-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen die Kombination von Ionisierungsmodi, die beispielsweise durch Elektrosprayionisierung (electro spray ionization; ESI), chemische Ionisierung bei Atmosphärendruck (atmospheric pressure chemical ionization; APCI) und Thermospray für die Analyse von Molekülen bereitgestellt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung einer neuen Quellenvorrichtung, die APCI und ESI kombiniert und mit bestehenden Massenspektrometern verbunden werden kann, sowie die Herstellung neuer Massenspektrometer, bei denen die vorliegende Erfindung die Ionisierungsquelle bildet. Beispiele für Anwendungen, für die die vorliegende Erfindung vorteilhaft ist, umfassen die Erzeugung rascher und akkurater Probencharakterisierungen von Pharmazeutika und organischen Zwischenprodukten sowie die Erzeugung von Probenbibliotheken, die mittels kombinatorischer Chemie und biologischem Screening bzw. biologischer Durchmusterung mit hoher Durchsatzrate hergestellt worden sind.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Die Massenspektrometrie ist ein analytisches Verfahren, das für eine qualitative und quantitative chemische Analyse von Materialien und Materialgemischen verwendet wird. Ein Analyt, üblicherweise eine organische, anorganische, biomolekulare oder biologische Probe, wird in einer Ionenquelle in elektrisch geladene Partikel seiner Bestandteile aufgebrochen. Anschließend werden die Analytenpartikel durch das Spektrometer basierend auf deren jeweiligen Masse-zu-Ladungs-Verhältnissen getrennt. Die getrennten Partikel werden sodann detektiert und ein Massenspektrum des Materials wird erzeugt. Das Massenspektrum entspricht einem Fingerabdruck des analysierten Probenmaterials, indem Information über die Massen und die Quantitäten von verschiedenen Analytenionen bereitgestellt wird, die die Probe ausbilden. Massenspektrometrie kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Molekulargewichte von Molekülen und Molekülfragmenten innerhalb eines Analyten zu bestimmen. Zusätzlich kann Massenspektrometrie dazu verwendet werden, Molekülstrukturen, Molekülsubstrukturen und Komponenten des Analyten basierend auf dem Fragmentierungsmuster zu bestimmen, das auftritt, wenn der Analyt in Partikel aufgebrochen wird. Massenspektrometrie ist in der Chemie, der Biologie, den Materialwissenschaften sowie einer Vielzahl verwandter Gebiete ein wirksames analytisches Werkzeug.
-
Beim Bau eines Massenspektrometers mit hoher Empfindlichkeit, hoher Auflösung, hoher Massengenauigkeit und effizienter Probenverwendung gibt es noch zahlreiche Probleme. Eine Aufgabe besteht darin, sowohl die Ionisierung einer Probe effizient zu maximieren als auch einen dynamischen Bereich von zu verwendenden Analytenproben bereitzustellen.
-
Probleme sind bei verschiedenen Ionisierungsmethoden aufgetreten, die identifizierbare Unterschiede in den Massenspektren erzeugen. Das Einbringen von verschiedenen chemischen Lösungsverbindungen während des Einsatzes von Flüssigkeitschromatographie/Massenspektrometrie (liquid chromatography/mass spectrometry; LC/MS) kann beispielsweise erkennbare Unterschiede in den Massenspektren hervorrufen, da ein Ion oder mehrere Ionen gleichzeitig in der Massenspektrometerquelle vorhanden sein können. Während des Elektrosprayvorgangs wird die Flüssigkeit durch eine Metallkapillare eingebracht, die eine extrem hohe Spannung aufweist. Diese Umgebung erzeugt eine elektrochemische Zelle, da das resultierende Spray bzw. die resultierende Wolke bzw. der resultierende Jet ein Ergebnis dessen ist, dass die Flüssigkeit ihre Rayleighgrenzen überschreitet, wenn diese in Richtung einer Gegenelektrode angezogen wird. Ferner erzeugt die Redox-Reaktion, die während des Elektrosprayvorgangs auftritt, identifizierbare Unterschiede in den Massenspektren, wie beispielsweise die Adduktion (adduction) von Metallionen, M + Na. Zahlreiche unterschiedliche Ionisierungsverfahren sind entwickelt worden.
-
Ionenquellen umfassen Verfahren, wie beispielsweise APCI, ESI und Thermospray. Im Allgemeinen erzeugt APCI Ionen, indem der Flüssigkeitsstrom erhitzt wird und ein Aerosol erzeugt wird. Es sollte bemerkt werden, dass ACPI keine derartige Adduktion, wie vorstehend beschrieben, aufweist, jedoch die Hintergrundionisierung fördert, da das Lösungsmittel als ein Vehikel "verwendet" wird, um Ladung auf den interessierenden Analyten zu übertragen. Hydronium-Ionen werden beispielsweise in einem Plasma erzeugt, durch das sich der Analyt hindurchbewegt, um ionisiert zu werden, und oftmals werden Kontrollprodukte, wie beispielsweise M + NH4 erzeugt, wenn die Flüssigkeit Ammoniumacetat enthält. ESI erzeugt das Aerosol oder die Wolke als ein Produkt der exzessiven Ladung. Thermospray ist gleichfalls mit APCI verwandt. Im Allgemeinen handelt es sich bei Thermospray um APCI ohne hohe Spannung (high voltage; HV) und keiner ABCI-Spitze (siehe MDS, Parma ASMS Poster, 2000). Bei diesem Verfahren entweichen Ionen den Aerosoltröpfchen, wenn diese desolvatisiert werden.
-
Die Elektrosprayquellen sind mit die Erfolgreichsten dieser Quellen. Obgleich die grundlegende Technik des Elektrosprayverfahrens schon weitaus eher bekannt gewesen war, stammen die ersten praktischen Quellenausgestaltungen, die für eine organische Massenspektrometrie geeignet gewesen sind, aus dem Jahr 1984 (siehe z.B.
EP 0 123 522 A1 ). Zahlreiche Verbesserungen dieser einfachen Elektrosprayionenquelle sind vorgeschlagen worden. Bruins et al (34th Ann. Confr. on Mass Spectrometry and Allied Topics, Cincinnati, 1986, Seiten 585 bis 586) und
US 4 861 988 A beschreiben eine pneumatisch unterstützte Elektrosprayquelle, wobei ein koaxialer Zerstäuber, dem ein inertes Gas zugeführt wird, anstatt der Kapillarröhre der grundlegenden Quelle verwendet wird, um die Ausbildung des Aerosols zu unterstützen. In der Praxis werden derartige Vorrichtungen jedoch oftmals so betrieben, dass die Kapillarröhre in einem Winkel zu der optischen Achse des Massenanalysators, üblicherweise mit ungefähr 30°, geneigt ist, jedoch immer noch in Richtung der Öffnung ausgerichtet ist. Die
US 5 015 845 A beschreibt eine zusätzliche erhitzte Desolvatisierungsphase, die unter einem Druck von 0,1–10 torr (13,33 bis 1333 Pa) betrieben wird und stromabwärts der ersten Düse angeordnet ist.
US 5 103 093 A , die
US 4 977 320 A und Lee, Henion, Rapid Commun. in Mass Spectrum., 1992, Band 6, Seiten 727 bis 733 und andere beschreiben die Verwendung einer geheizten Einlasskapillarröhre. Ferner wird in der
US 5 171 990 A eine von der Achse versetzte Ausrichtung der Transferkapillarröhre und des Düsenabstreifersystems beschrieben, um die Anzahl schneller Ionen und neutraler Teilchen zu begrenzen, die in den Massenanalysator eintreten, und in der
US 5 352 892 A wird eine Flüssigkeitsschildanordnung beschrieben, die den Eintritt von flüssigen Tröpfchen, die in das Massenanalysatorvakuumsystem eintreten, auf ein Mindestmaß beschränkt.
-
Man hat erkannt, dass ein bedeutender Faktor für den Erfolg von Elektrosprayionisierungsquellen für Proben mit großem Molekulargewicht darin besteht, dass im Unterschied zu den meisten anderen Ionenquellen die Ionisierung bei Atmosphärendruck stattfindet. Ferner werden ionische und polare Verbindungen durch ESI ionisiert, während neutrale und schwach polare Verbindungen dies typischerweise nicht tun. Aus diesem Grund hat es ein Wiederaufleben des Interesses für APCI-Quellen gegeben, die ferner dazu geeignet sind, stabile Ionen zu erzeugen, die für thermisch labile Spezies mit großem Molekulargewicht, typischerweise <1000 Da (u), charakteristisch sind. Derartige Quellen sind im Allgemeinen Elektrosprayquellen bis auf den Ionisierungsmodus sehr ähnlich.
-
APCI stellt ein einmaliges Ionisierungsverfahren mittels einer Koronaentladung bereit (siehe Yamashit & Fenn, J. Phys. Chem., 1984). Bei dem APCI-Verfahren wird eine Koronaspitze auf einem hohen Potential gehalten, was es erlaubt, dass die APCI eine Quelle von Elektronen, beispielsweise einen Beta-Emitter, üblicherweise eine Ni-Folie oder eine Koronaentladung bereitstellt (siehe McKeown, Siegel, American Lab. Nov., 1975, Seiten 82 bis 99; Horning, Caroll et al, Adv. in Mass Spectrom. Biochem. Medicine, 1976, Band 1, Seiten 1 bis 16; Carroll, Dzidic et al, Anal. Chem. 1975, Band 47(14), Seite 2369). Bei den ersten Quellen ist der Hochdruckionisierungsbereich von dem Hochvakuumbereich, der den Massenanalysator beinhaltet, durch ein Diaphragma getrennt gewesen, das eine sehr kleine Öffnung aufwies, die auf der optischen Achse des Analysators angeordnet war. Spätere APCI-Quellen haben sich dazu entwickelt, anstatt des Diaphragmas ein Düsen-Abstreifer-Trennsystem zu beinhalten (siehe z.B. Kambara et al, Mass Spectroscopy (Japan), 1976, Band 24(3), Seiten 229 bis 236 und Patentanmeldung
GB 2 183 902 A ).
-
Die
DE 698 29 398 T2 beschreibt einen Mehrfachprobeneinführungs-Massenspektrometer, der Ionenquellen unter Atmosphärendruck aufweist, die in Kommunikation mit Schnittstellen von Massenanalysatoren stehen, und zwar zur Einführung von Proben mittels Mehrfach-Elektrosprayionisierung (ESI) und chemischer Ionisierung unter Atmosphärendruck (APCI). Die Massenspektren, die interne Kalibrierungsspitzen enthalten, werden bereitgestellt, indem unterschiedliche Lösungen gleichzeitig aus den mehreren Einlasssonden gesprüht werden. Die Elektrosprayionisierungssonde und die Sonde für chemische Ionisierung unter Atmosphärendruck sind in einer unter Atmosphärendruck stehenden Ionisierungskammer angeordnet und sie können während eines Analysenlaufs ein- oder ausgeschaltet werden.
-
Die
DE 3901369 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines doppelt diffundierten Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (DMOSFET) sowie eine durch dieses Verfahren hergestellte Transistorvorrichtung. Die so bereitgestellte Transistorvorrichtung ist besonders für Anwendungen geeignet, bei denen der Transistor eine lange Lebensdauer, eine hohe Umschaltgeschwindigkeit und eine geringe Störanfälligkeit aufweisen soll.
-
Die
JP 08 236 064 A beschreibt einen Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometer, mit dem eine einzige Schnittstelle bereitgestellt wird, die sowohl als eine ESI-Schnittstelle als auch als eine APCI-Schnittstelle dient. Eine Zerstäubungskammer, die in Richtung einer Welle bewegbar ist, ist an einer Kapillare angeordnet und die Spitze einer Entladungselektrode ist fest an dem vorderen Ende der Welle angeordnet. Die ESI-Anordnung, bei der eine Düse der Nadel über die Zerstäubungskammer hinausragt, die Entladungselektrode und die APCI-Anordnung, bei der die Düse innerhalb der Zerstäubungskammer angeordnet ist, werden im Verhältnis zueinander über einen Kniehebel betätigt. In der ESI-Anordnung wird eine hohe Spannung auf die Nadel aufgebracht und in der APCI-Anordnung wird eine hohe Spannung auf die Entladungselektrode aufgebracht. Mittels einer Heizeinrichtung wird die Zerstäubungskammer aufgeheizt.
-
Atmosphärendruckionisierungsquellen, insbesondere Elektrosprayionisierung und chemische Ionisierung bei Atmosphärendruck, die mit Massenspektrometern verbunden sind, haben eine weitverbreitete Anwendung bei der Analyse von Verbindungen gefunden. Ionenquellen, die eine Probe anstatt unter einem hohen Vakuum bei Atmosphärendruck ionisieren, sind insbesondere erfolgreich dabei, intakte, thermisch labile Ionen mit großem Molekulargewicht zu erzeugen.
-
Vorhergehende Versuche sind beschrieben worden, die eine duale ESI/APCI-Ionisierungsquelle bereitstellen. Die Ionisierung mit dualer Quelle basiert insbesondere auf einer Schaltungsbox. Diese Modifikation erlaubt es einem Benutzer, eine Steuerbox sowie zwei Eingangs-BNC-Stecker des Instruments zu verwenden, um entweder manuell oder automatisch die Spannung für den ESI- und den APCI-Modus auszuwählen. Der Betrieb des dualen ESI/APCI erfordert die Anpassung der Quellenspannung. Der ESI- und der APCI-Modus funktionieren simultan. Die wichtigsten Parameter, die das Verhalten der Quelle bestimmen, sind die Temperatur und die Flussrate des Gases (siehe Seigel et al, J. Am. Soc. Mass Spectrom., 1988, Seiten 1196 bis 1203).
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung basiert zumindest teilweise auf der Entdeckung, dass ein Halbleiterschalter bzw. ein Festkörperschalter verwendet werden kann, um das elektrische Potential von einer Energiequelle entweder zu einer Elektrospraysonde oder zu der Koronaentladungsspitze bzw. den Koronaentladungsspitzen zu leiten, wodurch eine Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle erzeugt wird. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle weist bedeutende Vorteile gegenüber bekannten Ionisierungsquellen und Ionisierungstechniken auf. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle erlaubt das automatische, rasche Umschalten von einem ersten Ionisierungsmodus zu einem zweiten Ionisierungsmodus, ohne dass dadurch die Ergebnisse verschlechtert werden und die Vorrichtung modifiziert werden müsste. Das rasche Umschalten wird durch die Verwendung einer Halbleiterschaltvorrichtung bereitgestellt. Aufgrund der Ausgestaltung der Quelle besteht ferner keine Notwendigkeit, die Temperatur des Zerstäubungsgases zu erhöhen, um eine Ionisierung zu bewirken; die Quelle ist für ein schnelles Umschalten zwischen den Verfahren geeignet, ohne dass auf ein Erhitzen gewartet werden muss. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle erlaubt es, optimale Techniken und Bedingungen für eine Probe während eines einzelnen Experiments bereitzustellen. Somit ermöglicht die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle bedeutende Einsparungen bezüglich der Kosten und der Zeit, während die Effizienz erhöht wird.
-
In einer Ausführungsform enthält eine Ionisierungsquelle für ein Massenspektrometer eine Ionenkammer, die einen Ionenpfad definiert, eine Elektrospraysonde zum Ionisieren einer Probe sowie eine Koronaentladungsspitze zum Ionisieren einer Probe unter Verwendung chemischer Ionisierung bei atmosphärischem Druck. Die vorliegende Erfindung verwendet eine Energiequelle zum Aufbringen eines elektrischen Potentials auf die Elektrospraysonde oder die Koronaentladungsspitze, die von einem Halbleiterschalter gesteuert wird, um das elektrische Potential von der Energiequelle zu lenken.
-
Die vorliegende Erfindung offenbart ferner ein Verfahren zum Ionisieren einer Probe für die Analyse durch ein Massenspektrometer. Dieses Verfahren kann das Einbringen einer Probe in eine Sonde, das Ionisieren der Probe unter Verwendung eines ersten Ionisierungsmodus und sodann das Umschalten in einen zweiten Ionisierungsmodus umfassen. In einer Ausführungsform weist die Ionisierung der Probe eine Zeitdauer von weniger als ein Zehntel (0,1) einer Sekunde auf. Ferner kann das Schalten oder die Verzögerung zwischen Scans je nach der gewünschten Geschwindigkeit oder Genauigkeit kürzer oder länger sein.
-
Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein System zum Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle. Dieses Verfahren kann computerimplementierte Schritte enthalten, wie beispielsweise das Erhalten von Information, die mit der Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle in Verbindung steht, und das Ionisieren einer Probe basierend auf der Information, die mit der Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle in Verbindung steht. Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Ionisieren einer Probe unter Verwendung einer Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle unter Verwendung eines Computers. In einer noch weiteren Ausführungsform verwendet eine Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle eine Vielzahl von Ionisierungsmodi und kann eine Schnittstelle für die Anzeige von Information aufweisen, die mit der Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle in Verbindung steht.
-
Die vorliegende Erfindung offenbart ferner ein computer-lesbares Medium, um beispielsweise einem Benutzer zu ermöglichen, eine Probe für die Analyse durch ein Massenspektrometer zu ionisieren, wobei eine Vielzahl von unterschiedlichen Ionisierungsmodi verwendet werden, wobei von Anweisungen zum Betreiben einer Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle in Antwort auf Informationen Gebrauch gemacht wird, die in eine graphische Benutzerschnittstelle eingegeben werden.
-
Beispiele für praktische Anwendungen, für die diese Erfindung vorteilhaft ist, umfassen die Erzeugung von raschen und genauen Probencharakterisierungen von Pharmazeutika, von organischen Zwischenprodukten sowie von Probenbibliotheken, die mittels kombinatorischer Chemie und biologischem Screening bzw. biologischer Durchmusterung mit hoher Durchsatzrate erzeugt werden.
-
Kurze Beschreibung der Figuren
-
1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Massenspektrometers, das für eine Implementierung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
-
2A bis 2C zeigen Ansichten der Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle gemäß beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung. In 2B ist die Kammer dargestellt, die den Ionenpfad definiert.
-
3 zeigt eine Elektrospray-Ionisierungssonde.
-
4 zeigt ein schematisches Diagramm des Umschaltens der Kapillare-/Koronaspitze-HV-Ausgänge. Eine Energiequelle ist unter Verwendung von FET-Schaltern ausgestaltet, um zu ermöglichen, dass Halbleiterveränderungen wiederholbar und ohne eine Beschädigung der Elektronik auftreten.
-
5 und 6 zeigen die graphischen Benutzerschnittstellen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die dazu geeignet sind, den Ionisierungsvorgang sowie die Analyse zu steuern.
-
7 zeigt Ergebnisse eines Elektrospray-Massenspektrums von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (polycyclic aromatic hydrocarbons; PAHs), die zwischen APCI- und ESI-Leistung unterteilt sind.
-
8 zeigt Ergebnisse, die eine Antwort auf eine einzelne Einspritzung von 50 ng des Isoflavonoids Daidzein zeigen, die ein sehr hohes Signal-Rauschverhältnis (s/n) in vier Modi bei 100 μ/s liefern.
-
9 zeigt eine Sammlung von Ausgaben für MassLynxTM-Daten, wobei das gleichzeitige Erfassen von Daten in mehreren Modi gezeigt wird.
-
10 bis 13 verdeutlichen, dass die vorliegende Erfindung im Vergleich mit herkömmlicher ESI und APCI für sich genommen eine schnelle und genaue Probenbibliothek hoher Qualität erzeugt.
-
14 zeigt Daten eines Mehrfachmodus-Experiments, um für alle Spektren, bei denen APCI und ECI mit den mittels ESCi ermittelten Versionen gut zusammenpassen, ESI gegenüber APCI gegenüber ESCi zu vergleichen.
-
15 zeigt den Vergleich aller Modi, wobei eine Targetverbindung und eine Unreinheit gezeigt ist, die in den Ergebnissen auftreten. Diese Darstellung verdeutlicht die Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber einer Quelle mit einem einzigen Ionisierungsmodus.
-
16 zeigt Daten von einem Experiment, um APCI gegenüber ESCiTM gegenüber ESCi APCI für ein Polymerzusatzgemisch aus (1) Tinuvin 327, (2) Irganox 1010 und (3) Irganox 1330 zu vergleichen.
-
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung stellt eine Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle zum Ionisieren von Proben für die Analyse mittels Massenspektrometrie bereit. 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Massenspektrometers 10, das für die Implementierung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung geeignet ist. Das Massenspektrometer 10 umfasst eine Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle 100, um Ionen unter Atmosphärendruck oder in der Nähe davon zu erzeugen und die Ionen an ein Vakuumgehäuse 30 zu liefern, wo diese in einen Massenanalysator beschleunigt und fokussiert werden. Der Massenanalysator trennt sodann die Ionen gemäß deren Masse-Ladungs-Verhältnis für die Detektion. Die Ionisierungsquelle ist in das Vakuumgehäuse eingepasst, das einen Quadrupol-Massenfilter 31 und einen Ionendetektor 32 zum Messen des Ionenstrahlstroms umgibt. Ferner ist eine elektrostatische Hexapol-Linse 35 bereitgestellt und zwischen der Ionisierungsquelle 100 und der Eingangsöffnung 34 des Massenanalysators angeordnet, um die Effizienz der Transmission von Ionen von der Ionisierungsquelle 100 zu steigern. Diese Komponenten sind bekannt und sind lediglich schematisch in 1 dargestellt. Weitere herkömmliche Komponenten, die für einen geregelten Betrieb des Massenfilters und des Detektors notwendig sind, sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen worden. Bei dem Massenspektrometer bzw. dem Massenanalysator kann es sich um mehrere Typen handeln, wie beispielsweise einem Massenanalysator des Typs Quadrupol, magnetische Masse, TOF (time of flight), Fouriertransformierte oder andere bekannte, geeignete Typen eines Massenanalysators.
-
Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle 100 erlaubt es, dass verschiedene Ionisierungstechniken auf eine Probe innerhalb einer einzelnen Analyse angewendet werden. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle 100 kombiniert die Fähigkeit, Ionen in verschiedenen Ionisierungsmodi zu erzeugen, in eine einzelne Quelle, und ist dazu in der Lage, rasch zwischen zwei oder mehr Ionisierungsmodi umzuschalten, ohne dass das Gerät angepasst werden müsste und ohne dass ein externes Heizen des Zerstäubungsgases nötig wäre, das verwendet wird, um die Ausbildung von geladenen Tröpfchen zu unterstützen. In einer besonderen Ausführungsform liegt die Mehrfachmodus-Ionisierungstemperatur im Bereich von 60 bis 70°C. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle 100 stellt eine Übergangszeit zwischen Modi von der Größe von Millisekunden bereit, wobei während dieser Zeit akkurate Ergebnisse bereitgestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass Ergebnisse hoher Qualität über einen großen Bereich von Geschwindigkeiten und Abstimmungen und Verzögerungsbedingungen zwischen Scans bereitgestellt werden.
-
Die 2a, 2b und 2c zeigen eine Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die beispielhafte Quelle 100 ist eine kombinierte APCI-ESI-Quelle, um zu ermöglichen, dass die Quelle zwischen APCI- und ESI-Scans wechselt (sowohl in positiven und negativen Modi). Der Fachmann erkennt, dass andere Ionisierungsmodi, z.B. Photoionisation, zusätzlich zu dem APCI-Modus oder dem ESI-Modus oder anstatt dieser implementiert werden können. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle ist mit dem Massenanalysator verbunden, um Ionen aus kontinuierlich fließenden flüssigen Proben zu gewinnen. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle 100 umfasst eine Quellenkammer 101, die einen Bereich unter atmosphärischem Druck definiert, der eine Elektrospraysonde 110 umgibt, um die Elektrosprayionisierung von Molekülen bereitzustellen, eine Koronaentladungsspitze 120, die eine spitz zulaufende Entladungselektrode ausbildet, um die chemische Ionisierung von Molekülen bei Atmosphärendruck bereitzustellen, sowie einen Ioneneinlassanschluss 19 zu einer Kammer 160. Die Kammer 160 definiert einen Ionenpfad bzw. einen Ionenweg, um Ionen zu dem Massenanalysator zu befördern. Die Quelle 100 ist mit einer Energiequelle 130 (in 1 gezeigt) verbunden, um ein elektrisches Potential zu erzeugen und dieses auf die Elektrospraysonde 110, die Koronaentladungsspitze 120 oder beide aufzubringen. Die Energiequelle 130 umfasst einen Halbleiterschalter bzw. einen Festkörperschalter 150, um zu ermöglichen, dass die Quelle ohne weiteres zwischen verschiedenen Ionisierungsmoden und Ionisierungspolaritäten umgeschaltet werden kann. Die Mehrfachmodus-Quelle 100 umfasst ferner eine Einspeisung von Zerstäubungsgas 170 (in 1 gezeigt), um die Ausbildung von geladenen Tröpfchen zu unterstützen, sowie eine Probenquelle 180, beispielsweise eine Flüssigkeitschromatographiesäule, um eine zu ionisierende Probe bereitzustellen. Das Einbringen einer Probe mit Flussraten eines Flüssigkeitschromatographiesystems kann in dem Bereich von 1 nl bis 10 ml/min liegen. In bestimmten Ausführungsformen kann die vorliegende Erfindung ein Flüssigkeitschromatographiesystem umfassen, das eine Probe mittels Flusseinspritzung mit einer Flussrate zwischen ungefähr 50 µl/min bis 2 ml/min und vorzugsweise zwischen ungefähr 50 µl/min und 1000 µl/min einbringt.
-
Eine Flüssigkeitseinlassleitung 181 ist bereitgestellt, die die Probenquelle mit der ESI-Sonde 110 verbindet, um die zu analysierende Probe zu der ESI-Sonde 110 zu befördern. Die Ionenquelle umfasst ferner eine Vielzahl von Quellenblockheizeinrichtungen, um den Ionisierungsbereich zu heizen, sowie eine Sondenheizeinrichtung. Ein Quellenauslassanschluss ist außerdem in der Quellenkammer 101 ausgebildet. Die Quelle umfasst ferner eine Diffusionsblende, die um das Auslassende der Elektrospraysonde 110 ausgebildet ist, um den Fluss der verdampften Probe von der Sonde zu dem Ionenkammereinlass 19 zu lenken.
-
Wie in 2b dargestellt, umfasst die Kammer 160, die den Ionenpfad definiert, eine Eingangskammer 3, einen Abführungsanschluss bzw. Evakuierungsanschluss 4 und eine Absaugkammer 15 mit einem kleineren Durchmesser, die die Eingangskammer 3 und den Abführungsanschluss 4 miteinander verbindet. Der Abführungsanschluss 4 ist über einen Durchgang 6 mit einer Unterdruckquelle oder anderen geeigneten Evakuierungsmitteln verbunden, wie beispielsweise einer mechanischen Vakuumpumpe mit einer Kapazität von ungefähr 30 m3 pro Stunde. Der Unterdruck hält den Druck in der Absaugkammer 15 bei weniger als 100 mm Hgµl und üblicherweise in dem Bereich von 1 bis 10 mm Hg. Ein Einlassanschluss 19 zu der Eingangskammer 3 ist durch einen Eingangskegel 9 ausgebildet, der eine Öffnung mit einem Durchmesser zwischen ungefähr 0,4 und ungefähr 1,0 mm aufweist, die an seinem Apex ausgebildet ist. Der Einlassanschluss bildet einen Ioneneinlass aus, um zu ermöglichen, dass Ionen sich von der Quellenkammer 101 zu der Kammer 160 bewegen. Ein Ausgangsanschluss 11 umfasst vorzugsweise ein hohles, konisches Element 12, das in einer Aussparung angebracht ist, das von dem Körper der Kammer 160 elektrisch isoliert ist. Das konische Element 12 weist in dessen Apex eine Öffnung auf, durch die sich Ionen, die in dem Ionisierungsvorgang ausgebildet werden, von der Absaugkammer 15 zu dem Massenanalysator bewegen können.
-
Die Kammer
160 kann ähnlich zu dem Ionisierungspfad der Quelle ausgebildet sein, die in der
US 5 756 994 A beschrieben wird, auf die hiermit Bezug genommen wird, obgleich die Erfindung nicht auf die dargestellte Kammer begrenzt ist. Der Fachmann erkennt, dass die Kammer zum Befördern von Ionen zu dem Massenanalysator jedwede geeignete Größe und Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung von post-aerosolen Desolvatisierungseffekten aufweisen kann.
-
Im ESI-Modus verbindet der Schalter 150 die Energiequelle 130 mit der ESI-Sonde, so dass die Energiequelle eine hohe Spannung auf die ESI-Sonde 110 aufbringt, um eine Ionisierung von Molekülen zu bewirken, was nachstehend detaillierter beschrieben wird. Im APCI-Modus verbindet der Schalter 150 die Energiequelle 130 mit der Koronaentladungsspitze, so dass die Energiequelle eine hohe Spannung auf die Koronaentladungsspitze 120 aufbringt, um eine Ionisierung von Molekülen zu bewirken, was nachstehend beschrieben wird. Ein Datensystem, wie beispielsweise MassLynxTM, erlaubt das automatische Umschalten zwischen den verschiedenen Modi und Polaritäten. Steuersignale vom Datensystem wählen ferner die Betriebstechniken und Betriebsparameter aus und steuern diese.
-
Die Elektrosprayionisierung erzeugt Ionen direkt aus der Lösung, indem ein feines Spray bzw. eine feine Wolke von hochgradig geladenen Tröpfchen in einem starken elektrischen Feld erzeugt werden. Die Elektrospraysondenanordnung 110, die im Detail in 3 dargestellt ist, umfasst eine elektrisch leitende Kapillarröhre 111, die eine Düse an dem Ausgangsende ausbildet. Die Kapillarröhre 111 ist angrenzend an und außerhalb des Einlassanschlusses 19 der Kammer 160 angeordnet. Während des ESI-Modus wird die Kapillarröhre 111 durch den Schalter bei einem Potential von ungefähr 3,5 kV relativ zu der Kammer 160 gehalten, so dass die Energiequelle 130 ein elektrisches Potential auf die Röhre 111 aufbringt. Eine Lösung, die eine zu ionisierende Probe enthält, wird von der Quelle 180 durch die Kapillarröhre 111 in ein Gasbad unter Atmosphärendruck gepumpt, so dass ein Aerosol angrenzend an den Einlassanschluss 19 der Kammer 160 erzeugt wird. Wenn die Größe der Tröpfchen abnimmt, dann steigt die elektrische Ladungsdichte auf deren Oberfläche. Die gegenseitige Abstoßung zwischen gleichartigen Ladungen auf dieser Oberfläche wird so groß, dass diese die Kräfte der Oberflächenspannung übersteigt, und Ionen fangen an, das Tröpfchen durch einen sogenannten "Taylor-Kegel" zu verlassen. Aufgrund der elektrohydrodynamischen Theorie verdampft das Tröpfchen insbesondere bis zu einem Punkt, bei dem der Radius 10 μ beträgt, und das Tröpfchen wird freigesetzt. Die verbleibenden Tröpfchen können ebenso desolvatisiert werden, um der APCI zu ermöglichen, fortzufahren. Die Ionen werden sodann elektrostatisch durch die Kammer 160 und in den Massenanalysator gelenkt. Die Elektrospraysondenanordnung 110 kann positive oder negative Ionen erzeugen, indem das auf die Röhre 111 aufgebrachte Potential über den Schalter 150 umgekehrt wird.
-
Eine Zuleitung von Zerstäubungsgas, wie beispielsweise Stickstoff, wird über einen Zerstäubungskanal 171 von der Zerstäubungsquelle (Bezugsziffer 170 in 1) zu einem T-Verbindungsstück 114 zugeführt, das die Kapillarröhre 111 mit dem Zerstäubungskanal verbindet. Das Zerstäubungsgas tritt aus der Röhre aus und erleichtert das weitere Aufbrechen der flüssigen Probe, die aus der Kapillarröhre 111 austritt, sowie die Ausbildung von gasförmigen Ionenspezies mittels der elektrostatischen Zerstäubung der Lösung. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Zerstäubungsgas bei Umgebungstemperatur zugeführt und es ist nicht erforderlich, dieses zu erhitzen, um die Ionisierung zu bewirken.
-
Die Sondenanordnung ist angrenzend an den Einlassanschluss 19 der Kammer 160 abgeklemmt, so dass sich die resultierenden Ionen durch den Einlassanschluss 19, durch die Kammer 160 und in den Massenanalysator bewegen.
-
Im APCI-Modus erfolgt die Ionisierung über eine Koronaentladung bzw. ein Koronaplasma, wobei Reagenzionen aus dem Probendampf erzeugt werden. Im APCI-Modus aktiviert der Schalter 150 die Koronaentladungsspitze 120 und aufgrund der Gasdynamik und der Wärmedynamik der Quellenkammer und des Quellengehäuses und der ESI-Probe werden die Tröpfchen weiter desolvatisiert, wodurch gasförmige Moleküle bei Umgebungstemperatur erzeugt werden. Die Energiezufuhr sorgt für eine Koronaentladung zwischen der Koronaentladungsspitze 120 und der Kammer 160, um die Ionisierung zu bewirken. Verdampfte Probenmoleküle von der Probe 110 werden durch die Koronaentladung getragen, wobei Reagenzionen aus dem Lösungsdampf erzeugt werden, die durch die Kammer 160 zu dem Massenanalysator befördert werden.
-
4 zeigt eine schematische Darstellung des Schalters 150 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, um ein rasches Wechseln zwischen Ionisierungsmodi zu ermöglichen. Der Schalter 150 umfasst einen Halbleiterschalter, wie beispielsweise einen Feldeffekttransistor-Schalter (FET-Schalter), um den Stromfluss oder den Spannungsfluss zu der ESI-Sonde und der Koronaentladungsspitze zu regulieren, ohne die Elektronik zu beschädigen und ohne irgendwelche beweglichen Teile zu verwenden. Die Energiezufuhr 130 umfasst eine konstante Stromversorgung 130a, um selektiv einen konstanten Strom auf die Korona aufzubringen, sowie eine konstante Spannungsversorgung 130b, um selektiv eine konstante Spannung auf die Kapillarröhre 111 aufzubringen. En erster Schalter 150a verbindet selektiv die konstante Stromversorgung 130a mit der Korona und ein zweiter Schalter 150b verbindet selektiv die konstante Spannungsversorgung 130b mit der Kapillare 111. Ein V/I-Bitsignal steuert und wechselt den Ionisierungsmodus, indem selektiv eine Spannung oder ein Strom auf den Schalter aufgebracht werden. Ein Scan-im-Gange-Bitsignal bewirkt Wechsel zwischen positiver und negativer Spannung, um die Erzeugung positiver oder negativer Ionen zu ermöglichen. Der Schalter 150 ist dazu geeignet, die Ionisierungsmodi in weniger als einer Sekunde und vorzugsweise in ungefähr 100 Millisekunden oder weniger zu wechseln.
-
In einer noch weiteren Ausführungsform wird der Prozess des Ionisierens einer Probe unter Verwendung einer Mehrfachmodus-Quelle gemäß der vorliegenden Erfindung automatisch durch das MassLynxTM-System oder andere geeignete Softwaresysteme gesteuert. Die 5 und 6 zeigen graphische Benutzerschnittstellen (graphical user interfaces; GUIs) 400 bzw. 500, die dazu geeignet sind, den Ionisationsvorgang und die Analyse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zu steuern. Ein Benutzer gibt ausgewählte Parameter in die GUIs ein, die ein Programm ausführen, das im Speicher gespeichert ist, um den Ionisierungsvorgang zu steuern. Die Software erlaubt es dem Benutzer, sich die Linsen und andere aktive Oberflächen (Temperatur und Gase) anzuschauen und diese zu optimieren, um sowohl ESI als auch APCI bei weiteren Analyten, die in der Probe vorhanden sind, zu optimieren. Wie sich 5 entnehmen lässt, kann ein Benutzer ausgewählte Parameter für den Scanvorgang in die Schnittstelle 400 eingeben, wie beispielsweise den Modus, z.B. positives Elektrospray, negatives Elektrospray, positives APCI und negatives APCI, die Dauer und die gesamte Experimentzeit. Das System steuert den Schalter und andere Elemente automatisch, um gemäß den ausgewählten Parametern zu funktionieren. Wie sich 6 entnehmen lässt, kann eine weitere Schnittstelle 500 verwendet werden, um Betriebsparameter sowohl für APCI als auch für ESI getrennt zu optimieren. In einem ersten Feld 501 kann der Benutzer beispielsweise die optimale Spannung der Kapillarröhre 111 und des hohlen, kegelförmigen Elements 12 für den ESI-Modus in Kilovolt bzw. Volt eingeben. In einem zweiten Feld 502 kann der Benutzer den optimalen Strom für die Korona 120 und die optimale Spannung für das hohle, kegelförmige Element 12 eingeben. Im Feld 503 kann der Benutzer optimale Spannungen für den Absauger und die Radiofrequenzlinse (RF-Linse) eingeben. In einem vierten Feld 504 kann der Benutzer eine optimale Temperatur für die Quelle und eine optimale Desolvatisierungstemperatur eingeben. Im Feld 506 kann der Benutzer Gasflussraten für die Desolvatisierung und für das hohle, kegelförmige Element 9 in Litern pro Stunde eingeben. Während einer Analyse läuft das System automatisch mit den ausgewählten Parametern, die für jeden Modus von dem Benutzer eingegeben worden sind. Im Feld 507 zeigt die Schnittstelle die Ergebnisse der Analyse an.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Quellengehäuse ein Volumen von 53 inch3 (868,5 cm3) auf und die vorliegende Form und Kontur tragen zu der Dynamik bei (siehe 2A bis 2C). Ferner stellt das Quellengehäuse der vorliegenden Erfindung die Ionisierung der Probe bei niedrigeren Temperaturen bereit, einschließlich ungefähr 60 bis 75°C und vorzugsweise 60 bis 70°C. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte die Quelle ferner aus einem Metall bestehen, und zwar vorzugsweise aus Aluminium.
-
Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle weist bedeutende Vorteile gegenüber bekannten Ionisierungsquellen und Ionisierungstechniken auf. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle ermöglicht ein automatisches, rasches Umschalten von einem ersten Ionisierungsmodus zu einem zweiten Ionisierungsmodus, ohne dass schlechtere Ergebnisse in Kauf genommen werden müssen und ohne dass eine Modifizierung des Geräts notwendig ist. Das rasche Umschalten wird durch die Verwendung einer Halbleiterschaltvorrichtung ermöglicht. Darüber hinaus erlaubt die Mehrfachmodi-Ionisierung die einzigartige Möglichkeit, wertvolle Daten während Ereignissen mit kurzer Zeitkonstante zu erfassen, wie beispielsweise den chromatographischen Peakübergängen. Da keine Notwendigkeit dafür besteht, die Temperatur des Zerstäubungsgases zu erhöhen, um die Ionisierung zu bewirken, ist die Quelle ferner dazu in der Lage, rasch zwischen Techniken umgeschaltet zu werden, ohne dass auf ein Erwärmen gewartet werden muss. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle erlaubt es, optimale Techniken und Bedingungen einzusetzen, die während eines einzigen Laufs auf eine Probe angewendet werden können. Die Mehrfachmodus-Ionisierungsquelle ermöglicht somit bedeutende Einsparungen bezüglich der Kosten und der Zeit, während die Effizienz gesteigert wird.
-
Beispiele
-
Beispiel 1:
-
Während es zahlreiche Verbindungen gibt, die sowohl mittels ESI als auch APCI ionisiert werden können, kann es sein, dass beide nicht gleich gut ionisiert werden. Ferner kann es einige Verbindungen geben, die überhaupt nicht mittels ESI ionisiert werden können. Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für die Ionisierung von Verbindungen dieser Art bereit.
-
Beispielsweise hat der Betrieb des ZQTM Massenspektrometers mit einer ESCiTM-Ionisierungsquelle gute Ergebnisse bezüglich polyzyklischer, aromatischer Kohlenwasserstoffe (polycyclic aromatic hydrocarbons; PAHs) geliefert. PAHs, wie beispielsweise Naphthalin, können nicht mittels ESI ionisiert werden, da es keine Möglichkeit für ein Proton gibt, sich anzubringen, um M + H auszubilden. 7 zeigt die Ergebnisse ionisierten Diphenhydramins und Naphthalins im vollen Modus und Polaritätswechsel, –150–1000 u (2800 u/s) – 0,1 Sekunden zwischen Scans (inter scans delay; ISD). Die Ergebnisse des ESCi bestätigen eindeutig das Ergebnis, dass es Verbindungen gibt, die nicht mittels ESI ionisiert werden können. Hier hilft die ESCi-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
Beispiel 2:
-
Die Fähigkeit und die Mannigfaltigkeit der vorliegenden Erfindung wird ferner durch die Ergebnisse einer Durchmusterung von 50 ng des Isoflavonoids Daidzein auf der Säule demonstriert. Dieses Beispiel zeigt die Genauigkeit und die Abstimmung der Ergebnisse aller vier Modi. Während es während des Elektrospray üblich ist, die Probe vorzuheizen, zeigt dieses Beispiel, dass ESCi mit unmäßig eingebrachten Mengen von Wärme außerordentlich gut abläuft. Dieses Beispiel zeigt in der Tat, dass die Wärmeeinstellungen identisch zu dem normalen ESI-Betrieb sind. Die ESI-Desolvatisierungstemperaturen sind in der Nähe von 120°C anstatt der 400 bis 600°C, die bei herkömmlichen MS-Ausgestaltungen notwendig sind. 8 zeigt eine gute Antwort bei 50 ng des Isoflavonoids Daidzein, das ein sehr gutes S/N liefert.
-
Beispiel 3:
-
Dieses Beispiel zeigt, dass die neue ESCi-Technologie ohne weiteres an bestehende Betriebssysteme angepasst werden kann, wie beispielsweise das GSK (RTP) "Open Access". Hierbei handelt es sich bei der Ausgabe um eine gültige MassLynxTM-Datendatei, die es der ESCi-Technologie möglich macht, transparent zu "Open Access" und Umgebungen mit hoher Durchsatzrate hinzugefügt zu werden. Früher mussten diese Umgebungen in einem oder einem anderen Modus unter Verwendung unterschiedlicher Vorrichtungen betrieben werden. Dies ermöglichte sowohl das Sammeln von Daten und Ergebnissen als auch die unbezahlbare Fähigkeit, beide Modi zu vergleichen (siehe 9).
-
Beispiel 4:
-
Eine der wichtigsten Anwendungen der vorliegenden Erfindung besteht in deren Fähigkeit, die Ergebnisse zu verwenden, um akkurate Probenbibliotheken zu erzeugen. Dieses Beispiel hatte zum Ziel, 500.000 Verbindungen innerhalb eines Jahres zu charakterisieren, wobei ein Reinheitsgrad von > 70% sichergestellt ist. Die Ergebnisse werden verwendet, um ein richtiges Molekulargewicht zu markieren, wie dieses aus dem Ergebnis positiver und/oder negativer Massenspektren bestimmt wird.
-
Das Experiment wurde auf einem kurzen LC-Gradienten durchgeführt. Es gab einen generischen Gradienten von 2 Minuten (0,05% Ameisensäure/MeCN) mit einer Laufzeit von 3 Minuten. Die Flussrate betrug 0,7 ml/min mit einem eingespritzten Volumen von 1 µL. Die Verbindungen wurden in einem UV-Bereich von 225 bis 320 nm detektiert und das Massenspektrum wurde bei 150 bis 800 u (atomic mass units bzw. atomare Masseneinheiten) abgefragt. Die Scans (3250 u/s) wurden mit einer Verzögerung von 0,2 Sekunden zwischen Scans (inter scan delay; ISD) gemacht.
-
Dieses Beispiel illustriert ferner, dass mit einer niedrigeren Flussrate die Erfassungszeiten aufgrund des Mangels an viel Wärme tatsächlich gesteigert worden sind, die für das Funktionieren der ESCi notwendig ist. Somit erlaubte die sehr hohe Erfassungsratenfähigkeit des eingebauten PC auf dem ZQ, dass mehr Funktionen während des kurzen Durchgangs des chromatographischen Peaks oder Bandes ausgeführt werden, indem mit Geschwindigkeiten gescannt wurde, die weitaus größer waren als herkömmliche Geschwindigkeiten.
-
Das vorliegende Beispiel wurde fortgeführt, indem eine Testplatte mit 96 Probengefäßen genommen wurde, die eine Vielzahl von Verbindungen beinhaltete, die ein Molekulargewicht zwischen 150 bis 500 u aufwiesen. Diese Verbindungen sind in drei Phasen analysiert worden: (a) herkömmliche ESI, (2) herkömmliche APCI und (3) ESCiTM-Technologie.
-
Die Ergebnisse zeigen die Vorteile und die Verbesserung der Ergebnisse für die Probenbibliotheken mittels des ESCi-Verfahrens gegenüber anderen herkömmlichen Analyseverfahren. In den 10 bis 13 ist eine im Vergleich zu herkömmlicher ESI und APCI rasche und akkurate Probenbibliothek hoher Qualität gezeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung gewonnen worden ist. Es ist klar, dass die Spektren über die verschiedenen Modi gut zusammenpassen. Ferner zeigt das Experiment, dass die Empfindlichkeit unter bestimmten Bedingungen in ESCi gegenüber APCI-Bedingungen verbessert ist. Dieses Experiment war mehr darauf gerichtet, eine adäquate Empfindlichkeit und eine sehr hohe Nützlichkeit zu erreichen.
-
13 zeigt, dass der ESCI TIC Vergleich eine ähnliche Antwort unter diesen Betriebsbedingungen andeutet.
-
14 zeigt die Datenergebnisse von ESI gegenüber APCI gegenüber ESCi für alle Spektren. Diese Daten verdeutlichen den Erfolg und die Genauigkeit der Datenerfassung mittels des ESCi-Verfahrens, indem die APCI- und ESI-Ergebnisse mit den mittels ESCi erhaltenen Ergebnissen verglichen werden.
-
Beispiel 5:
-
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine einzelne Einspritzung mehrere Datenpunkte erfasst. Wie in 15 dargestellt, zeigt das Chromatogramm das Target und eine Unreinheit in der PDA-Spur. ESI– und APCI– ergaben keine Antwort, die APCI+ Spur jedoch zeigte interessanterweise das Target und die Unreinheit, während die ESI+ Spur, die oftmals die einzige Spur in den meisten Laboratorien ist, lediglich die Unreinheit zeigte. Dieses Experiment verdeutlicht die vorteilhafte Fähigkeit, akkurate Verbindungsergebnisse zu sammeln.
-
Beispiel 6:
-
Ferner sind mit diesem Verfahren Experimente durchgeführt worden, um die Ionisierungsmodusfähigkeit über ESI und APCI hinaus zu erweitern, indem andere Formen der Ionisierung eingeschlossen werden, wie beispielsweise Photoionisations-Detektor (APPI). APPI fördert die Ionisierung von schwach polaren oder neutralen Analyten, Monomeren, Kohlenwasserstoffen oder organisch heteroatomaren Sorten und anderen Verbindungen, die nicht ohne weiteres "sprayen" können. Diese Vorrichtung verwendet ultraviolettes Licht als Mittel, um einen Analyten, der aus einer Gaschromatographiesäule (GC-Säule) austritt, zu ionisieren. Elektroden sammeln die Ionen, die durch diesen Vorgang erzeugt werden. Der erzeugte Strom ist ein Maß für die Konzentration des Analyten.
-
Beispiel 7:
-
Weitere Vorteile der ESCiTM-Mehrfachmodus-Ionisierung werden durch den Vergleich von Polymerzusätzen aufgezeigt. Wie in 16 dargestellt, zeigte ein Umschalten zwischen APCI und ESI mit 100 ms ISD keinen offensichtlichen Verlust an Empfindlichkeit. Die Datenpunkte APCI bei 1 ml/min unter Verwendung einer Säule mit einem Innendurchmesser von 4,6 Millimetern, ESCiTM bei 0,25 ml/min unter Verwendung einer Säule mit einem Innendurchmesser von 2,1 Millimetern und die ESCiTM APCI-Umschaltung mit ESI bei 100 ms ISD zeigen, dass Targetverbindungen mit keinem offensichtlichen Verlust an Empfindlichkeit detektiert werden konnten. Dieses Experiment verdeutlicht die vorteilhafte Fähigkeit, akkurate Verbindungsergebnisse mit hoher Geschwindigkeit und großer Genauigkeit zu sammeln (siehe 16).
-
Zusammenfassend bestehen die Vorteile der Erfindung darin, dass die ESCi-Vorrichtung bestehende Massenspektrometer verwendet. Das Hinzufügen des Vorrichtungsentladungsmechanismus und der Energiequelle hat sich in Experimenten als erfolgreich erwiesen. Die ESCi-Quelle wurde mit einer Verzögerung zwischen Scans von 100 ms für Polaritätsumschaltungen und Ionisierungsumschaltungen betrieben. Unter diesen experimentellen Bedingungen gibt es keinen offensichtlichen Verlust an Leistungsfähigkeit sowohl für ESI als auch für APCI. Die vorliegende Erfindung vermindert die Analysezeiten und kann in "Open Access"-Instrumente integriert werden.
