Das Einschlußvolumen 8 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-Gaslampe 6 die Achse der Elektrospray-Sonde 1 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-Lampe 6 austreten, treten dann vorzugsweise in ei nen Ionenabtastkonus eines Massenspektrometers über eine Ionenabtastkonusöffnung 11 ein. Die Ionen werden dann anschließend durch das Massenspektrometer 12 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 und 4C 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 in 3 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 u. Sämtliche Massenspektren wurden erhalten durch Betreiben des Massenspektrometers 12 in einem MS-Betriebsmodus. Das Massenspektrometer 12 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 den 4A–4C gezeigten Massenspektren die gleiche.
4A zeigt das optimierte Ionensignal, das erhalten wurde unter Verwendung einer herkömmlichen Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle, wie etwa die in 1 gezeigte, wobei ein primärer Fluss A von nicht-erwärmtem Stickstoff mit einer Flussrate von 100 l/h auf die äußere Kapillare 3 der Sonde gegeben wurde, um die Flüssigkeit, die aus dem inneren Kapillarrohr 2 austrat, zu nebulisieren. Ein Erwärmungsgefäß 4, 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 in 3 gezeigt ist, gegeben wurde, erhalten wurde. Das reine Methan wurde mit einer Flussrate von 40 l/h bereitgestellt. Ein Umgebungslufteinlaß 9 und eine Blauflammen-Butanlampe 6 wurden verwendet. Obwohl das in 4B dargestellte Ionensignal gesättigt ist, zeigt ein Vergleich der ¹³C-Isotopen für die in 4A und die in 4B 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 in 3 gezeigt ist, wobei jedoch ein nicht-brennbares Stickstoffgas als Nebulisierungsgas, das auf die äußere Kapillare gegeben wurde, verwendet wurde. Das in 4C 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 und 4B 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 auf 5 besprochen. 5 zeigt ein triaxiales Kapillarsystem mit einer inneren Kapillare 2, einer zwischenliegenden Kapillare 3 und einer äußeren Kapillare 3'. Die innere Kapillare 2 und/oder die zwischenliegende Kapillare 3 und/oder die äußere Kapillare 3' sind vorzugsweise konzentrisch oder im Wesentlichen koaxial ausgebildet. Die innere Kapillare 2 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 Kapillare 3' 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 Kapillare 3' 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 Koronaentladungsvorrichtung 19 stromabwärts der Blauflammenlampe 6 vorgesehen. Die innere Kapillare 2 der Sonde 1 ist vorzugsweise geerdet oder wird auf einem relativen Potential von 0 V relativ zu dem Ionenblock oder der Einlassöffnung des Massenspektrometers 12 (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 die 3 und 5 gezeigt und beschrieben wurde, wobei die innere Kapillare 2 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 eine Kombination eines brennbaren Sondengases, das auf die äußere Kapillare 3 gegeben wird, und einer Blauflammenlampe 6 verwendet. Das brennbare Gas, wie etwa Methan, wird vorzugsweise auf die äußere Kapillare 3 gegeben, und wird dann vorzugsweise verwendet zum pneumatischen Nebulisieren einer Analytlösung, welche vorzugsweise auf die innere Kapillare 2 gegeben wird. Die innere Kapillare 2 ist vorzugsweise geerdet. Eine Desolvation der resultierenden Tröpfchen, die aus der Sonde 1 austreten, wird dann vorzugsweise verstärkt durch die Blauflammenlampe 6 in im Wesentlichen der gleichen Weise wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den 3 und 5 beschrieben wurden. Eine Ionisation wird jedoch pri mär initiiert durch die Verwendung einer Koronaentladungsvorrichtung 19, die vorzugsweise stromabwärts der Blauflammenlampe 6 angeordnet ist (obwohl sie weniger bevorzugt auch stromaufwärts der Verbrennungsquelle angeordnet sein kann). Die Koronaentladungsvorrichtung 19 ist vorzugsweise angeordnet im Wesentlichen oder im allgemeinen benachbart oder gegenüberliegend zu dem Ionenabtastkonus 5 und der Ionenabtastkonusöffnung 11, obwohl gemäß anderen Ausführungsformen die Koronaentladungsvorrichtung stromaufwärts oder leicht stromabwärts des Einlasses 11 in das Massenspektrometer 12 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 Massenspektrometers 12) auf die Koronaentladungsvorrichtung 19, welche vorzugsweise eine Koronanadel aufweist. Die Koronanadel 19 ist bevorzugt gehaltert bzw. unterstützt durch einen Isolierflansch 20, und wird vorzugsweise mittels einer Hochspannungsquelle 15 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 die 5 dargestellt und beschrieben wurde, anstelle des Doppelkapillarsystem 2, 3, wie es in 6 gezeigt ist, aufweist. Gemäß dieser weiteren Ausführungsform würde Analytlösung wie bisher vorzugsweise auf das innere Kapillarrohr 2 gegeben werden. Ein Nebulisierungs- und Verbrennungsgas wird vorzugsweise auf die zwischenliegende Kapillare 3 gegeben, und ein Verbrennungsunterstützungsgas (d. h. Sauerstoff) wird vorzugsweise auf die äußere Kapillare 3' gegeben. Alternativ kann das Nebulisierungs- und Verbrennungsgas auf die äußere Kapillare 3' gegeben werden, und das Verbrennungsunterstützungsgas (d. h. Sauerstoff) kann auf die zwischenliegende Kapillare 3 gegeben werden.

Claims

Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle mit: einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung, wobei eine Analytlösung oder -flüssigkeit auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird und ein erstes Gas oder ein erster Dampf auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird, wobei das erste Gas oder der erste Dampf die Nebulisierung der Analytlösung oder -flüssigkeit unterstützt und brennbar ist; und einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist.
Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle mit: einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung, wobei eine Analytlösung oder -flüssigkeit auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird und ein erstes Gas oder ein erster Dampf auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird, wobei das erste Gas oder der erste Dampf die Nebulisierung der Analytlösung oder -flüssigkeit unterstützt und brennbar ist; und einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist.
Ionenquelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der wenigstens ein Teil der zweiten Flussvorrichtung wenigstens einen Teil der ersten Flussvorrichtung umgibt.
Ionenquelle nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei der die erste Flussvorrichtung und die zweite Flussvorrichtung koaxial ausgebildet sind.
Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, 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 das erste Gas oder der erste 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 Verbrennungsquelle ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) Blauflammenlampe; (ii) Gaslampe; und (iii) Lötlampe.
Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Einschluss zum Umfassen der Sonde und der Verbrennungsquelle, wobei der Einschluss eine Gaseinlassöffnung und eine Gasauslassöffnung aufweist.
Ionenquelle nach Anspruch 9, bei der ein Hintergrundgas in den Einschluss über die Gaseinlassöffnung eingeführt wird.
Ionenquelle nach Anspruch 10, bei der das Hintergrundgas die Verbrennung unterstützt.
Ionenquelle nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei der das Hintergrundgas Luft oder Sauerstoff umfasst.
Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Ionenquelle eine Sprühvorrichtung zum Versprühen der Analytlösung oder -flüssigkeit und zum Bewirken, dass die Analytlösung oder -flüssigkeit Tröpfchen bildet, aufweist.
Ionenquelle nach Anspruch 2, bei der die Ionenquelle eine Koronaentladungsvorrichtung aufweist, die stromabwärts der Verbrennungsquelle angeordnet ist.
Ionenquelle nach Anspruch 14, bei der die Koronaentladungsvorrichtung einen Koronastift oder eine Koronanadel aufweist.
Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle oder Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle mit: einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung, wobei eine Analytlösung oder -flüssigkeit auf die erste Flussvorrichtung und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird und ein erstes Gas oder ein erster Dampf auf die erste und/oder die zweite Flussvorrichtung gegeben wird, wobei das erste Gas oder der erste Dampf die Nebulisierung der Analytlösung oder -flüssigkeit unterstüzt; und einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist, wobei das erste Gas oder der erste Dampf die Verbrennung eines zweiten Gases oder Dampfes durch die Verbrennungsquelle unterstützt, wobei das zweite Gas oder der zweite Dampf brennbar ist.
Ionenquelle nach Anspruch 16, bei der das erste Gas Luft oder Sauerstoff umfasst.
Ionenquelle nach Anspruch 16 oder 17, bei der die Verbrennungsquelle unmittelbar mit dem zweiten Gas oder dem zweiten Dampf beaufschlagt wird.
Ionenquelle nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei der das zweite Gas oder der 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; (xxxiii) ein Ether; (xxix) ein Kohlenwasserstoff; (xxx) Benzin; (xxxi) Düsentreibstoff; (xxxii) Naphtha; (xxxiii) Terpentin; (xxxiv) eine Ringverbindung; (xxxv) ein Keton; (xxxii) 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 16 bis 19, bei der das erste Gas oder der erste Dampf bei der Verbrennung Wärme bereitstellt zur Unterstützung der Desolvation von Tröpfchen.
Massenspektrometer mit einer Ionenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Massenspektrometer nach Anspruch 21, ferner mit einem Ionenabtastkonus oder einer Ionenabtastöffnung, der bzw. die stromabwärts der Verbrennungsquelle angeordnet ist.
Massenspektrometer nach Anspruch 22, 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.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei der die Ionenquelle mit einem Flüssigchromatographen verbunden ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei der die Ionenquelle bei der Verwendung mit einem Gaschromatographen verbunden ist.
Massenspektrometer nach einem der Ansprüche 21 bis 25, ferner mit einem Massenanalysator, 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-Massenanalysa-tor (”FTICR”); (vi) 2D- oder Linear-Quadrupol-Ionenfalle; (vii) Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle; und (viii) Magnetsektor-Massenanalysator.
Verfahren zum Ionisieren einer Probe mit folgenden Schritten: Bereitstellung einer Elektrospray-Ionisations-Ionenquelle mit einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; Beaufschlagung einer der Flussvorrichtungen mit der Analytlösung oder -flüssigkeit; Beaufschlagung einer anderen der Flussvorrichtungen mit einem ersten Gas oder einem ersten Dampf, um die Nebulisierung der Analytlösung oder -flüssigkeit zu unterstützen; und Verbrennung des ersten Gases oder des ersten Dampfes unter Verwendung einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist.
Verfahren zum Ionisieren einer Probe mit folgenden Schritten: Bereitstellung einer Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle mit einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; Beaufschlagung einer der Flussvorrichtungen mit der Analytlösung oder -flüssigkeit; Beaufschlagung einer anderen der Flussvorrichtungen mit einem ersten Gas oder einem ersten Dampf, um die Nebulisierung der Analytlösung oder -flüssigkeit zu unterstützen; und Verbrennung des ersten Gases oder des ersten Dampfes unter Verwendung einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist.
Verfahren zum Ionisieren einer Probe mit folgenden Schritten: Bereitstellung einer Elektrospray-Ionisations- oder einer Atmosphärendruck-Chemische-Ionisations-Ionenquelle mit einer Sonde mit einer ersten Flussvorrichtung und einer zweiten Flussvorrichtung; Beaufschlagung einer der Flussvorrichtungen mit der Analytlösung oder -flüssigkeit; Beaufschlagung einer anderen der Flussvorrichtungen mit einem ersten Gas oder einem ersten Dampf, um die Nebulisierung der Analytlösung oder -flüssigkeit zu unterstützen; Verbrennung eines zweiten Gases oder zweiten Dampfes unter Verwendung einer Verbrennungsquelle, die stromabwärts der Sonde angeordnet ist; und Verwenden des ersten Gases oder ersten Dampfes zur Unterstützung der Verbrennung des zweiten Gases oder zweiten Dampfes durch die Verbrennungsquelle.
Verfahren zur Massenspektrometrie mit einem Verfahren zur Ionisierung einer Probe nach einem der Ansprüche 27 bis 29.