DE102016109053B4

DE102016109053B4 - Zusatzgaseinlass

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Publication number: DE102016109053B4
Application number: DE102016109053.0A
Authority: DE
Inventors: Jeffery Mark Brown
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2036-05-18
Also published as: DE102016109053A1; GB2538870A; GB201608597D0; GB2538870B; GB201508325D0; US20160336156A1; US9881779B2

Abstract

Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer, wobei das Verfahren umfasst:Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer kontinuierlichen lonisationsquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen;Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas (2, 200), das von dem Ort der lonisationsquelle stammt, durch einen Verbindungsgang (3, 300) und dann in einen Einlass (5, 500) eines Massenspektrometers, wobei der Verbindungsgang (3, 300) eine erwärmte Zone (4, 400) zum Erwärmen des ersten, primären Gases (2, 200) umfasst;Einleiten eines zweiten, zusätzlichen Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500); undSteuern eines Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500), um einen Durchfluss des ersten Gases (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) zu steuern.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer und auf eine Ioneneinlassvorrichtung.
Das Koppeln von Ionisationsquellen wie etwa einer Elektrosprayionisation („ESI“) mit dem Unterdruck eines Massenspektrometers kann über eine Differentialpumpapertur wie etwa einen Kapillareinlass oder Einlass mit kleiner Öffnung erfolgen. Die niedrige Ionentransfereffizienz durch den Einlass kann einen großen Engpass darstellen. Um immer mehr Ionen zu sammeln und in das System zu übertragen, ist die Einlassöffnung des Massenspektrometers in den letzten Jahren für erhöhte Empfindlichkeit vergrößert worden. Die Größe und die Kosten des zugeordneten Pumpsystems können eine Beschränkung für die Erhöhung der Einlassgröße sein.
Eine erhöhte Einlassströmung kann für eine gewünschte Desolvatisierungstemperatur zu erheblich erhöhten Heizeinrichtungsleistungsanforderungen führen. Die Außenwand einer Einlasskapillare auf einer bestimmten Temperatur zu halten, kann beim Erwärmen des Gases innerhalb der Kapillare unwirksam sein und z. B. ein Gemisch solvatisierter und desolvatisierter Ionen erzeugen.
US 2010/282966 A1 offenbart ein Verfahren und ein System für eine unterdruckgesteuerte Massenspektrometerschnittstelle mit einstellbarer Auflösung und Selektivität.
EP 0607908 A2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Probennahme einer reaktiven Atmosphäre in einer Unterdruckkammer eines Analysators.
WO 2013/076307 A2 offenbart ein Ionenspektrometer mit hohem Tastgrad.
US 2011/0174966 A1 offenbart einen Filter für ein Massen- oder Mobilitätsspektrometer.
Es ist erwünscht, ein verbessertes Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer geschaffen, wobei das Verfahren umfasst:

Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer kontinuierlichen Ionisationsquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen;
Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas durch einen Verbindungsgang und in einen Einlass eines Massenspektrometers;
Einleiten eines zweiten, zusätzlichen Gases in den Einlass; und
Steuern oder Einstellen des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, um einen Durchfluss des ersten Gases durch den Verbindungsgang zu steuern oder einzustellen.

In den Einlass eintretende Ionen können nicht in Übereinstimmung mit ihrer Masse und/oder mit ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis und/oder mit ihrer Ionenbeweglichkeit gefiltert und/oder getrennt werden oder gefiltert und/oder getrennt worden sein. Dies steht im Gegensatz zu US 2010/282966 A1 (Schneider), die eine Zusatzgasströmung verwendet, um die Durchgangszeit der Ionen durch ein Differential-Ionenbeweglichkeitsspektrometer, das Ionen in Übereinstimmung mit ihrer Ionenbeweglichkeit filtert und trennt, zu ändern.
Die in den Einlass eintretenden Ionen können ungefiltert sein.
Dieses Verfahren verbessert die Strömung der Ionen durch einen Verbindungsgang, der zu einem Einlass eines Massenspektrometers führt, indem es unter Verwendung des zusätzlichen Gases eine effektive Steuerung der Gasströmung, die die mehreren Ionen enthält, während sie durch den Verbindungsgang laufen, schafft.
Verschiedene hier offenbarte Ausführungsformen können einen zusätzlichen Freiheitsgrad zum Steuern der Temperatur und/oder der Gasverweildauer in einem Verbindungsgang, z. B. einer Atmosphärendruck-Einlasskapillare, schaffen, ohne auf eine teure Hochleistungs-Kapillarheizeinrichtung zurückzugreifen.
Darüber hinaus kann das Strömungsregime in dem Verbindungsgang z. B. dadurch, dass der Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass wie hier beschrieben gesteuert wird, leicht zwischen einer turbulenten und einer laminaren Strömung manipuliert werden.
Die Steuerung (z. B. des Durchflusses) des zusätzlichen Gases kann ebenfalls verhältnismäßig schnell angewendet werden, ohne dass z. B. auf Zeitbeschränkungen, die einer voluminösen Kapillarheizanordnung zugeordnet sind, gewartet werden muss.
Das gesamte (oder im Wesentlichen das gesamte) zweite Gas kann sich z. B. von der Quelle des zweiten Gases in den Einlass bewegen. Dies unterscheidet sich von einigen herkömmlichen Anordnungen (z. B. Schneider), wo ein Teil des zweiten Gases als ein Vorhanggas verwendet wird, um Ionen von einer Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie zu entclustern. Das Massenspektrometer und/oder der Verbindungsgang können kein Vorhanggas enthalten. Für die kontinuierliche Ionenquelle kann kein Vorhanggas vorgesehen oder zugeordnet sein.
Der Verbindungsgang kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, Ionen in der Primärgasströmung durch den Verbindungsgang zu desolvatisieren. Die Ionen in der Primärgasströmung können wenigstens einige solvatisierte Ionen umfassen oder die Mehrzahl der Ionen in der Primärgasströmung kann solvatisierte Ionen umfassen. Die Desolvatisierung kann sich auf die Beseitigung von Lösungsmittelteilchen aus geladenen Tröpfchen (z. B. in der flüssigen Phase), z. B. durch Verdampfung in einer erwärmten Kapillare, beziehen.
Zum Beispiel kann die Desolvatisierung in einem Elektrosprayemitter zuerst während des Durchgangs des geladenen Tröpfchens von dem Emitter auftreten und kann sie außerdem innerhalb des Verbindungsgangs auftreten. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind darauf gerichtet, die Desolvatisierung der Ionen vor ihrem Eintritt durch den Eintritt des Massenspektrometers zu steuern. Zum Beispiel kann dadurch, dass der Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass so gesteuert wird, dass der Durchfluss des ersten Gases durch den Verbindungsgang gesteuert wird, die Durchgangszeit der Ionen durch den Verbindungsgang so abgestimmt werden, dass eine ausreichende (oder eine optimale Menge an) Desolvatisierung bereitgestellt wird.
Die Desolvatisierung unterscheidet sich z. B. von der Entclusterung (siehe z. B. Schneider), die sich anstatt auf Tröpfchen in der flüssigen Phase auf Gasphasenionen bezieht. Die Entclusterung bezieht sich auf die Anwendung von Energie (z. B. eines Vorhanggases) auf Cluster in der Gasphase und unterscheidet sich von der wie hier beschriebenen Desolvatisierung.
Der Verbindungsgang kann auf Atmosphärendruck sein. Die Nettoströmung des Gases kann durch den Verbindungsgang und in den Einlass des Massenspektrometers erfolgen. Der Verbindungsgang kann die Form eines Rohrs aufweisen. Der Verbindungsgang kann im Wesentlichen frei von einem elektrischen Differentialfeld, z. B. von einem elektrischen HF- und/oder Gleichstromfeld, sein.
Die Länge des Verbindungsgangs kann wenigstens das 2-, 3-, 4-, 5- oder 10-fache seiner Breite (z. B. Durchmesser und/oder kleinste Breite) sein.
Der Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass kann den Durchfluss des ersten Gases durch den Verbindungsgang beeinflussen. Der Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass kann eine im Wesentlichen indirekte Korrelation mit dem Durchfluss des ersten Gases durch den Verbindungsgang aufweisen.
Eine Einstellung des Durchflusses des zweiten Gases kann eine entsprechende (z. B. inverse) Einstellung des Durchflusses des ersten Gases durch den Verbindungsgang oder durch die erwärmte Kapillare veranlassen.
Der Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass kann durch eine Strömungssteuervorrichtung, z. B. durch eine Drosselvorrichtung zum Drosseln des Durchflusses des zweiten Gases, gesteuert oder eingestellt werden. Es kann ein Quellgas (z. B. ein Tank oder Behälter von Gas) vorgesehen sein, wobei im Wesentlichen das gesamte Gas von der Gasquelle als das zweite, zusätzliche Gas verwendet werden kann.
Der Schritt des Einleitens eines zweiten, zusätzlichen Gases in den Einlass kann das Einleiten des zweiten Gases durch einen Kegel, der den Einlass umgibt, umfassen. Der Verbindungsgang kann ein erster Verbindungsgang sein und das zweite, zusätzliche Gas kann durch einen zweiten Verbindungsgang eingeleitet werden. Der Kegel kann ein Teil, z. B. ein Ende, des zweiten Verbindungsgangs sein. Der erste Verbindungsgang und/oder der zweite Verbindungsgang können gegenüber dem Einlass abgedichtet sein.
Der Schritt des Einleitens eines zweiten, zusätzlichen Gases in den Einlass kann das Einleiten des zweiten Gases in den Einlass im Wesentlichen mit dem ersten Gas und/oder gleichzeitig mit dem ersten Gas umfassen.
Der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases kann das ununterbrochene Ändern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, z. B. zum Aufrechterhalten einer ausreichenden Desolvatisierung von Ionen innerhalb des Verbindungsgangs, umfassen.
Der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases kann das Erhöhen des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass umfassen, um so optional die Verweildauer der mehreren Ionen in dem Verbindungsgang zu erhöhen und eine Rate oder Menge der Desolvatisierung der Ionen innerhalb des Verbindungsgangs zu erhöhen.
Der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases kann das Verringern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass umfassen, um optional die Verweildauer der mehreren Ionen in dem Verbindungsgang zu verringern und eine Rate oder Menge der Desolvatisierung der Ionen innerhalb des Verbindungsgangs zu verringern.
Das Steuern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, um z. B. die Verweildauer der mehreren Ionen in dem Verbindungsgang zu erhöhen oder zu verringern, kann ihre Temperatur beim Verlassen des Verbindungsgangs steuern (z. B. erhöhen bzw. verringern).
Der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases kann das Einstellen, das Erhöhen oder das Verringern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass auf ein Niveau, das veranlasst, dass die Strömung des ersten Gases innerhalb des Durchflusses im Wesentlichen stationär wird, umfassen.
Der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases kann das Einstellen, das Erhöhen oder das Verringern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass auf ein Niveau, das veranlasst, dass die Strömung des ersten Gases innerhalb des Verbindungsgangs umkehrt und/oder in dem Verbindungsgang, z. B. in Richtung einer oder der Ionenquelle, zurückströmt, umfassen.
Der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases kann das zyklische Ändern oder das wiederholte Erhöhen und Verringern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass umfassen, um optional zu veranlassen, dass sich das erste Gas innerhalb des Verbindungsgangs hin- und herbewegt.
Der Verbindungsgang kann eine Kapillare, z. B. eine erwärmte Kapillare, umfassen.
Die erwärmte Kapillare kann, z. B. durch einen resistiven und/oder induktiven Draht, der um die Kapillare gewickelt ist, resistiv und/oder induktiv erwärmt werden. Das Gebiet der Kapillare, das, z. B. innerhalb eines induktiven Drahts, erwärmt wird, kann eine erwärmte Zone sein und der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass kann das Steuern des Durchflusses des ersten Gases durch die erwärmte Zone umfassen. Die erwärmte Kapillare kann auf Atmosphärendruck sein. Eine Heizeinrichtung oder eine Heizeinrichtungssteuerung kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, die Temperatur der Kapillare zu steuern, um z. B. die Temperatur der Kapillare auf einer Solltemperatur zu halten.
Das Verfahren kann das Steuern (z. B. das Erhöhen oder das Verringern) des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass zum Steuern (z. B. zum Erhöhen bzw. zum Verringern) der Desolvatisierungsrate von Ionen innerhalb der erwärmten Kapillare, während optional die Temperatur der Kapillare konstant gehalten wird und/oder die Heizeinrichtung oder die Heizeinrichtungssteuerung auf einer konstanten Solltemperatur oder Ausgabe gehalten wird, umfassen.
Das Steuern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass kann den Durchfluss des ersten Gases durch die erwärmte Zone steuern.
Die erwärmte Kapillare kann erwärmt werden, um bei der Desolvatisierung von Ionen und/oder bei der Erzeugung mehrfach geladener Ionen in dem ersten Gas zu helfen. Der Verbindungsgang und/oder die erwärmte Kapillare können auf Atmosphärendruck sein.
Der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases kann das Steuern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, um die Desolvatisierung von Ionen und/oder die Erzeugung mehrfach geladener Ionen in dem ersten Gas, z. B. während sie sich durch den Verbindungsgang bewegen, zu optimieren, umfassen.
Ferner kann das Verfahren das Bestimmen eines Durchflusses, z. B. eines optimalen Durchflusses, des zweiten Gases, der eine ausreichende Desolvatisierung oder thermische Dissoziation von Ionen oder ausreichende mehrfach geladene Ionen in dem ersten Gas, z. B., während sich das erste Gas durch den Verbindungsgang bewegt, bereitstellt, umfassen. Ferner kann das Verfahren das Einleiten des zweiten, zusätzlichen Gases in den Einlass mit dem bestimmten oder optimalen Durchfluss umfassen. Der Begriff „ausreichend“ kann so verstanden werden, dass er sich auf eine vorgegebene Menge oder Stärke desolvatisierter und/oder entsalzter, dissoziierter, einfach oder mehrfach geladener Ionen, bezieht.
Dies schafft einen weiteren Unterschied von Schneider, die die Desolvatisierung von Ionen wie oben beschrieben nicht betrifft.
Der Verbindungsgang kann sich zwischen einer Atmosphärendruckquelle von Ionen und einer ersten Unterdruckstufe eines Massenspektrometers befinden. Für die Atmosphärendruck-Ionenquelle kann kein Vorhanggas vorgesehen sein oder ihr zugeordnet sein.
Der Einlass kann im Wesentlichen abgedichtet sein, so dass im Wesentlichen die einzigen Gase, die in den Einlass strömen, das erste Gas und das zweite Gas sind.
Der Einlass kann einer von mehreren Einlässen sein, wobei die mehreren Einlässe zu dem Eintritt in eine erste Unterdruckstufe eines Massenspektrometers führen oder diesen bilden.
Ionen, die sich durch den Einlass bewegen, können von einer einzelnen Ionenquelle ausgehen.
Das zweite Gas kann ein neutrales ionenfreies Gas sein oder im Wesentlichen keine Ionen enthalten.
Das zweite Gas kann in eine Strömung des ersten Gases und optional, nachdem das erste Gas durch den Verbindungsgang transportiert worden ist, eingeleitet werden.
Ferner kann das Verfahren umfassen:

Einleiten des zweiten Gases in den Einlass mit einem Durchfluss, der ausreicht, um zu veranlassen, dass die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang laminar ist; und/oder
Einleiten des zweiten Gases in den Einlass mit einem Durchfluss, der ausreicht, um zu veranlassen, dass die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang turbulent ist.

Ferner kann das Verfahren umfassen:

Erhöhen des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, bis die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang laminar ist; und/oder
Erhöhen des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, bis die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang turbulent ist.

Die Reynolds-Zahl des ersten Gases, während es sich durch den Verbindungsgang bewegt, kann eine indirekte Korrelation mit dem Durchfluss des zweiten Gases aufweisen.
Ferner kann das Verfahren das Einstellen der Reynolds-Zahl des ersten Gases, während es sich durch den zweiten Verbindungsgang bewegt, z. B. durch Steuern oder Einstellen des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, umfassen.
Der Schritt des Einstellens der Reynolds-Zahl des ersten Gases kann das Verringern der Reynolds-Zahl des ersten Gases, während es sich durch den Verbindungsgang bewegt, z. B. durch Erhöhen des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, so dass das erste Gas eine laminare Strömung durch den Verbindungsgang zeigt, umfassen.
Der Schritt des Einstellens der Reynolds-Zahl des ersten Gases kann das Erhöhen der Reynolds-Zahl des ersten Gases, während es sich durch den Verbindungsgang bewegt, z. B. durch Verringern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, so dass das erste Gas eine turbulente Strömung durch den Verbindungsgang zeigt, umfassen.
Der Schritt des Ionisierens einer Probe kann das Ionisieren der Probe bei Atmosphärendruck umfassen.
Der Einlass kann zu einer ersten Unterdruckstufe eines Massenspektrometers führen oder einen Einlass in sie bilden.
Der Schritt des Ionisierens einer Probe kann das Ionisieren der Probe unter Verwendung der Elektrosprayionisation („ESI“) umfassen.
Die oben beschriebenen Merkmale können gleichfalls auf die Verfahren und Aspekte der im Folgenden beschriebenen Offenbarung anwendbar sein.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren für die Massenspektroskopie, das ein wie oben beschriebenes Verfahren umfasst, geschaffen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Offenbarung wird eine Ioneneinlassvorrichtung geschaffen, die umfasst:

eine kontinuierliche Ionenquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen;
einen Verbindungsgang zum Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas in einen Einlass eines Massenspektrometers;
eine Zusatzgasquelle, die dafür angeordnet und ausgelegt ist, ein zweites, zusätzliches Gas in den Einlass mit dem ersten Gas einzuleiten; und
ein Steuersystem, das dafür angeordnet und ausgelegt ist, den Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass in der Weise zu steuern, dass der Durchfluss des ersten Gases durch den Verbindungsgang gesteuert wird.

Die Ioneneinlassvorrichtung kann mehrere Durchgänge oder eine Anordnung von Durchgängen zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer umfassen. Einer oder mehrere oder alle der Durchgänge können eine jeweilige Zusatzgasquelle umfassen, die dafür angeordnet und ausgelegt ist, in jeden jeweiligen Verbindungsgang mit dem jeweiligen primären Gas, z. B. in der wie oben in irgendeinem der obigen Verfahren beschriebenen Art und Weise, ein jeweiliges zusätzliches Gas einzuleiten.
Das Steuersystem kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, den Durchfluss der jeweiligen zusätzlichen Gase in der Weise zu steuern, dass der Durchfluss der jeweiligen ersten Gase durch ihre jeweiligen Durchgänge gesteuert wird.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Offenbarung wird ein Massenspektrometer geschaffen, das eine wie oben beschriebene Ioneneinlassvorrichtung umfasst.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer geschaffen, wobei das Verfahren umfasst:

Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer kontinuierlichen Ionenquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen;
Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas durch einen Verbindungsgang und in einen Einlass eines Massenspektrometers;
Einleiten eines zweiten, zusätzlichen Gases in den Einlass mit einem Durchfluss, der ausreicht, um die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang umzukehren.

In den Einlass eintretende Ionen können nicht in Übereinstimmung mit ihrer Masse und/oder mit ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis und/oder mit ihrer Ionenbeweglichkeit getrennt werden oder getrennt worden sein.
Der Verbindungsgang kann so angeordnet und ausgelegt sein, dass Ionen in der Primärgasströmung durch den Verbindungsgang desolvatisiert werden. Die Ionen in der Primärgasströmung können wenigstens einige solvatisierte Ionen umfassen oder die Mehrzahl der Ionen in der Primärgasströmung kann solvatisierte Ionen umfassen. Die Desolvatisierung kann sich auf die Beseitigung von Lösungsmittelteilchen aus geladenen Tröpfchen (z. B. in der flüssigen Phase), z. B. durch Verdampfung in einer erwärmten Kapillare, beziehen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Offenbarung wird eine Ioneneinlassvorrichtung geschaffen, die umfasst:

eine kontinuierliche Ionenquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen;
einen Verbindungsgang zum Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas in einen Einlass eines Massenspektrometers;
eine Zusatzgasquelle, die dafür angeordnet und ausgelegt ist, ein zweites, zusätzliches Gas mit einem Durchfluss, der ausreicht, die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang umzukehren, in den Einlass einzuleiten.

In den Einlass eintretende Ionen können nicht in Übereinstimmung mit ihrer Masse und/oder ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis und/oder ihrer Ionenbeweglichkeit getrennt werden oder getrennt worden sein.
Der Verbindungsgang kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, Ionen in dem durch den Verbindungsgang strömenden primären Gas zu desolvatisieren. Die Ionen in der Primärgasströmung können wenigstens einige solvatisierte Ionen umfassen oder die Mehrzahl der Ionen in der Primärgasströmung kann solvatisierte Ionen umfassen. Die Desolvatisierung kann sich auf die Beseitigung von Lösungsmittelteilchen aus geladenen Tröpfchen (z. B. in der flüssigen Phase), z. B. durch Verdampfung in einer erwärmten Kapillare, beziehen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer geschaffen, wobei das Verfahren umfasst:

Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer Secondary-Ion-Mass-Spectrometry-Ionisationsquelle („SIMS“-Ionisationsquelle), einer Rapid-Evaporation-Ionisation-Mass-Spectrometry-Ionisationsquelle („REIMS“-Ionisationsquelle), einer Desorption-Electrospray-Ionisation-Ionisationsquelle („DESI“-Ionisationsquelle), einer Laser-Ablation-Electrospray-Ionisation-Ionisationsquelle („LAESI“-Ionisationsquelle) oder einer Atmospheric-Pressure-Chemical-Ionisation-Ionisationsquelle („APCI“-Ionisationsquelle) , um mehrere Ionen zu erzeugen;
Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas durch einen Verbindungsgang und in einen Einlass eines Massenspektrometers;
Einleiten eines zweiten, zusätzlichen Gases in den Einlass; und
Steuern eines Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass, um einen Durchfluss des ersten Gases durch den Verbindungsgang zu steuern.

In den Einlass eintretende Ionen können nicht in Übereinstimmung mit ihrer Masse und/oder ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis und/oder ihrer Ionenbeweglichkeit getrennt werden oder getrennt worden sein.
Der Verbindungsgang kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, Ionen in dem durch den Verbindungsgang strömenden primären Gas zu desolvatisieren. Die Ionen in der Primärgasströmung können wenigstens einige solvatisierte Ionen umfassen oder die Mehrzahl der Ionen in der Primärgasströmung können solvatisierte Ionen umfassen. Die Desolvatisierung kann sich auf die Beseitigung von Lösungsmittelteilchen aus geladenen Tröpfchen (z. B. in der flüssigen Phase), z. B. durch Verdampfung in einer erwärmten Kapillare, beziehen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Offenbarung wird eine Ioneneinlassvorrichtung geschaffen, die umfasst:

eine Secondary-Ion-Mass-Spectrometry-Ionisationsquelle („SIMS“-Ionisationsquelle), eine Rapid-Evaporation-Ionisation-Mass-Spectrometry-Ionisationsquelle („REIMS“-Ionisationsquelle), eine Desorption-Electrospray-Ionisation-Ionisationsquelle („DESI“-Ionisationsquelle), eine Laser-Ablation-Electrospray-Ionisation-Ionisationsquelle („LAESI“-Ionisationsquelle) oder eine Atmospheric-Pressure-Chemical-Ionisation-Ionisationsquelle („APCI“-Ionisationsquelle), um mehrere Ionen zu erzeugen;
einen Verbindungsgang zum Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas dadurch und in einen Einlass eines Massenspektrometers;
eine Zusatzgasquelle, die dafür angeordnet und ausgelegt ist, ein zweites, zusätzliches Gas in den Einlass einzuleiten; und
ein Steuersystem, das dafür angeordnet und ausgelegt ist, den Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass in der Weise zu steuern, dass der Durchfluss des ersten Gases durch den Verbindungsgang gesteuert wird.

In den Einlass eintretende Ionen können nicht in Übereinstimmung mit ihrer Masse und/oder mit ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis und/oder mit ihrer Ionenbeweglichkeit getrennt werden oder getrennt worden sein.
Der Durchgang kann in der Weise angeordnet und ausgelegt sein, dass desolvatisierte Ionen in dem primären Gas durch den Durchgang gehen. Die Ionen in der Primärgasströmung können wenigstens einige solvatisierte Ionen umfassen oder die Mehrzahl der Ionen in der Primärgasströmung können solvatisierte Ionen umfassen. Die Desolvatisierung kann sich auf die Beseitigung von Lösungsmittelteilchen aus geladenen Tröpfchen (z. B. in der flüssigen Phase), z. B. durch Verdampfung in einer erwärmten Kapillare, beziehen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt dieser Offenbarung wird ein Verfahren geschaffen, das umfasst:

Bereitstellen einer erwärmten Primäreinlasskapillare für ein Massenspektrometer;
Bereitstellen eines Zusatzeinlassgasstroms bei einer Verbindungsstelle der Primäreinlasskapillare; und
Optimieren der Strömung des Zusatzeinlassgases in der Weise, dass die Gesamtgasströmung und die Temperatur innerhalb des Primäreinlasses effektiver bei der Desolvatisierung von Ionen oder bei der Erzeugung mehrfach geladener Ionen helfen.

In den Einlass eintretende Ionen können nicht in Übereinstimmung mit ihrer Masse und/oder mit ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis und/oder mit ihrer Ionenbeweglichkeit getrennt werden oder getrennt worden sein.
Der Verbindungsgang kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, Ionen in der Primärgasströmung durch den Verbindungsgang zu desolvatisieren. Die Ionen in der Primärgasströmung können wenigstens einige solvatisierte Ionen umfassen oder die Mehrzahl der Ionen in der Primärgasströmung können solvatisierte Ionen umfassen. Die Desolvatisierung kann sich auf die Beseitigung von Lösungsmittelteilchen aus geladenen Tröpfchen (z. B. in der flüssigen Phase), z. B. durch Verdampfung in einer erwärmten Kapillare, beziehen.
Ferner kann das Verfahren veranlassen, dass wegen erhöhter Temperaturen der Gasströmung innerhalb der Einlasskapillare eine thermische Dissoziation veranlasst wird.
Ferner kann das Verfahren das Ändern von einem turbulenten zu einem laminaren Strömungsregime innerhalb des Kapillareinlasses, z. B. im Ergebnis der Optimierung der Strömung des Zusatzeinlassgases, umfassen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform kann das Massenspektrometer ferner umfassen:

(a) eine oder mehrere Ionenführungen; und/oder
(b) eine oder mehrere Ionenbeweglichkeits-Trennvorrichtungen und/oder eine oder mehrere Field-Asymmetric-Ion-Spectrometer-Vorrichtungen; und/oder
(c) eine oder mehrere Ionenfallen oder eines oder mehrere Ioneneinfanggebiete; und/oder
(d) eine oder mehrere Stoß-, Fragmentierungs- oder Reaktionszellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus: (i) einer Collisional-Induced-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung („CID“-Fragmentierungsvorrichtung); (ii) einer Surface-Induced-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung („SID“-Fragmentierungsvorrichtung); (iii) einer Electron-Transfer-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung („ETD“-Fragmentierungsvorrichtung); (iv) einer Electron-Capture-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung („ECD“-Fragmentierungsvorrichtung); (v) einer Electron-Collision- oder Impact-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung; (vi) einer Photo-Induced-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung („PID“-Fragmentierungsvorrichtung); (vii) einer Laser-Induced-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung; (viii) einer Vorrichtung für durch Infrarotstrahlung induzierte Dissoziation; (ix) einer Vorrichtung für durch Ultraviolettstrahlung induzierte Dissoziation; (x) einer Düsen-Skimmer-Grenzflächen-Fragmentierungsvorrichtung; (xi) einer In-Source-Collision-Induced-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung; (xii) einer In-Source-Collision-Induced-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung; (xiii) einer Wärme- oder Temperaturquellen-Fragmentierungsvorrichtung; (xiv) einer Vorrichtung für eine durch ein elektrisches Feld induzierte Fragmentierung; (xv) einer Vorrichtung für eine durch ein magnetisches Feld induzierte Fragmentierung; (xvi) einer Enzymverdauungs- oder Enzymabbau-Fragmentierungsvorrichtung; (xvii) einer Ionen-Ionen-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xviii) einer Ionen-Moleküle-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xix) einer Ionen-Atome-Reaktions-Fragmentierungsvorrichtung; (xx) einer Vorrichtung zur Fragmentierung durch eine Reaktion von Ionen und metastabilen Ionen; (xxi) einer Vorrichtung zur Fragmentierung durch Reaktion von Ionen und metastabilen Molekülen; (xxii) einer Vorrichtung zur Fragmentierung durch eine Reaktion von Ionen und metastabilen Atomen; (xxiii) einer Ionen-Ionen-Reaktionsvorrichtung zur Reaktion von Ionen zum Erzeugen von Addukt- oder Produktionen; (xxiv) einer Ionen-Moleküle-Reaktionsvorrichtung zur Reaktion von Ionen zum Erzeugen von Addukt- oder Produktionen; (xxv) einer Ionen-Atome-Reaktionsvorrichtung zur Reaktion von Ionen zum Erzeugen von Addukt- oder Produktionen; (xxvi) einer Vorrichtung zum Reaktion von Ionen und metastabilen Ionen zur Reaktion von Ionen zum Erzeugen von Addukt- oder Produktionen; (xxvii) einer Vorrichtung zur Reaktion von Ionen und metastabilen Molekülen zum Erzeugen von Addukt- oder Produktionen; (xxviii) einer Vorrichtung zur Reaktion von Ionen und metastabilen Atomen zur Reaktion von Ionen zum Erzeugen von Addukt- oder Produktionen; und (xxix) einer Elektronenionisations-Dissoziations-Fragmentierungsvorrichtung („EID“-Fragmentierungsvorrichtung) und/oder
(e) einen Massenanalysator, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) einem Quadrupolmassenanalysator; (ii) einem 2D- oder linearen Quadrupolmassenanalysator; (iii) einem Paul- oder 3D-Quadrupolmassenanalysator; (iv) einem Penning-Fallen-Massenanalysator; (v) einem Ionenfallen-Massenanalysator (vi) einem Magnetsektor-Massenanalysator; (vii) einem Ion-Cyclotron-Resonance-Massenanalysator („ICR“-Massenanalysator); (viii) einem Fourier-Transform-Ion-Cyclotron-Resonance-Massenanalysator („FTICR“-Massenanalysator); (ix) einem elektrostatischen Massenanalysator, der zum Erzeugen eines elektrostatischen Felds mit einer quadrologarithmischen Potentialverteilung ausgelegt ist; (x) einem elektrostatischen Fourier-Transformations-Massenanalysator; (xi) einem Fourier-Transformations-Massenanalysator; (xii) einem Time-of-Flight-Massenanalysator; (xiii) einem Orthogonalbeschleunigungs-Time-of-Flight-Massenanalysator; und (xiv) einem Linearbeschleunigungs-Time-of-Flight-Massenanalysator; und oder
(f) einen oder mehrere Energieanalysatoren oder Analysatoren elektrostatischer Energie; und/oder
(g) einen oder mehrere Ionendetektoren; und/oder
(h) eines oder mehrere Massenfilter, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus: (i) einem Quadrupolmassenfilter; (ii) einer 2D- oder linearen Quadrupol-Ionenfalle; (iii) einer Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle; (iv) einer Penning-Ionenfalle; (v) einer Ionenfalle; (vi) einem Magnetsektormassenfilter; (vii) einem Flugzeitmassenfilter; und (viii) einem Wien-Filter; und/oder
(i) eine Vorrichtung oder ein Ionengatter zum Pulsen bzw. Pulsieren von Ionen.

Ferner kann das Massenspektrometer umfassen:

(i) eine C-Falle und einen Massenanalysator, der eine zylinderartige Außenelektrode und eine koaxiale spindelartige Innenelektrode umfasst, die ein elektrostatisches Feld mit einer quadrologarithmischen Potentialverteilung bilden, wobei in einer ersten Betriebsart Ionen zu der C-Falle übertragen werden und daraufhin in den Massenanalysator injiziert werden, und wobei in einer zweiten Betriebsart Ionen zu der C-Falle und daraufhin zu einer Stoßzelle oder Electron-Transfer-Dissociation-Vorrichtung übertragen werden, wo wenigstens einige Ionen in Fragmentionen fragmentiert werden, und wobei die Fragmentionen daraufhin zu der C-Falle übertragen werden, bevor sie in den Massenanalysator injiziert werden; und/oder
(ii) eine gestapelte bzw. paarweise geschaltete Ringionenführung, die mehrere Elektroden umfasst, die jeweils eine Apertur aufweisen, durch die Ionen in Verwendung übertragen werden, und wobei der Abstand der Elektroden entlang der Länge des Ionenwegs zunimmt und wobei die Aperturen in den Elektroden in einem einlassseitigen Abschnitt der Ionenführung einen ersten Durchmesser aufweisen und wobei die Aperturen in den Elektroden in einem auslassseitigen Abschnitt der Ionenführung einen zweiten Durchmesser aufweisen, der kleiner als der erste Durchmesser ist, und wobei in Verwendung an aufeinander folgende Elektroden entgegengesetzte Phasen einer Wechselspannung oder HF-Spannung angelegt werden.

In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform umfasst das Massenspektrometer ferner eine Vorrichtung, die dafür angeordnet und ausgelegt ist, den Elektroden eine Wechselspannung oder HF-Spannung zuzuführen. Optional weist die Wechselspannung oder HF-Spannung eine Amplitude auf, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: (i) < etwa 50 V Spitze-Spitze; (ii) etwa 50-100 V Spitze-Spitze; (iii) etwa 100-150 V Spitze-Spitze; (iv) etwa 150-200 V Spitze-Spitze; (v) etwa 200-250 V Spitze-Spitze; (vi) etwa 250-300 V Spitze-Spitze (vii) etwa 300-350 V Spitze-Spitze; (viii) etwa 350-400 V Spitze-Spitze; (ix) etwa 400-450 V Spitze-Spitze; (x) etwa 450-500 V Spitze-Spitze; und (xi) etwa 500 V Spitze-Spitze.
Die Wechselspannung oder HF-Spannung kann eine Frequenz aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) < etwa 100 kHz; (ii) etwa 100-200 kHz; (iii) etwa 200-300 kHz; (iv) etwa 300-400 kHz; (v) etwa 400-500 kHz; (vi) etwa 0,5-1,5 MHz; (vii) etwa 1,0-1,5 MHz; (viii) etwa 1,5-2,0 MHz; (ix) etwa 2,0-2,5 MHz; (x) etwa 2,5-3,0 MHz; (xi) etwa 3,0-3,5 MHz; (xii) etwa 3,5-4,0 MHz; (xiii) etwa 4,0-4,5 MHz; (xiv) etwa 4,5-5,0 MHz; (xv) etwa 5,0-5,5 MHz; (xvi) etwa 5, 5-6, 0 MHz; (xvii) etwa 6, 0-6, 5 MHz; (xviii) etwa 6,5-7,0 MHz; (xix) etwa 7,0-7,5 MHz; (xx) etwa 7,5-8,0 MHz; (xxi) etwa 8,0-8,5 MHz; (xxii) etwa 8,5-9,0 MHz; (xxiii) etwa 9,0-9,5 MHz; (xxiv) etwa 9,5-10,0 MHz; und (xxv) > etwa 10,0 MHz.
Außerdem kann das Massenspektrometer einlassseitig bzw. stromaufwärts einer Ionenquelle eine Chromatographievorrichtung oder eine andere Trennvorrichtung umfassen. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform umfasst die Chromatographietrennvorrichtung eine Flüssigkeitschromatographie- oder eine Gaschromatographievorrichtung. In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform kann die Trennvorrichtung umfassen: (i) eine Kapillarelektrophoresetrennvorrichtung („CE“-Trennvorrichtung); (ii) eine Kapillarelektrochromatographie-Trennvorrichtung („CEC“-Trennvorrichtung); (iii) eine Trennvorrichtung eines im Wesentlichen starren Mehrschichtmikrofluidsubstrats auf Keramikgrundlage („Keramikkachel“-Trennvorrichtung); oder (iv) eine Chromatographietrennvorrichtung mit superkritischem Fluid.
Die Ionenführung kann auf einem Druck gehalten werden, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: (i) < etwa 0,0001 mbar; (ii) etwa 0,0001-0,001 mbar; (iii) etwa 0,001-0,01 mbar; (iv) etwa 0,01-0,1 mbar; (v) etwa 0,1-1 mbar; (vi) etwa 1-10 mbar; (vii) etwa 10-100 mbar; (viii) etwa 100-1000 mbar; und (ix) > etwa 1000 mbar.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform können Analytionen einer Electron-Transfer-Dissociation-Fragmentierung („ETD“-Fragmentierung) in einer Electron-Transfer-Dissociation-Fragmentierungsvorrichtung ausgesetzt werden. Es kann veranlasst werden, dass Analytionen mit ETD-Reagenzionen innerhalb einer Ionenführung oder Fragmentierungsvorrichtung in Wechselwirkung treten.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform werden zum Bewirken der Electron-Transfer-Dissociation entweder (a) Analytionen fragmentiert oder induziert, um zu dissoziieren und bei der Wechselwirkung mit Reagenzionen Produkt- oder Fragmentionen zu erzeugen; und/oder (b) Elektronen von einen oder von mehreren Reagenzanionen oder negativ geladenen Ionen zu einen oder zu mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu erzeugen; und/oder (c) Analytionen fragmentiert oder veranlasst, dass sie dissoziieren und bei der Wechselwirkung mit neutralen Reagenzgasmolekülen oder Reagenzgasatomen oder mit einem nichtionischen Reagenzgas Produkt- oder Fragmentionen erzeugen; und/oder (d) Elektronen von einem oder von mehreren neutralen nichtionischen oder ungeladenen basischen Gasen oder Dämpfen zu einen oder zu mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu erzeugen; und/oder (e) Elektronen von einem oder von mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Superbasenreagenzgasen oder Superbasenreagenzdämpfen zu einen oder zu mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu erzeugen; und/oder (f) Elektronen von einem oder von mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Alkalimetallgasen oder Alkalimetalldämpfen zu einen oder zu mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu erzeugen; und/oder (g) Elektronen von einem oder von mehreren neutralen nichtionischen oder ungeladenen Gasen, Dämpfen oder Atomen zu einen oder zu mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen veranlasst werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu erzeugen, wobei die einen oder mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Gase, Dämpfe oder Atome aus der Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus: (i) Natriumdampf oder Natriumatomen; (ii) Lithiumdampf oder Lithiumatomen; (iii) Kaliumdampf oder Kaliumatomen; (iv) Rubidiumdampf oder Rubidiumatomen; (v) Cäsiumdampf- oder Cäsiumatomen; (vi) Franciumdampf oder Franciumionen; und (vii) C₆₀-Dampf oder C₆₀-Atomen; und (viii) Magnesiumdampf oder Magnesiumatomen.
Die mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen können Peptide, Polypeptide, Proteine oder Biomoleküle umfassen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform werden zum Bewirken einer Electron-Transfer-Dissociation (a) die Reagenzanionen oder negativ geladenen Ionen von einem polyaromatischen Kohlenwasserstoff oder von einem substituierten polyaromatischen Kohlenwasserstoff abgeleitet; und/oder (b) die Reagenzionen oder negativ geladenen Ionen von der Gruppe abgeleitet, die besteht aus: (i) Anthracen; (ii) 9,10-Diphenylanthracen; (iii) Naphthalin; (iv) Fluor; (v) Phenanthren; (vi) Pyren; (vii) Fluoranthen; (viii) Chrysen; (ix) Triphenylen; (x) Perylen; (xi) Acridin; (xii) 2,2'-Bipyridin; (xiii) 2,2'-Bichinolin; (xiv) 9-Anthracencarbonitril; (xv) Dibenzothiophen; (xvi) 1,10'-Phenanthrolin; (xvii) 9'-Anthracencarbonitril; und (xviii) Anthrachinon; und/oder (c) die Reagenzionen und die negativ geladenen Ionen, die Azobenzolanionen oder Azobenzolradikalionen umfassen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform umfasst der Prozess der Electron-Transfer-Dissociations-Fragmentierung die Wechselwirkung von Analytionen mit Reagenzionen, wobei die Reagenzionen Dicyanbenzol, 4-Nitrotuluol oder Azulen umfassen.
Figurenliste
Es werden nun verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, die auf eine ESI-Ionenquelle angewendet ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer. Das Verfahren umfasst das Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer kontinuierlichen Ionisationsquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen, und das Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas durch einen Verbindungsgang und in einen Einlass eines Massenspektrometers. In den Einlass wird ein zweites, zusätzliches Gas eingeleitet und der Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass wird gesteuert, um einen Durchfluss des ersten Gases durch den Verbindungsgang zu steuern.
Verschiedene hier offenbarte Ausführungsformen sind spezifischer auf das Steuern der Desolvatisierung von Ionen in einem Verbindungsgang (z. B. in einer erwärmten Kapillare) gerichtet. In solchen Anwendungen ist der Verbindungsgang üblicherweise in Form eines langgestreckten, erwärmten Rohrs vorgesehen. Ionen, von denen wenigstens einige solvatisiert sein können, können durch den Verbindungsgang gehen, wobei die Anwendung von Wärme auf die Ionen in dem Verbindungsgang veranlassen kann, dass sie desolvatisieren. Die alleinige Funktion des Verbindungsgangs kann eine zum Desolvatisieren von Ionen sein.
Der Verbindungsgang kann im Wesentlichen frei von einem elektrischen Feld, z. B. von einem HF-Feld und/oder von einem elektrischen Gleichfeld, sein. Dies unterscheidet den Verbindungsgang z. B. von einem begrenzten HF-Gebiet des Massenspektrometers wie etwa einem Ionenbeweglichkeitsseparator oder einer Ionenführung.
Das Einstellen des Durchflusses des zweiten Gases kann eine entsprechende (z. B. inverse) Einstellung des Durchflusses des ersten Gases durch den Verbindungsgang oder durch die erwärmte Kapillare veranlassen. Dies kann die Verweildauer solvatisierter Ionen innerhalb des erwärmten Abschnitts der Kapillare so erhöhen, dass sie eine Desolvatisierung erfahren können. Es könnte ein Steuersystem vorgesehen sein, das den Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass, z. B. unter Verwendung einer Strömungssteuervorrichtung, steuert.
Der Einlass in das Massenspektrometer kann ein Einlass in die erste Unterdruckkammer des Massenspektrometers sein. Die in den Einlass eintretenden Ionen können ‚rohe‘ oder unverarbeitete Ionen sein, was sich darauf beziehen kann, dass die Ionen (außer Desolvatisierung oder Erwärmung) keine Art einer Filterung und/oder Trennung und/oder Manipulation und/oder Änderung erfahren haben. Zum Beispiel können Ionen, die in den Einlass eintreten, nicht in Übereinstimmung mit ihrer Masse und/oder ihrem Masse-Ladungs-Verhältnis und/oder ihrer Ionenbeweglichkeit getrennt werden oder getrennt worden sein. Die Desolvatisierungs- und Ionisationsprozesse innerhalb der Einlasskapillare können Effekte wie etwa Raumladungsänderungen, laminare und turbulente Strömungsregimes, Diffusion, Oberflächenionisationseffekte wie etwa Solvent Assisted Inlet Ionisation („SAII“) und Desolvatisierungseffekte z. B. von ESI umfassen, wobei diese Effekte aber nicht zum Verarbeiten von Ionen, um ihre Struktur zu manipulieren oder zu ändern, (außer sie zu desolvatisieren) angesehen werden können.
Die in den Einlass eintretenden Ionen können ungefiltert sein, was von herkömmlichen Anordnungen, in denen die Ionen in Übereinstimmung mit der Masse, mit dem Masse-Ladungs-Verhältnis oder mit der Ionenbeweglichkeit gefiltert werden können, bevor sie in den Einlass eintreten, verschieden ist. Die durch die kontinuierliche Ionenquelle erzeugten Ionen können zwischen ihrer Erzeugung und ihrem Eintritt in den Einlass des Massenspektrometers nicht gefiltert werden.
Das Verfahren kann das Bestimmen eines optimalen Durchflusses des zweiten Gases, der eine ausreichende Desolvatisierung von Ionen in dem ersten Gas bereitstellt, während sich das erste Gas durch den Verbindungsgang bewegt, und das Einleiten des zweiten Gases in den Einlass mit dem optimalen Durchfluss umfassen.
In anderen Ausführungsformen kann der optimale Durchfluss eine ausreichende thermische Dissoziation von Ionen oder ausreichend mehrfach geladene Ionen bereitstellen.
Der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases kann das Erhöhen oder Verringern des Durchflusses des zweiten Gases in den Einlass in der Weise umfassen, dass die Verweildauer der mehreren Ionen in dem Verbindungsgang erhöht oder verringert wird.
Es wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ioneneinlassvorrichtung 1, die optional ein erstes, primäres Gas 2 umfasst, das durch einen ersten Verbindungsgang 3 transportiert werden kann. Das primäre Gas kann ein Gas sein, das Ionen von einer Ionenquelle (wie etwa einer wie im Folgenden beschriebenen Elektrosprayionisations-Ionenquelle („ESI“-Ionenquelle)) 150 führt.
Der erste Verbindungsgang 3 kann in Form eines langgestreckten Rohrs vorgesehen sein. Das heißt, die Länge des ersten Verbindungsgangs 3 kann wenigstens das 2-, das 3-, das 4-, das 5- oder das 10-fache seiner Breite (z. B. seines Durchmessers) sein. Während die Länge des ersten Verbindungsgangs 3 zunimmt, kann eine entsprechende Erhöhung der Haltezeit der Ionen innerhalb des ersten Verbindungsgangs 3 erzielt werden. Somit weisen alle diese Werte gegenüber Durchgängen, die eine geringere Länge aufweisen, eine erhöhte Haltezeit oder Verweildauer von Ionen auf. Damit wird hervorgehoben, dass das Ziel und die Funktion des ersten Verbindungsgangs 3 das Desolvatisieren von Ionen ist.
Ionen, von denen wenigstens eine solvatisiert sein können, können durch den ersten Verbindungsgang 3 gehen, wobei die Anwendung von Wärme auf die Ionen in dem ersten Verbindungsgang 3 veranlassen kann, dass sie desolvatisieren.
Der erste Verbindungsgang 3 kann in Form einer erwärmten Kapillare sein. In dem ersten Gas, das optional von einer Ionenquelle (nicht angezeigt) ausgegangen ist, können mehrere Ionen vorhanden sein. Der erste Verbindungsgang kann eine erwärmte Zone 4 zum Erwärmen des ersten Gases 2 und optional zum Erwärmen von Ionen, die in dem ersten Gas vorhanden sein können, umfassen. Die Länge der erwärmten Zone 4 kann wenigstens das 2-, 3-, 4-, 5- oder 10-fache der Breite (z. B. des Durchmessers) der erwärmten Kapillare und/oder des ersten Verbindungsgangs 3 sein. Eine Erhöhung der Länge der erwärmten Zone 4 kann zu einer entsprechenden Zunahme der Haltezeit oder Verweildauer von Ionen innerhalb der erwärmten Zone 4 führen, die zu einer Erhöhung der Desolvatisierung der Ionen innerhalb der erwärmten Zone 4 führen kann.
Es kann ein Einlass 5 vorgesehen sein, der optional den Eintritt in eine erste Unterdruckstufe 6 des Massenspektrometers bildet. Der Einlass 5 kann der Einlass in eine erste Unterdruckstufe des Massenspektrometers sein. Vor dem Eintritt in den Einlass 5 können die Ionen im Wesentlichen ‚roh‘ oder unverarbeitet sein, wobei die in den Einlass 5 eintretenden Ionen abgesehen von der Desolvatisierung keine Art einer Trennung, Manipulation oder Änderung erfahren haben können. Zum Beispiel können in den Einlass 5 eintretende Ionen nicht in Übereinstimmung mit der Masse, dem Masse-Ladungs-Verhältnis oder der Ionenmobilität getrennt worden sein oder irgendeine Art eines Stoß- oder Reaktionsprozesses erfahren haben.
In die erste Unterdruckstufe eintretendes Gas kann sich adiabatisch ausdehnen, während es sich durch den Einlass 5 bewegt. Optional tritt das erste Gas 2 beim Verlassen des ersten Verbindungsgangs 3 in den Einlass 5 ein. Der erste Verbindungsgang 3 kann ein Rohr sein und/oder kann um seinen Umfang fluidtechnisch abgedichtet sein, so dass alle in den ersten Verbindungsgang 3 eintretenden Gase ebenfalls in den Einlass 5 des Massenspektrometers eintreten können.
In den Einlass 5 kann, optional durch einen zweiten Verbindungsgang 8, ein zweites, zusätzliches Gas 7 eingeleitet werden. Angrenzend an den Einlass 5 und optional auslassseitig der erwärmten Zone 4 befindet sich optional ein Auslass (oder das Ende) des zweiten Verbindungsgangs 8. Dass sich der Auslass auslassseitig der erwärmten Zone 4 befindet, kann den Einfluss des zusätzlichen Gases 7 auf die Strömung des primären Gases 2 durch den ersten Verbindungsgang 3 wie im Folgenden beschrieben erhöhen. Optional ist der Einlass 5 gegen den ersten Verbindungsgang 3 und gegen den zweiten Verbindungsgang 8 abgedichtet, so dass das einzige in den Einlass 5 strömende Gas optional das erste Gas 2 und das zweite Gas 7 ist.
Der Durchfluss V kann das durch den Einlass 5 in das Unterdrucksystem gelassene Gas repräsentieren. Der Durchfluss A kann den Durchfluss des ersten Gases durch den erste Verbindungsgang 3 repräsentieren und der Durchfluss C kann die Strömung des zweiten Gases durch den zweiten Verbindungsgang 8 repräsentieren. Es wird gewürdigt werden, dass V die Summe von A und C sein kann. Dementsprechend nimmt unter der Annahme, dass V im Wesentlichen konstant ist, A im Wesentlichen um denselben Betrag zu, falls C erhöht wird. Dies kann ein wie hier beschriebenes ‚abgedichtetes‘ System repräsentieren, in dem der Einlass 5 des Massenspektrometers gegenüber dem ersten Verbindungsgang 3 und dem zweiten Verbindungsgang 8 im Wesentlichen abgedichtet ist. Während die Änderung eines Durchflusses des zusätzlichen Gases in einem nicht abgedichteten System ein primäres Gas beeinflussen könnte, kann dies nicht mit derselben Genauigkeit erzielt werden, wie sie bei einem abgedichteten System erzielbar ist.
Der erste Verbindungsgang 3 kann im Wesentlichen frei von einem elektrischen Feld, z. B. von einem HF-Feld und/oder von einem elektrischen Gleichfeld, sein. Dies unterscheidet den ersten Verbindungsgang 3 z. B. von einem begrenzten HF-Gebiet des Massenspektrometers wie etwa einem Ionenbeweglichkeitsseparator oder einer Ionenführung, die üblicherweise eine Anzahl von Elektroden umfassen, die dafür angeordnet und ausgelegt sind, solche HF-Felder und elektrischen Gleichfelder anzulegen. Solche Felder können dafür konfiguriert sein, Ionen radial innerhalb des Ionenbeweglichkeitsseparators oder der Ionenführung zu begrenzen oder Ionen durch solche Komponenten anzutreiben. Der erste Verbindungsgang 3 der vorliegenden Offenbarung kann einfach ein erwärmtes Rohr sein, in dem Ionen durch die Strömung des ersten Gases 2 dadurch angetrieben werden können.
Verschiedene Ausführungsformen können darauf gerichtet sein, die Haltezeit oder Verweildauer von Ionen innerhalb der erwärmten Zone 4 zu steuern, um durch Einstellen des Durchflusses des zusätzlichen Gases die Desolvatisierung zu steuern. Die Ansprechzeit einer Strömungssteuervorrichtung kann wesentlich kleiner als die einer Heizeinrichtung sein. Wo die Desolvatisierung zuvor, z. B. durch Erhöhen der Ausgabe der Heizeinrichtung, gesteuert worden ist, können verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet sein, die Desolvatisierung durch Einstellen des Durchflusses im Gegensatz zu dem der Ausgabe einer Heizeinrichtung (z. B. einer erwärmten Zone 4, 400, oder einer Heizeinrichtung 450, wie hier im Folgenden beschrieben ist) zu steuern. Die Ausgabe der Heizeinrichtung kann im Wesentlichen konstant bleiben, während der Durchfluss des zusätzlichen Gases gesteuert oder eingestellt wird.
Der erste Verbindungsgang 3 kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, Ionen in der Strömung von primärem Gas 2 durch den ersten Verbindungsgang 3 zu desolvatisieren. Die Ionen in dem primären Gas 2 können wenigstens einige solvatisierte Ionen umfassen oder die Mehrzahl der Ionen in dem primären Gas 2 können solvatisierte Ionen umfassen. Wie oben beschrieben wurde, kann sich die Desolvatisierung auf die Beseitigung von Lösungsmittelteilchen aus geladenen Tröpfchen (z. B. in der flüssigen Phase), z. B. durch Verdampfung in dem ersten Verbindungsgang 3 (z. B. in der erwärmten Kapillare) oder in der erwärmten Zone 4, beziehen.
Zum Beispiel kann die Desolvatisierung zuerst während des Durchgangs des geladenen Tröpfchens von einem Emitter (z. B. von einem ESI-Emitter) stattfinden und kann sie ebenfalls innerhalb des Verbindungsgangs stattfinden. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind darauf gerichtet, die Desolvatisierung roher oder unverarbeiteter Ionen vor ihrem Eintritt durch den Einlass des Massenspektrometers zu steuern.
Dadurch, dass der Durchfluss des zweiten Gases 7 in den Einlass 5 gesteuert wird, kann der Durchfluss des ersten Gases 2 durch den ersten Verbindungsgang 3 gesteuert werden und kann die Durchgangszeit der Ionen durch den ersten Verbindungsgang 3 so abgestimmt werden, dass sie eine ausreichende (oder optimale Menge der) Desolvatisierung bereitstellt.
Die Desolvatisierung unterscheidet sich z. B. von der Entclusterung, die sich auf Gasphasenionen anstelle von Tröpfchen in der flüssigen Phase bezieht. Die Entclusterung bezieht sich auf die Anwendung von Energie (z. B. eines Vorhanggases) auf Cluster in der Gasphase und unterscheidet sich von der wie hier beschriebenen Desolvatisierung.
2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und zeigt eine Ioneneinlassvorrichtung 100, die optional eine Elektrosprayionisations-Ionenquelle („ESI“-Ionenquelle) 150 umfasst. Die Merkmale in 2 sind ähnlich jenen in 1, wobei ähnliche Merkmale Bezugszeichen mit einer zusätzlichen ‚100‘ erhalten haben. Zum Beispiel entspricht die erwärmte Zone 400 aus 2 der erwärmten Zone 4 aus 1 und weist dieselben Merkmale wie sie auf.
Die Elektrosprayionisations-Ionenquelle („ESI“-Ionenquelle) 150 kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, unter Verwendung eines Elektrosprays, in dem an eine Flüssigkeit eine Hochspannung angelegt werden kann, um ein Aerosol zu erzeugen (das z. B. geladene Tröpfchen in der flüssigen Phase umfasst), Ionen zu erzeugen. Die geladenen Tröpfchen können Analytteilchen und ein Lösungsmittel und/oder solvatisierte Ionen umfassen.
Durch die Ionenquelle 150 erzeugte Ionen können sich durch einen ersten Verbindungsgang 300 in einem ersten Gas 200 bewegen, das ein Umgebungsgas (wie etwa natürliche Luft) sein kann und in der erwärmten Zone 400 des ersten Verbindungsgangs 300 erwärmt werden kann. Die Erwärmung der geladenen Tröpfchen in dem ersten Verbindungsgang kann veranlassen, dass Ionen von dem Lösungsmittel desolvatisiert werden. Optional kann die erwärmte Zone 400 durch eine Heizeinrichtung 450 in Form einer Induktionsheizeinrichtung, die einen Induktionsdraht umfasst, der um den ersten Verbindungsgang 300 gewickelt sein kann, um die erwärmte Zone 400 zu definieren, erwärmt werden.
Optional tritt das erste Gas 200 beim Austritt aus dem ersten Verbindungsgang 300 in einen Einlass 500 ein. Der Einlass 500 kann den Eintritt in eine erste Unterdruckstufe 600 eines Massenspektrometers bilden. Vor dem Eintritt in den Einlass 5 können die Ionen im Wesentlichen ‚roh‘ oder unverarbeitet sein, wobei die in den Einlass 5 eintretenden Ionen abgesehen von der Desolvatisierung keinen Typ einer Trennung, Manipulation oder Änderung (z. B. Stöße oder Reaktionen) erfahren haben können.
In den Einlass 500 kann z. B. durch einen zweiten Verbindungsgang 800 ein zweites, zusätzliches Gas 700 eingeleitet werden. Das Ende des zweiten Verbindungsgangs 800 kann sich angrenzend an den Einlass 500 und optional auslassseitig der erwärmten Zone 400 befinden. Optional ist der Einlass 500 gegen den ersten Verbindungsgang 300 und den zweiten Verbindungsgang 800 abgedichtet, so dass das einzige in den Einlass 500 strömende Gas das erste Gas 200 und das zweite Gas 700 sein können.
Es kann eine Vorrichtung 850, z. B. ein Kegel, vorgesehen sein, die sich konzentrisch um den Einlass 500 befindet, wobei die Vorrichtung 850 dafür konfiguriert sein kann, das zweite oder zusätzliche Gas 700 um den Umfang oder Umkreis des Einlasses 500 gleich zuzuführen, so dass die Strömung des zweiten Gases um den Einlass 500 in Form eines Kegelgases sein kann.
Allgemein kann der Elektrosprayprozess die Verdampfung von Tröpfchen in der flüssigen Phase umfassen. Um Ionen über Protonierung zu erzeugen, kann ausreichend Lösungsmittelabreicherung erforderlich sein. Um sicherzustellen, dass z. B. ein für die Ionenmanipulation vorgesehenes elektrisches Feld wirksam sein kann, kann es notwendig sein, dass dies verhältnismäßig früh sichergestellt wird. Falls es eine ungenügende Desolvatisierung gibt, können die Analyte stark adduktiert oder nass sein, was zu einer verringerten Analytionendetektion führt. Es wird Bezug genommen auf W. Ens, K. G. Standing und I. V. Chernushevich, Hrsg., „New Methods for the Study of Biomolecular Complexes“, in New Methods for the Study of Biomolecular Complexes, Dordrecht: Springer, Niederlande, 1998.
Die Erhöhung der Strömung des zusätzlichen Gases kann eine entsprechende Verringerung der Strömung des primären Einlassträgergases verursachen, das die desorbierten Tröpfchen und Ionen trägt. In den hier beschriebenen Ausführungsformen und Experimenten kann das zusätzliche Gas bei der Verbindungsstelle mit der Einlasskapillare abgedichtet sein, was diese Wirkungen verbessert. Wegen dieser Wirkungen kann sich die mittlere Geschwindigkeit des Gases verringern, was die Temperatur des primären Gases durch erhöhte Wärmeübertragung erhöht, während die Kühlwirkung an den erwärmten Wänden optional verringert. Außerdem gibt es eine erhöhte Durchgangszeit für die Desolvatisierung. Es ist festgestellt worden, dass die Erhöhung der Temperatur und der Durchgangszeit die Desolvatisierung von Ionen in der Primärgasströmung erheblich erhöhen kann. Außerdem ist festgestellt worden, dass mehr weniger geladene Ionen beobachtet werden können, während der Durchfluss des zusätzlichen Gases erhöht ist.
Außerdem ist festgestellt worden, dass inhomogene Gasströme (hinsichtlich der Temperatur) für die Analyse bestimmter Ionenarten, die z. B. unterschiedliche oder fein abgestimmte Desolvatisierungstemperaturen und Gasströme erfordern, nachteilig sein können. Somit wäre es für die Analyse monoklonarer Antikörper („MAB“), Mambranproteine oder nicht kovalenter Komplexe, die einen verfeinerten Desolvatisierungsgrad erfordern, besonders nützlich, alle Gasströme bei einer verhältnismäßig homogenen Temperatur zu halten. Die hier beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen, die Ionengasströmung bei einer homogenen Temperatur zu halten. Dies kann bei der Verwendung der Elektrosprayionisation („ESI“) besonders wichtig sein.
Die vorliegende Offenbarung kann sich auf ein Verfahren zum Einleiten von Ionen wie oben beschrieben beziehen. Verschiedene hier offenbarte Ausführungsformen sind spezifischer darauf gerichtet, die Gasströmung in dem Verbindungsgang (z. B. in einer erwärmten Kapillare) auf einer gegebenen Temperatur oder bei einem gegebenen Temperaturzustand (z. B. Homogenität) zu halten, indem der Durchfluss des zusätzlichen Gases in den Einlass eingestellt oder gesteuert wird.
Bei hohen Zusatzgasdurchflüssen, die sich z. B. 160-170 l/h annähern oder dazwischenliegen, kann sich die Primärgasströmung (z. B. die Primärströmung 2, 200) einem stationären Zustand annähern, der optional eine maximale Erwärmung und/oder Gasmischung bereitstellt. In diesem Fall kann der Durchfluss (z. B. V) des Gases, das durch den Einlass des Massenspektrometers eingelassen wird, gleich dem Durchfluss (z. B. C) des zusätzlichen Gases sein.
Falls der Durchfluss des zusätzlichen Gases über ein kritisches Niveau erhöht ist, kann die Primärströmung des Gases umkehren, so dass die Strömung des ersten Gases (das z. B. darin die geladenen Tröpfchen enthält) von dem Einlass des Massenspektrometers weg erfolgt. Somit kann z. B. bei solchen sehr hohen Zusatzgasdurchflüssen, z. B. über etwa 170 l/h, die Primärströmung umkehren und ein Strahl heißen Gases zurück in die Kapillare gerichtet werden. Dies kann genutzt werden, um bei der thermischen Desorption nichtflüchtiger Proben, die bei dem Eintritt der Kapillare positioniert sind, zu unterstützen. Die Atmospheric Solids Analysis Probe („ASAP“) und Wärmedesorptionsquellen können diese Wirkung nutzen.
Dieser Aspekt kann selbst als vorteilhaft angesehen werden und somit können umfassende Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf eine Ioneneinlassquelle gerichtet sein, die eine kontinuierliche Ionenquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen, einen Verbindungsgang zum Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas in einen Einlass eines Massenspektrometers und eine Zusatzgasquelle, die dafür angeordnet und ausgelegt ist, ein zweites, zusätzliches Gas mit einem Durchfluss, der ausreicht, die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang umzukehren, in den Einlass einzuleiten, umfasst.
Die hier offenbarten Ausführungsformen können die Verwendung einer Zusatzgasquelle umfassen, die mit dem auslassseitigen Abschnitt einer erwärmten Einlasskapillare verbunden und optional abgedichtet ist. Dies kann die Steuerung sowohl der Gasströmung als auch der Gastemperatur des Einlassgases wirksam stimulieren und kann Verbesserungen bei der Erzeugung mehrfach geladener Ionen, z. B. bei Verbesserungen in dem Desolvatisierungsprozess, z. B. in der ESI, schaffen.
Andere Ionenquellen, die mit der vorliegenden Offenbarung kompatibel sind, können Secondary-Ion-Mass-Spectrometry-Ionisationsquellen („SIMS“-Ionisationsquellen), Rapid-Evaporation-Ionisation-Mass-Spectrometry-Ionisationsquellen („REIMS“-Ionisationsquellen), Desorption-Electrospray-Ionisation-Ionisationsquellen („DESI“-Ionisationsquellen), Laser-Ablation-Electrospray-Ionisation-Ionisationsquellen („LAESI“-Ionisationsquellen) oder Atmospheric-Pressure-Chemical-Ionisation-Ionisationsquellen („APCI“-Ionisationsquellen) enthalten.
Die durch das zusätzliche Gas geschaffene Gesamtwirkung kann die Verringerung des Durchflusses des primären Gases sein. Optional bleibt die Gesamtströmung von Gas in das Niederdruckgebiet, z. B. in die erste Unterdruckstufe, des Massenspektrometers im Wesentlichen konstant.
Somit kann der Durchfluss des primären Gases um den Betrag des Durchflusses des zusätzlichen Gases verringert sein. Der verringerte Durchfluss des primären Gases kann mehr Zeit lassen, um das primäre Gases zu erwärmen, indem optional eine Erhöhung der Temperatur des Gases verursacht wird, wenn z. B. dieselbe Heizleistung wie in einer herkömmlichen Ioneneinlassquelle verwendet wird.
Der Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass kann verwendet werden, um das Strömungsregime des ersten Gases in dem Verbindungsgang (z. B. in dem ersten Verbindungsgang 3, 300) zu steuern. Zum Beispiel können bestimmte Durchflüsse des zweiten Gases bestimmt werden, die bestimmten Strömungsregimes des ersten Gases in dem Verbindungsgang entsprechen.
Ein Strömungsregime kann als ein turbulentes Strömungsregime bezeichnet werden, in dem die Strömung des ersten Gases in dem Verbindungsgang wenigstens teilweise turbulent ist, wie etwa Verwirbelungen oder Wirbel umfasst.
Ein alternatives Strömungsregime kann ein laminares Strömungsregime sein, in dem die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang laminar ist. Zum Beispiel kann das Fluid (d. h. das erste Gas) in einer laminaren Strömung ohne Unterbrechung zwischen den Schichten in parallelen Schichten strömen und/oder kann das Fluid keine Verwirbelungen oder Wirbel zeigen. In einer turbulenten Strömung kann das Fluid (d. h. das erste Gas) nicht in parallelen Schichten strömen und/oder kann es Unterbrechungen zwischen den Schichten geben.
Es könnte ein Steuersystem vorgesehen sein, das den Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass, z. B. unter Verwendung einer Strömungssteuervorrichtung, steuert. Das Steuersystem kann eine Anweisung empfangen, um zu veranlassen, dass die Strömung des ersten Gases innerhalb des Verbindungsgangs einem gewünschten Strömungsregime (z. B. einem turbulenten oder laminaren Strömungsregime) entspricht. Das Steuersystem kann dafür angeordnet und ausgelegt sein, den Durchfluss des zweiten Gases in den Einlass daraufhin, z. B. unter Verwendung der Strömungssteuervorrichtung, auf einen Durchfluss einzustellen, von dem bestimmt worden ist, dass er dem gewünschten Durchfluss entspricht.
In verschiedenen Ausführungsformen können die hier offenbarten Verfahren das Einleiten des zusätzlichen Gases in den Einlass des Massenspektrometers mit einem Durchfluss, der ausreicht, um zu veranlassen, dass die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang laminar ist, umfassen.
Ferner können die Verfahren das Einleiten des zweiten Gases in den Einlass des Massenspektrometers mit einem Durchfluss, der ausreicht, um zu veranlassen, dass die Strömung des ersten Gases durch den Verbindungsgang turbulent ist, umfassen.

Claims

Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer, wobei das Verfahren umfasst: Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer kontinuierlichen lonisationsquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen; Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas (2, 200), das von dem Ort der lonisationsquelle stammt, durch einen Verbindungsgang (3, 300) und dann in einen Einlass (5, 500) eines Massenspektrometers, wobei der Verbindungsgang (3, 300) eine erwärmte Zone (4, 400) zum Erwärmen des ersten, primären Gases (2, 200) umfasst; Einleiten eines zweiten, zusätzlichen Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500); und Steuern eines Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500), um einen Durchfluss des ersten Gases (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in den Einlass (5, 500) eintretende Ionen nicht gemäß ihrer Ionenbeweglichkeit getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das ferner das Bestimmen eines optimalen Durchflusses des zweiten Gases (7, 700), der eine ausreichende Desolvatisierung von Ionen in dem ersten Gas (2, 200) bereitstellt, während sich das erste Gas (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) bewegt, und das Einleiten des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500) mit dem optimalen Durchfluss umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) das Erhöhen oder Verringern des Durchflusses des zweiten Gases (7,700) in den Einlass (5, 500), um die Verweildauer der mehreren Ionen in dem Verbindungsgang (3, 300) zu erhöhen oder zu verringern, umfasst.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner das Bestimmen eines optimalen Durchflusses des zweiten Gases (7, 700), der eine ausreichende thermische Dissoziation von Ionen oder ausreichend mehrfach geladene Ionen in dem ersten Gas (2, 200) bereitstellt, während sich das erste Gas (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) bewegt, und das Einleiten des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500) mit dem optimalen Durchfluss umfasst.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Einlass (5, 500) abgedichtet ist, so dass die einzigen in den Einlass (5, 500) strömenden Gase das erste Gas (2, 200) und das zweite Gas (7, 700) sind.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei Ionen, die sich durch den Einlass (5, 500) bewegen, von einer einzelnen Ionisationsquelle ausgehen.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das zweite Gas (7, 700) neutral ist, nicht ionisch ist oder keine Ionen enthält.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das zweite Gas (7, 700) in eine Strömung des ersten Gases (2, 200), und nachdem das erste Gas (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) transportiert worden ist, eingeleitet wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner umfasst: Einleiten des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500) mit einem Durchfluss, der ausreicht, um zu veranlassen, dass die Strömung des ersten Gases (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) laminar ist; und/oder Einleiten des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500) mit einem Durchfluss, der ausreicht, um zu veranlassen, dass die Strömung des ersten Gases (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) turbulent ist.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) das Einstellen, das Erhöhen oder das Verringern des Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500) auf ein Niveau, das veranlasst, dass die Strömung des ersten Gases (2, 200) innerhalb des Verbindungsgangs (3, 300) stationär wird, umfasst.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt des Steuerns des Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) das Einstellen oder das Erhöhen des Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500) auf ein Niveau, das veranlasst, dass die Strömung des ersten Gases (2, 200) innerhalb des Verbindungsgangs (3, 300) umkehrt und/oder in den Verbindungsgang (3, 300) zurückströmt, umfasst.
Verfahren zum Einleiten von Ionen in ein Massenspektrometer, wobei das Verfahren umfasst: Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer kontinuierlichen Ionisationsquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen; Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas (2, 200) durch einen Verbindungsgang (3, 300) und in einen Einlass (5, 500) eines Massenspektrometers; Einleiten eines zweiten, zusätzlichen Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500); und Steuern eines Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500), um einen Durchfluss des ersten Gases (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) zu steuern, wobei das Steuern des Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) das zyklische Ändern oder das wiederholte Erhöhen und Verringern des Durchflusses des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500), um zu veranlassen, dass sich das erste Gas (2, 200) innerhalb des Verbindungsgangs (3, 300) hin- und herbewegt, umfasst.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt des Ionisierens einer Probe das Ionisieren der Probe bei Atmosphärendruck umfasst.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Einlass (5, 500) einen Eintritt in eine erste Unterdruckstufe (6, 600) eines Massenspektrometers bildet.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt des Ionisierens einer Probe das Ionisieren der Probe unter Verwendung der Elektrosprayionisation („ESI“) umfasst.
loneneinlassvorrichtung (1, 100), die umfasst: eine kontinuierliche lonisationsquelle, um mehrere Ionen zu erzeugen; einen Verbindungsgang (3, 300); Mittel zum Transportieren der mehreren Ionen in einem ersten, primären Gas (2, 200), das vom Ort einer lonisationsquelle stammt, durch den Verbindungsgang (3, 300) und dann in einen Einlass (5, 500) eines Massenspektrometers, wobei der Verbindungsgang (3, 300) eine erwärmte Zone (4, 400) zum Erwärmen des ersten, primären Gases (2, 200) umfasst; eine Zusatzgasquelle, die dafür angeordnet und ausgelegt ist, ein zweites, zusätzliches Gas (7, 700) in den Einlass (5, 500) einzuleiten; und ein Steuersystem, das dafür angeordnet und ausgelegt ist, den Durchfluss des zweiten Gases (7, 700) in den Einlass (5, 500) in der Weise zu steuern, dass der Durchfluss des ersten Gases (2, 200) durch den Verbindungsgang (3, 300) gesteuert wird.
Massenspektrometer, das eine loneneinlassvorrichtung (1, 100) nach Anspruch 17 umfasst.