DE102012214217B4

DE102012214217B4 - In-Situ-Konditionieren bei Massenspektrometersystemen

Info

Publication number: DE102012214217B4
Application number: DE102012214217.7A
Authority: DE
Inventors: Bruce D. Quimby; Harry F. Prest; Michael J. Szelewski; Michael K. Freed
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: JP6267856B2; CN102998362B; CN102998362A; US8513593B2; DE102012214217A1; US8378293B1; JP2013061324A; US20130062515A1; US20130099113A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Massenspektrometersystems (100, 700, 1100, 1500, 1900), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Fließenlassen eines Konditionierungsgases in ein Massenspektrometer (104) des Massenspektrometersystems (100, 700, 1100, 1500, 1900), ohne eine Probe in das Massenspektrometer (104) einzubringen, wobei das Massenspektrometer (104) durch das Konditionierungsgas konditioniert wird; und
Einbringen einer Probe mit einem Trägergas in das konditionierte Massenspektrometer (104) und Sammeln analytischer Daten aus der Probe,
wobei das Konditionierungsgas das Massenspektrometer (104) reinigt und Nicht-Analyten der Probe daran hindert, sich in dem Massenspektrometer (104) anzusammeln,
wobei die Zugabe des Konditionierungsgases keine chemische Ionisation (CI) bewirkt, so dass sich in dem Massenspektrometer (104) die Massenspektralcharakteristika von Analyten der Probe nicht verändert,
wobei sich das Trägergas von dem Konditionierungsgas unterscheidet, und
wobei das Konditionierungsgas Wasserstoff, Argon oder sowohl Wasserstoff als auch Argon aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Massenspektrometrie, einschließlich mit Gaschromatographie gekoppelter Massenspektrometrie. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Konditionieren eines Massenspektrometers, um seine Leistungsfähigkeit zu verbessern oder wiederherzustellen.
Ein Massenspektrometer (MS) umfasst üblicherweise eine Ionenquelle zum Erzeugen geladener Spezies aus einer eingebrachten Probe, einen Massenanalysator zum Trennen der geladenen Spezies je nach ihrem Masse-Ladung-Verhältnis (m/z-Verhältnis oder einfach „Masse“) und einen Ionendetektor zum Zählen der getrennten Spezies, um Signale zu liefern, aus denen Massenspektren erzeugt werden können. Die Probe kann anhand verschiedener Techniken in die Ionenquelle eingebracht werden. Bei einem Beispiel wird derart eine Schnittstelle zwischen einem Gaschromatographen (GC) und dem MS gebildet, dass die aus der GC-Säule ausgegebene Probe - die chromatographisch getrennte Probenkomponenten enthält - als die in die Ionenquelle eingegebene Probe dient. Letzteres System wird oft als GC/MS-System bezeichnet.
Wenn ein MS über die Zeit hinweg fortgesetzt betrieben wird, tritt aufgrund der Proben, ihrer Matrix (z. B. schwere Kohlenwasserstoffe bei Erdölproben, Triglyceride bei Fettproben) und aufgrund ihrer Lösungsmittel, ihres Stationäre-Phase-Blutens aus der GC-Säule oder sonstiger spröder Substanzen, die sich alle mit der Zeit ansammeln, stets eine gewisse Veränderung oder Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des MS ein. Sogar beim anfänglichen Betrieb des MS wird das MS eventuell nicht stabilisiert oder dahin gehend „konditioniert“, eine angemessene oder gleichmäßige Leistungsfähigkeit zu liefern. Im Fall von Gaschromatographie, bei der bei dem MS üblicherweise eine Elektronenstoßquelle (EI-Quelle, EI = electron impact) oder Chemische-Ionisation-Quelle (CI-Quelle, CI = chemical ionization) verwendet wird, kann die Ionenquelle rasch durch die eingebrachten Probenkomponenten verunreinigt werden, was zu einer verschlechterten Leistungsfähigkeit führt, wie man anhand des Analytsignals oder der Spektralcharakteristika sieht. Ein weiteres Problem, besonders bei hochsiedenden Analyten, besteht darin, dass ein Peaktailing (eine Schwanzbildung) mit fortgesetzter Nutzung zusätzlich zu verringerter Signalantwort zunehmen kann. Die verschlechterte Leistungsfähigkeit kann sich auf vielerlei Weise niederschlagen, üblicherweise sind die Metriken jedoch eine verringerte Analytsignalantwort und ein hohes Hintergrundrauschen des Systems, wobei Letzteres bezüglich einer Analyterfassung und -identifikation besonders unangenehm ist.
Diese Probleme erfordern, dass das MS periodisch gereinigt wird. Allgemein muss das MS umso häufiger gereinigt werden, je höher die Rate der Fremdstoffablagerung ist. Der übliche, herkömmliche Reinigungsansatz besteht bisher darin, das MS-System zu entlüften, die kritisch betroffenen Komponenten (z. B. Ionenquelle, Ionenoptik, Vorfilter usw.) zu beseitigen, die beseitigten Komponenten einer mechanischen und/oder chemischen Reinigung zu unterziehen, worauf andere Prozesse folgen (z. B. ein Brennen im Muffel- oder Vakuumofen), und anschließend die Komponenten in dem MS-System zu reinstallieren. Derartige herkömmliche Ex-situ-Reinigungsprozeduren können ziemlich komplexe und langwierige Prozeduren sein, die potentiell toxische Lösungsmittel, teure Ausrüstung und die Zeit und Aufmerksamkeit gelernter Techniker erfordern. Außerdem löst der Reinigungsvorgang das Problem nur vorübergehend. Nachdem eine Wiederholung eines Reinigens vorgenommen und der analytische Betrieb des MS wieder aufgenommen wurde, beginnt sich die Leistungsfähigkeit des MS wieder zu verschlechtern, was schließlich eine weitere Wiederholung eines Reinigens erfordert. Außerdem kann der herkömmliche Reinigungsvorgang aufgrund mechanischer Probleme, die mit der Reinstallation von Komponenten zusammenhängen, oder weil irgendein Schritt der Prozedur beeinträchtigt wurde (z. B. ein Reinigungslösungsmittel verunreinigt wurde), fehlschlagen. Derartige Fehlschläge werden eventuell nicht entdeckt, bevor das MS unter Vakuum und bei Betriebsbedingungen wieder zusammengebaut wird. Auch reißt der Entlüftungsvorgang bestimmte Hintergrundspezies, deren größter Anteil Wasser darstellt, mit, was dazu führt, dass zusätzliche Zeit zum Eliminieren dieser Substanzen benötigt wird. Wasser als Fremdstoff kann eine rasche Verringerung das MS-Signalantwort bewirken.
Helium ist aufgrund seiner Trägheit, seiner geringen Masse, seines hohen Ionisationspotentials und seines wünschenswerten chromatographischen Eigenschaften das am häufigsten verwendete Trägergas bei GC/MS. Außerdem werden Spektralreferenzbibliotheken wie beispielsweise NIST 08 (National Institute of Standards and Technology) unter Verwendung von Helium als Trägergas aufgezeichnet. Helium allein besitzt jedoch keinerlei eigene Reinigungs- oder Konditionierungseigenschaften, und somit kann seine Verwendung als Trägergas das Erfordernis, die oben beschriebenen Reinigungsprozeduren häufig auszuführen, nicht verbessern. Es wäre also wünschenswert, für dieses Problem eine Lösung zu liefern, die den Antwortverlust (Ansprechverlust) und das Peaktailing, die bzw. das bei einer Verwendung von Helium als Trägergas auftritt, verhindert und/oder das Erfordernis, das MS-System anhand der oben beschriebenen herkömmlichen Techniken zu reinigen, verringert oder eliminiert und dabei trotzdem die Vorteile einer Verwendung von Helium als Trägergas beibehält.
Wasserstoff wird ebenfalls als Trägergas verwendet, jedoch viel seltener als Helium und andere Trägergase. Die Verwendung von Wasserstoff als Trägergas ist mit einer Anzahl beträchtlicher Nachteile verbunden. Wasserstoff ist leicht brennbar. Die Wahl der Säulenabmessungen ist bei Wasserstoff aufgrund dessen geringer Viskosität stark eingeschränkt. Es werden viel kleinere Säulen benötigt, um einen positiven Eingangsdruck aufrechtzuerhalten, wenn der Säulenausgang ein MS ist. Das Signal/Rausch-Verhältnis eines Massenspektrums oder Chromatogramms ist bei einer Verwendung von Wasserstoff als Trägergas viel niedriger, was zu Nachweisgrenzen führt, die fünf bis zehn Mal schlechter sind als wenn Helium als Trägergas verwendet wird. Die Verwendung von Wasserstoff kann Abbaureaktionen von Analyten in der Ionenquelle nach sich ziehen, was zu einer Peakrückflanke (einem Peaktail) führt, die eine andere Zusammensetzung aufweist als der Scheitel des zugeordneten Peaks. Dies umfasst die spektrale Wiedergabegüte, die ein wichtiger Faktor bei der Analytidentifikation ist, wenn Spektralbibliotheksuchen verwendet werden. Auch kann das Vorliegen von Wasserstoff in dem Probeneingang und der Säule zu chemischen Reaktionen mit Analyten führen, die deren Struktur verändern.
Angesichts des Vorstehenden besteht in der Massenspektrometrie, einschließlich der Gaschromatographie/Massenspektrometrie, ein fortdauernder Bedarf an Verfahren und Vorrichtungen zum Konditionieren eines MS-Systems. Ferner besteht ein Bedarf an Verfahren und Vorrichtungen für eine In-situ-Konditionierung, die an dem MS-System durchgeführt wird und durch die der Bedarf einer herkömmlichen Ex-situ-Reinigung eliminiert oder zumindest beträchtlich verringert wird. Ferner besteht ein Bedarf an Verfahren und Vorrichtungen, die Wasserstoff und/oder andere Gase in MS-Systemen als Alternative zu oder in Verbindung mit üblicheren Gasen wie beispielsweise Helium effektiv nutzen.
Die US 7 358 486 B1 beschreibt die Reinigung und Re-Konditionierung eines chemischen Analysesystems, welches eine Sprühkammer sowie einen Analysator umfasst. Eine Anordnung ist vorgesehen, um während des regulären Betriebs eine zerstäubte Flüssigkeit, basierend auf der Probe der zu analysierenden Lösung durch einen Zerstäuber zu erzeugen.
Die US 2010 / 0 327 159 A1 beschreibt einen Ansatz für die Reinigung einer Ionenquelle. Es wird dargelegt, dass bestimmte Trägergase eine Verunreinigung der Ionenkammer bewirken können, und dass ein Verfahren darin besteht, die Ionenkammer dadurch zu reinigen, dass ein ätzendes Reinigungsgas, nämlich NF3, Cl2, SF6 eingebracht wird, welches die abgeschiedenen, unerwünschten Materialien wegätzt. Dieser Prozess wird durchgeführt, wenn die Ionenquelle nicht in Gebrauch ist.
Die US 2006 / 0 219 892 A1 beschreibt ein Ionenmobilitätsspektrometer (IMS), welches ausgestaltet ist, um schädliche Substanzen zu erkennen, die sich in dem System abgelagert haben, und falls solche erkannt werden, erfolgt ein Reinigungsvorgang durch Zugeben von Ozon.
Die DE 698 21 405 T2 beschreibt einen Ansatz zur Analyse von nicht geladenen Gasen oder Flüssigkeiten, wobei erläutert wird, dass als Trägergas Helium, Wasserstoff, Neon, Stickstoff, Argon und Mischungen derselben in Betracht kommen.
Die US 2008 / 0 265 152 A1 beschreibt ein Massenspektrometer, bei dem ein Gaseinlass vorgesehen ist, um die Ionen in und zwischen den Zwischenräumen der Elektroden zu bewegen.
Die DE 698 18 966 T2 beschreibt ein Massenspektrometer, bei dem während des Betriebs ein Reinigungsfluid an eine Öffnung eines Düsenelements abgegeben werden kann, um die Düse zu reinigen, um zu vermeiden, dass diese verstopft.
Die DE 10 2005 004 325 A1 beschreibt ein Ionenmobilitätsspektrometer, in dem eine Messröhre, ein Filter und eine Fördereinrichtung zu einem Gaskreislauf verbunden sind, mit einem Gaseinlass, der der Messröhre des Ionenmobilitätsspektrometers zu analysierendes Umgebungsgas zuführt. Die Messröhre ist durch einen Dosierkanal und der Gaskreislauf durch einen Auslasskanal mit dem Umgebungsgas verbunden, wobei der Auslasskanal zwischen der Überdruckseite der Fördereinrichtung und der Messröhre in den Gaskreislauf einmündet, so dass zu analysierendes Umgebungsgas über den Dosierkanal in die Messröhre zugeführt wird und gleichzeitig Gas über den Auslasskanal aus dem Gaskreislauf abfließt, ohne dafür weitere Fördereinrichtungen zu benötigen.
Die DE 14 98 517 A beschreibt ein Gaseinlass-System für ein Massenspektrometer. Das Gaseinlass-System enthält als Versorgungsleitung eine Kapillare, die an eine Gasquelle angeschlossen werden kann, von der die zu untersuchende Gasprobe abgenommen wird. Ferner ist eine Vorrichtung vorhanden, mittels derer ein Reinigungsmedium durch die Versorgungsleitung hindurchströmen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren zum Betreiben eines Massenspektrometersystems und ein Massenspektrometersystem, das entsprechend betrieben wird, zu liefern.
Die Aufgabe wird durch Verfahren zum Betreiben eines Massenspektrometersystems gemäß Anspruch 1 und durch ein Massenspektrometersystem gemäß Anspruch 6 gelöst.
Die Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgenden Figuren besser verständlich. Die Komponenten in den Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei das Hauptaugenmerk stattdessen darauf gelegt wird, die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen. In den Figuren bezeichnen in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Massenspektrometriesystems (MS-System) gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 eine Massenspektralmessung eines Konditionierungsgases und eines Trägergases durch ein MS-System, deren Häufigkeitsverhältnis dazu verwendet werden kann, die Menge an Konditionierungsgas, die dem MS-System gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt werden soll, zu ermitteln;
3A ein Massenspektrum, das auf eine starke Verunreinigung eines MS-Systems hinweist;
3B ein Massenspektrum, das anhand desselben MS-Systems erzeugt wird wie in 3A, jedoch nachdem das MS-System einem Konditionierungsvorgang gemäß der vorliegenden Offenbarung unterzogen wurde;
3C dasselbe Massenspektrum wie 3B, jedoch auf einer gedehnten Skala;
4A ein rekonstruiertes Totalionenchromatogramm (RTIC - Reconstructed Total Ion Chromatogram (oder TIC)) in Abhängigkeit von der Zeit, das aus einem Betreiben eines MS-Systems ohne jeglichen Konditionierungsvorgang erzeugt wurde;
4B ein weiteres RTIC desselben MS-Systems wie in 4A, jedoch wurde das MS-System nach 240 Minuten zwei Stunden lang unter Verwendung von Wasserstoff als Konditionierungsmittel gemäß einem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsvorgang unterzogen;
5A Ionenchromatogramme in Abhängigkeit von der Zeit für die einzelnen Ionenbis 5E massen 55-u, 105-u, 91-u, 215-u bzw. 207-u; die Chromatogramme wurden anhand dessen erstellt, dass ein MS-System betrieben wurde und das MS-System nach etwa 250 und 270 Minuten dem Konditionierungsvorgang unterzogen wurde;
6A ein rekonstruiertes Ionenchromatogramm für Einzelionenregistrierungserfassungen (SIM-Erfassungen, SIM = selected ion monitoring) von Octafluornaphthalen in einem verunreinigten MS-System;
6B ein rekonstruiertes Ionenchromatogramm für SIM-Erfassungen von Octafluornaphthalen in demselben MS-System wie in 6A, jedoch nachdem das MS-System unter Verwendung von Wasserstoff als Konditionierungsmittel gemäß einem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsvorgang unterzogen wurde;
7 eine schematische Ansicht eines Beispiels eines MS-Systems, das für eine erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung gemäß der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist;
8 ein Chromatogramm, das aus einer Analyse einer Probe aus drei n-Alkan-Kohlenwasserstoffen, n-Tetradecan (n-C₁₄), n-Pentadecan (n-C₁₅) und n-Hexadecan (n-C₁₆), die das in 7 veranschaulichte MS-System durchlief, erhalten wurde;
9 eine graphische Darstellung von unbearbeiteten Integratorbereichen für zweiundzwanzig aufeinanderfolgende Durchläufe der Probe der 8, ohne dass ein Konditionierungsgas zugegeben wird, wobei die Darstellung auf die erste Injektion (Einbringung) normiert und für die drei Verbindungen graphisch dargestellt ist;
10 eine graphische Darstellung von unbearbeiteten Integratorbereichen für einundzwanzig aufeinanderfolgende Durchläufe der Probe der 8, ohne dass ein Konditionierungsgas zugegeben wird, wobei die Darstellung auf die erste Injektion (Einbringung) normiert und für die drei Verbindungen graphisch dargestellt ist;
11 eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines MS-Systems, das für eine erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung gemäß der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist;
12 ein MS-SIM-TIC- und ein -FID-Chromatogramm (FID = flame ionization detector, Flammenionisationsdetektor) ist, das anhand einer Analyse einer Probe von acht Schmutzstoffen, die das in 11 veranschaulichte MS-System durchliefen, erhalten werden;
13 eine graphische Darstellung von Flächenverhältnissen zwischen Massenspektrometer und Flammenionisationsdetektor (MS:FID-Flächenverhältnissen) für die ersten fünf und die letzten fünf von zwanzig aufeinanderfolgenden Analysen der Probe der 12, ohne dass ein Konditionierungsgas zugegeben wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Verhältnisse für jede Verbindung auf das der ersten Injektion normiert sind;
14 eine graphische Darstellung von MS:FID-Flächenverhältnissen für die ersten fünf und die letzten fünf von dreißig aufeinanderfolgenden Analysen der Probe der 12, wobei ein Konditionierungsgas zugegeben wird, wobei die Verhältnisse für jede Verbindung auf das der ersten Injektion normiert sind;
15 eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines MS-Systems, das für eine erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung gemäß der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist;
16 ein MS-SIM-TIC- und ein -FID-Chromatogramm (FID = flame ionization detector, Flammenionisationsdetektor) ist, das anhand einer Analyse einer Probe von neun Lösungsmittelverbindungen, die das in 15 veranschaulichte MS-System durchlaufen, erhalten werden;
17 eine graphische Darstellung von Flächenverhältnissen zwischen Massenspektrometer und Flammenionisationsdetektor (MS:FID-Flächenverhältnissen) für neun aufeinanderfolgende Analysen der Probe der 16, ohne dass ein Konditionierungsgas zugegeben wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung, auf die elf aufeinanderfolgende Analysen der Probe folgen, ohne dass das Konditionierungsgas zugegeben wird, wobei die Verhältnisse für jede Verbindung auf das der ersten Injektion, die mit dem zugegebenen Wasserstoff vorgenommen wird, normiert sind;
18 ein typisches Spektrum von Hintergrundionenmassen, die beobachtet werden, wenn bei einem typischen GC/MS-System nur Wasserstoff als Trägergas verwendet wird;
19 eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines MS-Systems, das für eine erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung gemäß der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist; und
20 zwei TICs, die aus einem chromatographischen Probendurchlauf von achtundzwanzig Verbindungen durch das in 19 veranschaulichte MS-System hindurch bei Verwendung von Wasserstoff als Trägergas und Helium als Nachsäulenzusatz erhalten wurden, wobei das obere TIC kurz nach Initiierung des chromatographischen Laufs erfasst wurde und das untere TIC erfasst wurde, nachdem das MS-System sauber wurde.

Gemäß der Verwendung hierin bezieht sich der Begriff „Massenspektrometersystem“ (oder „MS-System“) auf ein System, das ein Massenspektrometer umfasst, wobei ein Gaschromatograph (GC) eine wirksame Schnittstelle mit dem Massenspektrometer bildet oder nicht bildet. Somit kann der Begriff „MS-System“ der Zweckmäßigkeit halber auch den Begriff „Gaschromatograph/Massenspektrometersystem“ (oder „GC/MS-System“) einschließen (oder austauschbar mit demselben verwendet werden), je nach dem jeweiligen interessierenden Ausführungsbeispiel.
Im Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung bezieht sich der Begriff „Analyt“ allgemein auf jegliches Probenmolekül, das für einen Forscher oder Nutzer eines MS-Systems von Interesse ist - das heißt, ein Molekül, bezüglich dessen eine Analyse gewünscht wird, beispielsweise eine chromatographische oder chromatographische/Massenspektralanalyse. Der Begriff „Probe“ oder „Probenmatrix“ bezieht sich auf jegliche Substanz, von der man weiß oder vermutet, dass sie Analyten enthält. Die Probe kann eine Kombination von Analyten und Nicht-Analyten umfassen. Der Begriff „Nicht-Analyte“ oder „nicht-analytische Komponenten“ bezieht sich in diesem Zusammenhang auf Komponenten der Probe, für die eine Analyse nicht von Interesse ist, da derartige Komponenten keinen analytischen Wert aufweisen und/oder die Analyse der gewünschten Analyte beeinträchtigen (z. B. stören). Nicht-Analyte können allgemein jegliche Moleküle sein, die nicht von Interesse sind, beispielsweise Fremdstoffe oder Unreinheiten. Beispiele von Nicht-Analyten können Wasser, Öle, Lösungsmittel oder sonstige Medien, in denen die gewünschten Analyten eventuell zu finden sind, sowie Stationäre-Phase-Material, das aus einer chromatographischen Säule ausgeblutet ist, umfassen, sind aber nicht auf diese beschränkt. Die Quelle von Nicht-Analyten kann die Probe sein, die zum Zeitpunkt des Betreibens eines MS-Systems gerade analysiert wird, um analytische Daten über die Probe zu gewinnen. Alternativ oder zusätzlich dazu können Nicht-Analyten Restspezies sein, die sich bereits vor dem Betrieb des MS-Systems, um zu einem gegebenen Zeitpunkt analytische Daten zu gewinnen, in dem Massenspektrometer befinden, wobei sich derartige Restspezies infolge einer vorherigen Verwendung bzw. vorheriger Verwendungen des MS-Systems angesammelt haben.
Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bezieht sich der Begriff „Analyt“ ferner auf Verbindungen, die durch das MS-System für die Zwecke des Bereitstellens einer Bezugsgröße, einer Standardgröße, eines Abstimmmediums oder einer Kalibriersubstanz analysiert werden können.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt verschiedene Ausführungsbeispiele, die die Zugabe eines Konditionierungsgases (oder eines Konditionierungsmittels) zu einem Massenspektrometersystem (MS-System) mit sich bringen, um das MS-System in situ zu konditionieren (oder neu zu konditionieren), um seine Leistungsfähigkeit zu verbessern oder wiederherzustellen. Ohne zum gegenwärtigen Zeitpunkt auf irgendeine bestimmte Theorie beschränkt werden zu wollen, kann das Konditionierungsgas eine oder mehrere der folgenden Funktionen erfüllen: Reinigen einer oder mehrerer Oberflächen (z. B. Wände, Platten, Elektroden, Kanäle) einer oder mehrerer Komponenten des MS-Systems (z. B. Ionenquelle, Massenanalysator(en), Ionendetektor); Verringern oder Beseitigen von Nicht-Analyten wie beispielsweise von Matrixkomponenten, die sich nach einer Probenanalyse in dem MS-System angesammelt haben oder die sich während einer Probenanalyse in dem MS-System ansammeln; Verhindern einer weiteren Ansammlung von Nicht-Analyten während einer Probenanalyse; Beschleunigen der Konditionierung des MS-Systems nach einer Entlüftungs-/Evakuierungsprozedur; und Wiederherstellen oder Erstellen einer Ionenquellenbedingung (z. B. Oberflächenoxidationszustand oder sonstige Oberflächenmetrik), die für die MS-Analyse optimaler oder besser mit derselben vereinbar sind. Die Erfinder haben festgestellt, dass Wasserstoff als Konditionierungsmittel in einer MS-Umgebung äußerst effektiv ist. Wasserstoff diffundiert rasch und verdrängt rasch Oberflächenfremdstoffe. Wenn Wasserstoff dissoziiert ist oder sich in höheren angeregten, metastabilen oder Pseudo-Rydberg-Zuständen befindet (beispielsweise mittels Elektronenstoß oder anderer Prozesse), ist er sehr aktiv und kann viele adsorbierte Verbindungen, beispielsweise diejenigen, die dazu tendieren, auf Ionenquellenoberflächen adsorbiert zu werden und den Betrieb zu verschlechtern, verringern. Außerdem kann Wasserstoff Metalloxidationszustände ändern. Die Metalloberflächen eines MS-Systems sind bekanntlich an einer Vielzahl von Reaktionen beteiligt, die die Analyten und andere eingebrachte Verbindungen beeinträchtigen, beispielsweise Dehydrierung oder Reduktion, wie sie in der Ionenquelle auftreten. Indem die Metalle aus einer Bandbreite von Oxidationszuständen in einen reproduzierbaren und festgelegten Satz umgewandelt werden, kann die Leistungsfähigkeit einheitlicher gestaltet werden. Im Fall der Ionenquelle können Spektralcharakteristika sehr gut stabilisiert werden. Diese Konditionierungsattribute von Wasserstoff werden von bisherigen Forschern aufgrund der oben erwähnten Herausforderungen, die mit der Verwendung von Wasserstoff einhergehen, nicht umfassend gewürdigt. Allgemeiner gesagt wurde das Konzept des Zugebens eines Konditionierungsgases zu einem MS-System vor der vorliegenden Arbeit nicht angemessen erforscht. Dies lässt sich durch die Beobachtung beweisen, dass bisher Bemühungen, die auf ein Verbessern von Konditionierungstechniken gerichtet sind, zum großen Teil darauf beschränkt sind, die Entfernbarkeit von Komponenten zu verbessern, um eine herkömmliche Ex-situ-Reinigung zu erleichtern - das heißt, das MS-System herunterzufahren, Komponenten physisch von dem MS-System zu entfernen, um sie zu reinigen - sowie darauf, alternative Zusammensetzungen von Oberflächen der Ionenquelle im Rahmen eines Versuchs, das Erfordernis einer herkömmlichen Ex-situ-Reinigung zu verringern, zu erforschen.
Andere Beispiele von Konditionierungsgasen umfassen zusätzlich zu Wasserstoff Argon und eine Kombinationen aus Wasserstoff und Argon. Das verwendete spezifische Konditionierungsgas bzw. die verwendeten spezifischen Konditionierungsgase kann bzw. können davon abhängen, ob der Konditionierungsvorgang in einem erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Modus oder einem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Modus durchgeführt wird; diese Modi werden nachfolgend beschrieben. Das Konditionierungsgas kann ein einzelnes Gas oder ein Gemisch von Gasen sein, das bzw. die durch Quellen gasförmiger oder flüchtiger Flüssigkeiten bereitgestellt wird bzw. werden. Im vorliegenden Zusammenhang schließt der Begriff „Gas“ den Begriff „Dampf“ ein. Das in das MS-System eingebrachte Konditionierungsgas kann zusätzlich zu beliebigen anderen absichtlich zugegebenen Gasen vorliegen, beispielsweise einem Trägergas für Chromatographie, Reaktantgasen für chemische Ionisation und Stoßgasen für eine Ionenfragmentierung in einer Stoßzelle oder Ionenfalle oder für eine Stoßkühlung in einer Ionenführung oder Ionenfalle. Alternativ dazu kann das Konditionierungsgas ausschließlich je nach seiner Beschaffenheit und dem spezifischen Zustand des MS-Systems zugegeben werden. Das zu dem MS-System gegebene Konditionierungsgas kann ein Bestandteil einer Mischung sein, die ein Trägergas oder ein sonstiges Gas umfasst (z. B. ein Zusatzgas, wie es nachstehend näher beschrieben wird). Je nach der Art des Konditionierungsgases, dem bestimmten Ausführungsbeispiel, das gerade implementiert wird, oder der Stufe des MS-Systems, auf der das Konditionierungsgas vorliegt, können die Konditionierungsgasmoleküle erhitzt sein, elektrisch neutral sein, in einem metastabilen, Rydberg- oder sonstigen angeregten Zustand sein oder ionisiert sein.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ist das MS-System, das zum Ausführen einer In-situ-Konditionierung konfiguriert ist, Bestandteil eines Gaschromatograph/Massenspektrometer-Systems (GC/MS-Systems) und bildet somit eine Schnittstelle mit einem Gaschromatographen (GC). Bei solchen Ausführungsbeispielen kann das Konditionierungsgas durch einen Teil des GC geleitet werden, bevor es in das MS-System eingebracht wird. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird das Konditionierungsgas direkt in die Ionenquelle eingebracht. Überdies kann das Konditionierungsgas in eine oder mehrere Stellen des MS-Systems und/oder des GC eingebracht werden. Zu diesem Zweck kann mehr als eine diskrete Konditionierungsgasquelle (oder zumindest mehr als eine Konditionierungsgasleitung) verwendet werden.
Bei manchen Beispielen ist das MS- oder das GC/MS-System dazu konfiguriert, einen nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsmodus auszuführen. Bei dem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsmodus wird das Konditionierungsgas während einer Zeit in das MS- oder GC/MS-System eingebracht, zu der das MS- oder GC/MS-System gerade nicht in einem analytischen Modus betrieben wird, d. h. gerade nicht dahin gehend betrieben wird, eine Massenspektrometrie oder Gaschromatographie/Massenspektrometrie an einer Probe vorzunehmen, um analytische Daten zu gewinnen. Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann das MS- oder GC/MS-System dazu konfiguriert sein, zwischen dem analytischen Modus und dem Konditionierungsmodus umzuschalten. Eine Ausführung des Umschaltens von einem Modus zu dem anderen kann gänzlich oder teilweise manuell erfolgen oder gänzlich oder teilweise automatisiert sein, beispielsweise beim Antwortauswerten eines oder mehrerer Parameter, wie nachstehend näher beschrieben wird. Allgemein kann in dem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Modus Konditionierungsgas während jeglicher Betriebsstufe zugegeben werden, die nicht die Gewinnung von analytischen Daten über eine Probe beinhaltet, beispielsweise Aufwärmen, Abstimmen, Evakuieren, Lüften, Abkühlen usw. Außerdem kann der nicht-erfindungsgemäße prozessentkoppelte Modus ein Zugeben des Konditionierungsgases, während eine oder mehrere Komponenten (z. B. die Ionenquelle) des MS- oder GC/MS-Systems beseitigt sind, mit sich bringen.
Gemäß Ausführungsbeispielen ist das MS- oder GC/MS-System dazu konfiguriert, einen erfindungsgemäßen prozessgekoppelten (oder dynamischen) Konditionierungsmodus auszuführen. Bei dem erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Konditionierungsmodus wird das Konditionierungsgas in das MS- oder GC/MS-System eingebracht, während das MS- oder GC/MS-System gerade dahin gehend betrieben wird, eine Massenspektrometrie oder Gaschromatographie/Massenspektrometrie an einer Probe vorzunehmen. Ein oder mehrere Parameter, der bzw. die dem erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Konditionierungsmodus zugeordnet ist bzw. sind, kann bzw. können ansprechend auf die Betriebsbedingungen des MS- oder GC/MS-Systems dynamisch angepasst werden. Bei manchen Beispielen ist das MS- oder GC/MS-System dazu konfiguriert, sowohl den nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten als auch den erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Konditionierungsmodus auszuführen.
Zusätzlich dazu, dass man das Konditionierungsgas in das MS-System fließen lässt, kann der Konditionierungsmodus ein Beibehalten einer oder mehrerer Regionen des MS-Systems oder GC/MS-Systems, die (z. B. Ionenquelle, Massenanalysator, Ionendetektor, Säule) dem Konditionierungsgas bei einer gewünschten Temperatur oder innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs unterzogen wird bzw. werden, umfassen. Der Konditionierungsvorgang kann verstärkt werden, indem das Konditionierungsgas und/oder die durch das Konditionierungsgas behandelten Oberflächen erhitzt werden. Außerdem kann der Konditionierungsmodus ein Betreiben der Ionenquelle dahin gehend umfassen, Elektronen in die Ionenkammer zu emittieren. Das Vorliegen der Elektronen kann den Konditionierungsvorgang um einen oder mehrere Mechanismen verbessern, beispielsweise ein „Aktivieren“ oder Erzeugen sekundärer Spezies aus dem Konditionierungsgas, die die Reinigung von Oberflächen begünstigen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Konditionierungsgas wie beispielsweise Wasserstoff als Trägergas zum Transportieren einer Probe durch eine GC-Säule anstelle eines traditionelleren Trägergases wie beispielsweise Helium verwendet. Ein Zusatzgas wie z. B. Helium wird an einem in Fließrichtung vor der Ionenquelle liegenden Punkt zu dem Strom von Wasserstoff-Trägergas zugegeben, und der gemischte Gasfluss tritt in die Ionenquelle ein. Diese Konfiguration hat sich auch als erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierungstechnik als effektiv erwiesen.
Im Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung bezieht sich der Begriff „Konditionieren“ allgemein auf ein Reinigen oder darauf, eine Ionenquelle und/oder andere Komponenten oder Regionen eines Massenspektrometers auf andere Weise in einen Zustand zu bringen, der die Leistungsfähigkeit des Massenspektrometers verbessert oder optimiert. Bezüglich eines Aspekts wird die Konditionierung bewerkstelligt, indem das MS-System dahin gehend betrieben wird, ein Konditionierungsgas in ein Massenspektrometer des MS-Systems fließen zu lassen. Die Zugabe des Konditionierungsgases in dem Massenspektrometer verändert die Massenspektralcharakteristika (oder die Spektralantwort) von Analyten einer Probe, die während eines erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Konditionierungsvorganges durch das MS-System analysiert wird, oder die einer Probe, die nach einem nicht- erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsvorgang durch das MS-System analysiert würde, nicht beträchtlich. Das heißt, die Spektralcharakteristika der Analyten verbleiben mit oder ohne die Zugabe des Konditionierungsgases im Wesentlichen unverändert. Anders ausgedrückt, das Konditionierungsgas verändert die Ionenhäufigkeitsverhältnisse von Analyten nicht beträchtlich. Stattdessen reinigt das Konditionierungsgas das Massenspektrometer und hindert Nicht-Analyten daran, sich in dem Massenspektrometer anzusammeln. Zu diesen Zwecken kann das Konditionierungsgas bei einem typischen Ausführungsbeispiel, das für den erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Konditionierungsmodus in Betracht gezogen wird, beispielsweise Wasserstoff, Argon oder eine Mischung (ein Gemisch) aus Wasserstoff und Argon sein. Bei dem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsmodus wird allgemein eine größere Bandbreite von Konditionierungsgasen in Betracht gezogen, beispielsweise Wasserstoff, Argon, Fluor, Sauerstoff, Ammoniak und/oder Methan.
Die Bedingungen oder Parameter, unter denen das Konditionierungsgas zugegeben wird, können dahin gehend gesteuert werden, das Konditionierungsgas zu befähigen, eine Konditionierung zu bewirken, ohne die Spektralantwort (spektrale Empfindlichkeit) von Analyten wesentlich zu verändern. Beispielsweise kann die Konzentration des Konditionierungsgases in dem Massenspektrometer gesteuert werden, beispielsweise indem die Flussrate des Konditionierungsgases in das Massenspektrometer geregelt wird. Eine Regelung der Flussrate des Konditionierungsgases kann auf andere Gase, die man in das Massenspektrometer fließen lässt, bezogen sein. Andere Bedingungen oder Parameter können die Temperatur des Konditionierungsgases, die Temperatur und/oder den Druck in der Region oder Komponente des Massenspektrometers, in der das Konditionierungsgas verwendet wird, und das Ausmaß, in dem das Konditionierungsgas energetisch gemacht wurde, beispielsweise durch einen Betrieb der Ionenquelle, umfassen.
Somit kann man sehen, dass die Zugabe des Konditionierungsgases keine chemische Ionisation (CI) bewirkt, da die Zugabe des Konditionierungsgases die Spektralantwort des Analyten nicht wesentlich verändert. Demgemäß ist das Konditionierungsgas im Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung kein CI-Reaktantgas.
Bei manchen Ausführungsbeispielen, bei denen das MS-System einen GC umfasst, kann das Konditionierungsgas zu dem Massenspektrometer gegeben werden, indem man das Konditionierungsgas durch die analytische Säule des GC fließen lässt. Jedoch wird man verstehen, dass der Vorgang des „Konditionierens“ des Massenspektrometers, wie er in der vorliegenden Offenbarung gelehrt wird, nicht dasselbe ist wie der Vorgang des „Konditionierens“ oder „Vorkonditionierens“ der analytischen Säule. Ein Konditionieren oder Vorkonditionieren der analytischen Säule beinhaltet üblicherweise, dass man ein Lösungsmittel durch die Säule fließen lässt, um als Vorbereitung auf ein chromatographisches Experiment Komponenten der stationären Phase zu aktivieren und/oder die Säule von Unreinheiten zu reinigen, und somit ist dies ein separater und verschiedener Vorgang, der nicht mit dem vorliegend offenbarten Konditionierungsvorgang in Beziehung steht.
1 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Massenspektrometersystems (MS-Systems) 100. Das MS-System 100 kann allgemein ein Massenspektrometer 104 und ein Konditionierungsgassystem 108 umfassen. Das Massenspektrometer 104 kann eine Probenquelle, einen Probeneinlass oder eine Probenschnittstelle (oder einen Probe/Trägergas-Einlass oder eine Probe/Trägergas-Schnittstelle) 112, ein MS-Gehäuse 116, eine Ionisationsvorrichtung (oder Ionenquelle) 120, einen Massenanalysator 124, einen Ionendetektor 128 und ein Vakuumsystem 132 umfassen.
Die Probenquelle kann eine beliebige Vorrichtung sein, die dazu konfiguriert ist, der Ionenquelle 120 über die Probenschnittstelle 112 einen Strom von Probenmaterial bereitzustellen. Als Beispiele kann die Probenquelle einem Chargenvolumen, einer Probensonde oder einem Flüssigkeitshandhabungssystem zugeordnet sein. Das Fließen des Probenmaterials zu der Ionenquelle 120 kann anhand beliebiger Mittel bewirkt werden, beispielsweise durch Pumpen, Kapillarwirkung oder eine elektrisch unterstützte Technik. Bei ähnlichen Techniken kann die Probenquelle dem Ausgang eines analytischen Trennungsinstruments zugeordnet sein, beispielsweise einem Gaschromatograph(GC)-Instrument, einem Flüssigchromatographie(LC)-Instrument (LC = liquid chromatography), einem Kapillarelektrophorese(CE)-Instrument (CE = capillary electrophoresis), einem Kapillarelektrochromatographie(CEC)-Instrument (CEC = capillary electrochromatography)oder dergleichen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Probe direkt in die Ionenquelle 120 eingebracht oder geladen werden, ohne dass man die Probe von einer Probenquelle und durch eine Säule oder einen Kanal fließen lassen muss. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann der Probeneinlass der oder die Probenschnittstelle mit der Ionenquelle 120 beispielsweise eine Direkteinführungssonde sein. Je nach der Technik, die zum direkten Einbringen der Probe in die Ionenquelle verwendet wird, kann ein Trägergas verwendet werden, um die Probeneinbringung zu unterstützen, muss aber nicht.
Die Ionenquelle 120 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die dafür geeignet ist, Analytionen aus einem von der Probenquelle empfangenen Probenstrom zu erzeugen und die gerade erzeugten Ionen in den Massenanalysator 124 zu lenken. Beispielsweise kann die Ionenquelle 120 eine Elektronenstoß(EI)-Vorrichtung oder eine Chemische-Ionisation(CI)-Vorrichtung sein. Die Ionenquelle 120 kann auch die Fähigkeit eines Umschaltens zwischen einem EI- und einem CI-Betriebsmodus umfassen. Die Ionenquelle 120 umfasst eine Ionisationskammer 136 und eine Ionisationsvorrichtung 140. Im Fall von EI oder CI ist die Ionisationsvorrichtung 140 üblicherweise ein Draht (Filament), der zum Emittieren von Elektronen auf eine Weise, die Fachleuten bekannt ist, konfiguriert ist. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf EI und CI beschränkt und kann verschiedene andere Ionisationsmodi, die bekannt sind oder später entwickelt werden, einschließen. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Ionenquelle 120 nicht eine Ionenquelle, die Proben mit Plasma ionisiert, beispielsweise eine Induktiv-Gekoppeltes-Plasma(ICP)-Ionenquelle (ICP = inductively coupled plasma), besonders zum Betreiben der erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Verfahren.
Im Fall von CI umfasst das MS-System 100 zusätzlich eine CI-Reaktantgasquelle 144, die üblicherweise über eine Reaktantgasleitung 152 mit einem Kanal 148 der Probenschnittstelle 112 kommuniziert. Die Reaktantgasquelle 144 kann einen oder mehrere Behälter zum Liefern eines oder mehrerer unterschiedlicher Arten von Reaktantgasen darstellen. Das Reaktantgas kann ein beliebiges Gas sein, das dazu geeignet ist, CI in der Ionisationskammer 136 zu leiten, wie Fachleuten einleuchten wird. Beispiele von Reaktantgasen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Methan, Isobutan, Ammoniak, Kohlendioxid, Dichlordifluormethan, Trimethylsilan, Stickoxid und Methylamin. Der Fluss des Reaktantgases kann anhand beliebiger Mittel, beispielsweise einer Gasflusssteuerung (oder eines Flusssteuermoduls) 156 gesteuert werden. Die Flusssteuerung 156 kann beispielsweise ein(e, en) oder mehrere Ventile, Drosseln, Massenflusssteuerungen, Druckregler oder dergleichen umfassen. Die Flusssteuerung 156 kann manuell oder elektronisch gesteuert werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Flusssteuerung 156 eine programmierbare elektronische pneumatische Steuerung (EPC - electronic pneumatic controller) eines bekannten Entwurfs und einer bekannten Betriebsweise sein. Bei dem veranschaulichten Beispiel wird das Reaktantgas über einen Reaktantgasweg, der von der Reaktantgasquelle 144 durch die Reaktantgasleitung 152 zu der Flusssteuerung 156, durch eine Zusatzgasleitung 160 zu dem Kanal 148 (über eine Öffnung des Kanals 148) und in die Ionisationskammer 136 verläuft, an die Ionisationskammer 136 geliefert.
Der Massenanalysator 124 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die dazu konfiguriert ist, Analytionen auf der Basis ihrer jeweiligen Masse (d. h. ihres jeweiligen Masse-Ladung-Verhältnisses bzw. m/z-Verhältnisses) zu trennen, zu sortieren oder zu filtern. Beispiele von Massenanalysatoren 124 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, mehrpolige Elektrodenstrukturen (z. B. Massenfilter, Ionenfallen), Flugzeitkomponenten (TOF-Komponenten, TOF = time of flight), elektrostatische Analysatoren (ESAs - electrostatic analyzers) und magnetische Sektoren. Der Massenanalysator 124 kann ein System von mehr als einem Massenanalysator umfassen, insbesondere wenn eine Ionenfragmentierung erwünscht ist. Als Beispiele kann der Massenanalysator 124 ein Tandem-MS- odas MSⁿ-System sein, wie Fachleuten einleuchten wird. Als weiteres Beispiel kann der Massenanalysator 124 ein Massenfilter umfassen, auf das eine Stoßzelle folgt, auf die wiederum ein weiteres Massenfilter folgt. Als weiteres Beispiel kann der Massenanalysator 124 ein Ionenmobilitätsspektrometer (IMS - ion mobility spectrometer) umfassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen weist das MS-System 100 jedoch kein IMS auf.
Der Ionendetektor 128 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die dazu konfiguriert ist, das Fließen (oder den Strom) von anhand ihrer Masse unterschiedenen Ionen, die aus dem Massenanalysator 124 ausgegeben werden, zu sammeln und zu messen. Beispiele von Ionendetektoren 128 umfassen Elektronenvervielfacher, Photovervielfacher und Faraday-Becher.
Die Ionenquelle 120, der Massenanalysator 124 und der Ionendetektor 128 sind in dem MS-Gehäuse 116 angeordnet, mit dem das Vakuumsystem 132 eine Schnittstelle bildet. Das MS-Gehäuse 116 und das Vakuumsystem 132 sind dahin gehend strukturiert, aufeinanderfolgende Vakuumstufen in dem Massenspektrometer 104 zu definieren. Aufgrund dieser Konfiguration wird die Ionenquelle 120 je nach Entwurf auf einem gewünschten niedrigen Druck- oder Vakuumniveau gehalten, und der Massenanalysator 124 und der Ionendetektor 128 werden auf gewünschten Vakuumniveaus gehalten. Für einen Massenanalysator 124, der mehrere Komponenten oder Module wie beispielsweise die oben angegebenen umfasst, kann jede Komponente oder jedes Modul auf einem anderen Vakuumniveau gehalten werden. Beispielsweise wird eine Stoßzelle üblicherweise auf einem höheren Druck gehalten als die evakuierten Massenfilter, die der Stoßzelle vorausgehen oder auf dieselbe folgen. Zu den vorstehenden Zwecken umfasst das Vakuumsystem 132 üblicherweise eine oder mehrere Vakuumpumpen, die über eine oder mehrere Auslassöffnungen des MS-Gehäuses 116 mit einer oder mehreren Vakuumstufen kommunizieren.
Das Massenspektrometer 104 kann auch ein Heizsystem 164 umfassen. Das Heizsystem 164 kann eine oder mehrere Heizvorrichtungen umfassen, die dazu konfiguriert sind, die jeweilige Temperatur einer oder mehrerer Komponenten des Massenspektrometers 104, beispielsweise der Probenschnittstelle 112, der Ionisationskammer 136, des Massenanalysators 124 und des Ionendetektors 128, zu steuern. Eine gegebene Heizvorrichtung kann zum direkten Heizen konfiguriert sein, beispielsweise ein Widerstandsheizelement, oder zum indirekten Heizen wie beispielsweise ein System zum Leiten eines Wärmeaustauschmediums.
Das MS-System 100 kann auch eine Systemsteuerung (oder ein Systemsteuermodul) 168 umfassen. Die Systemsteuerung 168 kann dazu konfiguriert sein, verschiedene Aspekte des MS-Systems 100 zu steuern und/oder zu überwachen, beispielsweise eine Probeneinbringung in die Ionisationskammer 136, eine Reaktantgaseinbringung (falls zutreffend) und eine Auswahl von Reaktantgasen, Probenionisation, Auswahl von EI- oder CI-Betriebsmodi, Vakuum- und Druckeinstellungen, Temperatureinstellungen oder variierende Temperaturprofile, die durch das Heizsystem 164 implementiert werden, Betriebsparameter des Massenanalysators 124 (z. B. angelegte elektrische Felder und/oder Magnetfelder, Einbringung von Stoß-/Hintergrundgas, Zeitsteuerung einer Ionenoptik und dergleichen), Erfassung (Gewinnung) und Analyse von Signalen von dem Ionendetektor 128, Erzeugung und Anzeige von Massenspektren oder Chromatogrammen usw. Für diese Zwecke ist die Systemsteuerung 168 schematisch dahin gehend veranschaulicht, dass sie über eine Kommunikationsverbindung 172 in Signalkommunikation mit dem Massenspektrometer 104 steht. Die Kommunikationsverbindung 172 kann für mehrere Kommunikationsverbindungen repräsentativ sein, die jeweils mit einer anderen Komponente des MS-Systems 100 eine Schnittstelle bilden. Eine gegebene Kommunikationsverbindung kann verdrahtet oder drahtlos sein. Auch für diese Zwecke kann die Systemsteuerung 168 einen oder mehrere Hardware-, Firmware- und/oder Softwaretypen sowie einen oder mehrere Speichertypen umfassen. Bei dem veranschaulichten Beispiel umfasst die Systemsteuerung 168 einen elektronischen Prozessor 176, eine in einem Speicher gespeicherte Datenbank 180, eine Gasflusssteuerungssoftware 184 und eine Leistungsfähigkeitsauswertungssoftware 188, wie nachstehend näher beschrieben wird. Die Systemsteuerung 168 kann auch für einen oder mehrere Typen von Nutzerschnittstellenvorrichtungen repräsentativ sein, beispielsweise Nutzereingabevorrichtungen (z. B. Tastenfeld, Berührungsbildschirm, Maus und dergleichen), Nutzerausgabevorrichtungen (z. B. Anzeigebildschirm, Drucker, visuelle Indikatoren oder Warnungen, hörbare Indikatoren oder Warnungen und dergleichen), eine graphische Nutzerschnittstelle (GUI - graphical user interface), die durch Software gesteuert wird, und Vorrichtungen zum Laden von Medien, die für den elektronischen Prozessor 176 lesbar sind (z. B. logische Anweisungen, die in Software verkörpert sind, Daten und dergleichen). Die Systemsteuerung 168 kann ein Betriebssystem (z. B. Software von Microsoft Windows®) zum Steuern und Verwalten diverser Funktionen der Systemsteuerung 168 umfassen. Eine oder mehrere Komponenten der Systemsteuerung 168 kann bzw. können sich entfernt von dem MS-System 100 befinden und über eine verdrahtete oder drahtlose Kommunikationsverbindung mit dem lokalen Teil der Systemsteuerung 168 kommunizieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Systemsteuerung 168 ein Laborinformationsverwaltungssystem (LIMS - laboratory information management system), wie es beispielsweise in einem Krankenhaus oder einer anderen medizinischen Einrichtung verwendet werden kann, umfassen oder ein Teil desselben sein.
Das Konditionierungsgassystem 108 ist dazu konfiguriert, ein Konditionierungsgas in das MS-System 100 zu lenken. Zu diesem Zweck kann das Konditionierungsgassystem 108 eine Konditionierungsgasquelle, die in Kommunikation mit einer Konditionierungsgasleitung steht, und gegebenenfalls eine Gasflusssteuerung umfassen. Wie oben angegeben wurde, kann das Konditionierungsgas beispielsweise Wasserstoff und/oder Argon sein. Das Konditionierungsgassystem 108 kann dazu konfiguriert sein, das Konditionierungsgas an eine oder mehrere Stellen des MS-Systems 100 zu lenken. In 1 sind verschiedene Alternativen durch gestrichelte Blöcke und Linien gezeigt. Somit kommunizieren bei einem Ausführungsbeispiel eine Konditionierungsgasquelle 204 und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 208 mit der Gasflusssteuerung 156, die auch das Fließen von Reaktantgas von der Reaktantgasquelle 140 regelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel lässt man das Konditionierungsgas in die Zusatzgasleitung 160, durch den Kanal 148 und in die Ionisationskammer 136 fließen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kommunizieren eine Konditionierungsgasquelle 212 und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 216 direkt mit der Ionisationskammer 136, wodurch man das Konditionierungsgas direkt in die Ionisationskammer 136 fließen lässt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kommunizieren die Konditionierungsgasquelle 212 und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 220 direkt mit dem Massenanalysator 124 oder mit einer oder mehreren Komponenten eines Mehrkomponenten-Massenanalysators 124. Beispielsweise kann das Konditionierungsgas in eine Stoßzelle, ein Massenfilter, eine Ionenführung oder zwei oder mehrere derartiger Massenanalysatorkomponenten eingebracht werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kommunizieren die Konditionierungsgasquelle 212 und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 224 direkt mit einer entsprechenden Region des Ionendetektors 128. Das Konditionierungsgassystem 108 kann eine einzelne Konditionierungsgasquelle 212 umfassen, die mit einer der vorstehenden Stellen kommuniziert, oder es kann zwei oder mehr Konditionierungsgasquellen 212 (oder zumindest zwei oder mehr Konditionierungsgasleitungen 216, 220, 224) umfassen, die jeweils mit zwei oder mehr der vorstehenden Stellen kommunizieren. Man wird feststellen, dass der Einfachheit halber in 1 eine Konditionierungsgasquelle 212 veranschaulicht ist; jede der Konditionierungsgasleitungen 216, 220, 224 kann einer anderen Konditionierungsgasquelle zugeordnet sein. Ferner wird man feststellen, dass eine (nicht gezeigte) Gasflusssteuerung in eine Kommunikation mit einer oder mehreren der Konditionierungsgasleitungen 216, 220, 224 versetzt sein kann und dieselbe oder eine ähnliche Konfiguration aufweisen kann wie die der Reaktantgasquelle 144 zugeordnete Gasflusssteuerung 156. Beliebige der bei dem MS-System 100 vorgesehenen Gasflusssteuerungen können manuell betrieben und/oder durch die Systemsteuerung 168 gesteuert werden, beispielsweise durch den elektronischen Prozessor 176 gemäß Anweisungen, die durch die Gasflusssteuerungssoftware 184 bereitgestellt werden.
Bei allen vorstehenden Ausführungsbeispielen liefert das Konditionierungsgassystem 108 einen Konditionierungsgasfließweg von der bzw. den Konditionierungsgasquelle(n) 204 und/oder 212, durch die Konditionierungsgasleitung(en) 208, 216, 220 und/oder 224 und in das Massenspektrometer 104. Der Konditionierungsgasfließweg verläuft entweder direkt in eine oder mehrere Stellen des Massenspektrometers 104 oder von einer in Fließrichtung vor dem Massenspektrometer 104 befindlichen Stelle. Bei beliebigen dieser Ausführungsbeispiele kann das Konditionierungsgas von der MS-Komponente, in die es als erstes direkt eintrat, zu einer oder mehreren der anderen MS-Komponenten fließen oder diffundieren. Beispielsweise kann das Konditionierungsgas, das direkt in eine Stoßzelle geliefert wird, zu einem vorausgehenden und/oder nachfolgenden Massenfilter fließen oder diffundieren. Als weiteres Beispiel kann das Konditionierungsgas, das direkt in eine Komponente des Massenanalysators 124 geliefert wird, in die Ionisationskammer 136 und/oder den Ionendetektor 128 fließen oder diffundieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen (die nachstehend näher beschrieben werden) kann der Konditionierungsgasfließweg eingerichtet werden, während das MS-System 100 aktiv in einem analytischen Modus betrieben wird, d. h. während Proben- und Ionenfließwege in einer Richtung eingerichtet werden, die allgemein von der Ionisationskammer 136 zu dem Massenanalysator 124 hin verläuft. Auch bei diesen Ausführungsbeispielen kann eine ausreichende Menge des direkt in den Massenanalysator 124 injizierten Konditionierungsgases in der entgegengesetzten Richtung in die Ionisationskammer 136 diffundieren und dahin gehend wirksam sein, Oberflächen der Ionisationskammer 136 zu konditionieren/reinigen.
1 veranschaulicht ebenfalls ein Ausführungsbeispiel, bei dem das MS-System 100 einen Gaschromatographen (GC bzw. GC-System) 230 umfasst oder, anders ausgedrückt, Bestandteil eines Gaschromatograph/Massenspektrometer-Systems (GC/MS-Systems) ist. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel kann das MS-System 100 alternativ dahin gehend gekennzeichnet sein, dass es mit dem GC 230 über die Probenschnittstelle 112, die in diesem Fall auch als GC/MS-Schnittstelle bezeichnet werden kann, eine Schnittstelle bildet. Der GC 230 kann allgemein ein GC-Gehäuse 234, eine üblicherweise an dem GC-Gehäuse 234 angebrachte Probeneinbringvorrichtung 238, eine Trägergasquelle 242, eine in dem GC-Gehäuse 234 angeordnete Säule (oder GC-Säule) 246 sowie eine Heizvorrichtung 250 umfassen.
Die Säule 246 umfasst einen Säuleneinlass 252, der über einen abgedichteten Fluidverbinder mit der Probeneinbringvorrichtung 238 kommuniziert, und einen mit der Ionisationskammer 136 kommunizierenden Säulenauslass 254. Ein Teil der Säule 246 kann sich durch die Probenschnittstelle 112 hindurch und in die Ionisationskammer 136 erstrecken, sodass sich der Säulenauslass 254 in der Ionisationskammer 136 befindet. Alternativ oder äquivalent dazu kann die Säule 246 über einen abgedichteten Fluidverbinder mit einer Transferleitung gekoppelt sein, wobei sich die Transferleitung in diesem Fall durch die Probenschnittstelle 112 hindurch und in die Ionisationskammer 136 erstreckt. Die Säule 246 umfasst eine stationäre Phase, die üblicherweise eine Flüssigkeit oder ein Polymer aufweist, die bzw. das auf einem festen Träger oder einem Film, der die Innenwand der Säule 246 auskleidet, gehalten ist. Für die stationäre Phase kann eine Vielzahl von Zusammensetzungen ausgewählt werden, und für die stationäre Phase kann eine Bandbreite von Porositäten oder Dichten ausgewählt werden, wie Fachleuten einleuchten wird. Um Raum einzusparen und trotzdem eine gewünschte Länge beizubehalten, kann die Säule 246 einen gewendelten Abschnitt 256 umfassen.
Die Probeneinbringvorrichtung 238 umfasst üblicherweise eine Vorrichtung zum Injizieren der Probe in den Säuleneinlass 252 und kann eine Vorrichtung zum Verdampfen der Probe umfassen. Die Probe kann eine Matrix sein, die ein Probenmaterial, das in der Säule 246 analytisch zu trennen ist, und ein oder mehrere Lösungsmittel umfasst. Die Probeneinbringvorrichtung 238 kann mit einer (nicht gezeigten) separaten Probenquelle in Fluidkommunikation stehen oder kann als Probenquelle fungieren. Beispielsweise kann die Probeneinbringvorrichtung 238 dazu konfiguriert sein, einen oder mehrere Probenbehälter 260 aufzunehmen, und sie kann eine Vorrichtung (z. B. ein Karussell) zum Auswählen einer gewünschten Probe zur Injektion in die Säule 246 umfassen.
Die Trägergasquelle 242 kann über eine Trägergasleitung 264 mit dem Säuleneinlass 252 kommunizieren. Die Trägergasleitung 264 kann an einem in Fließrichtung vor dem Säuleneinlass 252 liegenden Punkt mit einem Abschnitt der Probeneinbringvorrichtung 238 gekoppelt sein. Das Trägergas kann ein beliebiges Gas sein, das dazu geeignet ist, als träge mobile Phase zu dienen, die den Transport der Probe durch die Säule 246 ermöglicht, wie Fachleuten einleuchten wird. Beispiele von Trägergasen umfassen Helium, Stickstoff, Argon oder, bei manchen Ausführungsbeispielen, Wasserstoff, sind aber nicht auf diese beschränkt. Das Fließen des Trägergases kann anhand einer beliebigen Einrichtung, beispielsweise einer Gasflusssteuerung 268, gesteuert werden. Die Flusssteuerung 268 kann dieselbe oder eine ähnliche Konfiguration aufweisen wie die der Reaktantgasquelle 144 zugeordnete Flusssteuerung 156. Bei dem veranschaulichten Beispiel wird das Trägergas der Säule 246 über einen Trägergasweg bereitgestellt, der von der Trägergasquelle 242 durch die Trägergasleitung 264 zu der Flusssteuerung 268 und in den Säuleneinlass 252 verläuft (möglicherweise über die Probeneinbringvorrichtung 238, wie oben angegeben wurde).
Die Heizvorrichtung 250 kann eine beliebige Konfiguration aufweisen, die dafür geeignet ist, die Säule 246 auf einer gewünschten Temperatureinstellung zu halten oder die Temperatur der Säule 246 je nach einem gewünschten (d. h. vorbestimmten) Temperaturprofil (oder Temperaturprogramm) zu variieren. Bei einem Beispiel ist (oder enthält) das GC-Gehäuse 234 einen Ofen, und die Heizvorrichtung 250 ist dazu konfiguriert, das Innere des Ofens, durch den sich die Säule 246 erstreckt, zu erhitzen. Bei einem anderen Beispiel ist die Heizvorrichtung 250 zum direkten Erhitzen der Säule 246 konfiguriert. Beispielsweise kann die Heizvorrichtung 250 ein Widerstandsheizelement umfassen, das in thermischem Kontakt mit der Säule 246 angebracht ist.
Wenn der GC enthalten ist, kann das MS-System 100 auch zusätzliche Einrichtungen zum Analysieren der Komponenten der Probe umfassen, die durch die Säule 246 getrennt sind, d. h. ein Analyseinstrument, das zusätzlich zu dem Massenspektrometer 104 vorliegt. Somit umfasst das MS-System 100 bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel einen optionalen Gasdetektor 272 eines beliebigen geeigneten Typs, der üblicherweise außerhalb des GC-Gehäuses 234 positioniert ist. Der Gasdetektor 272 kann der Typ sein, der in der Lage ist, ein Spektrum oder Chromatogramm zu erzeugen, beispielsweise ein Flammenionisationsdetektor (FID - flame ionization detector) oder Wärmeleitfähigkeitsdetektor (TCD - thermal conductivity detector). Der Gasdetektor 272 kann über eine Gasauslassleitung 278 mit einem Abschnitt 276 der Säule 246 zwischen dem gewendelten Abschnitt 256 und dem Säulenauslass 254 kommunizieren. Ein (nicht gezeigter) Flussteiler kann zu diesem Zweck in Serie (inline) mit der Säule 246 an diesem Abschnitt 276 liegen. Aufgrund dieser Konfiguration wird der Probe/Gas-Fluss in der Säule 246 von dem gewendelten Abschnitt 256 in einen ersten Ausgangsfluss, der in die Ionisationskammer 136 gelenkt wird, und einen zweiten Ausgangsfluss, der über die Gasauslassleitung 278 in den Gasdetektor 272 geleitet wird, aufgeteilt.
Wenn der GC 230 mit dem MS-System 100 gekoppelt ist, werden zusätzliche Ausführungsbeispiele zum Konfigurieren des Konditionierungsgassystems 108 dahin gehend präsentiert, Konditionierungsgas in das MS-System 100 zu lenken. Diese zusätzlichen Ausführungsbeispiele bringen allgemein mit sich, das Konditionierungsgas an einer oder mehreren in Fließrichtung vor der Ionisationskammer 136 liegenden Stellen einzubringen, indem sie einen oder mehrere Konditionierungsgasfließwege einrichten, die zumindest teilweise durch das GC-Gehäuse 234 verlaufen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der bzw. können die Konditionierungsgasfließweg(e) durch zumindest einen Teil der Säule 246 verlaufen. Durch gestrichelte Blöcke und Linien in 1 sind diverse Alternativen gezeigt. Somit kommunizieren bei einem Ausführungsbeispiel eine Konditionierungsgasquelle 282 und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 284 mit der Gasflusssteuerung 268, die auch das Fließen von Trägergas von der Trägergasquelle 242 regelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel lässt man das Konditionierungsgas von der Flusssteuerung 268 in eine gemeinsame Gaseinlassleitung 286 und in den Säuleneinlass 252 fließen. Die Flusssteuerung 268 kann dazu verwendet werden, die jeweiligen Flüsse (z. B. Flussraten) des Trägergases und des Konditionierungsgases in die Säule 246 zu regeln. Je nach der jeweiligen implementierten Konditionierungsstrategie liegt der Anteil des Trägergases relativ zu dem Konditionierungsgas, die in die Säule 246 fließen, allgemein zwischen 0 und weniger als 100 Volumenprozent. Das heißt, die Flusssteuerung 268 kann dahin gehend betrieben werden, das Fließen von Trägergas vollständig abzuschalten, während man das Konditionierungsgas in die Säule 246 fließen lässt, oder das Trägergas und das Konditionierungsgas zu mischen, wobei beide Gase in gewünschten Anteilen durch die Gaseinlassleitung 286 fließen. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Konditionierungsgases in dem gemischten Fluss zwischen 0,02 und 50 %. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Konditionierungsgases zwischen 0,05 und 40 %. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Konditionierungsgases zwischen 0,25 und 10 %. Diese beispielhaften Bandbreiten können bei anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, bei denen das Konditionierungsgas an einer anderen Stelle in dem MS-System 100 eingebracht wird, und sie beziehen sich allgemeiner auf ein Regeln des Fließens von Konditionierungsgas in das Massenspektrometer 104. Außerdem können diese exemplarischen Bandbreiten bei verschiedenen Ausführungsbeispielen, die entweder einen erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Modus oder einen nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Modus mit sich bringen, verwendet werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kommunizieren eine Konditionierungsgasquelle (nicht gezeigt) und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung (nicht gezeigt) mit einem (nicht gezeigten) Abschnitt der Säule 246 zwischen dem Säuleneinlass 252 und dem Säulenauslass 254, beispielsweise zwischen dem Säuleneinlass 252 und dem gewendelten Abschnitt 256, an dem gewendelten Abschnitt 256 oder zwischen dem gewendelten Abschnitt 256 und dem Säulenauslass 254. Beispielhaft kommunizieren in 1 eine Konditionierungsgasquelle 290 und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 292 mit einem Abschnitt 296 der Säule 246 zwischen dem gewendelten Abschnitt 256 und dem Säulenauslass 254 (oder zwischen dem gewendelten Abschnitt 256 und der Probenschnittstelle 112). Jegliche Struktur oder Vorrichtung, die dazu geeignet ist, die jeweiligen Gasflüsse an einem gewünschten Säulenabschnitt zu vereinigen, kann verwendet werden, beispielsweise ein T-Stück, ein Anschlussstück oder dergleichen. Wie bei anderen Ausführungsbeispielen kann eine geeignete Flusssteuerung 304 in Serie mit der Konditionierungsgasleitung 292 vorgesehen sein, um das Fließen von Konditionierungsgas zu regeln. Wie bei anderen Ausführungsbeispielen, bei denen das Konditionierungsgas zu dem Trägergas gegeben wird, kann der Anteil des Konditionierungsgases gemäß den oben dargelegten Beispielen von Bandbreiten geregelt werden.
Das Konditionierungsgassystem 108 kann eine einzelne Konditionierungsgasquelle, die mit einer der vorstehenden Stellen des GC 230 kommuniziert, umfassen, oder es kann zwei oder mehr Konditionierungsgasquellen (oder zumindest zwei oder mehr Konditionierungsgasleitungen) umfassen, die jeweils mit zwei oder mehr der vorstehenden Stellen des GC 230 oder mit zwei oder mehr der oben beschriebenen Stellen des GC 230 und des MS-Systems 100 kommunizieren. Wie im Fall anderer, oben beschriebener Flusssteuerungen können jegliche der Flusssteuerungen (z. B. 268, 304), die dem GC 230 zugeordnet sind, manuell betrieben und/oder durch die Systemsteuerung 168 gesteuert werden, beispielsweise durch den elektronischen Prozessor 176 gemäß Anweisungen, die durch die Gasflusssteuerungssoftware 184 bereitgestellt werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann eine gegebene Konditionierungsgasquelle 204, 212, 282, 290 eine Mischung des Konditionierungsgases und eines Zusatzgases umfassen. Beispielsweise kann die Konditionierungsgasquelle 204, 212, 282, 290 in Form eines einzelnen Tanks vorgesehen sein, der die Mischung enthält, sodass das MS-System 100 keine Vorrichtung zum Mischen des Konditionierungsgases und des Zusatzgases bereitstellen muss. Der Anteil des Konditionierungsgases relativ zu dem in der Konditionierungsgasquelle 204, 212, 282, 290 enthaltenen Zusatzgas kann zwischen 0 und weniger als 100 Volumenprozent liegen. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Konditionierungsgases relativ zu dem Zusatzgas zwischen 0,05 und 20 %. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Konditionierungsgases relativ zu dem Zusatzgas zwischen 0,25 und 10 %. Die Zusammensetzung des Zusatzgases kann dieselbe sein wie die des verwendeten Trägergases oder sich davon unterscheiden. Das Zusatzgas kann allgemein ein beliebiges inertes Gas sein (d. h. ein Gas, das nicht mit der Probe reagiert oder die Leistungsfähigkeit des Massenspektrometers 104 anderweitig beeinträchtigt), das sich von dem Konditionierungsgas unterscheidet. Beispiele von Zusatzgasen umfassen Helium, Stickstoff und Argon, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Zusammensetzung des Zusatzgases kann dieselbe sein wie die des Trägergases, das auch bei dem MS-System 100 verwendet wird, oder kann sich davon unterscheiden. Manche Verwendungsbeispiele des Zusatzgases sind in den nachstehenden BEISPIELEN beschrieben.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind eine Zusatzgasquelle 308 und eine zugeordnete Zusatzgasleitung 310 vorgesehen, um zu ermöglichen, dass das Konditionierungsgas mit dem Zusatzgas gemischt wird. Somit kann die Flusssteuerung 304 dazu konfiguriert sein, die jeweiligen Flüsse des Zusatzgases und des Konditionierungsgases derart zu regeln, dass der Anteil des Zusatzgases relativ zu dem Konditionierungsgas in dem gemischten Fluss zwischen 0 und weniger als 100 Volumenprozent liegt. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Zusatzgases relativ zu dem Konditionierungsgas zwischen 0,05 und 80 %. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Zusatzgases relativ zu dem Konditionierungsgas zwischen 0,25 und 20 %. Bei dem veranschaulichten Beispiel kommuniziert die Zusatzgasleitung 310 mit der Flusssteuerung 304, mit der auch die Konditionierungsgasquelle 290 kommuniziert. Bei diesem Beispiel lässt man das Konditionierungsgas - oder eine Mischung oder ein Gemisch des Konditionierungsgases und des Zusatzgases - über eine gemeinsame Gaseinlassleitung 314 zu dem Säulenabschnitt 296 fließen. Man wird verstehen, dass beliebige der hierin beschriebenen und/oder in 1 veranschaulichten anderen Konditionierungsgasquellen ebenfalls einer Zusatzgasquelle zugeordnet sein können, um einen gemischten Fluss aus Konditionierungsgas und Zusatzgas zu einer gegebenen Stelle des MS-Systems 100 einzurichten.
Zusätzlich dazu, dass sie mit Komponenten des Massenspektrometers 104 und des Konditionierungsgassystems 108 eine Schnittstelle bildet, kann die Systemsteuerung 168 dazu konfiguriert sein, verschiedene Aspekte des GC 230 zu steuern und/oder zu überwachen, beispielsweise eine Probeneinbringung in die Säule 246, Säulenleckageereignisse, Druckeinstellungen, Temperatureinstellungen oder variierende Temperaturprofile, die durch die Heizvorrichtung 250 implementiert werden, Betrieb des Gasdetektors 272 (falls vorhanden), Erfassung (Gewinnung) und Analyse von Signalen von dem Gasdetektor 272, Erzeugung und Anzeige von Spektren oder Chromatogrammen, die von dem Gasdetektor 272 abgeleitet sind, und so weiter. Für diese Zwecke ist die Systemsteuerung 168 schematisch so veranschaulicht, dass sie über eine Kommunikationsverbindung 318, die verdrahtet oder drahtlos sein kann und die eine oder mehrere zweckgebundene Kommunikationsverbindungen mit einzelnen Komponenten des GC 230 darstellen kann, in Signalkommunikation mit dem GC 230 steht. Man kann erkennen, dass die in 1 schematisch gezeigte Systemsteuerung 168 eine oder mehrere Einrichtungen oder Vorrichtungen zum Koordinieren oder Synchronisieren der verschiedenen Operationen des Massenspektrometers 104 und des GC 230 sowie des Konditionierungsgassystems 108 darstellen kann.
Das MS-System 100 umfasst eine Einrichtung (oder Vorrichtung) zum Betreiben des MS-Systems 100 in einem analytischen Modus. In dem analytischen Modus verarbeitet das MS-System 100 eine oder mehrere Proben, um ein oder mehrere Massenspektren oder Chromatogramme zu erzeugen, aus denen Informationen bezüglich Analyten der Probe(n) erhalten werden können. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung zum Betreiben in dem analytischen Modus dazu konfiguriert sein, einen Probenfließweg durch die Probenschnittstelle 112 und in die Ionisationskammer 136 einzurichten. Als Beispiel wird die Probe in die Ionisationskammer 136 eingebracht, und die Ionisationsvorrichtung 140 wird dahin gehend betrieben, Analytionen aus der Probe zu erzeugen. Die Analytionen werden in den Massenanalysator 124 transportiert, der die Ionen nach Masse sortiert - und je nach dem Entwurf möglicherweise eine oder mehrere Iterationen einer Ionenfragmentierung durchführt - wie Fachleuten einleuchten wird. Die resultierenden anhand ihrer Masse unterschiedenen Ionen werden anschließend zu dem Ionendetektor 128 transportiert, der üblicherweise dazu konfiguriert ist, die Ionenströme in elektrische Signale umzuwandeln. Die elektrischen Signale werden zur Verarbeitung und Erzeugung eines Massenspektrums oder Chromatogramms an einen Datenanalysator übertragen, der durch die Systemsteuerung 168 schematisch dargestellt ist. Demgemäß kann die Einrichtung zum Betreiben in dem analytischen Modus eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: die Probenschnittstelle 112; die Ionisationskammer 136; andere Komponenten des MS-Systems 100, die bei der Verarbeitung von Proben und der Erzeugung von Massenspektren oder Chromatogrammen verwendet werden; eine oder mehrere Gasflusssteuerungen, je nach Bedarf, die anhand einer manuellen (Nutzer-) Eingabe betrieben werden können oder anhand einer elektronischen oder computergestützten Steuerung halbautomatisiert oder vollautomatisiert sein können; und/oder elektronische Hardware-, Firmware- und/oder Softwaremodule, wie sie durch die Systemsteuerung 168 in 1 schematisch dargestellt sind. Eine manuelle Eingabe kann ein physisches Manipulieren eines Ventils oder einer anderen Vorrichtung beinhalten. Eine manuelle Eingabe kann alternativ oder zusätzlich dazu ein Drücken eines Knopfes, ein Bedienen eines Schalters oder ein Eingeben von Informationen auf einem Bedienfeld beinhalten, das mit der Systemsteuerung 168 kommuniziert oder derselben zugeordnet ist, wobei der elektronische Prozessor 176 oder eine andere Komponente der Systemsteuerung 168 als Reaktion darauf ein Steuersignal an eine entsprechende Komponente der Einrichtung zum Betreiben in dem analytischen Modus sendet.
Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das MS-System 100 eine Schnittstelle mit dem GC 230 bildet, kann der analytische Modus ein Betreiben der Probeneinbringvorrichtung 238 dahin gehend umfassen, dass sie eine Probe und ein Trägergas in die Säule 246 injiziert und dadurch ein Fließen der Probe und des Trägergases durch die Säule 246 einrichtet. In diesem Fall wird der Probenfließweg (oder Probe/Trägergas-Fließweg) teilweise durch die Säule 246 definiert. Unterschiedliche Komponenten der Probe werden durch die stationäre Phase der Säule 246 gemäß bekannten chromatographischen Retentionsprinzipien getrennt, und man lässt das daraus resultierende Gemisch aus getrennten Analytfraktionen und Trägergas durch die Säule 246, durch die Probenschnittstelle 112 und in die Ionisationskammer 136 fließen. Anschließend wird die Probe auf die oben beschriebene Weise in dem MS-System 100 verarbeitet. Demgemäß kann die Einrichtung zum Betreiben in dem analytischen Modus bei diesen Ausführungsbeispielen eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: die Probeneinbringvorrichtung 238, die Trägergasquelle 242; die Trägergasleitung 264; und/oder die Säule 246.
Das MS-System 100 umfasst ferner eine Einrichtung (oder Vorrichtung) zum Betreiben des MS-Systems 100 in einem Konditionierungsmodus. In dem Konditionierungsmodus wird das MS-System 100 dahin gehend betrieben, über einen oder mehrere oben beschriebene Konditionierungsgasfließwege ein Konditionierungsgas in das Massenspektrometer 104 fließen zu lassen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus dazu konfiguriert sein, einen Konditionierungsgasfließweg von der Konditionierungsgasquelle 204 und/oder 212, durch die Konditionierungsgasleitung 208, 216, 220 und/oder 224 und in das Massenspektrometer 104 einzurichten. Demgemäß kann die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: das Konditionierungsgassystem 108, die Konditionierungsgasquelle 204 und/oder 212; die Konditionierungsgasleitung 208, 216, 220 und/oder 224 und nach Bedarf beliebige andere Gaskanäle, um das Konditionierungsgas zu einer oder mehreren gewünschten Stellen des Massenspektrometers 104 zu leiten; nach Bedarf eine oder mehrere Gasflusssteuerungen (z. B. 156), die wie oben beschrieben manuell betrieben, halbautomatisiert oder vollautomatisiert sein können; und/oder elektronische Hardware-, Firmware- und/oder Softwaremodule, wie sie durch die Systemsteuerung 168 in 1 schematisch dargestellt sind. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen das MS-System 100 eine Schnittstelle mit dem GC 230 bildet, kann die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus alternative oder zusätzliche Konditionierungsgasquellen 282 und/oder 290, zugeordnete Konditionierungsgasleitungen 284 und/oder 292 und nach Bedarf beliebige andere Gaskanäle; und/oder andere Flusssteuerungen (z. B. 268, 304) umfassen. Die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus kann auch eine oder mehrere Zusatzgasquellen 308 und zugeordnete Zusatzgasleitungen 310 umfassen, wie oben beschrieben.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Effektivität des Konditionierungsgases optimiert werden, indem Wärmeenergie zu dem Konditionierungsgas gegeben und/oder dessen Temperatur gesteuert wird. Demgemäß kann die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus je nach dem Konditionierungsgasfließweg durch das MS-System 100 auch zum Steuern einer oder mehrerer der folgenden Temperaturen konfiguriert sein: der Temperatur der Säule 246 und/oder eines Inneren des GC-Gehäuses 234 (z. B. eines Ofens); der Temperatur der Probenschnittstelle 112; der Temperatur der Ionisationskammer 136; der Temperatur des Massenanalysators 124; und/oder der Temperatur des Ionendetektors 128. Temperatursteuerung kann somit durch Betreiben der Heizvorrichtung 250 und/oder des Heizsystems 164 bewerkstelligt werden, die bzw. das durch die Systemsteuerung 168 gesteuert werden kann und einem programmierten Temperaturprofil folgen kann. Bei einem Beispiel ist die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus dazu konfiguriert, die Ionisationskammer 136 auf einer Temperatur bis zu den Versagensgrenzen der Metalloberflächen der Ionisationskammer 136 zu halten. Bei einem anderen Beispiel ist die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus dazu konfiguriert, die Ionisationskammer 136 auf einer Temperatur zwischen -20°C und 800°C zu halten.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Effektivität des Konditionierungsgases optimiert werden, indem man dem Konditionierungsgas Energie zugibt, um die Konditionierungsgasmoleküle zu einem energetischen Zustand (z. B. einem Rydberg- oder metastabilen Zustand) anzuregen (oder zu energetisieren) oder um die Konditionierungsgasmoleküle zu ionisieren. Die Ionisationsvorrichtung 140 kann zu diesem Zweck beispielsweise dahin gehend betrieben werden, Elektronen zu erzeugen, die mit den Konditionierungsgasmolekülen interagieren.
Die Einrichtung zum Betreiben des MS-Systems 100 in dem Konditionierungsmodus kann dazu konfiguriert sein, jeweilige Flüsse (z. B. Flussraten) des Trägergases und des Konditionierungsgases in den Säuleneinlass 252 oder in das Massenspektrometer 104 zu regeln. Der Anteil des Trägergases relativ zu dem Konditionierungsgas, die in den Säuleneinlass 252 fließen, kann zwischen 0 und weniger als 100 % liegen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Einrichtung zum Betreiben des MS-Systems 100 in dem Konditionierungsmodus dazu konfiguriert sein, jeweilige Flüsse des Zusatzgases und des Konditionierungsgases zu regeln. Der Anteil des Zusatzgases relativ zu dem Konditionierungsgas, die durch eine bestimmte Gasleitung fließen, kann zwischen 0 und weniger als 100 % liegen. Die Einrichtung zum Betreiben des MS-Systems 100 in dem Konditionierungsmodus kann dazu konfiguriert sein, zu bestimmen, ob das MS-System 100 in dem Konditionierungsmodus betrieben werden sollte, oder dazu, jeweilige Flüsse des Konditionierungsgases und des Trägergases in das Massenspektrometer 104 auf der Basis eines Vergleichs eines Chromatogramms, das ausgehend von dem Ionendetektor 128 aus einer Analyse einer Probe erzeugt wurde, mit einem Chromatogramm, das ausgehend von dem Gasdetektor 272 aus derselben Analyse erzeugt wurde, zu regeln.
Die Einrichtung zum Betreiben des MS-Systems 100 in dem Konditionierungsmodus kann für einen nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Betrieb, einen erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Betrieb oder beides konfiguriert sein. Bei nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus eine Einrichtung (oder Vorrichtung) zum Umschalten des MS-Systems 100 zwischen dem analytischen Modus und dem Konditionierungsmodus umfassen. Die Einrichtung zum Umschalten kann eine oder mehrere Gasflusssteuerungen und/oder die Systemsteuerung 168 umfassen, wie oben beschrieben wurde.
Die Einrichtung zum Betreiben in dem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsmodus kann dazu konfiguriert sein, einen oder mehrere Parameter des MS-Systems 100 auszuwerten und auf der Basis des Wertes des Parameters zu bestimmen, ob das MS-System 100 in dem Konditionierungsmodus betrieben werden sollte (oder äquivalent dazu von dem analytischen Modus in den Konditionierungsmodus geschaltet werden sollte). Beispiele von Parametern, die ausgewertet werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, die Anzahl von Malen, die das MS-System 100 oder eine Komponente desselben (z. B. Massenspektrometer 104, Ionenquelle 120, Säule 246) in dem analytischen Modus betrieben wurde, bevor der Parameter ausgewertet wurde (oder seit dem letzten Mal, dass der Parameter ausgewertet wurde, oder seit dem letzten Mal, dass der Konditionierungsmodus implementiert wurde); wieviel Zeit vor dem Auswerten des Parameters verstrichen ist (oder wieviel Zeit verstrichen ist, seit der Parameter zuletzt ausgewertet wurde oder seit der Konditionierungsmodus zuletzt implementiert wurde); eine Qualität eines Chromatogramms (oder Massenspektrums), das unter vorbestimmten Betriebsbedingungen seitens des MS-Systems erzeugt wurde; eine Messung einer Häufigkeit von Ionen eines oder mehrerer ausgewählter Masse-Ladung-Verhältnisse, die während des Betriebs in dem analytischen Modus oder Konditionierungsmodus vorgenommen wurde; und/oder das Vorliegen von Stationäre-Phase-Material, das von einem Stationäre-Phase-Träger der Säule getrennt ist (d. h. Nachweis eines Säulenblutens). Die Qualität des Chromatogramms kann eine beliebige Metrik (z. B. Signal/Rausch-Verhältnis) umfassen, die auf eine Verschlechterung der Signalantwort oder ein anderes Leistungsfähigkeitskriteriums des MS-Systems 100 hinweist. Parameter wie beispielsweise die Qualität des Chromatogramms und die Häufigkeit von Fremdstoffionen können mit Referenzparametern verglichen werden, die in der Datenbank 180 der Systemsteuerung 168 gespeichert sind, um die Bestimmung dessen, ob der Konditionierungsmodus betrieben werden sollte, zu unterstützen. Messungen der Häufigkeit ausgewählter Ionen können während eines Betriebs in dem Konditionierungsmodus erfolgen, um eine Anpassung bestimmter Betriebsparameter des Konditionierungsmodus, beispielsweise des Pegels an zugegebenem Konditionierungsgas, zu ermöglichen. Die Auswertung eines oder mehrerer Parameter des MS-Systems 100 zum Zweck des Bestimmens, ob in dem Konditionierungsmodus betrieben werden sollte, kann seitens der Leistungsfähigkeitsauswertungssoftware 188 der Systemsteuerung 168 vorgenommen oder verwaltet werden.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann bzw. können einer oder mehrere der obigen Parameter manuell seitens eines Nutzers des MS-Systems 100 ausgewertet werden. Als Beispiele kann der Nutzer das Alter und/oder die Anzahl der Verwendungen einer oder mehrerer Komponenten des MS-Systems 100 nachverfolgen, von denen man weiß, dass sie die Leistungsfähigkeit des MS-Systems 100, nachdem es dem Konditionierungsvorgang unterzogen wurde, verbessern oder wiederherstellen. Der Nutzer kann eine visuelle Prüfung eines Chromatogramms oder Massenspektrums, das von einer Probenanalyse oder einer Hintergrundanalyse erhalten wurde, vornehmen und bestimmen, dass das MS-System 100 konditioniert werden muss. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das MS-System 100 dazu konfiguriert sein, den Nutzer zu befähigen, das MS-System 100 zu jeglichem gewünschten Zeitpunkt oder gemäß einem vorbestimmten Wartungszeitplan in den Konditionierungsmodus zu schalten.
Falls bestimmt wird, dass das MS-System 100 in dem Konditionierungsmodus betrieben werden sollte, kann die Einrichtung zum Betreiben in dem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsmodus dazu konfiguriert sein, auf der Basis dieser Bestimmung (oder ansprechend darauf) eine Handlung vorzunehmen. Als Beispiele kann die Handlung ein Umschalten des Betriebs des MS-Systems 100 in den Konditionierungsmodus, ein Planen eines Zeitpunkts zum Umschalten des Betriebs des MS-Systems 100 in den Konditionierungsmodus, ein Modifizieren eines vorab festgelegten Zeitpunkts zum Umschalten des Betriebs des MS-Systems 100 in den Konditionierungsmodus und/oder ein Erstellen einer für einen Nutzer lesbaren Angabe, dass das MS-System 100 in dem Konditionierungsmodus betrieben werden sollte, umfassen. Eine für einen Nutzer lesbare Angabe kann beispielsweise einen hörbaren oder visuellen Alarm, eine visuelle Angabe oder Nachricht, die auf einem Nutzerbedienfeld des MS-Systems 100 oder auf einem mit dem MS-System 100 kommunizierenden Anzeigebildschirm angezeigt wird, eine an einen Nutzer gesendete Elektronische-Post-Nachricht usw. umfassen.
Bei prozessgekoppelten Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung zum Betreiben in dem Konditionierungsmodus eine Einrichtung (oder Vorrichtung) zum Regeln jeweiliger Flüsse des Trägergases und des Konditionierungsgases in das Massenspektrometer 104, während das MS-System 100 aktiv eine Probenanalyse vornimmt, umfassen. Die Einrichtung zum Regeln kann eine oder mehrere Gasflusssteuerungen und/oder die Systemsteuerung 168 umfassen, wie oben beschrieben. Die Einrichtung zum Regeln kann dazu konfiguriert sein, die jeweiligen Flüsse derart zu regeln, dass der Anteil des in das Massenspektrometer fließenden Konditionierungsgases zwischen mehr als 0 und weniger als 100 Volumenprozent liegt. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Konditionierungsgases zwischen 0,02 % und 50 %. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Konditionierungsgases zwischen 0,05 % und 40 %. Bei einem anderen Beispiel liegt der Anteil des Konditionierungsgases zwischen 0,25 % und 10 %. Wie zuvor angemerkt wurde, können diese Bandbreiten auch für den nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Modus gelten. Die Einrichtung zum Regeln kann dazu konfiguriert sein, den Fluss des Konditionierungsgases auf einer konstanten Flussrate zu halten, während die Temperatur der Säule 246 durch die Heizvorrichtung 250 direkt oder indirekt variiert wird. Beispielsweise kann die Systemsteuerung 268 die Temperatur überwachen und bewirken, dass eine oder mehrere Flusssteuerungen die Gasflussrate nach Bedarf anpassen.
Wie die oben beschriebene Einrichtung zum Betreiben in dem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsmodus kann die Einrichtung zum Regeln jeweiliger Flüsse des Trägergases und des Konditionierungsgases in das Massenspektrometer 104, während es sich in dem erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Modus befindet, auf einem Auswerten eines oder mehrerer Parameter des MS-Systems 100 beruhen. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Parametern umfassen andere Beispiele von Parametern, die ausgewertet werden können, eine Messung einer Häufigkeit von Ionen eines oder mehrerer ausgewählter Masse-Ladung-Verhältnisse, die vorgenommen wird, während das MS-System 100 dahin gehend betrieben wird, eine Probenanalyse vorzunehmen; die Zusammensetzung einer Probenmatrix, die durch die Säule 246 fließt oder dazu gebracht werden soll, durch dieselbe zu fließen; die Zusammensetzung einer in der Säule 246 getragenen stationären Phase; einen Innendurchmesser der Säule 246; und/oder die Reaktivität einer oder mehrerer Komponenten der Probenmatrix mit dem Konditionierungsgas, sie sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Wie oben angemerkt wurde, kann die Auswertung des Parameters bzw. der Parameter durch die Leistungsfähigkeitsauswertungssoftware 188 und/oder die Verwendung von Daten, die in der Datenbank 180 der Systemsteuerung 168 gespeichert sind, unterstützt werden.
Eine der Herausforderungen einer Zugabe eines Konditionierungsgases zu dem MS-System 100 besteht darin, zu wissen, wie das Konditionierungsgas relativ zu dem Trägergas zugegeben wird. Dies gilt besonders dann, wenn geringere Gasflüsse implementiert werden (z. B. 0,005 ml/min). Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die relative Menge an zugegebenem Konditionierungsgas auf der Basis der Rate gewählt werden, mit der ein Fremdstoff bzw. Fremdstoffe in die Ionenquelle 120 eingebracht wird bzw. werden. Allgemein werden für größere Mengen an Fremdstoff(en) größere Mengen an Konditionierungsgas zugegeben. Für verschiedene Experimente, insbesondere routinemäßige Experimente, ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, den Pegel an Konditionierungsgas einheitlich einzustellen. Bei manchen Ausführungsbeispielen wird der Pegel an Konditionierungsgas auf der Basis des Verhältnisses der Häufigkeit von Trägergas zur Häufigkeit von Konditionierungsgas eingestellt. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden die Mengen (z. B. Flussraten, Drücke) von Konditionierungsgas und Trägergas durch das MS-System 100, beispielsweise durch die in 1 veranschaulichte Systemsteuerung 168, elektronisch gesteuert. Bei derartigen Ausführungsbeispielen kann der Pegel an Konditionierungsgas im Rahmen einer Selbstabstimmfunktion des MS-Systems 100 automatisch eingestellt werden. 2 veranschaulicht eine Massenspektralmessung eines Konditionierungsgases (bei diesem Beispiel Wasserstoff, m/z = 2) und eines Trägergases (bei diesem Beispiel Helium, m/z = 4), die man ein MS-System 100 durchlaufen lässt. Im Einzelnen wurde die Messung der 2 aus dem in dem nachstehenden Beispiel 7 beschriebenen Experiment erhalten. Demgemäß kann die Einrichtung zum Regeln jeweiliger Flüsse des Trägergases und des Konditionierungsgases in das Massenspektrometer 104 dazu konfiguriert sein, auf der Basis eines gewünschten Verhältnisses der Häufigkeit von Konditionierungsgasionen zur Häufigkeit von Trägergasionen, wie sie durch ein Betreiben der Ionenquelle 120, des Massenanalysators 124 und des Ionendetektors 128 gemessen werden, eine Regelung durchzuführen. Überdies kann die Einrichtung zum Regeln der jeweiligen Flüsse dazu konfiguriert sein, ein gemessenes Verhältnis der Häufigkeit von Konditionierungsgasionen zur Häufigkeit von Trägergasionen mit dem gewünschten Verhältnis zu vergleichen, um zu bestimmen, ob eine Verhältnisdifferenz zwischen dem gemessenen Verhältnis und dem gewünschten Verhältnis außerhalb einer gewünschten Bandbreite liegt, und sie kann dazu konfiguriert sein, den Fluss des Konditionierungsgases relativ zu dem Trägergas in das Massenspektrometer 104 anzupassen, um die Verhältnisdifferenz innerhalb der gewünschten Bandbreite zu halten. Beispielsweise können gewünschte Verhältnisse mit bestimmten Experimenten und/oder verschiedenen Stufen eines gegebenen Experiments korrelieren und in Nachschlagtabellen vorgesehen sein, die in der Datenbank 180 gespeichert sind und auf die mittels Hardware-, Firmware- und/oder Softwarekomponenten der Systemsteuerung 168 zugegriffen werden kann.
Bei manchen Ausführungsbeispielen, beispielsweise dem nachstehenden BEISPIEL 8, wird ein Konditionierungsgas wie beispielsweise Wasserstoff als Trägergas zum Transportieren der Probe durch die Säule 246 verwendet, und ein Zusatzgas wie beispielsweise Helium wird entweder in Fließrichtung vor dem oder an dem Massenspektrometer 104 zu dem Wasserstoff oder anderen Trägergas gegeben. Das Konditionierungsgassystem 108 oder die sonstige Einrichtung oder Vorrichtung kann dazu verwendet werden, das Fließen des Zusatzgases in das Massenspektrometer 104 relativ zu dem Fließen des Konditionierungsgases in die Ionisationskammer 136 zu regeln. Bei diesen Ausführungsbeispielen können viele der oben beschriebenen Auswertungsaufgaben erfüllt werden. Das Massenspektrometer 104 kann dahin gehend betrieben werden, ein Verhältnis der Häufigkeit von Trägergasionen zur Häufigkeit von Zusatzgasionen zu messen, und das Fließen des Zusatzgases relativ zu dem Fließen des Konditionierungsgases kann auf der Basis des gemessenen Verhältnisses geregelt werden.
BEISPIEL 1 - nicht-erfindungsgemäße prozessentkoppelte Konditionierung
Bei diesem Beispiel wurde ein stark verunreinigtes MS-System 100, das mit dem in 1 gezeigten übereinstimmt und an das ein GC 230 angeschlossen ist, einem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsvorgang unterzogen. Als Konditionierungsgas wurde Wasserstoff ausgewählt. Ein Strom von Wasserstoff wurde durch die Öffnung der Probenschnittstelle 112, die normalerweise für CI-Reaktantgas verwendet wird, eingebracht und dadurch in die Ionisationskammer 136 und den Quadrupol des Massenspektrometers 104 geleitet. Die Flussrate des zugegebenen Wasserstoffs betrug 0,1 ml/min. Die Temperatur der Ionenquelle betrug 350°C und die Temperatur des Quadrupols betrug 200°C. Das Fließen von Wasserstoff erfolgte sechzehn Stunden lang, wobei der Draht im Dauerbetrieb bei 150 µA lag. Vor dem Konditionieren wurde das MS-System 100 mit aktivem Massenspektrometer 104, jedoch ohne Probe betrieben, um die Hintergrundspezies, die man verdächtigte, das MS-System 100 zu verunreinigen, zu analysieren. 3A ist das resultierende Massenspektrum. Die Ionenmassen, die als häufig vorkommend gezeigt sind, sind diejenigen, die üblicherweise nicht-analytischen oder Hintergrundmolekülen zugeordnet sind. 3B ist ein nach der Konditionierung erzeugtes Hintergrundmassenspektrum. Auf der gleichen Skala wie das Spektrum der 3A scheinen die Hintergrundspezies (z. B. m/z = 45,1, 78,1, 134,9 usw.) eliminiert worden zu sein. 3C ist dasselbe Massenspektrum wie 3B, jedoch auf einer gedehnten Skala. 3C zeigt eine beträchtliche Verringerung der Häufigkeit der Hintergrundspezies.
BEISPIEL 2 - nicht-erfindungsgemäße prozessentkoppelte Konditionierung
4A ist ein rekonstruiertes Totalionenchromatogramm (RTIC bzw. TIC) als Funktion der Zeit (Minuten), das daraus erzeugt wurde, ein MS-System 100 in Übereinstimmung mit dem in 1 veranschaulichten zu betreiben, ohne jeglichen Konditionierungsvorgang. 4A zeigt, dass eine fortgesetzte Nutzung des MS-Systems 100 ohne den hierin offenbarten Konditionierungsvorgang zu einer langsamen Verbesserung über einen Zeitraum von Stunden führt. Wie ebenfalls in 4A gezeigt ist, erreicht das System einen asymptotischen Zustand, in dem zusätzliche Nutzungszeit zu wenig Verbesserung im Hintergrund führt. 4B ist ein weiteres RTIC desselben MS-Systems 100, jedoch wurde das MS-System 100 nach 240 Minuten zwei Stunden lang mit dem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsvorgang behandelt, wobei Wasserstoff als Konditionierungsmittel verwendet wurde. Der Hintergrund wurde anschließend erneut untersucht, und es wurde festgestellt, dass er über den projizierten RTIC-Wert hinweg um das 50fache gesunken ist, wie in 4B gezeigt ist. Ein anschließender Konditionierungsvorgang bei 270 Minuten lieferte eine leichte Verbesserung, wie ebenfalls in 4B gezeigt ist.
BEISPIEL 3 - nicht-erfindungsgemäße prozessentkoppelte Konditionierung
5A - 5E sind Ionenchromatogramme als Funktion der Zeit für die einzelnen Ionenmassen 55-u (aus Kohlenwasserstoffsubstanzen bei dem MS-System 100), 105-u (aus aromatischen Komponenten), 91-u (aus aromatischen Komponenten), 215-u (aus schwereren, auf die Probenmatrix bezogenen Komponenten) und 207-u (aus der mit dem System verbundenen GC-Kapillarsäule). Diese Chromatogramme wurden erzeugt, indem ein MS-System 100 betrieben wurde, das mit dem in 1 veranschaulichten übereinstimmt, und indem das MS-System 100 nach etwa 250 und 270 Minuten dem Konditionierungsvorgang unterzogen wurde. 5A - 5E zeigen, dass nicht alle Ionen unter dem Konditionierungsvorgang denselben Ursprung oder dasselbe Verhalten aufweisen, sodass eine Überwachung und Modifizierung des Konditionierungsvorgangs bei einem gegebenen MS-System 100 ratsam sein kann. Die kleinsten Gewinne wurden für das 207-u-Ion erzielt, da dieses Ion aus der Säule ständig erneuert wird, was darauf hindeutet, dass der Konditionierungsvorgang häufiger ausgeführt werden sollte, um diese Komponente zu beseitigen.
BEISPIEL 4 - nicht-erfindungsgemäße prozessentkoppelte Konditionierung
6A ist ein rekonstruiertes Ionenchromatogramm für Einzelionenregistrierungserfassungen (SIM-Erfassungen) von Octafluomaphthalen in einem verunreinigten MS-System 100. Der Analyt ist bei annähernd 4,216 Minuten gerade noch als „Beule“ erkennbar, wie durch das Signal/Rausch-Verhältnis (SNR - signal-to-noise ratio) angegeben ist. 6B ist ein rekonstruiertes Ionenchromatogramm für SIM-Erfassungen von Octafluornaphthalen in demselben MS-System 100 wie in 6A, jedoch nach einer Behandlung mit dem nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten Konditionierungsvorgang unter Verwendung von Wasserstoff als Konditionierungsmittel. Das Hintergrundrauschen war im Wesentlichen beseitigt, wodurch ein klares Peak ohne einen Schwanz (Tail) verblieb, und es wird eine 50fache Zunahme des SNR angegeben. 6A und 6B zeigen, dass eine Anwendung des Konditionierungsvorgangs die Erfassung eines Analyten durch Verringern des Hintergrundes um ein interessierendes Ion herum oder durch Erhöhen oder Wiederherstellen der Leistungsfähigkeit verbessern kann.
BEISPIEL 5 - erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung
Dieses Beispiel beschreibt eine Analyse einer Probe von drei n-Alkan-Kohlenwasserstoffen in Isooctan, um die Auswirkung der Zugabe von Wasserstoff zu dem Helium, das in das Massenspektrometer eintritt, zu testen.
7 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines MS-Systems 700, das insbesondere für eine erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung konfiguriert ist und bei diesem Beispiel verwendet wird. Das MS-System 700 umfasst viele derselben Komponenten wie das in 1 veranschaulichte MS-System 100, der Einfachheit halber sind jedoch manche dieser Komponenten in 7 nicht veranschaulicht. Wie zwischen 1 und 7 sind ähnliche Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen. Das in 7 veranschaulichte MS-System 700 umfasst ein Massenspektrometer 104 und einen daran angeschlossenen GC 230. Das Massenspektrometer 104 umfasst eine Ionenquelle 120. Der GC 230 umfasst eine Probeneinbringvorrichtung 238, die mit einem eine Teilung/keine Teilung (einen Split/keinen Split) aufweisenden Einlass 304 ausgestattet ist, und eine Säule 246. Das MS-System 700 umfasst ferner eine erste Flusssteuerung 308 für das Konditionierungsgas und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 310, eine zweite Flusssteuerung 314 für ein Zusatzgas und eine zugeordnete Zusatzgasleitung 316 und eine dritte Flusssteuerung 320 und eine zugeordnete Gasauslassleitung 322. Die bei diesem Beispiel verwendeten Flusssteuerungen 308, 314, 320 waren programmierbare EPCs. Die Konditionierungsgasleitung 310 ist an einem außerhalb des GC-Gehäuses 234 befindlichen Punkt mittels einer beliebigen geeigneten Installationsstruktur wie beispielsweise eines Anschlussstücks (nicht gezeigt) mit der Zusatzgasleitung 316 verbunden. Die Gasauslassleitung 322 ist an einem in dem GC-Gehäuse 234 befindlichen Punkt mittels einer beliebigen geeigneten Installationsstruktur wie beispielsweise eines Anschlussstücks (nicht gezeigt) mit der Zusatzgasleitung 316 verbunden. Der Auslass der Säule 246 ist mit einem gespülten Anschlussstück 326 verbunden. Eine Gastransferleitung 330 verbindet das gespülte Anschlussstück 326 und die Ionenquelle 120 miteinander. Die Gastransferleitung 330 kann als Erweiterung der Säule 246 oder alternativ dazu als separate Gasleitung angesehen werden.
Bei diesem Beispiel war das Trägergas Helium, das Konditionierungsgas war Wasserstoff und das Zusatzgas war Helium. Das Helium-Trägergas wurde bei einem Druck von etwa 12,5 psi an den Einlass der Säule 246 geliefert. Das gespülte Anschlussstück 326 ermöglichte die Zugabe des Stroms von Wasserstoff und Zusatzhelium zu dem aus der Säule 246 fließenden Probe/Helium-Strom. Die erste Flusssteuerung 308 lieferte Wasserstoff bei 10,12 psi durch eine Drossel 334, wonach die Flussrate 0,067 ml/min betrug. Die zweite Flusssteuerung 314 lieferte Helium bei 3,76 psi bei einer Flussrate von 8,9 ml/min, um den Druck in dem gespülten Anschlussstück 326 zu regeln. Die dritte Flusssteuerung 320 wurde durch eine (nicht gezeigte) Drossel von der ersten und der zweiten Flusssteuerung 308, 314 zurück in den gemischten Helium/Wasserstoff-Strom geführt, um einen Teil des Helium/Wasserstoff-Gemischs (Pfeil 338) bei einem konstanten Fluss von 8,362 ml/min zu entlüften. Der Druck des Helium/Wasserstoff-Gemischs an der dritten Flusssteuerung betrug 2,0 psi. Während des chromatographischen Durchlaufs fließte der Heliumstrom von der Säule 246 mit einer Flussrate von 1,2 ml/min in das gespülte Anschlussstück 326, und der Einlassdruck des Helium-Trägergases in die Säule 246 und die Drücke in der ersten und der zweiten Flusssteuerung 308, 314 waren allesamt dahin gehend programmiert, bei den oben angegebenen Pegeln in dem gesamten Temperaturprogramm einen konstanten Fluss aufrechtzuerhalten. Wenn alle Flusssteuerungen 308, 314, 320 eingeschaltet waren, fließte das Helium/Wasserstoff-Gemisch mit Flussraten von 0,6 ml/min (He) und 0,005 ml/min (H₂) in das gespülte Anschlussstück 326. Das resultierende Helium/Wasserstoff-Gemisch trat mit 1,805 ml/min in die Ionenquelle 120 ein. Falls die erste Flusssteuerung 308 ausgeschaltet wird (d. h. ohne dass der 0,005ml/min-Wasserstoff ein Teil des in die Ionenquelle 120 eintretenden Stroms ist), tritt nur das 1,8 ml/min-Helium in die Ionenquelle 120 ein. Somit können anhand der in 7 veranschaulichten Konfiguration Proben ohne weiteres durchgeführt werden, wobei der bei diesem Beispiel verwendete Konditionierungsvorgang implementiert sein kann, aber nicht muss (d. h. der Wasserstofffluss ein- oder ausgeschaltet sein kann).
Um die Wirkung der Zugabe von Wasserstoff zu dem in das Massenspektrometer 104 eintretenden Helium zu testen, wurden mehrere Analysen einer Probe von drei n-Alkan-Kohlenwasserstoffen - im Einzelnen n-Tetradecan (n-C₁₄), n-Pentadecan (n-C₁₅) und n-Hexadecan (n-C₁₆) - in Isooctan, wobei jedes in einer Konzentration von 10 ng/µl vorlag, mit und ohne die Zugabe des Wasserstoffs durchgeführt. Diese Probe wurde gewählt, da sie eine hohe Konzentration relativ nicht-polarer Verbindungen ist, die sehr wenige Aktivitätsprobleme aufweisen, wenn überhaupt.

Die nachstehende TABELLE 1 führt die Instrumentenparameter für dieses Beispiel an. TABELLE 1 - Instrumentenparameter

Rampe	°C/min	°C	Halten Min
anfänglich		90	0,5
Rampe 1	20	325	2,75
Durchlaufzeit	15 min
Nachlauf	325°C/min für 3,5 min

Einlass	geteilt/ungeteilt
Temp	280°C
Modus	gepulster ungeteilter, konstanter Fluss
Fluss	1,2 ml/min
Pulsdruck	25 psi
Pulszeit	0,5 min
Spülzeit	0,5 min
Spülfluss	50 ml/min

Säule	DB-5MSUI Teil Nr. (122-5512UI)
Säule	Film von 15 m × 0,25 mm id × 0,25 µm
Auslassdruck	für konstanten MSD-Drosselfluss (anfängliche 3,75 psig) programmiert

Injektionsvolumen	1 µl

MSD	Agilent 5975C
Lösungsmittelverzögerung	2 min
Erfassungsmodus	SIM
SIM-Ionen	71, 85, 207
Verweildauer	10 msec
TID	EIN
Quad.temp	180°C
Quellentemp	230°C
Transferleitung	300°C
Abstimmung	abgestimmt, Gewinn 1

Flussumkehrvorr.	nach der Säule befindliches gespültes Anschlussstück mit Überdruckentlüftung
MSD-Drossel	Rohrstück von 1,0 m × 0,15 mm id aus inertem geschmolzenem Siliziumdioxid
Drosselfluss	konstanter Fluss von 1,8 ml/min
Flussumkehr	3,5 min, 325°C, 23,3 psig
Zugabe von H₂	als Ausgleich (Make-up) zugegeben
H2- Drossel	Rohrstück von 3,0 m × 0,05 mm id aus geschmolzenem Siliziumdioxid
H2-Druck	für einen konstanten Fluss von 5 µl/min H2 in MSD programmiert

8 ist ein TIC, das für dieses Beispiel typisch war, wenn Wasserstoff zugegeben wurde.

Es wurde eine Serie von zweiundzwanzig Wiederholungsdurchläufen der Probe vorgenommen, wobei kein Wasserstoff als Kontrolle zugegeben wurde. Da die Säule 246 bis zu 325°C programmiert wurde und eine relativ neue Säule war, wurde erwartet, dass die Quellenverunreinigung aus einem Säulenbluten dazu führt, dass die Antwort (das Ansprechen) serieller Injektionen abnimmt. Diese Verschlechterung der Leistungsfähigkeit wurde tatsächlich so beobachtet wie dies in den in der nachstehenden TABELLE 2 bereitgestellten Antwortdaten (Ansprechdaten) gezeigt ist. TABELLE 2 - unbearbeitete Integratorbereiche für 22 aufeinanderfolgende Durchläufe der Probe ohne zugegebenen Wasserstoff

Durchlauf Nr.	n-C₁₄-Bereich	n-C₁₅-Bereich	n-C₁₆-Bereich
1	6527940	6684730	67316710
2	6163040	6365260	6411940
3	6068450	6265900	6323490
4	5985550	6192020	6253440
5	5920670	6126290	6178460
6	5913440	6103720	6171680
7	5925520	6112470	6168160
8	5858280	6047730	6099580
9	5871950	6049400	6121840
10	5812020	5989770	6056490
11	5820170	6004660	6047150
12	5748320	5937110	6000790
13	5761850	5940150	6009640
14	5718320	5896430	5957680
15	5726420	5906800	5961500
16	5725410	5909500	5978280
17	5704120	5894010	5944330
18	5658460	5836330	5909420
19	5588440	5766990	5836070
20	5548320	5731290	5806550
21	5577990	5766070	5833330
22	5536550	5723560	5785420

9 ist eine graphische Darstellung der Daten aus TABELLE 2, die auf die erste Injektion normiert sind und für die drei Verbindungen graphisch dargestellt sind. 9 zeigt, dass die Antwort für alle drei Verbindungen 15 % abfällt.

Die Serie von Analysen wurde wiederholt, jedoch wurde dieses Mal der Wasserstoff bei 0,005 ml/min zugegeben, wie oben beschrieben wurde. Die Antwortdaten sind in der nachstehenden TABELLE 3 bereitgestellt. 10 ist eine graphische Darstellung der Daten aus TABELLE 3, die auf die erste Injektion normiert sind und für die drei Verbindungen graphisch dargestellt sind. TABELLE 3 und 10 zeigen, dass die Antwort nun für alle drei Verbindungen konstant blieb, was zeigte, dass die Zugabe von Wasserstoff die Verschlechterung der Antwort (des Ansprechens) eliminierte. TABELLE 3 - unbearbeitete Integratorbereiche für 21 aufeinanderfolgende Durchläufe der Probe mit 5 µl/min zugegebenem Wasserstoff

Durchlauf Nr.	n-C₁₄-Bereich	n-C₁₅-Bereich	n-C₁₆-Bereich
1	5650320	5795110	5814900
2	5590770	5714370	5751740
3	5529930	5650690	5680710
4	5511490	5634980	5669660
5	5530050	5658120	5687170
6	5498250	5611980	5650740
7	5471190	5596170	5633590
8	5445580	5570350	5609500
9	5448140	5573710	5609970
10	5505020	5629310	5677190
11	5578850	5715670	5760110
12	5556950	5680140	5714160
13	5604790	5740080	5786420
14	5602550	5742070	5766270
15	5622990	5766140	5806920
16	5631060	5770860	5804230
17	5634590	5760410	5819640
18	5683250	5807250	5871830
19	5598700	5740670	5794060
20	5661630	5797440	5843810
21	5681120	5813190	5860870

BEISPIEL 6 - erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung
Dieses Beispiel beschrieb eine Analyse einer Probe halbflüchtiger Schmutzstoffe. Manche dieser Verbindungen sind polar und weisen Aktivitätsprobleme auf.
11 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines MS-Systems 1100, das insbesondere für eine erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung konfiguriert ist und bei diesem Beispiel verwendet wird. Das MS-System 1100 umfasst viele derselben Komponenten wie das in 1 veranschaulichte MS-System 100, obwohl manche dieser Komponenten der Einfachheit halber in 11 nicht veranschaulicht sind. Im Vergleich zu 1 und 7 sind ähnliche Komponenten in 11 mit denselben Bezugszeichen versehen. Das in 11 veranschaulichte MS-System 1100 umfasst eine erste Flusssteuerung 308 für das Konditionierungsgas und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 310 sowie eine zweite Flusssteuerung 314 für ein Zusatzgas und eine zugeordnete Zusatzgasleitung 316. Die bei diesem Beispiel verwendeten Flusssteuerungen 308, 314 waren programmierbare EPCs. Die Konditionierungsgasleitung 310 ist anhand einer beliebigen geeigneten Installationsstruktur wie beispielsweise eines Anschlussstücks (nicht gezeigt) an einem außerhalb des GC-Gehäuses 234 liegenden Punkt mit der Zusatzgasleitung 316 verbunden. Bei diesem Beispiel liegen die Analyten in einer sehr niedrigen Konzentration von 200 pg/µl vor. Da bei niedrigen Pegeln chromatographische Verluste mancher der aktiven Verbindungen auftreten können, verwendete das MS-System 1100 einen deaktivierten Nachsäulen-Flussteiler 1104 und einen außerhalb des GC-Gehäuses 234 befindlichen FID 272. Demgemäß ist der Auslass der Säule 246 mit dem gespülten Teiler 1104 verbunden. Eine erste Gasauslassleitung 1108 verbindet den gespülten Teiler 1104 und die Ionenquelle 120. Die erste Gasauslassleitung 1108 kann man als Erweiterung der Säule 246 oder alternativ als separate Gastransferleitung ansehen. Eine zweite Gasauslassleitung 278 verbindet den gespülten Teiler 1104 und den FID 272. Der Flussteiler (Strömungsteiler) 1104 teilt das Säuleneffluat gleichmäßig zwischen dem Massenspektrometer 104 und dem FID 272. Die FID-Antwort ist sehr stabil und verändert sich nicht über die Zeit hinweg. Der FID 272 stellt somit einen hervorragenden Bezugspunkt zum Nachverfolgen von Antwortänderungen bei dem Massenspektrometer 104 dar, sogar für Verbindungen mit variablen Verlustgraden in dem Einlass.
Bei diesem Beispiel war das Trägergas Helium, das Konditionierungsgas war Wasserstoff und das Zusatzgas war Helium. Das Helium-Trägergas wurde mit einem Druck von etwa 25 psi an den Einlass der Säule 246 geliefert und fließte mit einer konstanten Rate von 0,95 ml/min durch die Säule 246. Die erste Flusssteuerung 308 lieferte durch eine Drossel 334 Wasserstoff, wonach die Flussrate 0,08 ml/min betrug. Die zweite Flusssteuerung 314 lieferte Helium als Make-up-Gas (Spülgas) mit einem konstanten Druck von 2 psig und einer Flussrate von 3,05 ml/min an den Flussteiler 1104. Folglich fließte das Helium jeweils mit 2 ml/min zu dem Massenspektrometer 104 und dem FID 272. Da die (nicht gezeigten) Drosseln von dem Flussteiler 1104 zu dem Massenspektrometer 104 und FID 272 in dem Ofen (dem erhitzten GC-Gehäuse 234) vorliegen und der Flussteiler 1104 durch die zweite Flusssteuerung 314 auf einem konstanten Druck gehalten wird, fiel das Fließen von Helium zu dem Massenspektrometer 104 bzw. dem FID 272 von 2 ml/min bei der anfänglichen Ofentemperatur von 40°C auf 0,67 ml/min bei 320°C. Jedoch blieb die das Massenspektrometer 104 erreichende Wasserstoffmenge konstant bei 0,004 ml/min. Somit können anhand der in 11 veranschaulichten Konfiguration Proben ohne weiteres durchgeführt werden, wobei der bei diesem Beispiel verwendete Konditionierungsvorgang implementiert sein kann, aber nicht muss (d. h. der Wasserstofffluss ein- oder ausgeschaltet sein kann).

Die nachstehende TABELLE 4 führt die Instrumentenparameter für dieses Beispiel auf. TABELLE 4 - Instrumentenparameter

Rampe	°C/min	°C	Halten Min
anfänglich		40	2,5
Rampe 1	25	320	2,8
Durchlaufzeit	16,5 min
Nachlauf	entfällt °C/min für 0 min

Einlass	Mehrmoden
Temp	320°C
Modus	gepulster ungeteilter, konstanter Fluss
Fluss	0,95 mL/min (neben Verriegelung)
Pulsdruck	25 psi
Pulszeit	1,4 min
Spülzeit	1,4 min
Spülfluss	50 ml/min

Säule	DB-5MSUI Teil Nr. (121-5523UI)
Säule	Film von 20 m × 0,18 mm id × 0,36 µm
Auslassdruck	konstant bei 2 psig

Inj ektionsvolumen	1 µl

MSD	Agilent 5975C
Lösungsmittelverzögerung	3,2 min
Erfassungsmodus	SIM
SIM-Ionen	59 Ionen in 17 Gruppen
Verweildauer	5 bis 50 msec
TID	EIN
Quad.temp	180°C
Quellentemp	350°C
Transferleitung	320°C
Abstimmung	abgestimmt, Gewinn 1
Flussumkehrvorrichtung	Nachsäulen-P3-Wege-Teiler mit Überdruckentlüftung
MSD-Drossel	Rohrstück aus inertem geschmolzenem Siliziumdioxid
FID-Drossel	0,53 m × 0,18 mm id
Drosselfluss	2,0 ml/min bei 40C
Zugabe von H₂	als Ausgleich zugegeben
H₂-Fluss	2 % des Gesamtflusses zu jedem Detektor

12 ist ein MS-SIM-TIC- und ein FID-Chromatogramm, die aus diesem Beispiel bei Zugabe von Wasserstoff erhalten wurden. Die acht Verbindungen der Probe sind aufgelistet. Alle Verbindungen lagen bei 200 pg in der Säule 246 und somit bei 100 pg in dem Massenspektrometer 104 bzw. den FID 272 vor.
Es wurde eine Serie von zwanzig Wiederholungsdurchläufen der Probe durchgeführt, ohne dass Wasserstoff als Kontrolle zugegeben wurde. Die seitens des Massenspektrometers 104 gemessenen Bereiche wurden durch die seitens des FID 272 gemessenen Bereiche geteilt. Die Verhältnisse wurden dann auf das der ersten Injektion normiert und graphisch dargestellt. Um das Ausmaß eines jeglichen Abfalls in Bezug auf das Antwortverhalten klarer zu machen, sind lediglich die normierten Verhältnisse aus den ersten fünf und den letzten fünf Injektionen graphisch dargestellt. 13 ist eine graphische Darstellung dieser Daten. Da die Säule 246 bis zu 320°C programmiert wurde und eine relativ neue Säule war, wurde erwartet, dass die Quellenverunreinigung aus einem Säulenbluten die Verhältnisse serieller Injektionen absinken ließ. Diese Verschlechterung der Leistungsfähigkeit wurde tatsächlich so beobachtet wie dies in 13 gezeigt ist. Im schlimmsten Fall, Trifluralin, betrug der Abfall des MS-Signals 60 %.
14 zeigt die Ergebnisse desselben Experiments, mit der Ausnahme, dass der Wasserstoff diesmal mit 40 µl/min zu jeweils dem Massenspektrometer 104 und dem FID 272 zugegeben wurde. Wie in 14 zu sehen ist, eliminiert die Zugabe von Wasserstoff den Abfall der Antwort (des Ansprechens).
BEISPIEL 7 - erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung
Dieses Beispiel beschreibt eine Analyse einer Probe eines Gemischs von Lösungsmitteln, einschließlich Wasser. Dieses Beispiel sollte vor allem die Wirkung des vorliegend dargelegten Konditionierungsvorgangs auf das verringerte MS-Antwortverhalten ermitteln, das sich aus der Injektion von Proben, die große Mengen an Wasser enthalten, ergibt.
Beispielsweise stößt man auf dieses Problem, wenn man wässrige Dampfrauminjektionen verwendet.
15 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines MS-Systems 1500, das insbesondere für eine erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung konfiguriert ist und bei diesem Beispiel verwendet wird. Das MS-System 1500 umfasst viele derselben Komponenten wie das in 1 veranschaulichte MS-System 100, obwohl manche dieser Komponenten der Einfachheit halber in 15 nicht veranschaulicht sind. Im Vergleich zu 1, 7 und 11 sind ähnliche Komponenten in 15 mit denselben Bezugszeichen versehen. Das in 15 veranschaulichte MS-System 1500 umfasst eine erste Flusssteuerung 308 für das Konditionierungsgas und eine zugeordnete Konditionierungsgasleitung 310 sowie eine zweite Flusssteuerung 314 für ein Zusatzgas und eine zugeordnete Zusatzgasleitung 316. Die bei diesem Beispiel verwendeten Flusssteuerungen 308, 314 waren programmierbare EPCs. Das MS-System 1500 umfasst ferner einen gespülten Flussteiler 1104 in dem GC-Gehäuse 234 und einen FID 272 außerhalb des GC-Gehäuses 234. Demgemäß ist der Auslass der Säule 246 mit dem gespülten Teiler 1104 verbunden. Eine erste Gasauslassleitung 1108 verbindet den gespülten Teiler 1104 und die Ionenquelle 120. Die erste Gasauslassleitung 1108 kann man als Erweiterung der Säule 246 oder alternativ als separate Gastransferleitung ansehen. Die Konditionierungsgasleitung 310 ist mit einem Kanal der GC/MS-Schnittstelle 112 verbunden, der die erste Gasauslassleitung 1108 koaxial umgibt, sodass das Konditionierungsgas durch den ringförmigen Raum fließt, der zwischen der ersten Gasauslassleitung 1108 und dem Kanal definiert ist. Die Konditionierungsgasleitung 310 ist mit einer Öffnung des Kanals verbunden, die normalerweise zum Einbringen von CI-Reaktantgasen in die Ionenquelle 120 verwendet wird. Eine zweite Gasauslassleitung 278 verbindet den gespülten Teiler 1104 und den FID 272. Der Flussteiler 1104 teilt das Säuleneffluat gleichmäßig zwischen dem Massenspektrometer 104 und dem FID 272 auf.
Bei diesem Beispiel war das Trägergas Helium, das Konditionierungsgas war Wasserstoff und das Zusatzgas war Helium. Das Helium-Trägergas wurde mit einem Druck von etwa 14 psi an den Einlass der Säule 246 geliefert und fließte mit einer konstanten Rate von 1,0 ml/min durch die Säule 246. Die erste Flusssteuerung 308 lieferte durch eine Drossel 334 Wasserstoff, wonach die Flussrate 0,07 ml/min betrug. Die zweite Flusssteuerung 314 lieferte Helium mit einem konstanten Druck von 3,8 psig und einer Flussrate von 5 ml/min an den Flussteiler 1104. Folglich fließte das Helium jeweils mit 3 ml/min zu dem Massenspektrometer 104 und dem FID 272 (bei einer anfänglichen Ofentemperatur von 40°C). Da die (nicht gezeigten) Drosseln von dem Flussteiler 1104 zu dem Massenspektrometer 104 und FID 272 in dem Ofen (dem erhitzten GC-Gehäuse 234) vorliegen und der Flussteiler 1104 durch die zweite Flusssteuerung 314 auf einem konstanten Druck gehalten wird, fiel das Fließen von Helium zu dem Massenspektrometer 104 bzw. dem FID 272 von 3 ml/min bei der anfänglichen Ofentemperatur von 40°C auf 1,36 ml/min bei 220°C. Jedoch blieb die das Massenspektrometer 104 erreichende Wasserstoffmenge konstant bei 0,07 ml/min. Somit können anhand der in 15 veranschaulichten Konfiguration Proben ohne weiteres durchgeführt werden, wobei der bei diesem Beispiel verwendete Konditionierungsvorgang implementiert sein kann, aber nicht muss (d. h. der Wasserstofffluss ein- oder ausgeschaltet sein kann). Bei diesem Beispiel war das Injektionslösungsmittel für das Lösungsmittelgemisch Wasser. Die Injektion war eine 20:1-Teilung-Injektion von 1 µl des Gemischs, wobei mit jeder Injektion 50 nl (50 µg) Wasser in die Ionenquelle 120 platziert wurden.

Die nachstehende TABELLE 5 führt die Instrumentenparameter für dieses Beispiel auf. TABELLE 5 - Instrumentenparameter

Ramp	°C/min	°C	Halten Min
anfänglich		40	1
Rampe 1	10	220	2
Durchlaufzeit	21 min

Einlass	geteilt/ungeteilt
Temp	280°C
Modus	geteilter, konstanter Fluss
Fluss	1,0 ml/min
Einlassdruck	14 psi
Teilungsstrom	20 ml/min

Säule	DB-5MSUI Teil Nr. (122-5536UI)
Säule	Film von 30 m × 0,25 mm id × 0,5 µm
Auslassdruck	konstant bei 3,8 psig

Inj ektionsvolumen	1 µl

MSD	Agilent 5975C
Lösungsmittelverzögerung	0 min
Erfassungsmodus	SIM
SIM-Ionen	17 Ionen in 3 Gruppen
Verweildauer	25 msec
TID	AUS
Quad.temp	180°C
Quellentemp	300°C
Transferleitung	260°C
Abstimmung	abgestimmt, Gewinn 1

Teilervorrichtung	Nachsäulen-2-Wege-Teiler
Teilerdruck	konstant bei 3.8 psig
Drosseln	Rohrstück aus inertem geschmolzenem Siliziumdioxid
MSD-Drossel	0,95 mm × 0,15 mm id
FID-Drossel	0,35 m × 0,15 mm id
Drosselflüsse	3,0 ml/min bei 40°C
Zugabe von H₂	an der Quelle zugegeben
H₂-Fluss	70 µl/min
H₂-Drossel	25 mm × 0,015 mm id

16 ist ein MS-SIM-TIC- und ein FID-Chromatogramm, die aus diesem Beispiel bei Zugabe von Wasserstoff erhalten wurden. Die neun Lösungsverbindungen der Probe sind aufgelistet. Alle Verbindungen lagen bei 1 ng in die Säule 246 und somit bei 500 pg in das Massenspektrometer bzw. den FID vor.
Es wurde eine Serie von neun Wiederholungsdurchläufen der Probe durchgeführt, worauf elf Wiederholungsdurchläufe der Probe folgten, bei denen kein Wasserstoff als Kontrolle zugegeben wurde. Die seitens des Massenspektrometers 104 gemessenen Bereiche wurden durch die seitens des FID 272 gemessenen Bereiche geteilt. Die Verhältnisse wurden dann auf das der ersten Injektion, die unter Zugabe von Wasserstoff erfolgte, normiert und graphisch dargestellt. 17 ist eine graphische Darstellung dieser Daten. Wie in 17 gezeigt ist, wurden die MS-Antwortsignale bei Nichtvorliegen von Wasserstoff für alle Verbindungen mit Ausnahme von Nitrobenzol zwischen 40 % und 75 % unterdrückt. Im Vergleich dazu verbesserte das Vorliegen von Wasserstoff die MS-Leistungsfähigkeit beträchtlich. 17 zeigt somit die Verbesserung der Leistungsfähigkeit bei Proben, bei denen Wasser injiziert wird.
BEISPIEL 8 - erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung
Bei diesem Beispiel wurden die relativen Mengen von Wasserstoff und Helium vertauscht, und Wasserstoff wurde als Trägergas zum Durchlaufenlassen einer Probe durch die Säule verwendet. Man hat beobachtet, dass, wenn man GC/MS-System mit Wasserstoff als Trägergas einrichtet, ein sehr großer Hintergrund vieler Ionen beobachtet wird, sobald die Ionenquelle eingeschaltet wird. 18 zeigt ein typisches Spektrum von Hintergrundionenmassen, die beobachtet werden, wenn bei einem typischerweise GC/MS-System lediglich Wasserstoff als Trägergas verwendet wird. Der große Hintergrund wird von einem schlechten S/N-Verhältnis und schlechten Peak-Formen begleitet, wie bei dem TIC für die Analyten zu sehen ist (20). Es dauert sehr lange, bis dieser Hintergrund nach unten kommt. Es dauert oft einige Betriebswochen, bis sich der Hintergrund auf ein Niveau einstellt, bei dem die Peak-Form und das S/N-Verhalten akzeptabel sind.
Bei diesem Beispiel stellte man fest, dass die Zugabe von Helium in den Wasserstoffgasstrom an einem in Fließrichtung vor der Ionenquelle liegenden Punkt das Reinigen der Ionenquelle während der Verwendung erleichterte. Das Fließen von Helium wurde über 30 chromatographische Durchläufe hinweg aufrechterhalten, und man stellte fest, dass es den Hintergrund innerhalb eines Tages statt einiger Wochen stark verbesserte. Man geht davon aus, dass das Vorliegen des Heliums in der Ionenquelle die Effektivität des Wasserstoffs als Konditionierungsmittel erhöhen kann. Ohne durch eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, ist es möglich, dass der Partialdruck von Helium in der Gegenwart von Wasserstoff einen höheren Gesamtdruck in der Quelle bewirkt, was die Gelegenheit für oberflächenbezogene Phänomene, die sich auf das „Reinigen“ oder Oberflächenkonditionieren beziehen, erhöht. Dies liegt daran, dass auch Spezies wie beispielsweise metastabiles Helium erzeugt werden, die die Konditionierungsaktivität unterstützen können, sowie an der Möglichkeit weiterer Ladungsaustausch- oder dissoziierter Spezies, die in reinem Wasserstoff eventuell nicht vorliegen.
19 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels eines MS-Systems 1900, das insbesondere für eine erfindungsgemäße prozessgekoppelte Konditionierung konfiguriert ist und bei diesem Beispiel verwendet wird. Das MS-System 1900 umfasst viele derselben Komponenten wie das in 1 veranschaulichte MS-System 100, obwohl manche dieser Komponenten der Einfachheit halber in 19 nicht veranschaulicht sind. Im Vergleich zu 1, 7, 11 und 15 sind ähnliche Komponenten in 19 mit denselben Bezugszeichen versehen. Das in 19 veranschaulichte MS-System 1900 ist eine Konditionierungsgasquelle, die bei diesem Beispiel auch als (nicht gezeigte) Trägergasquelle dient, die mit dem Einlass der Säule 246 kommuniziert. Das heißt, der Wasserstoff erfüllt die doppelte Rolle eines Trägergases für die Probe und eines Konditionierungsgases für das MS-System 1900. Das MS-System 1900 umfasst ferner eine Flusssteuerung 314 für ein Zusatzgas (bei diesem Beispiel Helium) und eine zugeordnete Zusatzgasleitung 316. Die bei diesem Beispiel verwendete Flusssteuerung 314 war eine programmierbare EPC. Das MS-System 1900 umfasst ferner ein gespültes Anschlussstück 326 in dem GC-Gehäuse 234, mit dem der Auslass der Säule 246 und die Zusatzgasleitung 316 verbunden sind. Eine Gastransferleitung 330 verbindet das gespülte Anschlussstück 326 und die Ionenquelle 120 miteinander. Die Gastransferleitung 330 kann als Erweiterung der Säule 246 oder alternativ als separate Gasleitung angesehen werden. Das Wasserstoff-Trägergas wurde mit einem Druck von etwa 14 psi an den Einlass der Säule 246 geliefert und fließte bei einer konstanten Rate von 1,11 ml/min durch die Säule 246. Das gespülte Anschlussstück 326 erleichterte die Zugabe des Stroms von Helium zu dem Probe/Wasserstoff-Strom, der von der Säule 246 fließte. Die Flusssteuerung 314 lieferte Helium bei einer Flussrate von 0,13 ml/min. Während des chromatographischen Durchlaufs fließte das Wasserstoff/Helium-Gemisch bei 1,24 ml/min in die Ionenquelle 120.

Die nachstehende TABELLE 6 führt die Instrumentenparameter für dieses Beispiel auf. TABELLE 6 - Instrumentenparameter

Rampe	°C/min	°C	Halten Min
anfänglich		90	0,0
Rampe 1	20	325	2,5
Durchlaufzeit	14,5 min

Einlass	geteilt/ungeteilt
Temp	280°C
Modus	gepulster ungeteilter, konstanter Fluss
Pulsdruck	40 psig H₂ bis 0,75 min
Druck	14,0 psig H₂
Spülfluss	50 ml/min
Spülzeit	0,75 min
Septumspülung	geschaltet, 3 ml/min

Säule	DB-5MSUI Teil Nr. (122-5522UI)
Säule	Film von 20 m × 0,18 mm id × 0,18 µm
Anfänglicher Fluss	1,16 ml/min
Auslassdruck	Vakuum

Injektionsvolumen	1 µl

MSD	Agilent 5975C
Lösungsmittelverzögerung	1,5 min
Erfassungsmodus	Abtasten
Abtastbereich	40 bis 570
Schwelle	0
Probenahme	1
Quad. temp	150°C
Quellentemp	300°C
Transferleitung	300°C
Abstimmung	Gewinn 1X normiert

Zugabe von He	mit gereinigtem Anschlussstück zugegeben
He-Fluss	130 ml/min
He-Drossel	0,5 m × 0,05 mm id

20 zeigt zwei TICs, die ausgehend von diesem Beispiel erhalten wurden. Die obere Bahn wurde kurz nach Einleitung des chromatographischen Durchlaufs erfasst. Die untere Bahn wurde erfasst, nachdem das MS-System 1900 nach etwa vierundzwanzig Stunden sauber wurde, wobei das Fließen von Helium eingeschaltet war. Die Probe war ein Toxikologietestgemisch aus achtundzwanzig Verbindungen, die in 20 aufgeführt sind. Die Verbesserung des S/N-Verhältnisses und der Peak-Form infolge der Zugabe des Heliums zum dem Wasserstoff-Trägergas geht aus 20 deutlich hervor. Wie oben erwähnt wurde, kann dieser Reinigungseffekt innerhalb einiger weniger Tage anstatt einiger weniger Wochen erfolgen.
Aus dem Vorstehenden kann man ersehen, dass die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele herkömmliche MS-Wartungsaufgaben wie beispielsweise Beseitigung, Ex-situ-Reinigung und Neuinstallation verunreinigter Teile eliminieren - oder deren Häufigkeit beträchtlich verringern - können und die Leistungsfähigkeit eines MS-Systems wiederherstellen oder verbessern können. Die Anwendung eines nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten, eines erfindungsgemäßen prozessgekoppelten oder sowohl eines nicht-erfindungsgemäßen prozessentkoppelten als auch eines erfindungsgemäßen prozessgekoppelten Konditionierungsvorgangs, wie er hierin beschrieben wird, kann den Hintergrund des MS-Systems rasch verbessern, einschließlich in Bezug auf chemisch adsorbierte Spezies wie beispielsweise Wasser, die andernfalls eine sehr geringe Eliminierungsrate aufweisen würden, und Spezies wie beispielsweise die Lösungsmittel oder Kohlenwasserstoffe, die auf MS-Komponenten absorbiert werden, nachdem sie während eines herkömmlichen Reinigens mit Luft in Berührung kommen.
Man wird verstehen, dass einer oder mehrere der Prozesse, Teilprozesse und Prozessschritte, die hierin beschrieben sind, durch Hardware, Firmware, Software oder eine Kombination zweier oder mehrerer der Vorstehenden auf einer oder mehreren elektronischen oder digital gesteuerten Vorrichtungen durchgeführt werden können. Die Software kann sich in einem (nicht gezeigten) Softwarespeicher in einer geeigneten elektronischen Verarbeitungskomponente oder einem geeigneten elektronischen Verarbeitungssystem wie beispielsweise der schematisch in 1 gezeigten Systemsteuerung 168 befinden. Der Softwarespeicher kann eine in eine Reihenfolge gebrachte Auflistung ausführbarer Anweisungen zum Implementieren logischer Funktionen (d. h. einer „Logik“, die in digitaler Form wie beispielsweise ein digitaler Schaltungsanordnungscode oder Quellcode, oder in analoger Form wie beispielsweise eine analoge Quelle, z. B. ein analoges elektrisches, Klang- oder Videosignal, implementiert werden kann) umfassen. Die Anweisungen können in einem Verarbeitungsmodul ausgeführt werden, das beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, Mehrzweckprozessoren, Kombinationen von Prozessoren, digitalen Signalprozessoren (DSPs - digital signal processors) oder anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs - application specific integrated circuits) umfasst. Ferner beschreiben die schematischen Diagramme eine logische Unterteilung von Funktionen, die physische (Hardware- und/oder Software-) Implementierungen aufweisen, die nicht durch Architektur oder den physischen Entwurf der Funktionen beschränkt sind. Die Beispiele von hierin beschriebenen Systemen können in einer Vielzahl von Konfigurationen implementiert werden und als Hardware-/Software-Komponenten in einer einzelnen Hardware/Software-Einheit oder in separaten Hardware-/Software-Einheiten implementiert werden.
Die ausführbaren Anweisungen können als Computerprogrammprodukt implementiert werden, in dem Anweisungen gespeichert sind, die, wenn sie durch ein Verarbeitungsmodul des elektronischen Systems (z. B. die Systemsteuerung 168 in 1) ausgeführt werden, das elektronische System anweisen, die Anweisungen auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann selektiv in einem beliebigen nicht-flüchtigen computerlesbaren Speichermedium zur Verwendung durch ein(e) oder in Verbindung mit einem bzw. einer Anweisungsausführungssystem, -vorrichtung oder -gerät verkörpert sein, beispielsweise einem elektronischen computerbasierten System, einem einen Prozessor enthaltenden System oder einem sonstigen System, das die Anweisungen selektiv von dem bzw. der Anweisungsausführungssystem, -vorrichtung oder -gerät abrufen und die Anweisungen ausführen kann. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung ist ein computerlesbares Speichermedium eine beliebige nicht-flüchtige Einrichtung, die das Programm zur Verwendung durch das bzw. die oder in Verbindung mit dem bzw. der Anweisungsausführungssystem, -vorrichtung oder -gerät speichern kann. Das nicht-flüchtige computerlesbare Speichermedium kann selektiv beispielsweise ein(e) elektronische(s), magnetische(s), optische(s), elektromagnetische(s), Infrarot- oder Halbleitersystem, -vorrichtung oder - gerät sein. Eine nicht-erschöpfende Liste weiterer spezifischer Beispiele von nicht-flüchtigen computerlesbaren Medien umfassen: eine elektrische Verbindung, die einen oder mehrere Drähte aufweist (elektronisch); eine tragbare Computerdiskette (magnetisch); einen Direktzugriffsspeicher (elektronisch); einen Nur-Lese-Speicher (elektronisch); einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher wie beispielsweise Flash-Speicher (elektronisch); einen Compact-Disk-Speicher wie beispielsweise CD-ROM, CD-R, CD-RW (optisch); und einen Digitale-Video-Disk-Speicher, d. h. DVD (digital versatile disc memory) (optisch). Man beachte, dass das nicht-flüchtige computerlesbare Speichermedium sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein kann, auf das das Programm gedruckt wird, da das Programm beispielsweise mittels eines optischen Scannens des Papiers oder sonstigen Mediums elektronisch erfasst, anschließenden kompiliert, interpretiert oder auf eine andere geeignete Weise verarbeitet werden kann, falls notwendig, und anschließend in einem Computerspeicher oder einem Maschinenspeicher gespeichert werden kann.
Ferner wird man erkennen, dass der Begriff „in Signalkommunikation“, wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass zwei oder mehr Systeme, Vorrichtungen, Komponenten, Module oder Teilmodule in der Lage sind, über Signale, die über eine Art Signalweg wandern, miteinander zu kommunizieren. Die Signale können Kommunikation, Leistung, Daten oder Energiesignale sein, die Informationen, Leistung oder Energie von einem ersten System, einer ersten Vorrichtung, einer ersten Komponente, einem ersten Modul oder Teilmodul an ein(e) zweite(s) System, Vorrichtung, Komponente Modul oder Teilmodul entlang eines Signalwegs zwischen dem bzw. der ersten und dem bzw. der zweiten System, Vorrichtung, Komponente, Modul oder Teilmodul kommunizieren können. Die Signalwege können physische, elektrische, magnetische, elektromagnetische, elektrochemische, optische, verdrahtete oder drahtlose Verbindungen sein. Die Signalwege können auch zusätzliche Systeme, Vorrichtungen, Komponenten, Module oder Teilmodule zwischen dem bzw. der ersten und dem bzw. der zweiten System, Vorrichtung, Komponente, Modul oder Teilmodul umfassen.
Allgemeiner werden Begriffe wie beispielsweise „kommunizieren“ und „in ... Kommunikation mit“ (beispielsweise: eine erste Komponente „kommuniziert mit“ oder „steht in Kommunikation mit“ einer zweiten Komponente) hierin verwendet, um eine strukturelle, funktionelle, mechanische, elektrische, Signal-, optische, magnetische, elektromagnetische, ionische oder fluidische Beziehung zwischen zwei oder mehreren Komponenten oder Elementen anzugeben. Als solches soll die Tatsache, dass man davon spricht, dass eine Komponente mit einer zweiten Komponente kommuniziert, die Möglichkeit, dass zusätzliche Komponenten zwischen der ersten und der zweiten Komponente vorliegen können und/oder wirksam denselben zugeordnet sein können oder mit denselben in Eingriff stehen können, nicht ausschließen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Massenspektrometersystems (100, 700, 1100, 1500, 1900), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Fließenlassen eines Konditionierungsgases in ein Massenspektrometer (104) des Massenspektrometersystems (100, 700, 1100, 1500, 1900), ohne eine Probe in das Massenspektrometer (104) einzubringen, wobei das Massenspektrometer (104) durch das Konditionierungsgas konditioniert wird; und Einbringen einer Probe mit einem Trägergas in das konditionierte Massenspektrometer (104) und Sammeln analytischer Daten aus der Probe, wobei das Konditionierungsgas das Massenspektrometer (104) reinigt und Nicht-Analyten der Probe daran hindert, sich in dem Massenspektrometer (104) anzusammeln, wobei die Zugabe des Konditionierungsgases keine chemische Ionisation (CI) bewirkt, so dass sich in dem Massenspektrometer (104) die Massenspektralcharakteristika von Analyten der Probe nicht verändert, wobei sich das Trägergas von dem Konditionierungsgas unterscheidet, und wobei das Konditionierungsgas Wasserstoff, Argon oder sowohl Wasserstoff als auch Argon aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Fließenlassen des Konditionierungsgases ein Fließenlassen des Konditionierungsgases mit dem Trägergas in das Massenspektrometer (104) aufweist, und wobei das Einbringen der Probe ein Fließenlassen der Probe mit dem Trägergas in das konditionierte Massenspektrometer (104) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das, während man das Konditionierungsgas fließen lässt, ein Erzeugen von Ionen in dem Massenspektrometer (104) und ein Überwachen einer Messung der Ionen aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das vor dem Fließenlassen des Konditionierungsgases ein Bestimmen, dass das Massenspektrometer (104) konditioniert werden sollte, und ein Durchführen eines Schrittes, der aus der aus Folgenden bestehenden Gruppe ausgewählt ist, aufweist: Umschalten des Massenspektrometersystems (100, 700, 1100, 1500, 1900) von einem Analysieren einer Probe zu einem Fließenlassen des Konditionierungsgases; Planen eines Zeitpunkts zum Fließenlassen des Konditionierungsgases; Modifizieren eines vorab geplanten Zeitpunkts zum Fließenlassen des Konditionierungsgases; Erzeugen einer für einen Nutzer lesbaren Angabe, dass das Massenspektrometersystem (100, 700, 1100, 1500, 1900) dahin gehend betrieben werden sollte, das Konditionierungsgas fließen zu lassen; und einer Kombination zweier oder mehrerer der Vorstehenden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, bei dem das Fließenlassen des Konditionierungsgases ein Fließenlassen des Konditionierungsgases in die Ionisationskammer (136) aufweist und ferner ein Anregen des Konditionierungsgases in der Ionisationskammer (136) aufweist.
Massenspektrometersystem (100, 700, 1100, 1500, 1900), das entsprechend dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 betrieben wird.