DE102007043722B4 - Vorrichtungen, Verfahren und Zusammensetzungen zur Ionisierung von Proben und Massenkalibriersubstanzen - Google Patents

Abstract

Kalibriersubstanzformulierung, die eine Massekalibriersubstanz mit bekanntem Masse-Ladungs-Verhältnis und eine Moderatorsubstanz aufweist, um einen Dampfdruck und eine Verdampfungsrate der Kalibriersubstanzformulierung zu reduzieren, wobei die Moderatorsubstanz einen niedrigeren Dampfdruck aufweist als die Massekalibriersubstanz.

Description

• Analytproben können einer Ionisierungsquelle eines Massenspektrometers in einer Vielzahl von Formen, nämlich in einer festen, flüssigen und gasförmigen Phase, zugeführt werden. Wenn Analyte in einer flüssigen und gasförmigen Phase bereitgestellt werden, werden sie typischerweise durch Chromatographie sortiert, entweder Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC; HPLC = high performance liquid chromatography) für Flüssig-Analyte oder Gaschromatographie (GC) für Gasanalyte. Eine Trennung von Analytmolekülen ermöglicht es, dass das nachgeordnete Massenspektrometer die Analytmoleküle der Reihe nach bewerten kann, so dass diese in einem Masseanalysator leichter gescannt werden können.
• Chromatographie erfordert spezielle Instrumente, wie z. B. Trennsäulen und eine geeignete Schnittstelle zu einer Ionisierungsquelle. Ferner braucht der Chromatographietrennvorgang oft eine Stunde oder mehr für einen Abschluss. Die Instrumente sind unter Umständen außerhalb des Laborkontexts nicht verfügbar und die Dauer des Trennvorgangs kann unangenehm sein, wenn eine Spursubstanz schnell identifiziert werden soll. Als ein Beispiel wäre es an einer Stelle, an der man davon ausgeht, dass ein kleiner, jedoch möglicherweise gefährlicher Pegel einer toxischen Substanz in die Atmosphäre abgegeben wurde, wünschenswert, eine Probe von Umgebungsluft an der Stelle direkt auf die toxische Substanz zu analysieren, ohne dass die Probe notwendigerweise durch eine Chromatographievorrichtung laufen muss.
• Aus der WO 99/13 492 A1 ist ein Massenspektrometer bekannt, bei dem neben zumindest zwei Proben zumindest eine Lösung, die eine bekannte Probensubstanz enthält, ionisiert wird.
• Aus der nachveröffentlichten WO 2006/107831 A2 ist eine Ionenquelle für ein Massenspektrometer bekannt, bei der Gasphasenionen und neutrale Moleküle aus flüssigen Proben erzeugt werden, die gemischt werden, um Gasphasenionenmolekülreaktionen zu bewirken, wobei ein Teil der Ionenpopulation in ein Vakuum überführt wird. Ein Teil der überführten Ionen wird einer Masse-zu-Ladungs-Analyse unterworfen.
• Aus der GB 2 146 170 A ist eine Ionenquelle bekannt, die eine Probeneinlassöffnung und eine Reaktionsgaseinlassöffnung aufweist. Ein Heizdraht zum Erzeugen von Elektronen ist vorgesehen.
• Die US 2004/0113067 A1 offenbart Verfahren und Vorrichtungen zum Analysieren von Dämpfen, die aus Sprengstoff erzeugt werde. Ein Behälter, an dem Sprengstoff als Probe angebracht ist, ist mittels einer Halterung in einer Gaserzeugungskammer vorgesehen.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kalibriersubstanzformulierung, eine Halterung mit einer Kalibriersubstanzformulierung und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Massekalibriersubstanz mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Kalibriersubstanzformulierung gemäß Anspruch 1, eine Halterung gemäß Anspruch 6 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung einer Ionisierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit einem Massenspektrometer gekoppelt ist;
• 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ionisierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
• 3 eine Anwendung der Ionenquelle gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der eine Massenkalibriersubstanz gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ionisiert und in ein Massenspektrometer eingeführt wird; und
• 4 einen Teil eines Ausführungsbeispiels einer Massenkalibriersubstanzhalterung und eines Trennchips, der in Verbindung mit der Halterung verwendet werden kann.
• Die vorliegende Erfindung stellt unter anderem Vorrichtungen und Verfahren zum Ionisieren von Proben, die in gasförmiger Phase vorliegen oder verdampft werden können, bereit. Die Proben umfassen zu analysierende Proben und Massenkalibriersubstanzen, die als Standards bzw. Normen dienen. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung außerdem Kalibriersubstanzformulierungen bereit, die Massenkalibriersubstanzen in einer langsamen, kontrollierten Weise freisetzen.
• Vor einer detaillierten Beschreibung der Erfindung werden die in dieser Anmeldung verwendeten Ausdrücke wie folgt definiert, es sei denn, dies ist anderweitig angegeben.
• Definition
• Es wird zu Beginn angemerkt, dass eine Bezugnahme auf einen Singulargegenstand hierin die Möglichkeit umfasst, dass mehrere des gleichen Gegenstands vorhanden sind. Insbesondere umfassen die Singularformen „einer/e/es” und „der/die/das”, wie sie hierin und in den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, Pluralbezugnahmen, es sei denn, der Kontext gibt dies klar anderweitig vor.
• Der Ausdruck „benachbart” bedeutet nahe, neben oder angrenzend. Etwas Benachbartes könnte auch in Kontakt mit einer anderen Komponente sein, die andere Komponenten umgeben (d. h. konzentrisch mit derselben sein), von der anderen Komponente beabstandet sein oder einen Abschnitt der anderen Komponente beinhalten.
• Ein „Massenspektrometersystem” ist ein System, das verwendet werden kann, um das Massenspektrum einer Probe zu erhalten. Ein Massenspektrometersystem weist typischerweise eine Ionenquelle, einen Masseanalysator, einen Ionendetektor und ein Datensystem auf. Die Ionenquelle beinhaltet einen Ionenerzeuger, der Ionen aus der Probe erzeugt, der Masseanalysator analysiert die Masse/Ladung-Eigenschaften der Ionen, der Ionendetektor misst die Häufigkeiten der Ionen und das Datensystem verarbeitet die Daten und legt diese vor. Instrumentalparameter, wie z. B. Spannungen, werden üblicherweise durch ein Steuersystem gesetzt und kontrolliert, das oft in das Datensystem integriert ist. Das Massenspektrometersystem könnte zusätzliche Komponenten, wie z. B. Ionenführungen oder Stoßzellen, aufweisen.
• Ein „Tandem-Massenspektrometersystem” ist ein Massenspektrometersystem, das zur Durchführung mehrerer aufeinander folgender Masseanalyseschritte entworfen ist. Ein Tandem-Massenspektrometersystem könnte z. B. einen Erste-Stufe-Masseanalysator, um Analytionen bestimmter Masse-zu-Ladung-Bereiche auszuwählen, eine Stoßzelle in Flussrichtung nach dem Massefilter, um die ausgewählten Ionen (Vorläuferionen oder Stammionen) zu fragmentieren, um Tochterionen zu erzeugen, und einen Zweite-Stufe-Masseanalysator in Flussrichtung nach der Stoßzelle, um die Masse-zu-Ladung-Eigenschaften der Tochterionen zu analysieren, aufweisen.
• Wie „in Flussrichtung nach” hierin verwendet wird, zeigt dies ein späteres Ereignis oder eine spätere Position in der Richtung eines Ionenflusses an. Umgekehrt zeigt „in Flussrichtung vor” ein früheres Ereignis oder eine frühere Position in der Richtung des Ionenflusses an. So treten, wenn eine zweite Kammer in Flussrichtung nach einer ersten Kammer ist, Ionen in die erste Kammer ein, bevor sie in die zweite Kammer eintreten. Die erste und die zweite Kammer könnten direkt benachbart zueinander sein oder durch andere Komponenten voneinander getrennt, wie z. B. Ionenführungen oder zusätzliche Kammern.
• Vorrichtungen und Verfahren
• 1 stellt schematisch ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ionisieren einer Probe gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Wie gezeigt ist, ist die Vorrichtung 1 mit einem Massenspektrometer 40 gekoppelt.
• Die Vorrichtung 1 umfasst eine Ionisationskammer 10, in der Ionen erzeugt werden. Ein Ionisationsbauelement 15, das eine Elektrosprayspitze aufweisen kann, erstreckt sich z. B. in die Ionisationskammer 10 (oder ist durch diese Umschlossen) und erzeugt Primärionen durch Mechanismen, die in der Technik bekannt sind, aus einem Gas/Flüssig-Aerosol, das in der Ionisationskammer vorhanden ist oder über einen ersten Durchgang 12 an die Ionisationskammer geliefert wird. Die Primärionen können Ionen, die aus einer neutralen Analytprobe erzeugt werden, die durch den ersten Durchgang 12 zu der Ionisationskammer geführt wird, und/oder Ionen, die aus anderen reaktiven Substanzen erzeugt werden, die in der Ionisationskammer bereitgestellt werden oder vorhanden sind, wie z. B. Wasser (Hydronium- und Hydroxylionen) oder Ammoniak in Dampf- oder Flüssigform, umfassen.
• Der Raum in der Ionisationskammer 10, in dem Primärionen erzeugt werden, wird Ionisationsregion genannt. Es wird angemerkt, dass, während Elektrosprayen eine besonders geeignete Ionisationstechnik ist, andere Ionisationsmodi ebenso verwendet werden können, um Primärionen zu erzeugen, wie z. B. Hochgeschwindigkeits-Gasstoß, Elektroneneinfang- oder -stoß, Elektronenübertragung, chemische Ionisation und Photoionisation. Die Primärionen können während eines Betriebs des Ionisationsbauelements 15 kontinuierlich oder periodisch erzeugt werden, um eine erwünschte Konzentration von Primärionen in der Ionisationsregion beizubehalten. Ein Teil der Primärionen kann durch elektrische Felder in Richtung einer Öffnung 22 geführt werden, die in Flussrichtung abwärts über einen zweiten Durchgang 20 zu einem Massenspektrometer 40 führt. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die Konzentration von Primärionen in der Ionisationsregion derart beibehalten, dass eine ausreichende Anzahl von Primärionen mit neutralen Molekülen in Wechselwirkung stehen kann, wie unten beschrieben ist.
• Ein dritter Durchgang 30 erstreckt sich von der Ionisationskammer 10 und weist an seinem entfernten Ende eine Öffnung 38 auf. Gasgetragene Moleküle können in die Vorrichtung 1 durch Eintreten in die Öffnung 38 und Diffundieren durch die Länge des ersten Durchgangs 30 in die Ionisationskammer 10 eintreten. Eine Probe 5 kann so neben der Öffnung 38 platziert werden, um gasgetragene neutrale Probemolekule über derartige Diffusion in die Ionisationskammer 10 einzuführen. Bei dem dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Probe auf einem Probeträger 8 (in Lösung oder anderweitig), der neben der Öffnung 38 positioniert ist, platziert. Alternativ kann eine Öffnung anstelle einer Platzierung der Probe 5 nahe der Öffnung 38 an einem beliebigen Ort an der Wand des Durchgangs 30 zur Probeaufnahme erzeugt werden. Zum Beispiel ist eine optionale Öffnung 39 in 1 gezeigt, die mit einem optionalen Kanal 42 verbunden ist, um eine Probe (5) aufzunehmen.
• Die Probe 5 kann in fester, flüssiger oder gasförmiger Form vorliegen. Eine Verdampfung und Diffusion neutraler Probemoleküle kann selbst darin auftreten, wenn die Probe 5 in einer kondensierten Phase hergestellt ist, da eine bestimmte Menge, wenn auch eine kleine Konzentration derselben, sich bei Raumtemperatur durch Verdampfung oder Sublimation aus der Probe verflüchtigt. Wärme kann auch an die Probe 5 angelegt werden, um eine Verflüchtigung zu fördern und den Ionisations- und Erfassungsvorgang zu beschleunigen, wie unten besprochen ist. Die Konzentration gasförmiger neutraler Molekule, die durch den dritten Durchgang diffundieren, kann unter Verwendung von Steckstöpsel, Mikroventilen usw., die in dem dritten Durchgang 30 positioniert sind, beschränkt werden. Ein optionales Mikroventil 44 ist z. B. für den Kanal 42 gezeigt.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der dritte Durchgang 30 auch als Durchgang für die Abgabe von Abgasen, wie z. B. N₂-Spülgas, das von der Vorrichtung 1 in die Umgebungsatmosphäre ausgeht, dienen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Teil der Abgase durch einen Abkanal 32 ausgestoßen werden, der sich für eine bestimmte Länge in dem dritten Durchgang 30 erstreckt. Ein interessantes Merkmal der hierin offenbarten Vorrichtung besteht darin, dass der Fluss von Abgas durch den dritten Durchgang 30 die Rückdiffusion gasförmiger Moleküle in der entgegengesetzten Richtung nicht aufhebt. Es hat sich herausgestellt, dass die Länge des Abkanals 32 und die zugeordnete Abflussrate die Rate einer Rückdiffusion aus der Umgebung in die Ionenquelle beeinflussen; größere Entlüftungslängen erhöhen einen Widerstand und senken so die Rückdiffusionsrate, beeinflussen jedoch das Signalansprechen nicht.
• Wenn die gasförmigen neutralen Moleküle durch die Länge des dritten Durchgangs 30 in die Ionisationskammer 10 diffunidieren, gelangen sie in die Ionisationsregion. Sie können durch das Ionisationsbauelement 15 ionisiert werden. Zusätzlich können die neutralen Moleküle auf Primärionen treffen, die in der Ionisationsregion vorhanden sind, und ein Teil der neutralen Moleküle kann durch Ladungsübertragung und möglicherweise andere elektrophysikalische Wechselwirkungen mit den Primärionen ionisiert werden. Ein neutrales Molekül [M] erhält entweder ein Proton durch Ladungsübertragung mit einem positiven (oder negativen) Primärion, wie z. B. Hydroniumion: M⁰ + HA⁺ → [M + H]⁺ + A⁰ oder das neutrale Molekül verliert ein Proton durch Ladungsübertragung mit einem negativen Primärion, wie z. B. Hydroxylion: M⁰ + HB^– → [M – H]^– + B⁰
• Eine einzelne Ladung (positiv oder negativ) oder mehrere Ladungen können von den Primärionen auf die neutralen Moleküle übertragen werden. Vorzugsweise wird eine einzelne Ladung übertragen.
• Es wird hervorgehoben, dass der Ladungsübertragungsvorgang, durch den die neutralen Moleküle durch Ladungsübertragung mit Primärionen ionisiert werden, ein niederenergetischer „weicher Ionisations”-Vorgang ist, bei dem Energiewechselwirkungen typischerweise in der Größenordnung von 2–20 eV (Elektronenvolt) betragen. Dies steht im Gegensatz zu „harten” Ionisationstechniken, wie sie bei chemischer Atmosphärendruck-Ionisation (APCI; APCI = atmospheric pressure chemical ionisation) auftreten, bei der Moleküle durch intensive Energiefelder in der Größenordnung von 100–1.000 eV ionisiert werden, die durch Corona-Entladung erzeugt werden. Durch Einsetzen einer weichen Ionisationstechnik zur Erzeugung von Sekundärionen wird eine Ionenunterdrückung, die entstehen kann, wenn zwei „harte” Ionisationsquellen verwendet werden, im Großen und Ganzen vermieden.
• Sobald die neutralen Moleküle, die aus der Probe hergeleitet werden, in der Ionisationsregion ionisiert sind, werden sie einem elektrischen Feld ausgesetzt, das in dieser Region durch die kombinierte Wirkung mehrerer Elektroden 16, 17, 18, die bei unterschiedlichen Spannungen gehalten werden, erzeugt wird. Das elektrische Feld führt die Tonen in der Ionisationsregion in Richtung einer Niederdruckregion vor der Öffnung 22 des zweiten Durchgangs 20, der in Richtung des Massenspektrometers 40 führt. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist eine erste Elektrode 16 aber der Ionisationsregion positioniert, eine zweite Elektrode 17 ist gegenüber von der Öffnung des zweiten Durchgangs 20 positioniert und eine dritte Elektrode 18 ist benachbart zu der Öffnung 22 des zweiten Durchgangs positioniert. Es wird jedoch angemerkt, dass die Konfiguration der Elektroden 16, 17, 18 lediglich exemplarisch ist und andere Konfigurationen und eine andere Anzahl von Elektroden eingesetzt werden könnten, um elektrische Felder zu erzeugen, die geeignet zum Richten von Ionen in der Ionisationsregion in Richtung der Öffnung 22 des zweiten Durchgangs 20 sind. Ionen, die die Öffnung 22 erreichen, werden durch den Druckunterschied zwischen dem zweiten Durchgang 20 und der Ionisationskammer 10 in den zweiten Durchgang durchgezogen.
• Ionen, die in die Öffnung 22 des zweiten Durchgangs 20 geführt werden, werden durch Druckunterschiede, Elektroden und andere Ionenoptiken weiter in Flussrichtung abwärts in das Massenspektrometer 40 geführt, das beliebige bekannte Masseanalysatorbauelemente aufweisen kann, die Vierpol-, Ionenfallen- (linear oder zweidimensional), Laufzeit-(TOF; TOF = time of flight), Orbitrap- und FT-ICR-Bauelemente (FT-ICR = Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Fourier-Transformierte-Ionenzyklotronresonanz) umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Das Spektrometer könnte einen einzelnen Masseanalysator oder eine Tandem-(MS/MS-)Konfiguration aufweisen, die mehr als einen Masseanalysator umfasst, die in einer Folge angeordnet sind. Die in das Massenspektrometer 40 geführten Ionen werden in dem Massenspektrometer gefiltert und erfasst. Ein Massenspektrum, das die Häufigkeit erfasster Ionen gemäß einem Masse/Ladung-Verhältnis anzeigt, wird dadurch erzeugt.
• Einer der Vorteile der oben beschriebenen Ionenquelle und eines zugeordneten Ionisationsverfahrens besteht darin, dass diese in der Lage sind, extrem kleine Konzentrationen von Probeionen an das Massenspektrometer bereitzustellen, die erfassbar sind. Wenn ein extrem empfindlicher Masseanalysator eingesetzt wird, wie z. B. Laufzeit (TOF), ist es möglich, dass Probepegel in der Größenordnung von 1 Teil pro 10¹⁴ bis 10¹⁶ und identifiziert werden können. So kann die Empfindlichkeit z. B. etwa 10⁵, 10⁵, 10⁷, 10⁸, 10⁹ oder 10¹⁰ ppm bzw. Teile pro Million betragen.
• Es sollte zu erkennen sein, dass die Probe eine Analytprobe oder eine Massenkalibriersubstanz sein kann. So können die Ionisationsvorrichtungen dieser Erfindung, wie z. B. die in 1 erläuterten Ausführungsbeispiele, verwendet werden, um Analytproben und/oder Massenkalibriersubstanzen zu ionisieren. Insbesondere ist, wenn Flugzeit-Spektrometer eingesetzt werden wie sie in vielen Anwendungen aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit und ihres unendlichen Massebereichs oft verwendet werden, aufgrund der kleinen Abmessungsabweichungen, die in dem Spektrometer-Flugrohr auftreten, eine dynamische Massenkalibrierung typischerweise notwendig. Diese Veränderungen beeinflussen die Flugzeiten der Ionen in dem Flugrohr und können die Erfassungsergebnisse verändern. Wenn eine Massenkalibriersubstanz mit bekanntem Masse-Ladung-Verhältnis (das auch als eine Referenzmasse oder Festlegungsmasse bezeichnet werden kann) in Verbindung mit Analyten ionisiert wird, kann das erfasste Masse/Ladung-Verhältnis der Massekalibriersubstanz verwendet werden, um einen Korrekturfaktor zu bestimmen, um Veränderungen an der Flugrohrlänge zu kompensieren. Die Ionisationsvorrichtung aus 1 z. B. könnte eine Analytprobe durch den Durchgang 12 und eine Kalibriersubstanz durch den Durchgang 30 aufnehmen, oder umgekehrt. Auf diese Weise werden der Analyt und die Kalibriersubstanz beide ionisiert und in einer Mischung an das Massespektrometer gesendet und die Kalibriersubstanz kann als ein interner Standard dienen. Alternativ kann, wenn der Benutzer der Ionisationsvorrichtung nur eine Analytprobe oder eine Kalibriersubstanz ionisieren möchte, jedoch nicht beides, die Ionisationsvorrichtung mit einem Vorrat an nur Analyt-Probe oder Kalibriersubstanz gekoppelt sein.
• 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ionenquelle gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt die Ionenquelle ein Durchflusssystem bereit, bei dem Wärme angewendet werden kann, um einen Teil einer Probe zu verdampfen, und ein leichter Gasfluss erleichtert den Durchgang verdampfter Probemoleküle in die Ionisationskammer.
• Wie gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung 100 eine Ionisationskammer 110, die eine Ionisationsregion 112 aufweist, in der Primärionen erzeugt werden. Ein erster Durchgang (in 2 nicht dargestellt; der erste Durchgang würde aus der Seite in Richtung der Ionisationskammer heraus kommen) könnte direkt mit der Ionisationskammer gekoppelt sein, um Substanzen bereitzustellen, aus denen die Primärionen erzeugt werden, und ein zweiter Durchgang 120 führt in Richtung eines Massenspektrometers, wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Ionen durch Anlegen einer hohen Spannung, die durch eine Hochspannungs-Leistungsversorgung HV1 erzeugt wird, an eine Primärelektrode 115 erzeugt, die eine Elektrosprayspitze aufweisen könnte. Die in der Ionisationsregion durch eine Wirkung der Primärelektrode erzeugten Ionen sind mit (+) bezeichnet und die gasförmigen Moleküle, die einer Ladungsübertragung unterzogen wurden, sind in der Figur mit (M + H)+ bezeichnet. Obwohl positive Ionen als Beispiele gezeigt sind, sollte zu erkennen sein, dass sowohl positive als auch negative Ionisationen bei dieser Erfindung in Frage kommen.
• Eines der nützlichen Merkmale des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist die modulare Proberegion 140, die bequemerweise gasförmige neutrale Moleküle an die Ionisationskammer 110 liefert. Die Proberegion 140 umfasst eine Probekammer 142, die ein Gehäuse oder eine Umhüllung mit Klappe oder Tür (nicht gezeigt) aufweisen könnte, die geöffnet werden könnte, um eine Probe 105 in der Kammer zu platzieren, sowie geschlossen, um die Probe vor Verunreinigung zu schützen, und eine Austrittsöffnung 143. Die Probe kann in einer festen, flüssigen oder gasförmigen Form vorliegen und sie kann eine Analytprobe oder eine Kalibriersubstanz sein. Ein Heizbauelement 144 ist mit der Kammer 142 gekoppelt oder benachbart zu derselben positioniert, vorzugsweise in Richtung der Unterseite der Kammer nahe an der Stelle, an der die Probe positioniert ist. Die durch das Bauelement 144 erzeugte Wärme wird an die Probe 105 angelegt. Ausreichend viel Wärme wird bereitgestellt, um Moleküle auf der Oberfläche der Probe 105 zu verdampfen. Ein Stickstoffgasfluss mit kleinem Volumen (oder ein anderes Edelgas, ursprünglich bei Raumtemperatur und typischerweise bei Atmosphärendruck) in der Größenordnung von etwa 0,1 bis 10 Litern pro Minute kann von einer externen Gasquelle 148 in die Probenkammer 142 eingeführt werden, um einen Gasfluss zu ermöglichen. Ein Drosselventil 146 kann benachbart zu der Austrittsöffnung 143 platziert sein, um den Fluss von gasförmigen Molekülen aus der Kammer 142 heraus zu drosseln.
• Während ein Teil der gasförmigen neutralen Moleküle (M), die aus der Probe freigesetzt werden, in Richtung der Austrittsöffnung 143 diffundiert, verbessert der Gasfluss mit geringem Volumen den Austritt der gasförmigen Moleküle aus der Probekammer 142 zu einem dritten Durchgang 130, der mit der Austrittsöffnung 143 gekoppelt ist. Der dritte Durchgang 130 erstreckt sich von der Austrittsöffnung 143 der Probekammer 142 an einem ersten Ende zu der Ionisationsregion 112 innerhalb der Ionisationskammer 110 an deren zweitem Ende. Wie dargestellt ist, fließen sowohl gasförmige Probemolekule (M) als auch Stickstoffmoleküle (N₂) durch den dritten Durchgang 130 in die Ionisationsregion 112.
• Innerhalb der Ionisationsregion trifft ein Teil der Probemoleküle (M) auf Primärionen (HA+) und wird dadurch ionisiert, wobei in diesem Fall ein Proton aufgenommen wird und in ein positives Ion (M + H)+ umgewandelt wird, wie oben erläutert wurde. Ein wesentlicher Teil der Primärionen und Sekundärionen, die aus den gasförmigen neutralen Molekülen abgeleitet sind, wird durch elektrische Felder, die durch Elektroden 115, 117 erzeugt werden, die mit jeweiligen Leistungsversorgungen HV1, HV2 gekoppelt sind, in eine Niederdruckregion vor einem Eintritt in den zweiten Durchgang 120 geführt, der zu einem Massenspektrometer führt. Die neutralen Probemoleküle (M) können eine unbekannte zu bestimmende Analytprobe darstellen, bei einigen Anwendungen jedoch könnte (M) stattdessen Quelle-Massenkalibriersubstanzmoleküle mit bekannter Masse aufweisen.
• Um den Gasfluss mit geringem Volumen, der durch die Probenahmeregion 140 läuft, unterzubringen, umfasst das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel außerdem einen Austrittskanal 160, der an einem Ende mit der Ionisationsregion 112 gegenüber von dem zweiten (nahen) Ende des dritten Durchgangs 130 gekoppelt ist. Ein Teil der Primärionen (+) und Sekundärionen (M + H)+ tritt nicht in den zweiten Durchgang 120 ein, sondern wird vielmehr durch den Fluss von Stickstoffgas (N₂) durch den Austrittskanal 160 und dann heraus in die umliegende Umgebung an dessen anderem Ende getragen. Der Austrittskanal 160 könnte ein Drosselventil 162 umfassen, um eine Rückdiffusion von Gas innerhalb des Austrittskanals in Richtung der Ionisationsregion 112 zu verhindern. Dies ist dort besonders wichtig, wo die Ionisationsregion auf oder etwa bei atmosphärischem Druck beibehalten wird. Das Gas innerhalb des Austrittskanals 160 könnte auf dem gleichen Druck (atmosphärisch) sein wie die Ionisationsregion, so dass eine bestimmte Menge an Rückdiffusion von Gasmolekülen von dem Austrittskanal in Richtung der Ionisationsregion möglich ist. Der Austrittskanal 160 muss kein separater Durchgang sein, sondern könnte Öffnungen, Zwischenräume oder Lüftungen aufweisen, an denen Gase normalerweise aus der Kammer austreten können. In dem letzteren Fall würde auch eine Flussdrosseleinrichtung angewendet werden, um einen möglichen Rückfluss in die Ionisationskammer zu drosseln.
• Das Ausführungsbeispiel aus 2 kann besonders für eine schnelle Analyse forensischer Proben anwendbar sein. Während Brandstiftungsuntersuchen z. B. besteht wichtiger forensischer Beweis oft aus Holzproben, die aus einer verbrannten Struktur genommen werden. Aus diesen Proben kann eine Massenspektrometrieanalyse verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Beschleunigungsmittel oder eine brennbare Substanz auf das Holz angewendet wurde, was die Möglichkeit eines vorsätzlichen Abbrennens anzeigt. Eine derartige Holzprobe könnte in einer Probekammer platziert und erwärmt werden, was es ermöglicht, dass kleine Konzentrationen von Substanzen, die in dem Holz beinhaltet sind, verdampfen und durch den Gasfluss in die Ionisationsregion der Ionenquellenvorrichtung getragen werden. Dieser Vorgang braucht allgemein nicht lange, da nur eine kleine Menge an Wärme erforderlich ist, damit Holz (und viele andere Substanzen) eine ausreichende Menge eines Materials für eine genaue Erfassung ihrer Bestandteile freisetzen. Bei einer weiteren Technik zum Einführen gasförmiger neutraler Stoffe werden die neutralen Stoffe aus Tropfen (oder Objekten mit anderen Farmen) desorbiert, die aus Aluminiumoxid, Titandioxid, Silikagel oder einem bestimmten anderen absorbierenden Material hergestellt sein können. Bei dieser Technik kann die Desorptionsrate gasförmiger neutraler Stoffe aus den Tropfen durch leichte Unterschiede bei Wärme, die an die Tropfen angelegt wird, aufgrund der hohen Oberflächenfläche der Tropfen gesteuert werden. Entsprechend kann der vordere Teil von Erfassungsvorgang, Probevorbereitung und Ionisation ohne Weiteres und schnell durchgeführt werden, was mehr Zeit für die Analyse von Erfassungsergebnissen lasst.
• Wie oben erläutert wurde, kann die Vorrichtung aus 2 verwendet werden, um Analytproben und/oder Massekalibriersubstanzen zu ionisieren. Die Vorrichtung könnte eine Analytprobe durch den ersten Durchgang (nicht gezeigt) und eine Kalibriersubstanz durch einen Durchgang 130 aufnehmen, oder umgekehrt.
• 3 stellt ein exemplarisches Massenspektrometersystem dar, das ein Ausführungsbeispiel einer anderen Ionenquelle gern der vorliegenden Erfindung umfasst, mit dem eine Massenkalibrierung durchgeführt werden kann. Das Massenspektrometersystem 200 umfasst eine Ionenquelle 210 (die die Vorrichtung aufweisen könnte oder mit der in den 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung gekoppelt sein könnte), in der verflüchtigte neutrale Moleküle durch Ladungsübertragung und/oder andere Mechanismen ionisiert werden. Die Primärionen können Analytionen umfassen, die erfasst und identifiziert werden sollen. Bei der dargestellten Anwendung weisen die neutralen Moleküle Massekalibriersubstanzen auf, die in einem Reservoir 215 als ein Dampf oder angereichertes Gas bereitgestellt werden können; das Reservoir kann sich außerhalb von dem Massenspektrometersystem 200 befinden, wie gezeigt ist. Kalibriersubstanzmoleküle diffundieren durch einen Kanal 218, der an einem Ende mit dem Reservoir gekoppelt ist, und treten an dem anderen Ende des Rohrs in die Ionisationsvorrichtung 210 hervor. Die verdampften Massekalibriersubstanzmoleküle diffundieren in die Ionisationsregion und werden dann direkt oder durch Wechselwirkung mit Primärionen, wie oben beschrieben wurde, ionisiert.
• Dieses Verfahren zum Ionisieren von Massekalibriersubstanzmolekulen in einer Ionenquelle ist ohne Weiteres zu implementieren und erfordert kein Ionisieren der Massekalibriersubstanzmoleküle außerhalb von der Ionenquelle oder ein zusätzliches Ionisationsbauelement, wie oft in Mehrmoden-Ionisationsquellen bereitgestellt wird, da die Massekalibriersubstanzionen durch Wechselwirkung mit den Primärionen erzeugt werden können, und nicht durch einen unabhängigen Ionisationsmechanismus.
• Die Primärionen und die Massekalibriersubstanzionen innerhalb der Ionisationsregion der Ionenquelle 210 können dann durch elektrostatische Kräfte gemeinsam mit den Primärionen in einen Kanal 220 geführt werden, der über eine Transportregion 230, die Ionenoptiken, wie z. B. eine Mehrpolführung, umfassen kann, zu dem Masseanalysator 240 führt. Der Masseanalysator 240 kann einen TOF-Analysator aufweisen, der ein Flugrohr und anderen Komponenten, wie z. B. einen Ausgleicher und ein Reflektron (beide nicht gezeigt), aufweist. Pakete von Ionen werden in Pulsen in das Flugrohr eines TOF-Analysators freigesetzt; die kinetischen Energien der Ionen sind im Wesentlichen ausgeglichen, so dass die Flugzeiten unterschiedlicher Ionenspezies durch die Kammer bis zu dem Detektor 250 die Differenz ihrer Massen wiederspiegeln. Die Flugzeit der Massekalibriersubstanz wird dann als eine Standardmaß für die Korrektur der erfassten Flugzeigen der Primärionen verwendet. Andere Masseanalysatoren sind in der Technik bekannt und können auch als der Masseanalysator 240 verwendet werden, wie z. B. QTOF, FTMS und Orbitrap.
• So erleichtern einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine schnelle und bequeme Erfassung von Spursubstanzen in einer Probe durch die Bereitstellung einer Vorrichtung, die in Gas getragene neutrale Probemoleküle direkt durch einen Einlass aufnimmt, was den Bedarf nach einer spezialisierten Schnittstelle oder Chromatographietrennung erübrigt.
• Zum Beispiel stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ionisieren einer Analytprobe und/oder einer Massekalibriersubstanz bereit, die eine Ionisationskammer, die eine Ionisationsregion definiert, einen ersten Durchgang, der mit der Ionisationsregion gekoppelt ist, zum Liefern der Analytprobe zu der Ionisationsregion, einen zweiten Durchgang, der zu einem Masseanalysator führt, mit einer Öffnung, die benachbart zu der Ionisationsregion angeordnet ist, um Ionen von der Ionisationsregion aufzunehmen, einen dritten Durchgang, der an einem ersten Ende mit der Ionisationskammer gekoppelt ist und ein zweites Ende mit einer Öffnung aufweist, die angeordnet ist, um gasförmige neutrale Massekalibriersubstanzmoleküle aufzunehmen, und ein Ionisationsbauelement, das innerhalb der Ionisationskammer angeordnet ist, aufweist. Das Ionisationsbauelement erzeugt Primärionen aus der Analytprobe und die Primärionen ionisieren einen Teil der gasförmigen neutralen Massekalibriersubstanzmoleküle, die über den dritten Durchgang in die Ionisationsregion aufgenommen werden.
• Bei einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ionisieren von Molekülen aus einer. Probe bereit, die eine Ionisationskammer, die eine Ionisationsregion definiert, einen ersten Durchgang, der mit der Ionisationsregion gekoppelt ist, zum Liefern eines Primärmaterials an die Ionisationskammer, einen zweiten Durchgang mit einer Öffnung, die benachbart zu der Ionisationsregion angeordnet ist, um Ionen von der Ionisationsregion aufzunehmen, einen dritten Durchgang, der an einem ersten Ende mit der Ionisationskammer gekoppelt ist und ein zweites Ende mit einer Öffnung aufweist, die angeordnet ist, um gasförmige neutrale Moleküle aufzunehmen, die von der Probe abgeleitet sind, und ein Ionisationsbauelement, das innerhalb der Ionisationskammer angeordnet ist, aufweist. Das Ionisationsbauelement erzeugt Primärionen aus dem Primärmaterial, das über den ersten Durchgang zu der Ionisationsregion geliefert wird, wobei die Primärionen einen Teil der gasförmigen neutralen Moleküle, die über den dritten Durchgang in die Ionisationsregion aufgenommen werden, ionisieren.
• Bei wiederum einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Massenspektrometriesystem zum Analysieren einer Analytprobe und/oder einer Massekalibriersubstanz bereit. Das System weist eine Vorrichtung auf, die folgende Merkmale umfasst: eine Ionisationskammer, die eine Ionisationsregion definiert, einen ersten Durchgang, der mit der Ionisationsregion gekoppelt ist, zum Liefern der Analytprobe an die Ionisationsregion, einen zweiten Durchgang, der zu einem Masseanalysator führt, mit einer Öffnung, die benachbart zu der Ionisationsregion angeordnet ist, um Ionen aus der Ionisationsregion aufzunehmen, einen dritten Durchgang, der an einem ersten Ende mit der Ionisationskammer gekoppelt ist und ein zweites Ende mit einer Öffnung aufweist, die angeordnet ist, um gasförmige neutrale Massekalibriersubstanzmoleküle aufzunehmen, und ein Ionisationsbauelement, das innerhalb der Ionisationskammer angeordnet ist, wobei das Ionisationsbauelement Primärionen aus der Analytprobe erzeugt, die Primärionen einen Teil der gasförmigen neutralen Massekalibriersubstanzmoleküle ionisieren, die über den dritten Durchgang in die Ionisationsregion aufgenommen werden. Das System umfasst ferner einen Masseanalysator, der mit dem in Flussrichtung nachgeordneten Ende des zweiten Durchgangs gekoppelt ist, und einen Detektor, der in Flussrichtung nach dem Masseanalysator angeordnet ist.
• Bei wiederum einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Ionisieren von Molekülen, die von einer Probe aufgenommen werden, die sich außerhalb einer Ionenquelle befindet, bereitgestellt. Das Verfahren weist ein Bereitstellen von Primärionen in einer Ionisationsregion innerhalb der Ionenquelle durch einen Primärdurchgang, ein Aufnehmen gasförmiger neutraler Moleküle von der externen Probe in die Ionisationsregion innerhalb der Ionenquelle über einen Sekundärdurchgang, wobei ein Teil der gasförmigen neutralen Moleküle aus der externen Probe durch Wechselwirkung mit den Primärionen innerhalb der Ionisationsregion ionisiert wird, und ein Führen der Primärionen und Ionen, die aus der externen Probe hergeleitet werden, zu einem Einlass eines Massenspektrometers auf.
• Die Lehren hierin können außerdem nützlicherweise auf eine Massekalibrierung von Massenspektrometriesystemen angewendet werden. Ein Verfahren zum Kalibrieren eines Massenspektrometriesystems wird bereitgestellt, das ein Bereitstellen von Analytionen in einer Ionisationsregion innerhalb der Ionenquelle, ein Aufnehmen gasförmiger neutraler Massekalibriersubstanzmoleküle aus einer externen Quelle in die Ionisationsregion, wobei ein Teil der neutralen Massekalibriersubstanzmoleküle durch Wechselwirkung mit den Analytionen ionisiert wird, die in der Ionisationsregion erzeugt werden, ein Leiten von sowohl Massekalibriersubstanzionen als auch Analytionen in Flussrichtung weiter in den Masseanalysator und ein Erfassen der Analytionen und der Massekalibriersubstanzionen in dem Masseanalysator umfasst.
• Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Massekalibriersubstanzprobe an eine Ionenquelle bereit, die einen ersten Durchgang zum Aufnehmen einer Analytprobe, einen zweiten Durchgang, die in Flussrichtung weiter zu einem Massenspektrometer führt, und einen dritten Durchgang zum Aufnehmen einer Massekalibriersubstanz aufweist. Die Vorrichtung weist eine Kammer mit einer Öffnung zum Aufnehmen der Massekalibriersubstanzprobe, einer ersten Öffnung, die angepasst ist, um mit dem dritten Durchgang gekoppelt zu sein, der zu der Ionenquelle führt, und einer zweiten Öffnung, die angepasst ist, um mit einer Gasflussquelle gekoppelt zu sein, und ein Drosselventil, das mit der ersten Öffnung der Kammer gekoppelt ist, das angepasst ist, um einen Gasfluss aus der Kammer in Richtung der Ionenquelle einzuschränken, auf.
• Bei einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können die Massekalibriersubstanzen zu einer Ionenquelle in einer Halterung, die von der Ionenquelle abtrennbar ist, geliefert werden. So beinhaltet die Halterung eine Massekalibriersubstanz, insbesondere die langsam freisetzende Massekalibriersubstanzformulierung, die unten beschrieben ist, und kann für Mehrfachmassescannvorgänge an einer Ionenquelle angebracht sein. Nach Erschöpfung der Massekalibriersubstanz kann die Halterung abgetrennt und wieder mit Kalibriersubstanz nachgefüllt werden. Die Halterung steht in Fluidkommunikation mit der Ionenquelle, derart, dass die Kalibriersubstanz, sobald sie verdampft oder sublimiert ist, aus der Halterung in die Ionenquelle diffundieren kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist die Halterung ferner eine Trennvorrichtung (z. B. eine Flüssigchromatographiesäule oder eine Gaschromatographiesäule) zum Trennen der Komponenten in einer Analytprobe auf. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist die Trennvorrichtung konfiguriert, um ihre Ausgabe (wie z. B. den Eluenten aus einer LC- oder GC-Säule) zu der Ionenquelle zur Ionisation zu liefern, wenn die Halterung an der Ionenquelle angebracht ist. So stellen diese Ausführungsbeispiele sowohl die Analytprobe als auch die Massekalibriersubstanz bereit.
• 4 zeigt einen Teil eines Ausführungsbeispiels einer Massekalibriersubstanzhalterung. Die Halterung weist eine ober Platte 300 auf, die ein Loch 302 aufweist, das von der oberen Oberfläche 308 bis zu der unteren Oberfläche 310 der oberen Platte 300 reicht. Das Loch 302 kann in einer beliebigen Form oder Größe vorliegen, die zum Aufnehmen einer Massekalibriersubstanz geeignet ist. Obwohl dies in der Figur nicht gezeigt ist, weist die untere Oberfläche 310 einen Streifen auf, der unter dem Loch 302 an derselben angebracht ist. Der Streifen ist aus einem absorbierenden Material hergestellt. So wird, wenn eine Massekalibriersubstanzlösung zu dem Loch 302 geliefert wird, wie z. B. durch Verwenden einer Pipettenspitze 304, die in 4 gezeigt ist, die Massekalibriersubstanzlösung absorbiert und in den Streifen auf der unteren Oberfläche der oberen Platte aufgenommen. Die obere Platte kann an dem unteren Teil der Halterung (nicht gezeigt) angebracht sein und die Halterung ist in einer Weise an einer Ionenquelle angebracht, die es ermöglicht, dass die Luft in der Halterung in die Ionenquelle diffundieren kann.
• Die obere Platte weist ferner einen Schlitz 306 auf, in den ein Trennchip eingeführt werden kann. Ein exemplarischer Trennchip 320 ist gezeigt. Der Chip 320 weist einen Bereich 324 auf, der ein Trennbauelement aufweist, wie z. B. eine HPLC-Säule (für einen detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen von Trennchips siehe z. B. U. S.-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummern 2007/0025887 und 2006/0202330). Ein Griff 322 erleichtert ein Handhaben und eine Einführung des Chips in der durch den Pfeil gezeigten Richtung.
• Kalibriersubstanzmoderatoren
• Die vorliegende Erfindung stellt außerdem neuartige Massekalibriersubstanzformulierungen bereit, die einen Moderator mit niedrigem Dampfdruck aufweisen, um eine langsame gesteuerte Verdampfungsrate zu erzielen. Die Formulierungen können verwendet werden, um kontinuierlich ein Massenspektrometer mit einer Kalibriersubstanz zu versorgen, und zwar ohne den Bedarf nach häufiger Zugabe oder Nachfüllung der Kalibriersubstanz.
• Der Moderator weist einen Dampfdruck auf, der niedriger ist als derjenige der Massekalibriersubstanz (d. h. der Moderator hat einen höheren Siedepunkt als die Kalibriersubstanz), wodurch der Dampfdruck und die Verdampfungsrate der Formulierung reduziert werden. Bei unseren Experimenten verdampften, als übliche Massekalibriersubstanzen mit den Moderatoren gemischt wurden, die Kalibriersubstanzverbindungen mit einer sehr langsamen und stetigen Rate, was abhängig von den Verbindungen bis zu 4.300 Minuten dauerte. Als z. B. Fluoronert FC-71, ein Moderator mit einem moderaten Dampfdruck, mit Prefluorphosphazin 1221 gemischt wurde, ergab dies z. B. für nur 30 Minuten ein Kalibriersubstanzsignal. Im Gegensatz dazu dauerte, als FC-71 durch die gleiche Menge an Fluoronert FC-70 ersetzt wurde, einem Material mit niedrigem Dampfdruck, das Signal 4.300 Minuten an. Wir glauben, ohne dass wir durch eine Theorie gebunden sein mochten, dass die Länge einer Signaldauer und eine Verdampfungsrate durch die Kombination des Partialdrucks jeder der Verbindungen in der spezifischen Konzentration in der Formel bestimmt werden.
• Die Kalibriersubstanz kann typischerweise in eine flüssige Formulierung eingeführt werden, wie z. B. eine Lösung, die die Kalibriersubstanz und zumindest einen Moderator aufweist. Der Moderator weist bei der Temperatur und dem Druck, die verwendet werden sollen, einen relativ geringen Dampfdruck in dem bestimmten Lösungsmittel oder in anderen zu verwendenden Formen auf. Beispiele von Moderatoren umfassen ohne Einschränkung Polyphenylether, Polyfluoroalkyle, Polyfluorophenyle, Flüssigkeiten der Serie Fluoronert RC-70 von der 3M Corporation, und Polysilikon-Materialien. Andere Moderatoren umfassen Polysorbat, Polyphenole, Polyethoxyphenole und dergleichen.
• Die Kalibriersubstanzverbindung weist bei der gleichen Bedingung einen höheren Dampfdruck relativ zu dem Moderator auf. Typische Kalibriersubstanzverbindungen, die wir getestet haben, umfassen Kohlenwasserstoffe, Perfluorokohlenwaserstoffe und Perfluorophosphazine, insbesondere Kohlenwasserstoff-Methylesther, wie z. B. Methylstearat, und Octofluoronaphlen, einen Perfluorokohlenwasserstoff. Massekalibriersubstanzen sind in der Technik bekannt (siehe z. B. U.S.-Patent Nr. 5,872,357 ).
• Die Menge an Kalibriersubstanz in der Formulierung ist ausgewählt, um einen erwünschten Signalpegel zu ergeben. Das Signal und die Langlebigkeit der Kalibriersubstanz werden durch den Partialdruck der Kalibriersubstanz, die sich bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Kammerdruck von einer Flüssigphase zu der Dampfphase bewegt, bestimmt. Typischerweise erfordert ein Betriebssystem mit einem Kammerdruck von 760 Torr und einer Temperatur von 323°C einen Konzentrationsbereich von 0,0001% bis 30% Kalibriersubstanz in der Formulierung. Der Moderator kann bei einer beliebigen Konzentration sein, wie z. B. etwa 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% oder 99,5%. Typischerweise liegt sie zwischen 90% und 99,9%.
• Die folgenden Beispiele sind dargelegt, um diese Erfindung darzustellen, und sollen in keinster Weise als Einschränkung des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung aufgefasst werden. Während diese Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben gezeigt und beschrieben ist, ist für Fachleute auf dem Gebiet zu erkennen, dass verschiedene Veränderungen an Form und Details hieran vorgenommen werden können, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.
• Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die Formulierung der Ionenquelle zugeführt, die die Analytprobe ionisiert, und die Kalibriersubstanz und der Analyt werden gemeinsam ionisiert. Die Formulierung kann z. B. in einer derartigen Weise in einen Massenspektrometereinlass eingeführt werden, dass die verdampften Moleküle weder den aerodynamischen Gasfluss noch die elektrostatischen Felder innerhalb der Probenahmeregion der Ionenquelle stören.
• Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen wird die Kalibriersubstanzformulierung separat ionisiert und die resultierenden Ionen werden zu einem Massenspektrometersystem in einer Region in Flussrichtung nach der Analytprobe-Ionenquelle zugeführt, wie z. B. kurz vor einem Masseanalysator. Eine Implementierung führt die Formulierung in den Mittelabschnitt des Vakuumsystems ein, wo eine zweite Ionenquelle die Moleküle in Ionen umwandelt, die mit dem Vakuumsystem in eine Region des Analytionenstrahls geführt werden. Ein weiterer Ansatz stellt eine zweite Ionenquelle bereit und führt die resultierenden Ionen in das Probenahmesystem eines Massenspektrometers zusammen.
• Beispiel
• In dieser Anmeldung weisen die folgenden Abkürzungen die folgenden Bedeutungen auf. Abkürzungen, die nicht definiert sind, besitzen ihre allgemein gültigen Bedeutungen.

°C

= Grad Celsius

hr

= Stunde

min

= Minute

sek

= Sekunde

M

= Molar

mM

= Millimolar

μM

= Mikromolar

nM

= Nanomolar

ml

= Milliliter

μl

= Mikroliter

nl

= Nanoliter

mg

= Milligramm

μg

= Mikrogramm

FT-ICR

= Fourier-Transformierte-Ionenzyklotronresonanz

LC

= Flüssigchromatographie

GC

= Gaschromatographie

MS

= Massenspektrometer

MALDI

= matrixgestützte Laserdesorptionsionisation (matrix assisted laser desorption ionization)

ESI

= Elektrosprayionisation

APCI

= chemische Atmosphärendruck-Ionisation

TOF

= Flugzeit

• Beispiel 1
• Eine Probe einer bekannten chemischen Substanz mit einem isotropen molekularen Gewicht von etwa 303 wurde durch den dritten Durchgang einer Ionisationsvorrichtung gemäß 1 eingeführt. Während einer Überwachung in einem Scannmodus wurde eine Masse mit Masse zu Ladung von 304 (zeigt die Hinzufügung eines Protons an) erfasst und der erfasste Pegel erhöhte sich jedes Mal, wenn die Probe nahe an der Öffnung 38 platziert wurde, was anzeigt, dass die chemische Substanz gegen die Abflüsse in die Vorrichtung diffundierte und darin ionisiert wurde.
• Eine Anzahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde beschrieben. Trotzdem wird darauf verwiesen, dass verschiedene Modifizierungen durchgeführt werden können, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (13)

1. Kalibriersubstanzformulierung, die eine Massekalibriersubstanz mit bekanntem Masse-Ladungs-Verhältnis und eine Moderatorsubstanz aufweist, um einen Dampfdruck und eine Verdampfungsrate der Kalibriersubstanzformulierung zu reduzieren, wobei die Moderatorsubstanz einen niedrigeren Dampfdruck aufweist als die Massekalibriersubstanz.
2. Kalibriersubstanzformulierung gemäß Anspruch 1, bei der die Massekalibriersubstanz in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 in der Formulierung oder Mischung vorliegt.
3. Kalibriersubstanzformulierung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der der Dampfdruck der Massekalibriersubstanz zumindest doppelt so hoch ist wie der Dampfdruck der Moderatorsubstanz.
4. Kalibriersubstanzformulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Moderatorsubstanz aus der Gruppe ausgewählt ist, die Polyphenylether, Polyfluoroalkyle, Polyfluorophenyle, Flüssigkeiten der Serie Fluoronert-FC-70, Polysilikon, Polysorbat, Polyphenole und Polyethoxyphenole umfasst.
5. Kalibriersubstanzformulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Moderator FC-70 ist.
6. Halterung mit einer Kalibriersubstanzformulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und zum Bereitstellen der Kalibriersubstanzformulierung an eine Ionenquelle, wobei die Halterung folgende Merkmale aufweist: eine Kammer, die die Kalibriersubstanzformulierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 beinhaltet; und ein Anbringungsstück, über das die Halterung an der Ionenquelle angebracht werden kann, wobei, wenn die Halterung an der Ionenquelle angebracht ist, die Kammer in Fluidkommunikation mit der Ionenquelle steht.
7. Halterung gemäß Anspruch 6, die ferner eine Flüssigchromatographiesäule oder eine Gaschromatographiesäule zum Trennen von Komponenten in einer Probe aufweist.
8. Verfahren zum Bereitstellen einer Massekalibriersubstanz mit bekanntem Masse-Ladungs-Verhältnis (215) an ein Massenspektrometersystem (200), wobei das Verfahren Ionisieren einer Mischung der Massekalibriersubstanz und einer Moderatorsubstanz, um einen Dampfdruck und eine Verdampfungsrate der Kalibriersubstanzformulierung zu reduzieren, wobei die Moderatorsubstanz einen niedrigeren Dampfdruck aufweist als die Massekalibriersubstanz, durch eine Ionenquelle (210) und ein Bereitstellen der resultierenden Ionen an einen Masseanalysator (240) in dem Massenspektrometersystem aufweist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Massekalibriersubstanz gemeinsam mit einer Analytprobe ionisiert wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die Massekalibriersubstanz in einer Menge von etwa 0,1% bis etwa 10% in der Formulierung oder Mischung vorliegt.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Dampfdruck der Massekalibriersubstanz zumindest doppelt so hoch ist wie der Dampfdruck der Moderatorsubstanz.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem der Moderator aus der Gruppe ausgewählt ist, die Polyphenylether, Polyfluoroalkyle, Polyfluorophenyle, Flüssigkeiten der Serie Fluoronert-FC-70, Polysilikon, Polysorbat, Polyphenole und Polyethoxyphenole umfasst.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem der Moderator FC-70 ist.

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