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Hintergrund der vorliegenden Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine lonenquelle für ein Massenspektrometer und ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe. Die bevorzugte Ausführungsform bezieht sich auf ein Massenspektrometer und ein Verfahren zur Massenspektrometrie.
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Eine bekannte Impaktorspray-Atmosphärendruckionisations-(„API“-)lonenquelle ist in der
WO 2012/143737 A1 offenbart. Entsprechend der bekannten lonenquelle wird ein Analyt in einer Lösung aufgelöst und in einen Vernebler eingeführt. Das erwärmte Flüssigspray mit hoher Geschwindigkeit, das durch den Vernebler emittiert wird, ist so angeordnet, dass es auf ein relativ kleines, zylindrisches Stabziel auftrifft, das auf einem hohen elektrischen Potential in Bezug auf das Potential des Verneblers gehalten wird. Die sich ergebene Dampffahne von dem Ziel wird dann für die nachfolgende Massenanalyse in ein Massenspektrometer gesampelt. Informationen, die sich auf den Analyten beziehen, so wie das Masse-Ladungs-Verhältnis des Analytions können aus der Analyse bestimmt werden.
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Es ist auch bekannt, die Analytlösung vor ihrer Einführung in den Vernebler in einer Flüssigchromatographiesäule zu trennen. Dies ermöglicht zusätzliche chromatographische Informationen, die sich auf den zu bestimmenden Analyten beziehen.
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Andere kommerziell erhältliche Umgebungs-Atmosphärendruckionisations-(„API“-) lonenquellen umfassen Desorptions-Elektrospray-(„DESI“-)lonenquellen (siehe beispielsweise
WO 2005/094389 A2 ) und lonenquellen zur Direktanalyse in Echtzeit („DART“).
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Es ist erwünscht, eine verbesserte lonenquelle für ein Massenspektrometer zu schaffen.
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DE 10 2004 053 064 A1 offenbart ein Verfahren zur Ionisierung von Analytmolekülen, die in Flüssigkeiten gelöst oder auf Oberflächen adsorbiert sind. Ein Strahl von geladenen Mikrotropfen wird beispielsweise verwendet, um Substanzen zu ionisieren, die auf einer Probenplatte adsorbiert sind. Die Tropfen passieren durch einen Skimmer.
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WO 2012/143737 A1 offenbart eine lonenquelle, die einen oder mehrere Vernebler und ein oder mehrere Ziele aufweist. Ein Strom von Tropfen, die von dem Vernebler emittiert werden, wird veranlasst, auf das eine oder die mehreren Ziele einzuwirken, um die Tropfen zu ionisieren und Ionen zu bilden. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Ziele mit einem Analyt beschichtet sein.
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US 2011/0290639 A1 offenbart ein Verfahren zum Mahlen unter Verwendung von Nanotropfen-Strahl-Sputtering. Eine Flüssigkeit wird geladen, um Nanotropfen zu bilden, die auf das Werkstück gerichtet werden, um Material zu entfernen.
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Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
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Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine lonenquelle mit den Merkmallen des Patentanspruches 1 bereitgestellt,
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Impaktorspray-Ionenquelle und schnelle analytische Verfahren zum Screenen von Proben, vorzugsweise ohne dass eine Probenvorbereitung oder eine Vortrennung erforderlich ist.
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Wie oben besprochen wird der Analyt in einer herkömmlichen Impaktorspray-Ionenquelle in Lösung aufgelöst und vor der Einführung in die Flüssigkapillare, in der eine nachfolgende Ionisierung und Massenanalyse erfolgt, auf einer Flüssigchromatographiesäule getrennt.
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Im Gegensatz dazu wird in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein zusätzliches Probenziel mit einer Probe zur Analyse vorgeladen und stromab des Impaktorziels angeordnet. Der Testanalyt kann auf die Oberfläche des Probenziels ohne Probenvorbereitung oder chromatographische Trennung aufgebracht werden.
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Es ist daher ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ein schnelles analytisches Verfahren zur Identifizierung von beispielsweise flüchtigen und nichtflüchtigen Proben bereitstellt, ohne dass eine Probenvorbereitung oder -vortrennung erforderlich ist.
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Das Flüssigspray ist so angeordnet, dass es auf das erste Ziel zur Ionisierung der Tröpfchen auftrifft.
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Die lonenquelle ist dazu eingerichtet, dass sie die ionisierten Tröpfchen an ein Ziel benachbart zu dem Probenziel bereitstellt, um die Probe zu ionisieren.
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Die lonenquelle ist dazu eingerichtet, dass sie die ionisierten Tröpfchen direkt an das Probenziel zur Ionisierung der Proben bereitstellt.
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Die zu analysierende Probe kann auf das Ziel aufgebracht sein.
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Das Probenziel kann wenigstens teilweise aus der zu analysierenden Probe gebildet sein.
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Entsprechend einer Ausführungsform kann die lonenquelle aufweisen:
- eine oder mehrere Vorrichtungen, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, die Temperatur des Probenziels über die Zeit zu verändern oder es zuzulassen, dass sich die Temperatur des Probenziels über die Zeit verändert.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst die Probenquelle:
- eine oder mehrere Vorrichtungen, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind,
- eine Zeit zu bestimmen, zu der ein oder mehrere Analyten der Probe von dem Probenziel freigegeben werden.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst das Flüssigspray ein Lösungsmittel.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst das Lösungsmittel eines oder mehrere der Folgenden: (i) Wasser; (ii)Acetonitril und (iii) Ameisensäure.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst die lonenquelle eine oder mehrere Vorrichtungen, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, die Zusammensetzung des Lösungsmittels über die Zeit in einer linearen, nichtlinearen und/oder gestuften Weise zu verändern.
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Entsprechend einer Ausführungsform sind die eine oder die mehreren Vorrichtungen dazu angeordnet und dafür eingerichtet, die Zusammensetzung des Lösungsmittels über eine Zeitskala von etwa: (i) < 10 s; (ii) 10 bis 20 s; (iii) 20 bis 30 s; (iv) 30 bis 40 s; (v) 40 bis 50 s; (vi) 50 bis 60 s; und (vii) >60 s zu verändern.
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Entsprechend einer Ausführungsform ist das erste Ziel in einem Abstand y1 von dem Ausgang des Verneblers beabstandet, wobei y1 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) < 20 mm; (ii) < 19 mm; (iii) < 18 mm; (iv) < 17 mm; (v) < 16 mm; (vi) < 15 mm; (vii) < 14 mm; (viii) < 13 mm; (ix) < 12 mm; (x) < 11 mm; (xi) < 10 mm; (xii) < 9 mm; (xiii) < 8 mm; (xiv) < 7 mm; (xv) < 6 mm; (xvi) < 5 mm; (xvii) < 4 mm; (xviii) < 3 mm; und (xix) < 2 mm.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst die lonenquelle eine oder mehrere Vorrichtungen, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, das erste Ziel auf einem Potential von: (i) -5 bis -4 kV; (ii) -4 bis -3 kV; (iii) -3 bis -2 kV; (iv) -2 bis -1 kV; (v) -1000 bis -900 V; (vi) -900 bis -800 V; (vii) -800 bis -700 V; (viii) -700 bis -600 V; (ix) -600 bis -500 V; (x) -500 bis -400 V; (xi) -400 bis -300 V; (xii) -300 bis -200 V; (xiii) - 200 bis -100 V; (xiv) -100 bis -90 V; (xv) -90 bis -80 V; (xvi) -80 bis -70 V; (xvii) -70 bis - 60 V; (xviii) -60 bis -50 V; (xix) -50 bis -40 V; (xx) -40 bis -30 V; (xxi) -30 bis -20 V; (xxii) -20 bis -10 V; (xxiii) -10 bis 0V; (xxiv) 0-10 V; (xxv) 10-20 V; (xxvi) 20-30 V; (xxvii) 30-40V; (xxviii) 40-50 V; (xxix) 50-60 V; (xxx) 60-70 V; (xxxi) 70-80 V; (xxxii) 80-90 V; (xxxiii) 90-100 V; (xxxiv) 100-200 V; (xxxv) 200-300 V; (xxxvi) 300-400 V; (xxxvii) 400-500 V; (xxxviii) 500-600 V; (xxxix) 600-700 V; (xl) 700-800 V; (xii) 800-900 V; (xiii) 900-1000 V; (xliii) 1-2 kV; (xliv) 2-3 kV; (xiv) 3-4 kV; oder (xlvi) 4-5 kV; relativ zu dem Potential des Verneblers, zu halten.
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Entsprechend einer Ausführungsform ist das Probenziel in einem ersten Abstand x2 in einer ersten Richtung von dem ersten Ziel und in einem zweiten Abstand y3 in einer zweiten Richtung von dem ersten Ziel beabstandet, wobei die zweite Richtung orthogonal zu der ersten Richtung ist, und wobei:
- (i) x2 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) < -10 mm; (ii) -10 bis -9 mm; (iii) -9 bis -8 mm; (iv) -8 bis -7 mm; (v) -7 bis -6 mm; (vi) -6 bis -5 mm; (vii) -5 bis -4 mm; (viii) -4 bis -3 mm; (ix) -3 bis -2 mm; (x) -2 bis -1 mm (xi); -1 bis 0 mm; (xii) 0-1 mm; (xiii) 1-2 mm; (xiv) 2-3 mm; (xv) 3-4 mm; (xvi) 4-5 mm; (xvii) 5-6 mm; (xviii) 6-7 mm; (xix) 7-8 mm; (xx) 8-9 mm; (xxi) 9-10 mm; und (xxii) > 10 mm; und/oder
- (ii) y3 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) 0-1 mm; (ii) 1-2 mm;
- (iii) 2-3 mm; (iv) 3-4 mm; (v) 4-5 mm; (vi) 5-6 mm; (vii) 6-7 mm; (viii) 7-8 mm; (ix) 8-9 mm; (x) 9-10 mm; und (xi) > 10 mm.
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Entsprechend einer Ausführungsform ist das erste Ziel aus Edelstahl, einem Metall, Gold, einer nichtmetallischen Substanz, einem Halbleiter, einem Metall oder einer anderen Substanz mit einer Carbidbeschichtung, einem Isolator oder einer Keramik gebildet.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst das erste Ziel einen Stab, einen Zapfen, ein nadelförmig geformtes Ziel, ein konisch geformtes Ziel, ein Netz- oder ein Gitterziel.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist das erste Ziel einen Durchmesser auf von: (i) < 1 mm; (ii) 1 bis 1.2 mm; (iii) 1.2 bis 1.4 mm; (iv) 1.4 bis 1.6 mm; (v) 1.6 bis 1.8 mm; (vi) 1.8 bis 2 mm; oder (vii) >2 mm.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst die lonenquelle eine oder mehrere Vorrichtungen, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, das erste Ziel zu rotieren und/oder zu translatieren.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist das erste Ziel eine Anzahl von Zielelementen auf, die derart angeordnet und eingerichtet sind, dass die Tröpfchen des Flüssigsprays auf die Anzahl von Zielelementen zu kaskadieren und/oder wobei das erste Ziel so angeordnet ist, dass es mehrere Auftreffpunkte besitzt, so dass die Tröpfchen des Flüssigsprays durch mehrere Glanzablenkungen (engl. glancing deflections) ionisiert werden.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst die Probe eine flüssige, eine feste oder eine gelatinöse Probe.
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Entsprechend einer Ausführungsform ist das Probenziel aus Edelstahl, einem Metall, Gold, einem nichtmetallischen Substanz, einem Halbleiter, einem Metall oder einer anderen Substanz mit einer Carbidbeschichtung, einem Isolator oder einer Keramik gebildet.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst das Probenziel einen Stab, einen Zapfen, ein nadelförmiges Ziel, ein konisch geformtes Ziel, ein Gitter oder ein Netz.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist das Probenziel einen Durchmesser auf von: (i) < 1 mm; (ii) 1 bis 1.2 mm; (iii) 1.2 bis 1.4 mm; (iv) 1.4 bis 1.6 mm; (v) 1.6 bis 1.8 mm; (vi) 1.8 bis 2 mm; oder (vii) >2 mm.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist die lonenquelle eine oder mehrere Vorrichtungen auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, einen erwärmten Strom von Gas an das Probenziel bereitzustellen, um die Temperatur des Probenziels über die Zeit zu verändern.
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Entsprechend einer Ausführungsform sind die eine oder mehreren Vorrichtungen dazu angeordnet und dafür eingerichtet, zunächst den erwärmten Strom von Gas an den Austritt des Verneblers bereitzustellen. Entsprechend einer Ausführungsform sind die eine oder die mehreren Vorrichtungen dazu angeordnet und dafür eingerichtet, den erwärmten Strom vom Gas auf eine Temperatur von (i) < 100 °C; (ii) 100 bis 200 °C; (iii) 200 bis 300 °C; (iv) 300 bis 400 °C; (v) 400 bis 500 °C; (vi) 500 bis 600 °C; (vii) 600 bis 700 °C; (viii) 700 bis 800 °C; oder (ix) >800 °C zu erwärmen.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist die lonenquelle einen oder mehrere Vorrichtungen auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, das Probenziel wenigstens teilweise von dem erwärmten Strom von Gas zu isolieren.
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Entsprechend einer Ausführungsform umfasst der erwärmte Strom von Gas Stickstoff, Luft, Kohlendioxid und/oder Ammoniak.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist die lonenquelle eine oder mehrere Heiz- oder Kühlvorrichtungen auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, die Temperatur des Probenziels direkt zu verändern.
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Entsprechend einer Ausführungsform weisen die eine oder die mehreren Heizvorrichtungen auf:
- (i) einen oder mehrere Infrarotheizer; und/oder
- (ii) einen oder mehrere Verbrennungsheizer; und/oder
- (iii) einen oder mehrere Laserheizer; und/oder
- (iv) einen oder mehrere elektrische Heizer.
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Entsprechend einer Ausführungsform weisen die eine oder die mehreren Kühlvorrichtungen auf:
- (i) eine oder mehrere Wasser- oder Lösungsmittelkreislaufkühlvorrichtungen; und/oder
- (ii) eine oder mehrere Luftkühlvorrichtungen; und/oder
- (iii) eine oder mehrere Wärmepumpen-/Gefrierkühlvorrichtungen; und/oder
- (iv) eine oder mehrere thermoelektrische (Peltier-)Kühlvorrichtungen; und/oder
- (v) eine oder mehrere Nichtkreislaufkühlvorrichtungen und/oder
- (vi) eine oder mehrere Flüssiggasverdampfungskühlvorrichtungen.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist die lonenquelle eine oder mehrere Vorrichtungen auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, die Temperatur des Probenziels zu erhöhen, zu verringern, progressiv zu erhöhen, progressiv zu verringern, in einer gestuften, linearen oder nicht linearen Weise zu erhöhen und/oder in einer gestuften linearen oder nicht linearen Weise zu verringern.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist die lonenquelle eine oder mehrere Vorrichtungen auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, ein Maß der Flüchtigkeit und/oder des Molekulargewichts eines oder mehrerer Analyten der Probe auf Grundlage einer Zeit, zu der der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegeben werden, zu bestimmen.
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Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Massenspektrometer bereitgestellt, das eine lonenquelle wie zuvor beschrieben aufweist.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer eine loneneinlassvorrichtung stromab des Probenziels auf.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist die loneneinlassöffnung eine lonenöffnung, einen loneneinlasskonus, eine loneneinlasskapillare, eine geheizte loneneinlasskapillare, ein lonentunnel, ein lonenmobilitätsspektrometer, einen lonenmobilitätstrenner, ein Differential-Ionenmobilitätsspektrometer, eine lonenmoblitätsspektrometervorrichtung mit asymmetrischem Feld („FAIMS“) oder einen anderen loneneinlass auf.
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Entsprechend einer Ausführungsform ist das erste Ziel in einem ersten Abstand x1 in einer ersten Richtung von der loneneinlassvorrichtung und in einem zweiten Abstand y2 in einer zweiten Richtung von der loneneinlassvorrichtung beabstandet, wobei die zweite Richtung orthogonal zu der ersten Richtung ist, und wobei:
- (i) x1 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) 0-1 mm; (ii) 1-2 mm; (iii) 2-3 mm; (iv) 3-4 mm; (v) 4-5 mm; (vi) 5-6 mm; (vii) 6-7 mm; (viii) 7-8 mm; (ix) 8-9 mm; (x) 9-10 mm; and (xi) > 10 mm; und/oder
- (ii) y2 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) 0-1 mm; (ii) 1-2 mm;
- (iii) 2-3 mm; (iv) 3-4 mm; (v) 4-5 mm; (vi) 5-6 mm; (vii) 6-7 mm; (viii) 7-8 mm; (ix) 8-9 mm; (x) 9-10 mm; und (xi) > 10 mm.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer auf:
- eine oder mehrere Deflektions- oder Schieberelektroden;
- eine oder mehrere Vorrichtungen, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, eine oder mehrere Gleichspannungen oder Gleichspannungspulse an die eine oder die mehreren Deflektions- oder Schieberelektroden anzulegen, um Ionen in Richtung der loneneinlassvorrichtung abzulenken oder zu zwingen.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer eine oder mehrere Vorrichtungen auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, das Probenziel und/oder das erste Ziel auf einem Potential von: (i) -5 bis -4 kV; (ii) -4 bis -3 kV; (iii) -3 bis -2 kV; (iv) -2 bis -1 kV; (v) -1000 bis -900 V; (vi) -900 bis -800 V; (vii) -800 bis -700 V; (viii) -700 bis -600 V; (ix) -600 bis -500 V; (x) -500 bis -400 V; (xi) -400 bis - 300 V; (xii) -300 bis -200 V; (xiii) -200 bis -100 V; (xiv) -100 bis -90 V; (xv) -90 bis -80 V; (xvi) -80 bis -70 V; (xvii) -70 bis -60 V; (xviii) -60 bis -50 V; (xix) -50 bis -40 V; (xx) - 40 bis -30 V; (xxi) -30 bis -20 V; (xxii) -20 bis -10 V; (xxiii) -10 bis 0V; (xxiv) 0-10 V; (xxv) 10-20 V; (xxvi) 20-30 V; (xxvii) 30-40V; (xxviii) 40-50 V; (xxix) 50-60 V; (xxx) 60-70 V; (xxxi) 70-80 V; (xxxii) 80-90 V; (xxxiii) 90-100 V; (xxxiv) 100-200 V; (xxxv) 200-300 V; (xxxvi) 300-400 V; (xxxvii) 400-500 V; (xxxviii) 500-600 V; (xxxix) 600-700 V; (xl) 700-800 V; (xli) 800-900 V; (xlii) 900-1000 V; (xliii) 1-2 kV; (xliv) 2-3 kV; (xlv) 3-4 kV; oder (xlvi) 4-5 kV; relativ zu dem Potential der loneneinlassvorrichtung, zu halten.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer eine oder mehrere Vorrichtungen auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, die loneneinlassvorrichtung nahe Massepotential zu halten.
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Entsprechend einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer eine oder mehrere Vorrichtungen auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet sind, Massenspektraldaten zu akquirieren, die sich auf einen oder mehrere Analyten der Proben beziehen, und die Massenspektraldaten dazu zu verwenden, eine Zeit zu bestimmen, zu der der eine oder die mehreren Analyten vom Probenziel freigegeben werden.
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Entsprechend einer Ausführungsform sind die eine oder die mehreren Vorrichtungen dazu angeordnet und dafür eingerichtet, ein oder mehrere rekonstruierte lonenchromatogramme für ein oder mehrere ausgewählte Ionen aus den Massenspektraldaten zu erzeugen und das eine oder die mehreren rekonstruierten lonenchromatogramme zur Bestimmung der Zeit, zu der der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegeben werden, zu verwenden.
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Entsprechend einer Ausführungsform sind die eine oder die mehreren Vorrichtungen dazu angeordnet und dafür eingerichtet, eine Maß der Flüchtigkeit und/oder des Molekulargewichts des einen oder der mehreren Analyten auf Grundlage einer Höhe, einer Zeit oder einer Breite in wenigstens einem des einen oder der mehreren rekonstruierten lonenchromatogramme zu bestimmen.
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Entsprechend einer Ausführungsform sind die eine oder die mehreren Vorrichtungen dazu angeordnet und dafür eingerichtet, ein Maß der Menge der Substanz des einen oder der mehreren Analyten durch Integrieren der Fläche unter dem einen oder den mehreren rekonstruierten lonenchromatogrammen zu bestimmen.
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Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ionisieren einer Probe mit den Merkmalen des Patentspruches 35 bereitgestellt.
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Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, das ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe wie zuvor beschrieben umfasst.
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Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine lonenquelle mit den Merkmalen des Patentspruches 37 bereitgestellt:
- Entsprechend einem andern Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe mit den Merkmale des Patentspruches 38 bereitgestellt:
- Verändern der Temperatur des Probenziels über die Zeit oder Zulassen, dass die Temperatur des Probenziels sich über die Zeit verändert; und
- Bestimmen einer Zeit, zu der der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegeben werden.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe, bei dem die Temperatur eines Analyten über die Zeit verändert wird oder zugelassen wird, dass diese sich über die Zeit ändert. Wenn sich die Analytentemperatur ändert, beispielsweise unter Einfluss eines Desolvatisierungsheizers einer Impaktorsprayionisations-Ionenquelle und/oder einer unabhängigen Heiz-/Kühlvorrichtung, werden unterschiedliche Komponenten des Analyten zu unterschiedlichen Zeiten freigegeben. Die Zeit der Freigabe ist im Allgemeinen abhängig von dem Molekulargewicht und/oder der jeweiligen Analytenkomponente. Diese „pseudochromatographische“ Zeitinformation stellt zusätzliche Informationen bereit, die sich auf den Analyten beziehen, welche, beispielsweise, verwendet werden können, die Komponenten des Analyten zu identifizieren.
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Es ist daher ersichtlich, dass die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Identifizierung von flüchtigen und nichtflüchtigen Proben bereitstellt.
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Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe bereitgestellt, das umfasst:
- Ionisieren eines oder mehrerer Analyten, die an einem Probenziel bereitgestellt sind;
- Verändern der Temperatur eines Probenziels über die Zeit oder Zulassen, dass sich die Temperatur des Probenziels über die Zeit verändert; und
- Bestimmen einer Zeit, zu der der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegeben werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bewirken, dass ein Strom von überwiegend Tröpfchen auf ein oder mehrere Ziele stromauf des Probenziels auftrifft, um die Tröpfchen zu ionisieren.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen der ionisierten Tröpfchen an einen Bereich benachbart zu dem Probenziel, um den einen oder die mehreren Analyten zu ionisieren.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen der ionisierten Tröpfchen direkt an das Probenziel, so dass die ionisierten Tröpfchen dazu gebracht werden, auf den einen oder die mehreren Analyten aufzutreffen, um den einen oder die mehreren Analyten zu ionisieren.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Vernebeln einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Verneblers, um den Strom von überwiegend Tröpfchen zu bilden.
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In einer Ausführungsform umfasst die Flüssigkeit ein Lösungsmittel.
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Das Lösungsmittel kann eines oder mehrere der folgenden umfassen: (i) Wasser; (ii) Acetonitril und (iii) Ameisensäure.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Verändern der Zusammensetzung des Lösungsmittels über die Zeit in einer linearen, nichtlinearen und/oder gestuften Weise.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Verändern der Zusammensetzung des Lösungsmittels über eine Zeitskala von etwa: (i) < 10 s; (ii) 10 bis 20 s; (iii) 20 bis 30 s; (iv) 30 bis 40 s; (v) 40 bis 50 s; (vi) 50 bis 60 s; oder (vii) >60 s.
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Das eine oder die mehreren Ziele können einen Abstand y1 von dem Austritt des Verneblers angeordnet sein, wobei y1 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) < 20 mm; (ii) < 19 mm; (iii) < 18 mm; (iv) < 17 mm; (v) < 16 mm; (vi) < 15 mm; (vii) < 14 mm; (viii) < 13 mm; (ix) < 12 mm; (x) < 11 mm; (xi) < 10 mm; (xii) < 9 mm; (xiii) < 8 mm; (xiv) < 7 mm; (xv) < 6 mm; (xvi) < 5 mm; (xvii) < 4 mm; (xviii) < 3 mm; und (xix) < 2 mm.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Halten des Probenziels und/oder eines oder mehrerer Ziele auf einem Potential von: (i) -5 bis -4 kV; (ii) -4 bis - 3 kV; (iii) -3 bis -2 kV; (iv) -2 bis -1 kV; (v) -1000 bis -900 V; (vi) -900 bis -800 V; (vii) - 800 bis -700 V; (viii) -700 bis -600 V; (ix) -600 bis -500 V; (x) -500 bis -400 V; (xi) -400 bis -300 V; (xii) -300 bis -200 V; (xiii) -200 bis -100 V; (xiv) -100 bis -90 V; (xv) -90 bis - 80 V; (xvi) -80 bis -70 V; (xvii) -70 bis -60 V; (xviii) -60 bis -50 V; (xix) -50 bis -40 V; (xx) -40 bis -30 V; (xxi) -30 bis -20 V; (xxii) -20 bis -10 V; (xxiii) -10 bis 0V; (xxiv) 0-10 V; (xxv) 10-20 V; (xxvi) 20-30 V; (xxvii) 30-40V; (xxviii) 40-50 V; (xxix) 50-60 V; (xxx) 60-70 V; (xxxi) 70-80 V; (xxxii) 80-90 V; (xxxiii) 90-100 V; (xxxiv) 100-200 V; (xxxv) 200-300 V; (xxxvi) 300-400 V; (xxxvii) 400-500 V; (xxxviii) 500-600 V; (xxxix) 600-700 V; (xl) 700-800 V; (xli) 800-900 V; (xiii) 900-1000 V; (xliii) 1-2 kV; (xliv) 2-3 kV; (xiv) 3-4 kV; oder (xlvi) 4-5 kV; relativ zu dem Potential des Verneblers.
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Das Probenziel kann in einem ersten Abstand x2 in einer ersten Richtung von dem einen oder den mehreren Zielen und in einem zweiten Abstand y3 in einer zweiten Richtung von dem einen oder den mehreren Zielen beabstandet sein, wobei die zweite Richtung orthogonal zur ersten Richtung ist und wobei:
- (i) x2 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) 0-1 mm; (ii) 1-2 mm; (iii) 2-3 mm; (iv) 3-4 mm; (v) 4-5 mm; (vi) 5-6 mm; (vii) 6-7 mm; (viii) 7-8 mm; (ix) 8-9 mm; (x) 9-10 mm; und (xi) > 10 mm; und/oder
- (ii) y3 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) 0-1 mm; (ii) 1-2 mm;
- (iii) 2-3 mm; (iv) 3-4 mm; (v) 4-5 mm; (vi) 5-6 mm; (vii) 6-7 mm; (viii) 7-8 mm; (ix) 8-9 mm; (x) 9-10 mm; und (xi) > 10 mm.
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Das eine oder die mehreren Ziele können aus Edelstahl, einem Metall, Gold, einer nichtmetallischen Substanz, einem Halbleiter, einem Metall oder einer anderen Substanz mit einer Carbidbeschichtung, einem Isolator oder einer Keramik gebildet sein.
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Das eine oder die mehreren Ziele können eine oder mehrere Stäbe, einen oder mehrere Zapfen, ein oder mehrere nadelförmige Ziele, ein oder mehrere konisch geformte Ziele, ein oder mehrere Gitter- oder ein oder mehrere Netzziele umfassen.
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Das eine oder die mehreren Ziele können einen Durchmesser aufweisen von:
- (i) < 1 mm; (ii) 1 bis 1.2 mm; (iii) 1.2 bis 1.4 mm; (iv) 1.4 bis 1.6 mm; (v) 1.6 bis 1.8 mm; (vi) 1.8 bis 2 mm; oder (vii) >2 mm.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Drehen und/oder Translatieren des einen oder der mehreren Ziele.
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Das eine oder die mehreren Ziele können eine Anzahl von Zielelementen aufweisen, so dass Tröpfchen auf eine Anzahl von Zielelementen kaskadieren und/oder das Ziel kann dazu angeordnet sein, mehrere Auftreffpunkte aufzuweisen, so dass Tröpfchen durch mehrere Glanzdeflektionen ionisiert werden.
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Der eine oder die mehreren Analyten können einen oder mehrere flüssige, feste oder gelatinöse Analyten umfassen.
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Der eine oder die mehreren Analyten können auf das Probenziel aufgebracht werden.
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Das Probenziel kann aus Edelstahl, einem Metall, Gold, einer nichtmetallischen Substanz, einem Halbleiter, einem Metall oder einer anderen Substanz mit einer Carbidbeschichtung, einem Isolator oder einer Keramik gebildet sein.
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Das Probenziel kann wenigstens teilweise aus dem einen oder den mehreren Analyten gebildet sein.
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Das Probenziel kann einen Stab, einen Zapfen, ein nadelförmiges Ziel, ein konisch geformtes Ziel, ein Gitter oder ein Netz sein.
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Das Probenziel kann einen Durchmesser aufweisen von: (i) < 1 mm; (ii) 1 bis 1.2 mm; (iii) 1.2 bis 1.4 mm; (iv) 1.4 bis 1.6 mm; (v) 1.6 bis 1.8 mm; (vi) 1.8 bis 2 mm; oder (vii) >2 mm.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen eines erwärmten Stroms von Gas an das Probenziel, um die Temperatur des Probenziels über die Zeit zu verändern.
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Der erwärmte Strom von Gas kann anfänglich an den Austritt des Verneblers bereitgestellt werden.
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Der erwärmte Strom von Gas kann auf eine Temperatur von (i) < 100 °C; (ii) 100 bis 200 °C; (iii) 200 bis 300 °C; (iv) 300 bis 400 °C; (v) 400 bis 500 °C; (vi) 500 bis 600 °C; (vii) 600 bis 700 °C; (viii) 700 bis 800 °C; oder (ix) >800 °C erwärmt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das wenigstens teilweise Isolieren des Probenziels von dem erwärmten Strom von Gas.
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Der erwärmte Strom von Gas kann Stickstoff, Luft, Kohlendioxid und/oder Ammoniak aufweisen.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das direkte Verändern der Temperatur des Probenziels unter Verwendung einer oder mehrere Heiz- oder Kühlvorrichtungen.
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Die eine oder die mehreren Heizvorrichtungen können aufweisen:
- (i) einen oder mehrere Infrarotheizer; und/oder
- (ii) einen oder mehrere Verbrennungsheizer; und/oder
- (iii) einen oder mehrere Laserheizer; und/oder
- (iv) einen oder mehrere elektrische Heizer.
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Die eine oder die mehreren Kühlvorrichtungen können aufweisen:
- (i) eine oder mehrere Wasser- oder Lösungsmittelkreislaufkühlvorrichtungen; und/oder
- (ii) eine oder mehrere Luftkühlvorrichtungen; und/oder
- (iii) eine oder mehrere Wärmepumpen-/Gefrierkühlvorrichtungen; und/oder
- (iv) eine oder mehrere thermoelektrische (Peltier-)Kühlvorrichtungen; und/oder
- (v) eine oder mehrere Nichtkreislaufkühlvorrichtungen und/oder
- (vi) eine oder mehrere Flüssiggasverdampfungskühlvorrichtungen.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Erhöhen, das Verringern, das progressive Erhöhen, das progressive Verringern, das Erhöhen in einer gestuften, linearen oder nicht linearen Weise und/oder das Verringern in einer gestuften, linearen oder nicht linearen Weise, der Temperatur des Probenziels.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen eines Maßes der Flüchtigkeit und/oder des Molekulargewichts des einen oder der mehreren Analyten auf Grundlage der Zeit, zu der der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegeben werden.
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Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, das ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe wie zuvor beschrieben umfasst.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen einer loneneinlassvorrichtung eines Massenspektrometers stromab des Probenziels.
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Die Probeneinlassvorrichtung kann eine lonenöffnung, einen loneneinlasskonus, eine loneneinlasskapillare, eine geheizte loneneinlasskapillare, einen lonentunnel, ein lonenmobilitätsspektrometer oder einen lonenmobilitätstrenner, ein differentielles lonenmobilitätsspektrometer, eine lonenmobilitätsspektrometervorrichtung mit asymmetrischem Feld („FAIMS“) oder einen anderen Einlass umfassen.
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Das eine oder die mehreren Ziele können in einem ersten Abstand x1 in einer ersten Richtung von der loneneinlassvorrichtung und in einem zweiten Abstand y2 in einer zweiten Richtung von der loneneinlassvorrichtung beabstandet sein, wobei die zweite Richtung orthogonal zu der ersten Richtung ist, und wobei:
- (i) x1 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) 0-1 mm; (ii) 1-2 mm; (iii) 2-3 mm; (iv) 3-4 mm; (v) 4-5 mm; (vi) 5-6 mm; (vii) 6-7 mm; (viii) 7-8 mm; (ix) 8-9 mm; (x) 9-10 mm; and (xi) > 10 mm; und/oder
- (ii) y2 aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) 0-1 mm; (ii) 1-2 mm;
- (iii) 2-3 mm; (iv) 3-4 mm; (v) 4-5 mm; (vi) 5-6 mm; (vii) 6-7 mm; (viii) 7-8 mm; (ix) 8-9 mm; (x) 9-10 mm; and (xi) > 10 mm.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Anlegen einer oder mehrerer Gleichspannungen oder Gleichspannungspulse an eine oder mehrere Deflektions- oder Schieberelektroden, um Ionen in Richtung der loneneinlassvorrichtung abzulenken oder zu zwingen.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Halten des Probenziels und/oder des einen oder der mehreren Ziele auf einem Potential von: (i) -5 bis -4 kV; (ii) -4 bis -3 kV; (iii) -3 bis -2 kV; (iv) -2 bis -1 kV; (v) -1000 bis -900 V; (vi) - 900 bis -800 V; (vii) -800 bis -700 V; (viii) -700 bis -600 V; (ix) -600 bis -500 V; (x) -500 bis -400 V; (xi) -400 bis -300 V; (xii) -300 bis -200 V; (xiii) -200 bis -100 V; (xiv) -100 bis -90 V; (xv) -90 bis -80 V; (xvi) -80 bis -70 V; (xvii) -70 bis -60 V; (xviii) -60 bis -50 V; (xix) -50 bis -40 V; (xx) -40 bis -30 V; (xxi) -30 bis -20 V; (xxii) -20 bis -10 V; (xxiii) -10 bis 0V; (xxiv) 0-10 V; (xxv) 10-20 V; (xxvi) 20-30 V; (xxvii) 30-40V; (xxviii) 40-50 V; (xxix) 50-60 V; (xxx) 60-70 V; (xxxi) 70-80 V; (xxxii) 80-90 V; (xxxiii) 90-100 V; (xxxiv) 100-200 V; (xxxv) 200-300 V; (xxxvi) 300-400 V; (xxxvii) 400-500 V; (xxxviii) 500-600 V; (xxxix) 600-700 V; (xl) 700-800 V; (xli) 800-900 V; (xlii) 900-1000 V; (xliii) 1-2 kV; (xliv) 2-3 kV; (xlv) 3-4 kV; oder (xlvi) 4-5 kV; relativ zu dem Potential der loneneinlassvorrichtung.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Halten der loneneinlassvorrichtung nahe Massepotential.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Akquirieren von Massenspektraldaten die sich auf den einen oder die mehreren Analyten beziehen, und das Verwenden der Massenspektraldaten, um die Zeit zu bestimmen, zu der der eine oder die mehreren Analyten von den Probenziel freigegeben werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Erzeugen eines oder mehrerer rekonstruierter lonenchromatogramme für ein oder mehrere ausgewählte Ionen aus den Massenspektraldaten und das Verwenden des eines oder der mehreren rekonstruierten lonenchromatogramme, um die Zeit zu bestimmen, zu welcher der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegeben werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen eines Maßes der Flüchtigkeit und/oder des Molekulargewichts des einen oder der mehreren Analyten auf Grundlage einer Höhe, einer Zeit oder einer Breite eines Peaks in wenigstens einem des einen oder der mehreren rekonstruierten lonenchromatogramme.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen eines Maßes der Menge der Substanz eines oder mehrerer der Analyten durch Integrieren der Fläche unter einem oder mehreren der rekonstruierten lonenchromatogramme.
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Offenbart wird ferner eine lonenquelle bereitgestellt, die aufweist:
- ein Probenziel;
- eine erste Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, einen oder mehrere Analyten, die an dem Probenziel bereitgestellt sind, zu analysieren;
- einer zweiten Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, die Temperatur des Probenziels über die Zeit zu verändern oder es zuzulassen, dass die Temperatur des Probenziels sich über die Zeit verändert; und
- eine dritte Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, eine Zeit zu bestimmen, zu der der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegeben werden.
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Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe, das umfasst:
- Ionisieren eines oder mehrerer Analyten, die an einem Probenziel breitgestellt sind;
Verändern der Temperatur des einen oder der mehreren Analyten über die Zeit oder Zulassen, dass sich die Temperatur des einen oder der mehreren Analyten über die Zeit verändert; und
Bestimmen einer Zeit, zu der der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegen werden.
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Offenbart wird ferner eine lonenquelle, die aufweist:
- ein Probenziel;
- eine erste Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, einen oder mehrere Analyten, die an dem Probenziel bereitgestellt sind, zu ionisieren;
- eine zweite Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, die Temperatur des einen oder der mehreren Analyten über die Zeit zu verändern, oder es zuzulassen, dass sich die Temperatur des einen oder der mehreren Analyten über die Zeit ändert; und
- eine dritte Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, eine Zeit zu bestimmen, zu der der eine oder die mehreren Analyten von dem Probenziel freigegeben werden.
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Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe, das umfasst: Ionisieren einer Probe, die einen oder mehreren Analyten aufweist, Verändern der Temperatur der Probe und bestimmen einer Pseudoelutionszeit des einen oder der mehreren Analyten.
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Offenbart wird ferner eine lonenquelle, die aufweist:
- eine erste Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, eine Probe, die einen oder mehreren Analyten aufweist, zu ionisieren;
- eine zweite Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, die Temperatur der Probe zu verändern; und
- eine dritte Vorrichtung, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, eine Pseudoelutionszeit des einen oder der mehreren Analyten zu bestimmen.
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Offenbart wird ferner eine Impaktorionenquelle, die ein erstes Ziel und ein zweites Probenziel, das stromab des ersten Ziels angeordnet ist, aufweist, wobei eine zu analysierende Probe an dem Probenziel bereitgestellt wird.
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Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe, das umfasst:
- Bereitstellen eines ersten Ziels und eines zweiten Probenziels, das stromab des ersten Ziels angeordnet ist; und
- Bereitstellen einer zu analysierenden Probe an dem Probenziel.
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Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Massenspektrometrie bereitgestellt, das ein Verfahren zur Ionisierung einer Probe wie zuvor umschrieben umfasst.
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Offenbart wird ferner ein Massenspektrometer, das eine lonenquelle wie zuvor beschrieben umfasst.
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Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein schnelles analytisches Verfahren zum Screenen flüchtiger und nichtflüchtiger Proben, ohne dass eine Probenvorbereitung oder -vortrennung erforderlich ist.
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Wie zuvor beschrieben wird der Analyt in einer herkömmlichen Impaktorspray-API-Quelle in Lösung gelöst und auf einer Flüssigchromatographiesäule vor der Einführung in einen Vernebler getrennt. Der Vernebler erzeugt ein erwärmtes Flüssigspray mit hoher Geschwindigkeit, das so gelenkt wird, dass es auf ein kleines, zylindrisches Stabziel auftrifft, das auf einem hohen Potential in Bezug auf den Vernebler gehalten wird. Die erhaltene Dampffahne von dem Ziel wird dann in die erste Vakuumstufe eines Massenspektrometers für eine nachfolgende Massenanalyse gesampelt.
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In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Analyt auf die Oberfläche eines Probenziels aufgebracht, ohne dass eine vorherige Probenvorbereitung oder chromatographische Trennung erforderlich ist. Das zusätzliche Probenziel wird stromab des Impaktorziels angeordnet. Wenn sich die Analytentemperatur ändert, vorzugsweise unter Einfluss des Vernebler-Desolvationsheizers (oder einer unabhängigen Heiz-/Kühlvorrichtung) werden Komponenten des Analyten freigegeben und detektiert (beispielsweise durch ein Massenspektrometer) wobei die Zeit des Erscheinens im Allgemeinen von dem Molekulargewicht und/oder der Flüchtigkeit der Komponenten des Analyten abhängt. In einer Ausführungsform werden, wenn sich die Temperatur des Analyten erhöht, Ionen detektiert, wobei die Zeit des Erscheinens im Allgemeinen in der Reihenfolge des sich erhöhenden Molekulargewichts und der Flüchtigkeit der Komponenten der Analytenmischung ist.
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Diese „pseudochromatographische“ Information führt zu einer zusätzlichen Detektionsselektivität (d.h. zusätzlichen Informationen, die sich auf den Analyten beziehen, welche dazu verwendet werden können, die Komponenten des Analyten zu identifizieren), verglichen mit herkömmlichen Verfahren, und diese kann vorteilhafterweise mit Massen- oder Massenladungsverhältnisdaten kombiniert werden, die aus einer Massenspektralanalyse erhalten werden.
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Es kann daher festgestellt werden, dass die vorliegende Erfindung ein verbessertes, schnelles analytisches Verfahren zur Identifizierung flüchtiger und nicht flüchtiger Analyten liefert, ohne dass eine Probenvorbereitung oder Vortrennung erforderlich ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Massenspektrometer ferner aufweisen:
- (a) eine lonenquelle, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: (i) einer Elektrosprayionisations-(„ESI“-)-lonenquelle; (ii) einer Atmosphärendruck-Photoionisations-(„APPI“-)-Ionenquelle; (iii) einer lonenquelle zur chemischen lonisation bei Atmosphärendruck („APCI“); (iv) einer lonenquelle zur Ionisation durch matrixunterstützte Laserdesorption („MALDI“); (v) einer Laserdesorptionsionisations-(„LDI“-)-lonenquelle; (vi) einer Atmosphärendruckionisations-(„API“-)lonenquelle; (vii) einer lonenquelle zur Desorptionsionisation auf Silicium („DIOS“); (viii) einer Elektronenstoß-(„EI“-)lonenquelle; (ix) einer lonenquelle zur chemischen lonisation („CI“); (x) einer Feldionisations-(„FI“-)lonenquelle; (xi) einer Felddesorptions-(„FD“-) lonenquelle; (xii) einer lonenquelle mit induktiv gekoppeltem Plasma („ICP“); (xiii) einer lonenquelle mit schnellem Atombeschuss („FAB“); (xiv) einer Flüssigkeits-Sekundärionenmassenspektrometrie-(„LSIMS“-)lonenquelle; (xv) einer Desorptionselektrosprayionisations-(„DESI“-)lonenquelle; (xvi) einer lonenquelle mit radioaktivem Nickel-63; (xvii) einer lonenquelle zur Ionisation durch matrixunterstützte Laserdesorption bei Atmosphärendruck; (xviii) einer Thermospray-Ionenquelle; (xix) einer Atmosphärenbeprobungs-Glimmentladungsionisations-(„ASGDI“-)lonenquelle; (xx) einer Glimmentladungs-(„GD“-)lonenquelle; (xxi) einer Impaktorionenquelle; (xxii) einer Echtzeit-Direktanalysen-(„DART“-)lonenquelle; (xxiii) einer Lasersprayionisations-(„LSI“-)lonenquelle; (xxiv) einer Ultraschallsprayionisations-(„SSI“-)lonenquelle; (xxv) einer lonenquelle zur matrixunterstützten Einlassionisation („MAII“); (xxvi) einer lösungsmittelunterstützten Einlassionisations-(„SAII“-)lonenquelle; (xxvii) einer Desorptionselektrosprayionisations-(„DESI“-)lonenquelle und (xxviii) einer Laserablations-Elektrosprayionisations-(„LAESI“)-Ionenquelle; und/oder
- (b) eine oder mehrere kontinuierliche oder gepulste lonenquellen; und/oder
- (c) eine oder mehrere lonenführungen; und/oder
- (d) eine oder mehrere lonenmobilitätstrennvorrichtungen und/oder eine oder mehrere lonenmobilitätspektrometervorrichtungen mit asymmetrischem Feld; und/oder
- (e) eine oder mehrere lonenfallen oder ein oder mehrere lonenfallenbereiche; und/oder
- (f) eine oder mehrere Kollisions-, Fragmentations- oder Reaktionszellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche besteht aus: (i) einer Stoßinduzierte-Dissoziation-(„CID“-)-Fragmentationsvorrichtung (ii) einer Oberflächeninduzierte-Dissoziation-(„SID“-)Fragmentationsvorrichtung; (iii) einer ElektronenübertragungsDissoziations-(„ETD“-)-Fragmentationsvorrichtung; (iv) einer Elektroneneinfang-Dissoziations-(„ECD“-)Fragmentationsvorrichtung; (v) einer Elektronenstoß-oderaufprall-Dissoziations-Fragmentationsvorrichtung; (vi) einer Photoinduktions-Dissoziations-(„PID“-)Fragmentationsvorrichtung; (vii) einer Laserinduktions-Dissoziations-Fragmentationsvorrichtung; (viii) einer Infrarotstrahlungsinduktions-Dissoziations-Vorrichtung; (ix) einer Ultraviolettstrahlungsinduktions-Dissoziations-Vorrichtung; (x) einer Düse-Skimmer-Schnittstellen-Fragmentationsvorrichtung; (xi) einer Fragmentationsvorrichtung in der Quelle; (xii) einer stoßinduzierten Dissoziations-Fragmentationsvorrichtung; (xiii) einer thermischen oder Temperaturquellen-Fragmentationsvorrichtung; (xiv) einer Fragmentationsvorrichtung zur durch ein elektrisches Feld induzierten Fragmentierung; (xv) einer Magnetfeldinduktions-Fragmentationsvorrichtung; (xvi) einer Enzymverdau- oder Enzymabbau-Fragmentationsvorrichtung; (xvii) einer lonen-lonen-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung; (xviii) einer lonen-Molekül-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung; (xix) einer lonen-Atom-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung; (xx) einer lonen-Metastabilionen-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung; (xxi) einer lonen-Metastabilmolekül-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung; (xxii) einer lon-Metastabilatom-Reaktions-Fragmentationsvorrichtung; (xxiii) einer lonen-lonen-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxiv) einer lon-Molekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxv) einer lonen-Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxvi) einer lonen-Metastabilionen-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxvii) einer lonen-Metastabilmolekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxviii) einer lonen-Metastabilatom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen und (xxix) einer Elektronenionisationsdissoziations-(„EID“-) Fragmentationsvorrichtung; und/oder
- (g) einen Massenanalysator, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus: (i) einem Quadrupol-Massenanalysator; (ii) einem 2D- oder Linearquadrupol-Massenanalysator; (iii) einem Paul- oder 3D-Quadrupol-Massenanalysator; (iv) einem Penning-Fallen-Massenanalysator; (v) einem lonenfallen-Massenanalysator; (vi) einem Magnetsektor-Massenanalysator; (vii) einem lonenzyklotronresonanz-(„ICR“-) Massenanalysator; (viii) einem Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-(„FTICR“-)Massenanalysator; (ix) einem elektrostatischen Massenanalysator; der dafür eingerichtet ist; ein elektrostatisches Feld mit einer quadrologarithmischen Potentialverteilung zu erzeugen; (x) einem elektrostatischen Fouriertransformations-Massenanalysator; (xi) einem Fouriertransformations-Massenanalysator; (xii) einem Flugzeit-Massenanalysator; (xiii) einem Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator und (xiv) einem Linearbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; und/oder
- (h) einen oder mehrere Energieanalysatoren oder elektrostatische Energieanalysatoren; und/oder
- (i) einen oder mehrere lonendetektoren und/oder
- (j) ein oder mehrere Massenfilter, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche besteht aus: (i) einem Quadrupol-Massenfilter; (ii) einer 2D- oder Linearerquadrupol-Ionenfalle; (iii) einer Paul- oder 3D-Quadrupol-lonenfalle; (iv) einer Penning-Ionenfalle; (v) einer lonenfalle; (vi) einem Magnetsektor-Massenfilter; (vii) einem Flugzeit-Massenfilter und (viii) einem Wien-Filter; und/oder
- (k) eine Vorrichtung oder ein lonengatter zum Pulsieren von Ionen; und/oder
- (l) eine Vorrichtung zum Umwandeln eines im Wesentlichen kontinuierlichen lonenstrahls in einen gepulsten lonenstrahl.
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Das Massenspektrometer kann ferner eines der Folgenden aufweisen:
- (i) eine C-Falle und einen Massenanalysator mit einer äußeren rohrförmigen Elektrode und einer koaxialen inneren spindelartigen Elektrode, die ein elektrostatisches Feld mit einer quadrologarithmischen Potentialverteilung bilden, wobei in einem ersten Betriebsmodus Ionen zur C-Falle überführt werden und dann in den Massenanalysator injiziert werden, und wobei in einem zweiten Betriebsmodus Ionen zur C-Falle überführt werden und dann zu einer Kollisionszelle oder Elektronenübertragungsdissoziationsvorrichtung überführt werden, wo zumindest einige Ionen in Fragmentionen fragmentiert werden, und wobei die Fragmentionen dann zur C-Falle überführt werden, bevor sie in den Massenanalysator injiziert werden; und/oder
- (ii) eine Ringstapel-lonenführung mit mehreren Elektroden, die jeweils eine Öffnung aufweisen, von der Ionen bei der Verwendung durchgelassen werden, und wobei der Abstand zwischen den Elektroden längs dem lonenweg zunimmt und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt der lonenführung einen ersten Durchmesser aufweisen und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem stromabwärts gelegenen Abschnitt der lonenführung einen zweiten Durchmesser aufweisen, der kleiner als der erste Durchmesser ist, und wobei entgegengesetzte Phasen einer Wechsel- oder HF-Spannung bei der Verwendung an aufeinander folgende Elektroden angelegt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Massenspektrometer ferner eine Vorrichtung auf, die dazu angeordnet und dafür eingerichtet ist, den Elektroden eine Wechsel- oder HF-Spannung zuzuführen. Die Wechsel- oder HF-Spannung hat vorzugsweise eine Amplitude, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus:
- (i) < 50 V Peak-zu-Peak; (ii) 50 - 100 V Peak-zu-Peak; (iii) 100 - 150 V Peak-zu-Peak; (iv) 150 - 200 V Peak-zu-Peak; (v) 200 - 250 V Peak-zu-Peak; (vi) 250 - 300 V Peak-zu-Peak; (vii) 300 - 350 V Peak-zu-Peak; (viii) 350 - 400 V Peak-zu-Peak; (ix) 400 - 450 V Peak-zu-Peak; (x) 450 - 500 V Peak-zu-Peak und (xi) > 500 V Peak-zu-Peak.
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Die Wechsel- oder HF-Spannung hat vorzugsweise eine Frequenz, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus folgenden besteht: (i) < 100 kHz, (ii) 100 - 200 kHz, (iii) 200 - 300 kHz, (iv) 300 - 400 kHz, (v) 400 - 500 kHz, (vi) 0,5 - 1,0 MHz, (vii) 1,0 - 1,5 MHz, (viii) 1,5 - 2,0 MHz, (ix) 2,0 - 2,5 MHz, (x) 2,5 - 3,0 MHz, (xi) 3,0 - 3,5 MHz, (xii) 3,5 - 4,0 MHz, (xiii) 4,0 - 4,5 MHz, (xiv) 4,5 - 5,0 MHz, (xv) 5,0 - 5,5 MHz, (xvi) 5,5 - 6,0 MHz, (xvii) 6,0 - 6,5 MHz, (xviii) 6,5 - 7,0 MHz, (xix) 7,0 - 7,5 MHz, (xx) 7,5 - 8,0 MHz, (xxi) 8,0 - 8,5 MHz, (xxii) 8,5 - 9,0 MHz, (xxiii) 9,0 - 9,5 MHz, (xxiv) 9,5 - 10,0 MHz und (xxv) > 10,0 MHz.
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Das Massenspektrometer kann auch eine Chromatographie- oder andere Trenn-vorrichtung stromaufwärts einer lonenquelle aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform weist die Chromatographietrennvorrichtung eine Flüssigchromatographie- oder Gas-chromatographievorrichtung auf. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Trennvorrichtung Folgendes aufweisen: (i) eine Kapillarelektrophorese-(„CE“-)Trenn-vorrichtung; (ii) eine Kapillarelektrochromatographie-(„CEC“-)Trennvorrichtung, (iii) eine Trennvorrichtung mit einem im Wesentlichen starren keramikbasierten mehrschichtigen Mikrofluidik-Substrat („Keramikkachel“) oder (iv) eine Chromatographie-Trennvorrichtung mit überkritischem Fluid.
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Die lonenführung wird vorzugsweise bei einem Druck gehalten, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus folgenden besteht: (i) < 0,0001 mbar, (ii) 0,0001 - 0,001 mbar, (iii) 0,001 - 0,01 mbar, (iv) 0,01 - 0,1 mbar, (v) 0,1 - 1 mbar, (vi) 1 - 10 mbar, (vii) 10 - 100 mbar, (viii) 100 - 1000 mbar und (ix) > 1000 mbar.
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Gemäß einer Ausführungsform können Analytionen einer Elektronenübertragungs-dissoziations-(„ETD“-)Fragmentation in einer Elektronenübertragungsdissoziations-Fragmentationsvorrichtung unterzogen werden. Analytionen werden vorzugsweise veranlasst, mit ETD-Reagenzionen innerhalb einer lonenführung oder Fragmentations-vorrichtung zu interagieren.
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Gemäß einer Ausführungsform werden zum Bewirken einer Elektronenübertragungsdissoziation entweder: (a) Analytionen fragmentiert oder zum Dissoziieren und zum Bilden von Produkt- oder Fragmentionen gebracht, nachdem sie mit Reagenzionen interagiert haben; und/oder (b) Elektronen von einem oder mehreren Reagenzanionen oder negativ geladenen Ionen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden; und/oder (c) Analytionen fragmentiert werden oder dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, nachdem sie mit neutralen Reagenzgasmolekülen oder Atomen oder einem nichtionischen Reagenzgas interagiert haben; und/oder (d) Elektronen von einem oder mehreren neutralen nicht ionischen oder ungeladenen Ausgangsgasen oder -dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden; und/oder (e) Elektronen von einem oder mehreren neutralen nicht ionischen oder ungeladenen Superbasen-Reagenzgasen oder -dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden; und/oder (f) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Alkalimetallgasen oder - dämpfen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden; und/oder (g) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nicht ionischen oder ungeladenen Gasen, Dämpfen oder Atomen zu einem oder mehreren mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen übertragen werden, woraufhin wenigstens einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu gebracht werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden, wobei das eine oder die mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Gase, Dämpfe oder Atome aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus: (i) Natriumdampf oder -atomen; (ii) Lithiumdampf oder -atomen; (iii) Kaliumdampf oder -atomen; (iv) Rubidiumdampf oder - atomen; (v) Cäsiumdampf oder -atomen; (vi) Franciumdampf oder -atomen; (vii) C60-Dampf oder -atomen; und (viii) Magnesiumdampf oder -atomen.
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Die mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen umfassen vorzugsweise Peptide, Polypeptide, Proteine oder Biomoleküle.
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Gemäß einer Ausführungsform werden zum Bewirken einer Elektronenübertragungsdissoziation: (a) die Reagenzanionen oder negativ geladenen Ionen von einem polyaromatischen Kohlenwasserstoff oder einem substituierten polyaromatischen Kohlenwasserstoff abgeleitet; und/oder (b) die Reagenzanionen oder negativ geladenen Ionen von der Gruppe abgeleitet, die aus folgenden besteht: (i) Anthracen; (ii) 9,10-Diphenyl-anthracen; (iii) Naphthalen; (iv) Fluor; (v) Phenanthren, (vi) Pyren; (vii) Fluoranthen; (viii) Chrysen; (ix) Triphenylen; (x) Perylen; (xi) Acridin; (xii) 2,2'-Dipyridyl; (xiii) 2,2'-Bichinolin; (xiv) 9-Anthracencarbonitril; (xv) Dibenzothiophen; (xvi) 1,10'-Phenanthrolin; (xvii) 9'-Anthracencarbonitril; und (xviii) Anthrachinon; und/oder (c) weisen die Reagenzionen oder negativ geladenen Ionen Azobenzolanionen oder Azobenzol-Radikalanionen auf.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Prozess der Elektronenübertragungsdissoziationsfragmentation die Wechselwirkung von Analytionen mit Reagenzionen, wobei die Reagenzionen Dicyanobenzen, 4-Nitrotoluen oder Azulen umfassen.
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Figurenliste
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Unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun, lediglich beispielhaft, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
- 1 eine herkömmliche Impaktorsprayionenquelle schematisch zeigt;
- 2 eine lonenquelle in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
- 3 rekonstruierte lonenchromatogramme, die in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, zeigt;
- 4 Massenspektraldaten zeigt, die entsprechend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung akquiriert wurden.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Eine bekannte Impaktorsprayanordnung wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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1 zeigt eine herkömmliche Impaktorsprayionenquelle, die eine pneumatische Vernebleranordnung 1, einen Desolvatisierungsheizer 4, ein Impaktorziel 5 und eine Einlassanordnung 6, 8, 9 zu einem Massenspektrometer umfasst. Die Anordnung kann durch eine elektrisch geerdete Quelleneinhausung (nicht gezeigt) umgeben sein, die einen Abgasauslass zum Ablassen von Lösungsmitteldämpfen enthält.
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Die Vernebleranordnung 1 weist eine innere Flüssigkeitskapillare 2 und eine äußere Gaskapillare 3 auf, die einen Strom von Gas mit hoher Geschwindigkeit an der Spitze des Verneblers breitstellt, um die Atomisierung des flüssigen Lösungsmittelflusses zu unterstützen.
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Die innere Flüssigkeitskapillare 2 weist typischerweise einen Innendurchmesser von 130 µm und einen Außendurchmesser von 270 µm auf, während die äußere Gaskapillare 2 typischerweise einen Innendurchmesser von 330 µm aufweist. Eine Gasversorgung (beispielsweise Stickstoff) wird auf etwa 7 bar druckbeaufschlagt und Flüssgkeitsflussraten von 0,1 bis 1 ml/min werden üblicherweise verwendet.
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Ein erwärmtes Desolvatisierungsgas (wie Stickstoff) fließt zwischen dem Vernebler 1 und dem Heizer 4 mit einer Flussrate von typischerweise 1200 L/h. Ein Strom von Tröpfchen mit hoher Geschwindigkeit tritt aus dem Vernebler aus und trifft auf ein zylindrisches Edelstahl-Stabziel 5 mit einem Durchmesser von 1,6 mm auf.
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Die Dimensionen x1 (der Abstand zwischen der loneneinlassanordnung 6, 8, 9 und dem Impaktorziel 5 in einem ersten, x-, Richtung), y1 (der Abstand zwischen dem Vernebler 1 und dem Impaktorziel 5 in einer zweiten, y-, Richtung) und y2 (der Abstand zwischen der loneneinlassanordnung 6, 8, 9 und dem Impaktorziel 5 in der y-Richtung), wie sie in 1 gezeigt sind, sind typischerweise jeweils 5 mm, 3 mm und 7 mm.
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Der Vernebler 1 und das Impaktorziel 5 werden typischerweise auf jeweils bei 0 V und 1 kV gehalten, wohingegen der Massenspektrometereinlass typischerweise auf einem Potential nahe Massenpotential (0-100 V) gehalten wird.
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Ein Vorhanggasfluss von Stickstoff mit typischerweise 150 L/h verläuft zwischen der kleinen Konusgasdüse 6 und einen loneneinlasskonus 11. Ionen, geladene Partikel oder neutrale Spezies, die in dem Gasflusssog 7 von dem Impaktorziel 5 enthalten sind, können in das Massenspektrometer über die loneneinlassöffnung 8 eintreten. Die loneneinlassöffnung 8 bildet eine Grenze zwischen einem ersten Vakuumbereich 9 des Massenspektrometers und dem Atmosphärendruckbereich der Quelleneinhausung.
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Wenn der Durchmesser des Impaktorziels 5 wesentlich größer als der Innendurchmesser der Flüssigkeitskapillare 2 ist, ist es vorteilhaft, den Strom derart auszurichten, dass er auf das Ziel 5 in dem oberen rechten Quadranten in einer Weise auftrifft, wie sie im Wesentlichen in 1 gezeigt ist. Unter diesen Bedingungen folgt der Gasflusssog 7 der Kurvatur des Ziels (aufgrund des Coanda-Effekts) und dieser schwingt in der Richtung der loneneinlassöffnung 8, was in einer größeren lonensignalintensität resultiert.
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2 zeigt ein schematisches Diagramm einer modifizierten Impaktorsprayionenquelle in Entsprechung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Umgebungsionisation. Diese Ausführungsform entspricht der Anordnung, wie sie in 1 dargestellt ist, mit dem Zusatz eines zweiten Ziels 10, das zusätzlich bereitgestellt ist. Das zweite Ziel 10 weist vorzugsweise Edelstahl auf und umfasst vorzugsweise ein zylindrisches Ziel. Das zweite Ziel 10 kann auch als ein Probenziel 10 bezeichnet werden.
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Das zweite Ziel 10 ist vorteilhafterweise stromab des Impaktorziels 5 platziert und ist vorzugsweise in dichtem Abstand zu dem Gasflusssog 7 angeordnet. Die Dimensionen x2 (der Abstand zwischen dem Impaktorziel 5 und dem Probenziel 10 in der x-Richtung), und y3 (der Abstand zwischen dem Impaktorziel 5 und dem Probenziel 10 in der y-Richtung), wie in 2 gezeigt, sind vorzugsweise jeweils 2 mm und 4 mm.
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Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Testanalyt vorzugsweise auf die Oberfläche des Probenziels 10 aufgebracht oder in anderer Weise auf dieser angeordnet. Das Probenziel 10 wird dann vorzugsweise in die Quelle eingeführt, sodass sie im Wesentlichen wie in 2 angeordnet ist. Das Probenziel wird vorzugsweise über eine Türe (nicht gezeigt), die vorzugsweise auf der Frontfläche der Quelleneinhausung angeordnet ist (nicht gezeigt), eingeführt.
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Es sollte festgestellt werden, dass bei einer herkömmlichen Impaktorsprayquelle, wie sie in 1 gezeigt ist, der Analyt in Lösung gelöst ist und typischerweise vor der Einführung in eine Flüssigkeitskapillare 2 auf einer Flüssigchromatographiesäule getrennt wird, wobei eine nachfolgende Ionisierung und Massenanalyse erfolgt. Ein besonders vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der, dass keine vorige Probenvorbereitung oder chromatographische Trennung erforderlich ist, im Gegensatz zu herkömmlichen Impaktorsprayquellen.
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Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur des Probenziels 10 über die Zeit verändert (oder es wird zugelassen, dass diese sich über die Zeit verändert), vorzugsweise unter dem Einfluss des Desolvatisierungsheizers 4. Die Zeiten, zu denen Komponenten des Analyten von dem Probenziel 10 freigegeben werden, werden dann bestimmt, vorzugsweise durch Massenanalysieren der Analytionen, wenn diese von dem Probenziel 10 freigegeben werden. Diese Informationen können vorteilhafterweise dazu verwendet werden, ein Maß für die Flüchtigkeit und/oder das Molekulargewicht der Komponenten des Analyten zu bestimmen und/oder zwischen relativ flüchtigen und relativ wenig flüchtigen Komponenten des Analyten zu unterscheiden.
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Um die Nützlichkeit der bevorzugten Ausführungsform zu veranschaulichen, wurde eine Schokoladenprobe zubereitet, indem das Probenziel bei Zimmertemperatur durch die feste Schokoladentafel gepresst und diese dann langsam zurückgezogen wurde, so dass ein dünner, halbtransparenter Film einer Probe auf der Zieloberfläche verblieb. Die Impaktorsprayquelle wurde auf eine Desolvatisierungsheizertemperatur von 550°C eingestellt und ein Lösungsmittel, das aus 50/50 Acetonitril/Wasser (enthaltend 0,1 % Ameisensäure) bestand, wurde in die Flüssigkeitskapillare 2 mit einer Flussrate von 0,6 mL/min vor der Probeneinführung eingebracht.
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Eine Massenspektrendaten-Akquisitionsdatei wurde auf einem Dreifach-Quadrupol-Massenspektrometer im positiven lonenmodus im MS-Fullscan (m/z 50-1000 in 0,5 Sekunden) gestartet. Das Probenziel 10 (anfänglich bei Zimmertemperatur) wurde in die Impaktorquelle über die Quellentür eingebracht, während das Massenspektrometer Daten akquirierte. Das Impaktorziel 5 wurde bei +1 kV gehalten, während das Probenziel 10 elektrisch frei schwebend war. Die sich ergebenden Massenspektren, die von der Schokoladenprobe gehalten wurden, wurden akquiriert, bis der Gesamtionenstrom („TIC“) auf den Pegel zurückgekehrt war, den er vor der Probeneinführung hatte.
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Die untere Spur der 3 zeigt den Gesamtionenstrom („TIC“), der mit einer Schokoladenprobe erhalten wurde, wobei der Stern die Zeit angibt, zu der die Probe eingeführt wurde. Es kann gesehen werden, dass sich der TIC von einem Grundpegel nach der Einführung der Probe erhöht, bis er ein Maximum erreicht, und sich hiernach verringert.
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4 ist ein kombiniertes Massenspektrum, das von 0,75 bis 3,5 Minuten mit Hintergrundsubtraktion von 0,0 bis 0,6 Minuten erhalten wurde, und dieses zeigt eine Anzahl von Massenspektrenpeaks, die typischerweise mit Schokolade assoziiert sind. Daher ist die Zunahme in dem TIC, die in der unteren Einblendung der 3 beobachtet wird, klar auf die Ionisierung der Schokoladenprobe zurückzuführen.
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3 zeigt auch die Signalprofile, die aus rekonstruierten lonenchromatogrammen (RIC) einer Anzahl ausgewählter Ionen rekonstruiert wurden. Die Pfeile zeigen die Zeit an, zu der jedes lonensignal seinen Maximalpegel erreicht. Nach der Einführung der Probe wird die Probenzieltemperatur rasch von Zimmertemperatur auf die Temperatur der Dampffahne der Impaktorionenquelle ansteigen. Wenn die Temperatur ansteigt, wird das Signal von relativ flüchtigen Analyten gesehen, vor jenem relativ wenig flüchtiger Analyten.
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Beispielsweise zeigt 3, dass kleinere, flüchtigere Analyten wie Koffein und Theobromin/Theophyllin unmittelbar zu einem Signal führen, das eine geringe Halbwertsbreite (FWHM) aufweist, wohingegen relativ wenig flüchtige Analyten wie Fettsäuren zu einer späteren Zeit auftreten und länger verbleiben (d.h. ein größere FWHM aufweisen).
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Daher kann aus den Daten in 3 erkannt werden, dass die Probenflüchtigkeit vorteilhafterweise in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als ein analytischer Faktor verwendet werden kann, der zu einer „pseudochromatographischen“ Trennung von Analytkomponenten führt (der Begriff „pseudo“ wird hier verwendet, weil die Erscheinungszeit typischer Komponenten auch von Faktoren wie der Probenfilmdicke und der Matrix usw. abhängt).
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Darüber hinaus kann ein Maß der Menge der Substanz eines jeden Analyten in der Probe vorzugsweise durch Integrieren der Fläche unter den geeigneten rekonstruierten lonenchromatogrammen bestimmt werden. Dies fügt einen Grad der Analytenquantifikation zu der bevorzugten Ausführungsform hinzu.
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Als eine Verfeinerung der obigen Technik kann in einer Ausführungsform eine Heiz- und/oder eine Kühlvorrichtung bereitgestellt werden, welche direkt die Temperatur des Probenziels steuert, vorzugsweise unabhängig von dem Desolvatisierungsheizer. Diese kann verwendet werden, die Spezifizität und Sensitivität der Analyse zu verbessern.
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Beispielsweise ist es durch Heizen oder Kühlen des Probenziels 10 möglich, die Entwicklung des Signals zu beschleunigen und dazu verzögern (d.h. die Zeit zu steuern, zu welcher die Komponenten des Analyten von dem Probenziel 10 freigegeben werden. In einer Ausführungsform kann durch Erwärmen des Probenziels 10 (zu einer geeigneten Zeit) der Entwicklung des Signals, das von den niedriger flüchtigeren Komponenten herrührt, beschleunigt werden. Dies wird in einer Verringerung der chromatographischen Peakbreiten (FWHM) resultieren, und in entsprechenden Erhöhung der Peakhöhe, und daher einer Erhöhung der Sensitivität für die niedriger flüchtigeren Verbindungen.
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Beispielsweise wird durch Anlegen einer Heizung an das Probenziel 10 bei 0,9 Minuten die Entwicklung des Signals der niedriger flüchtigen Komponenten (d.h. jener, die in 3 Masse-Ladungs-Verhältnisse von 251, 523 und 850 besitzen) beschleunigt. Dies resultiert in einer Verringerung der chromatographischen Peakbreiten (FWHM) und in einer entsprechenden Zunahme der Peakhöhe, und daher Sensitivität für diese Komponenten.
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Entsprechend einer Ausführungsform wird die Temperatur des Probenziels 10 in einer gestuften, linearen und nicht linearen Weise erhöht oder verringert. Die Zunahme und/oder die Verringerung in der Temperatur kann zu jeder geeigneten Zeit angewandt werden und beispielsweise kann in 3 eine zusätzliche Temperaturerhöhung angelegt werden, in Form eines Schritts oder mehrerer Schritte in dem Energieprofil oder als ein linearer Energiegradient von t = 0,9 Minuten (wie oben).
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In einer Ausführungsform kann durch Kühlen des Probenziels 10 (zu einer geeigneten Zeit) die Entwicklung des Signals, das von den höher flüchtigen Komponenten resultiert, auch verringert werden. Beispielsweise kann durch Anlegen einer Kühlung von t = 0,6 bis 1,0 Minuten die Trennung der relativ flüchtigen Komponenten (d.h. jener, die Masse-Ladungs-Verhältnis von 182 und 195 aufweisen) erhöht werden.
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In den Daten der 3 konnten Theobromin und Theophylin (welche beide als in Kakaoprodukten üblich bekannt sind, und welche beide eine nominales Massen-Ladungsverhältnis von 181 aufweisen) durch das Quadrupol-Massenspektrometer aufgrund seiner begrenzten Massenauflösung nicht unterschieden werden. Jedoch können die Techniken der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Ausführungsformen verbessert werden, in dem diese mit lonenmobilitätsspektrometrie („IMS“), Hochauflösungs-Massenspektrometrie und/oder Tandem-Massenspektrometrietechniken kombiniert werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können dazu verwendet werden, Daten aus einer Vielzahl von Proben zu erhalten, beispielsweise wurden die Techniken, wie sie hierin beschrieben werden, dazu verwendet, Daten von Frucht- und Fingerabdruckmaterial zu erhalten.
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In der Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform wie zuvor beschrieben wurde das Probenziel 10 in dichtem Abstand, aber außerhalb des Gasflusses 7 mit hoher Geschwindigkeit, der die Lösungsmitteltröpfchen enthält, gehalten. Es ist unwahrscheinlich, dass ein großer Anteil des gesamten Tröpfchenstroms das Probenziel 10 unter diesen Bedingungen trifft.
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Jedoch kann entsprechend weniger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung das Probenziel 10 in jeglicher Position stromab des Impaktorziels 5 angeordnet sein. Entsprechend einer Ausführungsform kann das Probenziel 10 in einer Position angeordnet sein, derart, dass der Gasfluss und der zugeordnete Tröpfchenstrom auf das Probenziel 10 auftrifft.
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Entsprechend dieser Ausführungsform wird vorzugsweise eine Umgebungsionisierungs-Ionenquelle bereitgestellt, die analog zu einer DESIlonenquelle ist. Analyt von dem Ziel 10 wird vorzugsweise in die auftreffenden Tröpfchen desorbiert, und die Tröpfchen liefern nachfolgend stromab des Auftreffpunkts Ionen. In dieser Ausführungsform besitzt die Zusammensetzung des Lösungsmittels vorzugsweise Extraktionseigenschaften, beispielsweise werden polare Analyten vorzugsweise durch Lösungsmittel mit hohen Wasserkonzentrationen desorbiert etc.
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Entsprechend einer Ausführungsform kann die Lösungsmittelzusammensetzung über die Zeit verändert werden, so dass ein großer Bereich von Analytenkomponenten in den selben experimentellen Lauf oder derselben Akquisition desorbiert wird. Vorteilhafterweise werden ballistische (schnelle) Lösungsmittelzusammensetzungsgradienten oder -schritte über Zeitskalen von weniger als einer Minute angewandt, um so viele Analyten wie möglich zu desorbieren.
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Entsprechend Ausführungsformen kann die lonenquelle mit dem Impaktorziel 5 oder den Probenziel 10 auf Massepotential, dem gleichen Potential, einem erhöhtem Potential in Bezug auf den Einlass oder jede Kombination dieser gehalten werden.
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In einer Ausführungsform kann, um „cross-talk“ zwischen der Desolvatisierungsheizer-Temperatur und der (unabhängigen) Probenzieltemperatur zu vermeiden, eine Trennwand bereitgestellt werden, die das Probenziel umgibt. Vorzugsweise ist die Trennwand dazu angeordnet und dafür eingerichtet, das Probenziel 10 von einem erwärmten Gasstrom von dem Vernebler zu trennen. Vorzugsweise kann die Trennwand (mechanisch) zurückgezogen oder wieder eingesetzt werden. Auf diese Weise muss auch die Quellentür zur Probeneinführung nicht geöffnet werden, und dies ist effizienter in Ausführungsformen, in denen eine Probenkühlung eingesetzt wird.
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Entsprechend einer anderen Ausführungsform können alternative Verneblergase verwendet werden, so wie Luft, Kohlendioxid oder Stickstoff, der Ammoniak enthält.