DE112015003618B4

DE112015003618B4 - Verfahren zum Einführen von Ionen in einen Vakuumbereich eines Massenspektrometers

Info

Publication number: DE112015003618B4
Application number: DE112015003618.0T
Authority: DE
Inventors: Jeffery Mark Brown; Martin Raymond Green
Original assignee: Micromass UK Ltd
Current assignee: Micromass UK Ltd
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: WO2016020678A1; DE112015003618T5; US10319575B2; US20170221690A1

Abstract

Verfahren der Massenspektrometrie oder lonenmobilitäts-Spektrometrie, das Folgendes umfasst:Bereitstellen eines Spektrometers, das eine Öffnung zwischen einem Bereich mit Atmosphärendruck und einem Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre des Spektrometers umfasst, wobei der Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre eine lonenführung oder Ionenfalle umfasst,Bereitstellen einer Probensonde, die eine Nadelanordnung umfasst, wobei die Nadelanordnung eine Hohlnadel und ein Substratelement umfasst, auf dem die Probe angeordnet ist;Einführen der Nadelanordnung durch die Öffnung und in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, sodass die Probe innerhalb der lonenführung oder Ionenfalle im Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre angeordnet ist; und danachDesorbieren der Probe von der Nadelanordnung innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre und/oder Ionisieren der Probe innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, um Ionen zu erzeugen, die in die lonenführung oder Ionenfalle eintreten;wobei das Substratelement innerhalb der Hohlnadel untergebracht ist, um von der Hohlnadel geschützt zu werden, und wobei das Substratelement aus dem Inneren der Hohlnadel ausfahrbar ist; undwobei der Schritt des Einführens der Nadelanordnung durch die Öffnung das Einführen der Hohlnadel durch die Öffnung umfasst, während das Substratelement in das Innere der Hohlnadel zurückgezogen ist; wobei das Substratelement von innerhalb der Hohlnadel ausgefahren wird, wenn sich die Hohlnadel innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre befindet; und wobei die Probe auf dem ausgestreckten Substratelement daraufhin desorbiert und/oder ionisiert wird.

Description

HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einführen einer Probe in ein Massenspektrometer oder lonenmobilitäts-Spektrometer.
Schwerflüchtige Analyten können aus Lösungen oder durch Desorption bei Atmosphärendruck durch Verfahren wie Elektrospray-Ionisation (ESI), chemische Ionisation bei Atmosphärendruck (APCI), matrixunterstützte Laser-Desorption/Ionisation bei Atmosphärendruck (AP-MALDI), (AP-MALDI), Ionisierung fester Substanzen unter Atmosphärendruck (ASAP), Desorptions-Elektrospray-Ionisation (DESI) und Echtzeit-Direktanalyse (DART) etc. ionisiert werden. Um Massenanalyse an den resultierenden Analytionen durchzuführen, müssen die Ionen in einen Bereich eines Massenspektrometers eingeführt werden, der gegenüber der Umgebung niedriger ist. Zwischen dem Atmosphärendruckbereich, in dem die Ionen ionisiert werden, und dem Niedrigdruckbereich des Massenspektrometers ist eine Öffnung vorgesehen. Im Allgemeinen gilt, dass bei einer gegebenen Analyt-Konzentration umso mehr Ionen in das Massenspektrometer gelangen, je größer die Öffnung ist. Jedoch ist der Gasfluss in das Massenspektrometer umso höher, je größer die Öffnung ist. Dies ist unerwünscht, da kostspielige Vakuumpumpenvorrichtungen verwendet werden müssen, um den gewünschten Druck im Massenspektrometer aufrechtzuerhalten, insbesondere im Bereich des Analysators.
Im Gegensatz dazu können lonisierungsquellen mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre mit dem Massenspektrometer verbunden werden, ohne dass solch hohe Gasladungen aus der Vakuumkammer des Massenspektrometers gepumpt werden müssen. Beispiele für solche Ionisationsquellen bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre sind unter anderem Glimmentladung-, MALDI-, Elektronenstoß-, chemische lonisations- und matrixunterstützte Einlassionisations-Ionenquellen. Das Einführen von schwerflüchtigem Probematerial in diese Quellen wird gewöhnlich über eine Vakuumschleuse erzielt, wobei eine Probenplattform in eine getrennte Kammer eingeführt und diese Kammer teilweise evakuiert wird, bevor die Vakuumkammer des Massenspektrometers in Flüssigkeitskontakt mit dieser getrennten Kammer kommen kann. Dadurch wird vermieden, dass ein großes Gasvolumen in das Massenspektrometer eintritt. Diese Vakuumschleusen sind jedoch mechanisch umständlich, kostspielig und erfordern zusätzliches Grobpumpen.
Relevanter Stand der Technik ist aus der US 2011/0253889 A1 , der US 2009/0057551 A1 , der US 2002/0175278 A1 und der US 2008/0027231 A1 bekannt.
Insbesondere offenbart die US 2011/0253889 A1 ein Verfahren zur Massenspektrometrie mit einem Bereitstellen eines Massenspektrometers, das eine Öffnung im Septum zwischen einem Bereich mit Atmosphärendruck und einem Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre des Massenspektrometers umfasst, wobei der Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre eine lonenführung umfasst. Ferner umfasst dieses Verfahren das Bereitstellen einer Probensonde, die eine Nadelanordnung umfasst, auf die eine Probe aufgebracht wurde sowie ein Einführen der Nadelanordnung durch die Öffnung und in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, sodass die Probe neben der lonenführung im Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre angeordnet ist, wobei anschließend ein Desorbieren der Probe von der Nadelanordnung innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre und Ionisieren der Probe innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre erfolgt, um Ionen zu erzeugen, die in die Ionenfalle eintreten.
Es ist wünschenswert, ein verbessertes Verfahren der Massenspektrometrie oder lonenmobilitäts-Spektrometrie und ein verbessertes Spektrometer bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren der Massenspektrometrie oder lonenmobilitäts-Spektrometrie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt ein einfaches und wirksames Verfahren zum Einführen einer Probe in einen Vakuumbereich eines Spektrometers mit minimalem Einführen von Luft oder anderem Gas, und daher mit minimaler Gaslast für ein Pumpensystem im Spektrometer, bereit. Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher das Einführen einer Probe an einer beliebigen Stelle im Spektrometer, ohne dass zusätzliches Pumpen oder Vakuumschleusen hinzugefügt werden müssen. Indem die Nadelanordnung so eingeführt wird, dass die Probe innerhalb oder neben der lonenführung oder Ionenfalle angeordnet ist, werden Analytionen aus der Probe effizient eingefangen.
Die oben erwähnte US 2011/0253889 A1 offenbart das Einführen einer Festphasenmikroextraktions-(SPME-)Faser in eine Ionisationskammer eines Massenspektrometers, um eine Probe in die Ionisationskammer einzuführen. Dann wird ein Plasma erzeugt, um die Probe auf der SPME-Faser zu ionisieren. Dieses Dokument offenbart oder empfiehlt jedoch nicht, die Faser in die Ionisationskammer so einzuführen, dass die Probe innerhalb oder neben einer lonenführung oder Ionenfalle angeordnet ist. Als solches ist das Instrument weniger dazu in der Lage, Analytionen aus der Probe einzufangen. Es wäre nicht offensichtlich, diese Methode dahingehend zu modifizieren, dass die SPME-Faser in oder neben einer lonenführung oder Ionenfalle angeordnet ist, da die SPME-Faser dem Plasma ausgesetzt sein muss.
Der Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre kann bei einem Druck aufrechterhalten werden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: < 1000 mbar; ≤ 500 mbar; ≤ 1 mbar; ≤ 5 × 10^-1 mbar; ≤ 10^-1 mbar; ≤ 5 × 10^-2 mbar; ≤ 10^-2 mbar; ≤ 5 × 10^-3 mbar; ≤ 10^-3 mbar; ≤ 5 × 10^-4 mbar; ≤ 10^-4 mbar; ≤ 5 × 10^-5 mbar und ≤ 5 × 10^-5 mbar.
Die Probe umfasst Analyt, das ionisiert werden soll, um Analytionen innerhalb des Spektrometers zu bilden. Die Probe kann eine zusätzliche Matrix umfassen oder nicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Probe Reagenz umfassen, das ionisiert werden soll, um Reagenzionen im Spektrometer zu bilden.
Die Probe kann direkt auf den Abschnitt der Nadelanordnung aufgebracht werden, der in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre eintritt.
Der Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre kann ein lonisationsbereich des Massenspektrometers sein.
Das Spektrometer kann ein Septum, eine Folie oder eine Membran umfassen, das/die über der Öffnung angeordnet ist und zunächst eine Gasdichtung zwischen dem Atmosphärendruckbereich und dem Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre bildet, und wobei der Schritt des Einführens der Nadelanordnung durch die Öffnung das Durchstechen des Septums, der Folie oder der Membran mit einer Nadel der Nadelanordnung umfasst.
Man wird zu schätzen wissen, dass die Öffnung ein Durchlass durch das Material ist, das die wesentliche Wand des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre bildet, der von dem Septum, der Folie oder der Membran bedeckt sei kann oder nicht.
Das Septum, die Folie oder die Membran ist aus einem festen Material ausgebildet.
Das Septum, die Folie oder die Membran kann so konfiguriert sein, dass das Septum, die Folie oder die Membran die Gasdichtung im Wesentlichen aufrechterhält, wenn die Nadel aus dem Septum, der Folie oder der Membran gezogen wird, um im Wesentlichen ein Austreten von Gas aus dem Atmosphärendruckbereich in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre zu verhindern. Beispielsweise kann das Septum ein Silikonkautschuk-Septum sein.
Die Probe, die auf die Nadelanordnung aufgebracht werden kann, ist eine Probe in der Festphase.
Die Probe befindet sich zumindest bei Atmosphärentemperatur und-druck in der Festphase.
Die hierin beschriebe Nadelanordnung kann eine Hohlnadel umfassen und die Probe kann auf die Innenoberfläche der Hohlnadel aufgetragen werden.
Die Nadelanordnung kann eine Hohlnadel und ein Substratelement umfassen, auf dem die Probe angeordnet, absorbiert oder adsorbiert ist, wobei das Substrat innerhalb der Hohlnadel untergebracht ist.
Das Substratelement kann eine SPME-Vorrichtung und/oder eine Quarzglasfaser sein.
Die SPME-Vorrichtung oder das Substratelement kann eine Beschichtung aus flüssigem Polymermaterial und/oder festem Sorptionsmaterial zum Absorbieren oder Adsorbieren der Probe umfassen.
Das Verfahren kann das Laden der Probe auf die Nadelanordnung umfassen, indem ein oder mehrere Analyte oder andere Chemikalien (z. B. Reagenzien) aus einer Probenlösung auf die SPME-Vorrichtung, das Substratelement, die Faser oder die Beschichtung absorbiert oder adsorbiert werden.
Die Probe kann anhand bekannter Verfahren der Festphasenextraktion extrahiert oder vorkonzentriert und dann direkt in das Spektrometer eingeführt werden.
Alternativ kann das Substratelement Metall oder Glas sein.
Die Nadelanordnung kann eine Festphasenmikroextraktions-(SPME-)Vorrichtung zum Halten der Probe umfassen.
Die Nadelanordnung kann eine Hohlnadel und ein Substratelement umfassen, auf dem die Probe angeordnet, absorbiert oder adsorbiert ist, wobei das Substratelement aus dem Inneren der Hohlnadel ausfahrbar ist. Der Schritt des Einführens der Nadelanordnung durch die Öffnung kann das Einführen der Hohlnadel durch die Öffnung, das Septum, die Folie oder die Membran umfassen, während das Substratelement in das Innere der Hohlnadel zurückgezogen ist; wobei das Substratelement von innerhalb der Hohlnadel ausgefahren wird, wenn sich die Hohlnadel innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre befindet; und wobei die Probe auf dem ausgestreckten Substratelement daraufhin desorbiert und/oder ionisiert wird.
Das Substratelement kann auch in die Hohlnadel zurückziehbar sein, z. B. vor dem Herausziehen der Nadel durch die Öffnung, oder um die Probe an der richtigen Position innerhalb der Kammer mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre anzuordnen.
Die Probenanordnung kann einen Spritzenkolben umfassen, der mit dem Substratelement verbunden ist, und der Kolben kann dazu verwendet werden, das Substratelement aus der Hohlnadel auszufahren oder in diese zurückzuziehen.
Das Verfahren kann das Verdampfen von Lösemitteln in die Probe umfassen, bevor die Nadelanordnung in das Spektrometer eingeführt wird.
Die lonenführung oder Ionenfalle kann aus Elektroden gebildet sein, und an die Elektroden können Spannungen angelegt werden, um aus der Probe erzeugte Probenionen in einer, zwei oder drei Dimensionen innerhalb der lonenführung oder Ionenfalle einzuschließen.
Die lonenführung oder Ionenfalle kann eine HF-Ionenführung oder-Ionenfalle sein. Das Verfahren umfasst das Ionisieren der Probe, um Ionen innerhalb der lonenführung oder Ionenfalle zu bilden, und HF-Spannungen können auf die lonenführung oder Ionenfalle angelegt werden, um die Ionen in einer, zwei oder drei Dimensionen innerhalb der lonenführung oder Ionenfalle einzuschließen.
Die lonenführung oder Ionenfalle kann eine ausgestreckte lonenführung oder Ionenfalle sein, die eine langgestreckte Achse aufweist. Die Nadelanordnung kann in die lonenführung oder Ionenfalle entlang der Achse der lonenführung oder Ionenfalle oder durch Lücken zwischen Elektroden eingeführt werden, die die lonenführung oder Ionenfalle bilden.
In der lonenführung oder Ionenfalle eingeschlossene Ionen können entlang der lonenführung oder Ionenfalle und/oder zum Ausgang der lonenführung oder Ionenfalle getrieben werden, indem nacheinander ein Spannungsimpuls (z. B. ein oder mehrere Gleichspannungen) auf aufeinanderfolgende Elektroden angewendet wird, die die lonenführung oder Ionenfalle bilden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Gleichspannungsgefälle entlang der lonenführung oder Ionenfalle angeordnet sein, um Ionen entlang der lonenführung oder Ionenfalle und/oder zum Ausgang der lonenführung oder Ionenfalle zu treiben.
Die lonenführung oder Ionenfalle kann einen Teil einer Fragmentierungszelle, die die Probenionen fragmentiert, einer Reaktionszelle, die die Probenionen mit anderen Ionen oder Molekülen reagiert, eines Massenanalysators, der die Probenionen analysiert, oder eines lonenmobilitäts-Analysators bilden, der die Probenionen analysiert.
Der Schritt des Einführens der Nadelanordnung in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, so dass sich die Probe neben der lonenführung oder Ionenfalle befindet, kann das Anordnen der Probe innerhalb eines Abstands von x mm von der lonenführung oder Ionenfalle umfassen, wobei x aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: ≤ 10; ≤ 9; ≤ 8; ≤ 7; ≤ 6; ≤ 5; ≤ 4; ≤ 3; ≤ 2 und ≤ 1.
Die Probe kann im Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre ionisiert werden, indem eine Laser- oder andere Lichtquelle auf die Probe gerichtet wird; und/oder durch matrixunterstützte Ionisation im Vakuum (MAIV); und/oder durch matrixunterstützte Laser-Desorption/Ionisation (MALDI).
Alternativ oder zusätzlich kann die Probe innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre anhand einer der folgenden Methoden ionisiert werden: Glimmentladungsionisation; Elektronenstoßionisation; chemische Ionisation; schneller Atombeschuss (FAB); Flüssigkeits-Sekundärionen-Massenspektrometrie (LSIMS); metastabiler Atombeschuss (MAB); oder Beschuss mit Ionen, Elektronen oder angeregten Neutralteilchen bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre.
Das Verfahren kann ein Erhitzen der Nadelanordnung, der Nadel oder des Substratelements umfassen. Das Erhitzen kann die Probe desorbieren und/oder ionisieren oder kann das Desorbieren und/oder Ionisieren der Probe unterstützen. Das Erhitzen kann durch Widerstandserhitzen, Wärmeleitung oder Infrarotstrahlung durchgeführt werden.
Das Verfahren kann das Anlegen einer Gleich- und/oder Wechselspannung an die Nadelanordnung, die Nadel oder das Substratelement umfassen. Das Anlegen der Spannung(en) kann die Probe desorbieren und/oder ionisieren oder kann das Desorbieren und/oder Ionisieren der Probe unterstützen.
Die Nadelanordnung kann zumindest einen Teil einer Elektrospray-Ionisationslonenquelle bilden, und das Verfahren kann das Liefern einer Probenlösung an die Nadelanordnung, während sich die Nadelanordnung im Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre befindet, und Elektrosprühen der Probe von der Nadelanordnung umfassen.
Die Öffnung kann im Wesentlichen die gleiche Querschnittsgröße und -form wie der Abschnitt der Nadelanordnung aufweisen, der durch die Öffnung injiziert wird.
Das Spektrometer kann ein tragbares Spektrometer, etwa ein tragbares Kleinfeld-Massenspektrometer oder ein lonenmobilitäts-Spektrometer sein. Dies kann beispielsweise zum direkten Beproben von komplexen Matrizes wie Milch, Blut, Speichel usw. verwendet werden.
Das Verfahren der Massenspektrometrie oder lonenmobilitäts-Spektrometrie umfasst ferner das Massenanalysieren oder lonenmobilitäts-Analysieren von Ionen, die aus der Probe gewonnen wurden.
Es werden auch Verfahren erwogen, bei denen die Probe nicht innerhalb oder neben der lonenführung angeordnet ist. Es sei beispielsweise auf ein Verfahren zum Einführen einer Probe in einen Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre eines Massenspektrometers oder lonenmobilitäts-Spektrometers verwiesen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

Bereitstellen einer Öffnung zwischen einem Bereich mit Atmosphärendruck und dem Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre des Spektrometers;
Bereitstellen einer Probensonde, die eine Nadelanordnung umfasst, auf die eine Probe aufgebracht wurde, oder die mit einer Probe versehen ist;
Einführen der Nadelanordnung durch die Öffnung und in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, sodass die Probe innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre angeordnet wird; und danach
Desorbieren der Probe von der Nadelanordnung innerhalb des Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre und/oder Ionisieren der Probe innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre.

Dieses Verfahren kann beliebige der hierin beschriebenen optionalen Merkmale umfassen, wie die, die im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, und müssen nicht unbedingt die Merkmale des Anordnens der Probe in oder neben einer lonenführung oder Ionenfalle umfassen.
Es wird auch ein Verfahren der Massenspektrometrie oder lonenmobilitäts-Spektrometrie erwogen, das Folgendes umfasst:

Bereitstellen eines Spektrometers, das einen Bereich mit Atmosphärendruck, einen Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, der eine lonenführung oder Ionenfalle umfasst, und eine Öffnung zwischen dem Bereich mit Atmosphärendruck und dem Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre aufweist;
Bereitstellen einer Probensonde, die eine Nadelanordnung umfasst, die eine Festphasenmikroextraktions-(SPME-)Vorrichtung aufweist, die eine Probe in der Festphase hält;
Einführen der Nadelanordnung durch die Öffnung und in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, sodass die Probe innerhalb oder neben der lonenführung oder Ionenfalle im Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre angeordnet ist; und danach
Richten eines Lasers auf die Probe zum Ionisieren der Probe innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, um Ionen zu erzeugen, die in die lonenführung oder Ionenfalle eintreten.

Dieses Verfahren kann beliebige der hierin beschriebenen optionalen Merkmale umfassen, wie die, die im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Massenspektrometer oder lonenmobilitäts-Spektrometer mit den Merkmalen des Anspruchs 11 bereit.
Im Bereich außerhalb des Spektrometers herrscht Atmosphärendruck.
Die lonenführung oder Ionenfalle können mit einem Abstand von y mm von der Öffnung angeordnet sein, sodass die Probe beim Einführen der Nadelanordnung durch die Öffnung innerhalb oder neben der lonenführung oder der Ionenfalle angeordnet ist; wobei y aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: ≤ 40; ≤ 35 ≤ 30; ≤ 25; ≤ 20; ≤ 15; ≤ 10; ≤ 9; ≤ 8; ≤ 7; ≤ 6; ≤ 5; ≤ 4; ≤ 3; ≤ 2 und ≤ 1.
Das Spektrometer kann so konfiguriert sein, dass es ein beliebiges der hierin beschriebenen Verfahren ausführt.
Beispielsweise kann die Vakuumpumpe so konfiguriert sein, dass sie die Vakuumkammer bei einem Druck aufrechterhält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: < 1000 mbar; ≤ 500 mbar; ≤ 1 mbar; ≤ 5 × 10^-1 mbar; ≤ 10^-1 mbar; ≤ 5 × 10^-2 mbar; ≤ 10^-2 mbar; ≤ 5 × 10^-3 mbar; ≤ 10^-3 mbar; ≤ 5 × 10^-4 mbar; ≤ 10^-4 mbar; ≤ 5 × 10^-5 mbar und ≤ 5 × 10^-5 mbar.
Die Vakuumkammer kann ein lonisationsbereich des Massenspektrometers sein.
Das Spektrometer kann ferner ein Septum, eine Folie oder eine Membran umfassen, die über der Öffnung angeordnet ist und eine Gasdichtung zwischen der Vakuumkammer und der Außenseite des Spektrometers bildet.
Man wird zu schätzen wissen, dass die Öffnung ein Durchlass durch das Material ist, das die wesentliche Wand der Vakuumkammer bildet, der mit dem Septum, der Folie oder der Membran bedeckt sein kann oder nicht.
Das Septum, die Folie oder die Membran ist aus einem festen Material ausgebildet.
Das Septum, die Folie oder die Membran kann so konfiguriert sein, dass das Septum, die Folie oder die Membran die Gasdichtung im Wesentlichen aufrechterhält, wenn die Nadel aus dem Septum, der Folie oder der Membran gezogen wird, um im Wesentlichen ein Austreten von Gas aus dem Atmosphärendruckbereich in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre zu verhindern. Beispielsweise kann das Septum ein Silikonkautschuk-Septum sein.
Die lonenführung oder Ionenfalle kann aus Elektroden gebildet sein, und an die Elektroden können Spannungen angelegt werden, um aus der Probe erzeugte Probenionen in einer, zwei oder drei Dimensionen innerhalb der lonenführung oder Ionenfalle einzuschließen.
Die lonenführung oder Ionenfalle kann eine HF-Ionenführung oder-Ionenfalle sein. Das Spektrometer kann so konfiguriert sein, dass HF-Spannungen auf die lonenführung oder Ionenfalle angelegt werden, um die Ionen in einer, zwei oder drei Dimensionen innerhalb der lonenführung oder Ionenfalle einzuschließen.
Die lonenführung oder Ionenfalle kann eine ausgestreckte lonenführung oder Ionenfalle sein, die eine langgestreckte Achse aufweist, und kann so angeordnet und konfiguriert sein, dass die Nadelanordnung durch die Öffnung (beispielsweise koaxial mit der Öffnung) in die lonenführung oder Ionenfalle entlang der Achse der lonenführung oder Ionenfalle oder durch Lücken zwischen Elektroden eingeführt wird, die die lonenführung oder Ionenfalle bilden.
Das Spektrometer kann so konfiguriert sein, dass es Ionen in der lonenführung oder Ionenfalle einschließt und die Ionen entlang der lonenführung oder Ionenfalle und/oder zum Ausgang der lonenführung oder der Ionenfalle treibt, indem nacheinander ein Spannungsimpuls (z. B. ein oder mehrere Gleichspannungen) auf aufeinanderfolgende Elektroden angewendet wird, die die lonenführung oder Ionenfalle bilden. Alternativ oder zusätzlich kann das Spektrometer so konfiguriert sein, dass es entlang der lonenführung oder der Ionenfalle ein Gleichspannungsgefälle anordnet, um Ionen entlang der lonenführung oder Ionenfalle und/oder zum Ausgang der lonenführung oder Ionenfalle zu treiben.
Die lonenführung oder Ionenfalle kann einen Teil einer Fragmentierungszelle zum Fragmentieren der Probenionen, einer Reaktionszelle zum Reagieren der Probenionen mit anderen Ionen oder Molekülen, eines Massenanalysators zum Massenanalysieren der Probenionen oder eines lonenmobilitäts-Analysators zum Analysieren der Probenionen bilden.
Das Spektrometer kann eine Laser- oder andere Lichtquelle umfassen, die zum Ionisieren der Probe angeordnet und konfiguriert ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das Spektrometer andere Mittel zum Ionisieren der Probe umfassen. Beispielsweise kann die Probe innerhalb der Vakuumkammer anhand einer oder mehrerer der folgenden Methoden ionisiert werden: Glimmentladungsionisation; Elektronenstoßionisation; chemische Ionisation; schneller Atombeschuss (FAB); Flüssigkeits-Sekundärionen-Massenspektrometrie (LSIMS); metastabiler Atombeschuss (MAB); oder Beschuss mit Ionen, Elektronen oder angeregten Neutralteilchen bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre.
Das Spektrometer kann eine Heizvorrichtung zum Erhitzen der Nadelanordnung oder Nadel umfassen. Das Erhitzen kann die Probe desorbieren und/oder ionisieren oder kann das Desorbieren und/oder Ionisieren der Probe unterstützen. Das Erhitzen kann durch Widerstandserhitzen, Wärmeleitung oder Infrarotstrahlung durchgeführt werden.
Das Spektrometer kann eine Spannungsversorgung zum Anwenden einer Gleich- und/oder Wechselspannung auf die Nadelanordnung oder Nadel umfassen. Das Anlegen der Spannung(en) kann die Probe desorbieren und/oder ionisieren oder kann das Desorbieren und/oder Ionisieren der Probe unterstützen.
Die Nadelanordnung kann mindestens einen Teil einer Elektrospray-Ionisationslonenquelle bilden.
Die Öffnung kann im Wesentlichen die gleiche Querschnittsgröße und -form wie der Abschnitt der Nadelanordnung aufweisen, der durch die Öffnung injiziert wird.
Das Spektrometer kann ein tragbares Spektrometer, etwa ein tragbares Kleinfeld-Massenspektrometer oder ein lonenmobilitäts-Spektrometer sein.
Das Spektrometer umfasst ferner einen Massenanalysator oder lonenmobilitäts-Analysator zum Analysieren von Ionen, die aus der Probe gewonnen wurden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Satz aus einer Probensonde und einem Massenspektrometer oder lonenmobilitäts-Spektrometer bereit, die zum Ausführen einer der hierin beschriebenen Verfahren konfiguriert sind.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung einen Satz bereit, der ein Massenspektrometer oder ein lonenmobilitäts-Spektrometer und eine Probensonde umfasst, die eine Nadelanordnung zum Einbringen einer Probe in das Spektrometer aufweist;
wobei das Spektrometer eine Vakuumkammer, eine Vakuumpumpe zum Aufrechterhalten der Vakuumkammer bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre und eine Öffnung in der Wand der Vakuumkammer umfasst, die die Vakuumkammer mit dem Äußeren des Spektrometers verbindet und eine Probe von außerhalb des Spektrometers empfängt;
wobei die Probensonde eine Nadelanordnung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie durch die Öffnung von außerhalb des Spektrometers in die Vakuumkammer eingeführt wird, um die Probe in die Vakuumkammer einzubringen; und
wobei das Spektrometer Mittel zum Desorbieren der Probe von der Nadelanordnung innerhalb der Vakuumkammer und/oder Mittel zum Ionisieren der Probe innerhalb der Vakuumkammer umfasst.
Die Probensonde und/oder das Spektrometer können wie hierin oben beschrieben oder zum Durchführen der hierin beschriebenen Verfahren angeordnet oder konfiguriert sein. Beispielsweise können die Probensonde und/oder das Spektrometer Merkmale aufweisen, die oben im Zusammenhang mit den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden.
Das Spektrometer kann Folgendes umfassen:

(a) eine lonenquelle, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: (i) einer Elektrospray-Ionisation-(„ESI“-)Ionenquelle; (ii) einer Atmosphärendruck-Fotoionisation-(„APPI“-)Ionenquelle; (iii) einer chemische-Atmosphärendruck-Ionisation-(„APCI“-)lonenquelle; (iv) einer matrixunterstützte-Laser-Desorptions-/Ionisation-(„MALDI“-)lonenquelle; (v) einer Laser-Desorption/lonisation-(„LD“-)Ionenquelle; (vi) einer Atmosphärendruck-Ionisation-(„API“-)lonenquelle; (vii) einer Desorption/lonisation-auf-Silicium-(„DIOS“-)Ionenquelle; (viii) einer Elektronenstoß-(„EI“-)Ionenquelle; (ix) einer chemische-lonisation-(„CI“-)Ionenquelle; (x) einer Feldionisation-(„FI“-)Ionenquelle; (xi) einer Felddesorption-(„FD“-)Ionenquelle; (xii) einer induktiv-gekoppeltes-Plasma-(„ICP“-)lonenquelle; (xiii) einer schnelle-Atombeschuss-(„FAB“-)Ionenquelle; (xiv) einer Flüssigkeits-Sekundärionen-Massenspektrometrie-(„LSIMS“-)Ionenquelle; (xv) einer Desorptions-Elektrospray-lonisation-(„DESI“-)Ionenquelle; (xvi) einer radioaktives-Nickel-63-lonenquelle; (xvii) einer matrixunterstützte-Atmosphärendruck-Laserdesorption-/lonisation-lonenquelle; (xviii) einer Thermospray-Ionenquelle; (xix) einer Atmosphären-Abtastungs-Glimmentladungs-lonisation-(„ASGDI“-)Ionenquelle; (xx) einer Glimmentladung-(„GD“-)Ionenquelle; (xxi) einer Impaktor-Ionenquelle; (xxii) einer Echtzeit-Direkt-Analyse-(„DART“-)Ionenquelle; (xxiii) einer Laserspray-Ionisation-(„LSI“-)lonenquelle; (xxiv) einer Schallspray-Ionisation-(„SSI“-)Ionenquelle; (xxv) einer matrixunterstützte-Einlassionisation-(„MAII“-)lonenquelle; (xxvi) einer lösungsmittelunterstützte-Einlassionisation-(„SAII“-)lonenquelle; (xxvii) einer Desorptions-Elektrospray-lonisation-(„DESI“-)Ionenquelle; und (xxviii) einer Laser-Ablations-Elektrospray-lonisation-(„LAESI“-)lonenquelle; und/oder
(b) eine oder mehrere kontinuierliche oder gepulste Ionenquellen und/oder
(c) eine oder mehrere lonenführungen; und/oder
(d) eine oder mehrere lonenmobilitäts-Trennvorrichtungen und/oder eine oder mehrere feldasymmetrische lonenmobilitäts-Spektrometervorrichtungen und/oder
(e) eine oder mehrere lonenfallen oder eine oder mehrere lonenfallenbereiche und/oder
(f) eine oder mehrere Kollisions-, Fragmentierungs- oder Reaktionszellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus: (i) einer kollisionsinduzierte-Dissoziation-(„CID“-)Fragmentierungsvorrichtung; (ii) einer oberflächeninduzierte-Dissoziation-(„Si D“-)Fragmentierungsvorrichtung; (iii) einer Elektronentransfer-Dissoziation-(„ETD“-)Fragmentierungsvorrichtung; (iv) einer Elektroneneinfang-Dissoziation-(„ECD“-)Fragmentierungsvorrichtung; (v) einer Elektronenkollisions- oder - stoß-Dissoziation-Fragmentierungsvorrichtung; (vi) einer fotoinduzierte-Dissoziation-(„PID“-)Fragmentierungsvorrichtung; (vii) einer laserinduzierte-Dissoziation-Fragmentierungsvorrichtung; (viii) einer durch Infrarotstrahlung induzierten Dissoziationsvorrichtung; (viii) einer durch Ultraviolettstrahlung induzierten Dissoziationsvorrichtung; (x) einer Düsen-Abstreifinterface-Fragmentierungsvorrichtung; (xi) einer In-Source Fragmentierungsvorrichtung; (xii) einer kollisionsinduzierte-Dissoziation-In-Source-Fragmentierungsvorrichtung; (xiii) einer Wärme- oder Temperaturquellen-Fragmentierungsvorrichtung; (xiv) einer durch ein elektrisches Feld induzierten Fragmentierungsvorrichtung; (xv) einer durch ein magnetisches Feld induzierten Fragmentierungsvorrichtung; (xvi) einer Enzymdigestion- oder Enzymzersetzung-Fragmentierungsvorrichtung; (xvii) einer lon-lon-Reaktion-Fragmentierungsvorrichtung; (xviii) einer lon-Molekül-Reaktion-Fragmentierungsvorrichtung; (xix) einer lon-Atom-Reaktion-Fragmentierungsvorrichtung; (xx) einer lon-metastabiles-Ion-Reaktion-Fragmentierungsvorrichtung; (xxi) einer lon-metastabiles-Molekül-Reaktion-Fragmentierungsvorrichtung; (xxii) einer lon-metastabiles-Atom-Reaktion-Fragmentierungsvorrichtung; (xxiii) einer lon-lon-Reaktion-Vorrichtung 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 lon-Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxvi) einer lon-metastabiles-lon-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxvi) einer lon-metastabiles-Molekül-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxviii) einer lon-metastabiles-Atom-Reaktionsvorrichtung zum Reagieren von Ionen zur Bildung von Addukt- oder Produktionen; (xxix) einer Elektronenionisation-Dissoziation-(„EID“-)Fragmentierungsvorrichtung und/oder
(g) einen Massenanalysator, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: (i) einem Quadrupol-Massenanalysator; (ii) einem 2D- oder linearen Quadrupol-Massenanalysator; (iii) einem Paul- oder 3D-Quadrupol-Massenanalysator; (iv) einem Penningfallen-Massenanalysator; (v) einem lonenfallen-Massenanalysator; (vi) einem magnetischer-Sektor-Massenanalysator; (vii) einem Ionen-Zyklotron-Resonanz-(„ICR“-)Massenanalysator; (viii) einem Fouriertransformations-Ionenzyclotronresonanz-(„FTICR“-)Massenanalysator; (ix) einem elektrostatischen Massenanalysator, der zum Erzeugen eines elektrostatisches Felds ausgelegt ist, das eine quadro-logarithmische Potenzialverteilung aufweist; (x) einem elektrostatischen Fouriertransformation-Massenanalysator; (xi) einem Fouriertransformation-Massenanalysator; (xii) einem Flugzeit-Massenanalysator; (xiii) einem Orthogonalbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator; und (xiv) einem Linearbeschleunigungs-Flugzeit-Massenanalysator und/oder
(h) einem oder mehreren Energieanalysatoren oder elektrostatische Energieanalysatoren und/oder
(i) einem oder mehreren lonendetektoren und/oder
(j) einem oder mehreren Massenfiltern, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus: (i) einem Quadrupol-Massenfilter; (ii) einer 2D- oder linearen Quadrupol-Ionenfalle; (iii) einer Paul- oder 3D-Quadrupol-lonenfalle; (iv) einer Penning-Ionenfalle; (v) einer Ionenfalle; (vi) einem Magnetsektor-Massenfilter; (vii) einem Flugzeit-Massenfilter und (viii) einem Wien-Filter und/oder
(k) einer Vorrichtung oder einem lonengate zum Pulsieren von Ionen;
(l) einer Vorrichtung zum Umwandeln eines im Wesentlichen kontinuierlichen lonenstrahls in einen gepulsten lonenstrahl.

Das Spektrometer kann eine elektrostatische Ionenfalle oder einen elektrostatischen Massenanalysator umfassen, die induktives Feststellen und Zeitbereich-Signalverarbeitung verwenden, die Zeitbereichssignale in Signale oder Spektren des Massen-Ladungsverhältnis umwandelt. Die Signalverarbeitung kann ohne Einschränkung Fouriertransformation, Wahrscheinlichkeitsanalyse, Filterdiagonalisierung, Forward-Fitting oder die Methode der kleinsten Quadrate umfassen.
Das Spektrometer kann entweder umfassen:

(i) eine C-Falle und einen Massenanalysator, der eine äußere trommelartige Elektrode und eine koaxiale innere spindelartige Elektrode umfasst, die ein elektrostatisches Feld mit einer quadro-logarithmischen Potenzialverteilung bilden, wobei in einem ersten Betriebsmodus Ionen zu der C-Falle übertragen und dann in den Massenanalysator injiziert werden, und wobei in einem zweiten Betriebsmodus Ionen zu der C-Falle und dann zu einer Kollisionszelle oder einer Elektronentransfer-Dissoziationsvorrichtung übertragen werden, wobei zumindest einige Ionen zu Fragmentionen fragmentiert werden, und wobei die Fragmentionen dann zu der C-Falle übertragen werden, bevor sie in den Massenanalysator injiziert werden; und/oder
(ii) eine gestapelte Ringionenführung, die mehrere Elektroden umfasst, von denen jede eine Öffnung aufweist, durch die Ionen im Gebrauch übertragen werden, und wobei der Abstand der Elektroden über die Länge des lonenwegs zunimmt, und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem vorgelagerten Abschnitt der lonenführung einen ersten Durchmesser aufweisen, und wobei die Öffnungen in den Elektroden in einem nachgelagerten Abschnitt der lonenführung einen zweiten Durchmesser aufweisen, der kleiner als der erste Durchmesser ist, und wobei entgegengesetzte Phasen einer Wechsel- oder HF-Spannung im Gebrauch an aufeinanderfolgende Elektroden angelegt werden.

Das Spektrometer kann eine Vorrichtung umfassen, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie eine Wechsel- oder HF-Spannung an die Elektroden anlegt. Die Wechsel- oder HF-Spannung kann eine Amplitude aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: (i) < 50 V Spitze zu Spitze; (ii) 50-100 V Spitze zu Spitze; (iii) 100-150 V Spitze zu Spitze; (iv) 150-200 V Spitze zu Spitze; (v) 200-250 V Spitze zu Spitze; (vi) 250-300 V Spitze zu Spitze; (vii) 300-350 V Spitze zu Spitze; (viii) 350-400 V Spitze zu Spitze; (ix) 400-450 V Spitze zu Spitze; (x) 450-500 V Spitze zu Spitze und (xi) > 500 V Spitze zu Spitze.
Die Wechsel- oder HF-Spannung kann eine Frequenz aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: (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.
Das Spektrometer kann eine Chromatographie- oder andere Trennvorrichtung umfassen, die einer lonenquelle vorgelagert ist. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Chromatographie-Trennvorrichtung eine Flüssigkeitschromatographie- oder Gaschromatographievorrichtung. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Trennvorrichtung Folgendes umfassen: (i) eine Kapillar-Elektrophorese-(„CE“- )Trennvorrichtung; (ii) eine Kapillar-Elektrochromatographie-(„CEC“-)Trennvorrichtung; (iii) eine im Wesentlichen feste keramikbasierte Mehrschicht-Mikrofluid-Substrat-(„Keramikfliese“)-Trennvorrichtung oder (iv) eine überkritische-Chromatographie-Trennvorrichtung.
Die lonenführung kann bei einem Druck aufrechterhalten werden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: (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.
Analytionen können einer Elektronentransfer-Dissoziation-(„ETD“-)Fragmentierung in einer Elektronentransfer-Dissoziierung-Fragmentierungsvorrichtung unterworfen werden. Analytionen können dazu veranlasst werden, mit ETD-Reagenzionen innerhalb einer lonenführung oder Fragmentierungsvorrichtung zu interagieren.
Gemäß einer Ausführungsform werden zum Bewirken der Elektronentransfer-Dissoziation entweder: (a) Analytionen fragmentiert oder dazu induziert, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen beim Zusammenwirken mit Reagenzionen zu bilden; und/oder (b) Elektronen von einem oder mehreren Reagenzanionen oder negativ geladenen Ionen auf ein oder mehrere mehrfach geladene Analytkationen oder positiv geladene Ionen übertragen, woraufhin zumindest einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu induziert werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden; und/oder (c) Analytionen fragmentiert oder dazu induziert, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen beim Zusammenwirken mit neutralen Reagenzgas Molekülen oder Atomen oder ein nichtionisches Reagenzgas zu bilden; und/oder (d) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Grundgasen oder -dämpfen auf ein oder mehrere mehrfach geladene Analytkationen oder positiv geladene Ionen übertragen, woraufhin zumindest einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu induziert werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden; und/oder (e) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Superbasen-Reagenzgasen oder -dämpfen auf ein oder mehrere mehrfach geladene Analytkationen oder positiv geladene Ionen übertragen, woraufhin zumindest einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu induziert werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden; und/oder (f) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Alkalimetallgasen oder - dämpfen auf ein oder mehrere mehrfach geladene Analytkationen oder positiv geladene Ionen übertragen, woraufhin zumindest einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu induziert werden, zu dissoziieren und Produkt- oder Fragmentionen zu bilden; und/oder (g) Elektronen von einem oder mehreren neutralen, nichtionischen oder ungeladenen Gasen oder Atomen auf ein oder mehrere mehrfach geladene Analytkationen oder positiv geladene Ionen übertragen, woraufhin zumindest einige der mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen dazu induziert 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, bestehend aus: (i) Natriumdampf oder -atomen; (ii) Lithiumdampf oder -atomen; (ii) Kaliumdampf oder -atomen; (ii) Rubidiumdampf oder - atomen; (ii) Caesiumdampf oder -atomen; (ii) Franciumdampf oder -atomen; (ii) C₆₀-Dampf oder -atomen; und (viii) Magnesiumdampf oder -atomen.
Die mehrfach geladenen Analytkationen oder positiv geladenen Ionen können Peptide, Polypeptide, Proteine oder Biomoleküle umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform werden zum Bewirken der Elektronentransfer-Dissoziation: (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 aus der Gruppe abgeleitet, bestehend aus: (i) Anthracen; (ii) 9,10-Diphenylanthracene; (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) die Reagenzionen oder negativ geladenen Ionen umfassen Azobenzol-Anionen oder Azobenzol-Radikalanionen.
Der Prozess der Elektronentransfer-Dissoziation-Fragmentierung kann das Zusammenwirken von Analytionen mit Reagenzionen umfassen, wobei die Reagenzionen Dicyanobenzol-, 4-Nitrotoluol- oder Azulen-Reagenzionen umfassen.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Probe auf die Oberfläche einer Nadelanordnung einer Spritze geladen, die dann durch ein Septum in einen lonisationsbereich eines Spektrometers eingeführt wird. Das Vorhandensein des Septums umgeht die Notwendigkeit für das Pumpen eines Vakuums aus dem Bereich, aus dem die Probe in das Spektrometer eingeführt wird, da das Septum eine Gasdichtung zwischen dem Spektrometer und der Außenatmosphäre aufrechterhält. Die Probe wird dann direkt desorbiert und/oder von der Nadeloberfläche selbst oder nächster Nähe der Nadeloberfläche ionisiert.
Die vorliegende Erfindung kann ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Einführen einer schwerflüchtigen Probe in ein Massenspektrometer und anschließenden Ionisieren bereitstellen.
Figurenliste
Es werden nun nur beispielhaft verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1A eine Probensonde in Form einer Spritze, die einer Nadelanordnung in ihrer zurückgezogenen Position aufweist;
1B zeigt die Sonde von 1A mit der Nadelanordnung in ihrer ausgefahrenen Position;
1C eine detaillierte Ansicht des Endes der in 1B gezeigten Nadelanordnung;
2A die Probensonde von 1A-1C mit der Nadelanordnung in ihrer zurückgezogenen Position und an einem Punkt direkt bevor die Nadelanordnung durch ein Septum und in einen Vakuumbereich eines Spektrometers injiziert wird;
2B die Probensonde von 1A-1C nachdem die Nadelanordnung durch das Septum injiziert wurde, während sich die Nadelanordnung jedoch noch in ihrer zurückgezogenen Position befindet;
2C die Anordnung von 2B, nachdem die Nadelanordnung in ihre ausgefahrene Position gebracht wurde, sodass die Probe in einer lonenführung im Inneren der Vakuumkammer angeordnet ist;
3 die Anordnung von 2C, wobei ein Laser verwendet wird, um Probe auf der Nadelanordnung zu ionisieren; und
4 eine andere Ausführungsform, wobei eine Probensonde in verschiedene Komponenten des Spektrometers an einer oder mehreren von drei verschiedenen Stellen injiziert werden kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einführen von Analyt in ein Massenspektrometer verwendet, die ähnlich der für die Festphasenmikroextraktion (SPME)-Einführung in der Gaschromatographie (GC) und Flüssigchromatographie (LC) verwendeten ist.
1A zeigt schematisch eine typische SPME-Spritze in ihrer zurückgezogenen Position. Die Spritze kann dazu verwendet werden, Analyt durch ein Septum und in ein Massenspektrometer einzuführen. Das Septum erhält den Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Massenspektrometers aufrecht. 1B zeigt die Spritze in einer vollständig ausgefahrenen Position. 1C zeigt eine detaillierte Ansicht des Endes der SPME-Vorrichtung.
Die Spritze umfasst eine äußere Hohlnadel 1, die ein Silikonkautschuk-Septum bei minimalem Gasaustritt durchstoßen kann. Die Nadel ist am Spritzenkörper 2 befestigt. Ein Mikroröhrchenkolben 3 aus Edelstahl erstreckt sich durch den Spritzenkörper mit einer im Wesentlichen gasdichten Dichtung, um minimalen Luftaustritt aus der Spritze bereitzustellen. Eine Quarzglasfaser 4 ist am Ende des Mikroröhrchens 3 befestigt. Die Faser 4 ist mit einer Beschichtung 5 aus flüssigem Polymermaterial oder festem Sorptionsmaterial oder einem Gemisch aus beiden beschichtet. Die Beschichtung 5 absorbiert oder adsorbiert Analyte aus einer Probenlösung, wodurch das wirksame Extrahieren von polaren, nicht polaren, halbflüchtigen oder nichtflüchtigen Analyten aus komplexen Matrizes auf die Faseroberfläche ermöglicht wird. Alternativ kann ein anderes Substrat als die Faser zum Empfangen der Probe bereitgestellt werden. Die Beschichtung, Faser oder das andere Substrat können so gewählt werden, dass die gewählte Analytklasse effizient aus einer Probenlösung extrahiert wird. Alternativ kann das Analyt mit oder ohne Matrix direkt auf das Substrat geladen werden. Wenn die Faser oder das Substrat eine Beschichtung zum Absorbieren oder Adsorbieren von Analyt aufweist, können verschiedene Beschichtungen für verschiedene Analyte bereitgestellt werden. Beispielsweise können mit Polydimethylsiloxan (PDMS) beschichtete Fasern oder Substrate verwendet werden, um polare Analyte zu extrahieren. Mit Polyacrylat beschichtete Fasern können zum Extrahieren hochpolarer Analyte aus polaren Proben verwendet werden. Flüchtigere polare Analyten können unter Verwendung einer Beschichtung aus Polydimethylsiloxan/Divinylbenzol (PDMS/DVB) extrahiert werden.
Wenn kein Extrahieren eines Analyts aus einer Probe erforderlich ist, kann die Faser unbeschichtet sein. Alternativ kann die Faser durch ein anderes Substratmaterial ersetzt werden, etwa ein Metall oder Glas. Analyt mit oder ohne Matrix kann dann direkt auf dieses Substrat geladen werden. Restlösemittel von der Probenlösung kann entweder teilweise oder vollständig vom Substrat verdampft werden, bevor dieses in das Massenspektrometer eingeführt wird.
2A bis 2C zeigen schematisch, wie das Analyt anhand er SPME-Spritze in ein Massenspektrometer eingeführt werden kann. 2A zeigt die Spritze vor dem Einführen in das Massenspektrometer. Die Faser 4 wird in die hohle Metallnadel 1 der Spritze zurückgezogen. Die Faser wurde zuvor mit Probe geladen und ist im Inneren der Nadel geschützt. Die Nadel wird dann durch ein Kautschuk-Septum 6 des Massenspektrometers und in eine Vakuumkammer 7 des Spektrometers eingeführt, wie in 2B gezeigt. Das Septum 6 hält den Druckunterschied zwischen der Vakuumkammer und dem Bereich außerhalb des Massenspektrometers aufrecht, in dem sich der Körper der Spritze befindet. Das Septum 6 bildet eine im Wesentlichen gasdichte Dichtung mit der Spritzennadel, wenn diese durch das Septum injiziert wird, um den Hochdruck- oder Atmosphärendruck-Außenbereich von der Vakuumkammer 7 des Massenspektrometers zu isolieren. Dann wird der Spritzenkolben hereingedrückt, um die Faser (oder das andere Substrat), auf dem sich die Probe befindet, aus der Nadel heraus und in die Vakuumkammer zu fahren, wie in 2C gezeigt. Dann kann die Probe ionisiert werden.
Die Vakuumkammer kann eine HF-Ionenführung umfassen und die Faser 4 oder das andere Substrat können in den HF-Einschlussbereich der HF-eingeschlossenen lonenführung treten, wenn die Faser oder das andere Substrat aus der Spritze herausgeschoben wird. Alle Probenionen, die von der Oberfläche, auf der sich die Probe befindet, oder der Nähe der Probenoberfläche ionisiert wird, wird von der HF-Ionenführung effizient eingefangen und zum nachgelagerten Analysator transportiert.
Die Vakuumkammer 7 kann ein lonisationsbereich des Massenspektrometers sein, und die Spritzennadel und/oder die Faser oder das Substrat, die das Analyt tragen, werden dazu veranlasst in den lonisationsbereich hervorzustehen. Diese Methode kann jedoch dazu verwendet werden, eine Analytprobe in einen beliebigen Bereich des Massenspektrometers ohne zusätzliches Pumpen eines Vakuums einzuführen, da das Septum den Druckunterschied zwischen der Vakuumkammer des Massenspektrometers und dem Außenbereich aufrechterhält, in dem sich der Spritzenkörper befindet. Beispielsweise kann die Analytprobe in einen beliebigen Bereich des Massenspektrometers entlang der Ionenstrahlachse eingeführt werden.
Zum Ionisieren der Proben von der Oberfläche der Faser oder des anderen Substrats können viele Verfahren verwendet werden. Beispielsweise kann ein Verfahren der Ionisation verwendet werden, bei dem eine Probe mit einer Matrix gemischt wird, die bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre sublimiert, wie etwa in MAIV-matrixunterstützter Ionisation im Vakuum beschrieben. J. Am. Soc. Mass Spectrom. (2013) 24:722-732. Der schnelle Übergang der Matrix von der Fest- zur Gasphase beim Einführen in die Unterdruckumgebung der Vakuumkammer des Massenspektrometers, erzeugt Ionen, die in ihrer Beschaffenheit denen ähnlich sind, die durch Elektrospray-Ionisation erzeugt werden. Die Probe und die Matrix können auf die Probenoberfläche geladen werden (d. h. die Faser oder das andere Substrat), getrocknet werden, und dann direkt in eine HF-Ionenführung bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre eingeführt werden, wie beispielsweise in der Anordnung in 2 gezeigt. Ionen, die anhand des MAIV-Prozesses gebildet wurden, können dann in das Massenspektrometer oder den Massenanalysator übertragen werden.
In einem anderen Beispiel kann matrixunterstützte Laser-Desorption/Ionisation (MALDI) verwendet werden, um die Probe direkt von der Oberfläche der Faser oder anderem Substrat zu ionisieren. Die Probe und die Matrix können auf die Faser oder das andere Substrat geladen werden, und ein Laser kann direkt auf die Faser oder das andere Substrat abgestrahlt werden. Bei Verwendung dieses Verfahrens kann die Probe leicht direkt in eine HF-eingeschlossene lonenführung entweder entlang der Achse der lonenführung oder durch Lücken zwischen den Elektroden der lonenführung eingeführt werden. Ionen können in der lonenführung durch MALDI gebildet und dann von der HF-Ionenführung eingeschlossen werden. Alternativ können Ionen nahe am lonenführungseingang gebildet und von der Faser oder dem anderen Substrat der Spritze unter Verwendung eines elektrischen Felds in die lonenführung beschleunigt werden. Das andere Substrat kann elektrisch isolierend oder elektrisch leitend sein. Es sind viele MALDI-Substrate bekannt, die womöglich keine zusätzliche MALDI-Matrix erfordern, und diese können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Diese können auf die Spritze als Beschichtungen aufgebracht werden oder die Ganzheit des Substrats in der Spritze bilden.
3 veranschaulicht eine Ausführungsform, die der von 2A-2C entspricht, wobei Analytionen von der Spritzenfaser oder dem anderen Substrat desorbiert und dann von einem Laser oder einer anderen Lichtquelle 8 ionisiert werden. Der Pfad des Laserstrahls, der anhand der gestrichelten Linie gezeigt wird, tritt durch die HFeinschließenden Linsenelemente der HF-Ionenführung und fällt auf die Spitzenfaser oder das andere Substrat auf. Ionen, die nahe an der Oberfläche oder der Faser oder dem anderen Substrat erzeugt werden, werden in der HF-Ionenführung eingeschlossen. Diese Ionen können dann in Richtung des Ausgangs der lonenführung getrieben werden, indem ein vorübergehender HF-Impuls (z. B. eine Gleichstrom-Wanderwelle), der sich entlang der Achse der lonenführung bewegt, angewendet wird, oder indem ein Gleichspannungsgefälle entlang der lonenführung angelegt wird.
Das Analyt kann anhand anderer lonisationsmethoden als MALDI, etwa Glimmentladungsionisation, Elektronenstoßionisation, chemische Ionisation, schnellem Atombeschuss (FAB), Flüssigkeits-Sekundärionen-Massenspektrometrie (LSIMS), metastabilem Atombeschuss (MAB) oder anderer lonisationsmethoden ionisiert werden.
Für Elektronenstoßionisation kann beispielsweise eine Nadelanordnung direkt in das lonenquellenvolumen eingeführt werden und die Probe kann durch Erhitzen der Nadel oder des inneren Substrats desorbiert werden.
Für alle der hierin beschriebenen lonisationsmethoden kann die Nadel erhitzt werden, um nötigenfalls die Desorption von Probe zu unterstützen. Beispielsweise kann die Nadel durch Widerstandserhitzen, Wärmeleitung oder Infrarotstrahlung erhitzt werden.
Alternativ können Ionen durch Beschuss mit Ionen oder Elektronen oder angeregten Neutralteilchen bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre desorbiert werden.
In einer anderen Ausführungsform, kann Elektrospray-Ionisation bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre direkt von dem Spritzensubstrat selbst verwendet werden. In dieser Ausführungsform kann das Substrat einen geringen Fluss von geeignetem Lösemittel und eine Gegenelektrode enthalten oder damit versehen sein, die in der Nadel oder Massenspektrometer-Vakuumkammer bereitgestellt wird, um Elektrospray-Ionisation einzuleiten und aufrechtzuerhalten. Entweder die Gegenelektrode oder die Nadel, oder beide können auf ein geeignetes Potential eingestellt werden, um den Elektrospray einzuleiten.
4 zeigt beispielhaft schematisch ein Orthogonalflugzeit-Massenspektrometer, um die Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen. Das Spektrometer umfasst drei HF-Ionenführungen 10, von denen jede in einer getrennten Vakuumkammer angeordnet ist. Das Spektrometer umfasst auch einen Orthogonalflugzeit-Massenanalysator 10, der den lonenführungen 10 nachgelagert ist. Ein Laser 8 ist so positioniert, dass entlang der optischen Achse der lonenführungen 10 Laserlicht gerichtet wird. Eine oder mehrere Proben können anhand einer der hierin beschriebenen Verfahren in das Spektrometer eingeführt werden. Die Probe(n) können direkt in eine oder alle der drei HF-Ionenführungen 10 innerhalb der getrennten unterschiedlich gepumpten Vakuumbereiche des Massenspektrometers 10 eingeführt werden. Dies wird anhand der drei Spritzen dargestellt, von denen sich Fasern oder Substrate in die lonenführungen 10 erstrecken. In dieser Ausführungsform beleuchtet Laser 8 die Spritzenfaser oder das Spritzensubstrat, um zu bewirken, dass die Probe von der Faser oder dem Substrat desorbiert und durch MALDI ionisiert wird.
In diesem Beispiel kann Probe direkt in eine der drei HF-eingeschlossenen lonenführungen eingeführt werden. Eine oder mehrere der HF-Ionenführungen können als Ionenfalle, Fragmentierungszelle, Reaktionszelle, Massenanalysator oder lonenmobilitätanalysator dienen. Alternativ kann die Probe in einen nicht HF-eingeschlossen Bereich des Massenspektrometers eingeführt werden und elektrostatische Linsen können dazu verwendet werden, Ionen zu beschleunigen und von der Oberfläche der Spritzenfaser oder dem Spritzensubstrat wegzurichten.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Form und im Detail ohne Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung vorgenommen werden können, wie sie in den begleitenden Ansprüchen festgelegt ist.
Die anhand der Spritze in das Massenspektrometer eingeführte Probe kann eine Reagenzsubstanz zum Erzeugen von Reagenzionen sein, die Ion-Molekül- oder lon-lon-Interaktionen innerhalb eines Bereichs des Massenspektrometers ausführen.
Obwohl sie als ein Verfahren zum Einführen schwerflüchtiger Substanzen beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung auch zum Einführen und Ionisieren leichtflüchtiger Proben verwendet werden, oder kann aus der Lösung ionisieren. Beispielsweise kann Probe aus der Lösung über ein externes Einführsystem in die Nadel geladen oder durch die Nadel geführt werden. Die Nadel kann dann durch das Septum in den Vakuumbereich des Spektrometers eingeführt werden.
Es wurden Ausführungsformen beschrieben, in denen eine Faser oder ein anderes Substrat die Probe trägt, und in denen die Faser oder das andere Substrat aus der Nadel der Spritze herausgeschoben wird. Die Probe kann jedoch alternativ auf die innere Oberfläche der Hohlnadel geladen werden. In dieser Anordnung ist womöglich keine Faser oder anderes Substrat vorgesehen und muss nicht aus der verwendeten Nadel herausgeschoben werden. Daher ist die Probenladevorrichtung womöglich keine Spritze solange sie eine Nadel umfasst. Die Probe kann von der Nadel beispielsweise durch Erhitzen der Nadel desorbiert werden.
Die Erfindung kann zum Einführen einer ionisierten Probe in einen beliebigen Bereich des Massenspektrometers verwendet werden, und ist nicht auf den herkömmlichen lonenquellenbereich begrenzt. Beispielsweise kann auf einem q-IMS-TOF Probe hinter dem Quadrupol-Massenfilter oder hinter dem IMS-Abscheider eingeführt und ionisiert werden. Ionisation kann innerhalb einer HF-Ionenführung oder innerhalb eines HF-eingeschlossen Massenanalysators oder -filters stattfinden, wie einer 2D-oder 3D-Ionenfalle oder einer Quadrupol-Ionenführung.
An die Nadel, die Faser oder das andere Substrat kann Gleich- oder HF-Spannung angelegt werden, um die Ionisation der Probe zu unterstützen.
Obwohl ein Silikonkautschuk-Septum beschrieben wurde, können auch andere Injektionsverfahren mit geringer Austrittsrate verwendet werden. Beispielsweise können mechanische oder federbelastete Injektionssysteme verwendet werden, wie sie für Anwendungen in der Gaschromatographie zur Verfügung stehen.
Ein Ein-/Aus-Absperrventil kann auf der Vakuumseite des Septums bereitgestellt werden, um die Öffnung, die vom Septum verschlossen wird, selektiv von der Vakuumseite abzudichten. Mit diesem Ventil kann das Septum regelmäßig ersetzt werden, ohne dass das Massenspektrometer entlüftet werden muss.
Obwohl weniger wünschenswert, kann eine offene Öffnung zwischen dem Bereich mit Atmosphärendruck und dem Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre vorgesehen sein, wobei die Öffnung im Wesentlichen die gleiche Größe wie der Außendurchmesser der Nadel aufweist, wodurch die Notwendigkeit des Pumpens des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre auf ein Minimum reduziert wird. Auf diese Weise wird kein Septum benötigt. In diesem Fall ist die Empfindlichkeit des Systems nicht auf die Öffnungsgröße begrenzt, wenn Ionisation innerhalb des Unterdruckbereichs stattfindet.
Der hierin beschriebene Vorgang der Probeninjektion kann mehrere Male durchgeführt werden, indem ein einfacher Batch-Einlass für Proben mit oder ohne vorhergehender Extraktion oder vorhergehender Konzentrierung von Analyt durch Festphasenextraktion bereitgestellt wird.
Das Einführen der Probe kann automatisiert werden, indem beispielsweise vorhandene automatische Probenahmemethoden für Gaschromatographie-Massenspektrometer (GC-MS) verwendet wird.

Claims

Verfahren der Massenspektrometrie oder lonenmobilitäts-Spektrometrie, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Spektrometers, das eine Öffnung zwischen einem Bereich mit Atmosphärendruck und einem Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre des Spektrometers umfasst, wobei der Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre eine lonenführung oder Ionenfalle umfasst, Bereitstellen einer Probensonde, die eine Nadelanordnung umfasst, wobei die Nadelanordnung eine Hohlnadel und ein Substratelement umfasst, auf dem die Probe angeordnet ist; Einführen der Nadelanordnung durch die Öffnung und in den Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, sodass die Probe innerhalb der lonenführung oder Ionenfalle im Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre angeordnet ist; und danach Desorbieren der Probe von der Nadelanordnung innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre und/oder Ionisieren der Probe innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre, um Ionen zu erzeugen, die in die lonenführung oder Ionenfalle eintreten; wobei das Substratelement innerhalb der Hohlnadel untergebracht ist, um von der Hohlnadel geschützt zu werden, und wobei das Substratelement aus dem Inneren der Hohlnadel ausfahrbar ist; und wobei der Schritt des Einführens der Nadelanordnung durch die Öffnung das Einführen der Hohlnadel durch die Öffnung umfasst, während das Substratelement in das Innere der Hohlnadel zurückgezogen ist; wobei das Substratelement von innerhalb der Hohlnadel ausgefahren wird, wenn sich die Hohlnadel innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre befindet; und wobei die Probe auf dem ausgestreckten Substratelement daraufhin desorbiert und/oder ionisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Spektrometer ein Septum, eine Folie oder eine Membran umfasst, das/die über der Öffnung angeordnet ist und zunächst eine Gasdichtung zwischen dem Atmosphärendruckbereich und dem Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre bildet, und wobei der Schritt des Einführens der Nadelanordnung durch die Öffnung das Durchstechen des Septums, der Folie oder der Membran mit einer Nadel der Nadelanordnung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die auf die Nadelanordnung aufgebrachte Probe eine Probe in der Festphase ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Nadelanordnung eine Festphasenmikroextraktion-(SPME-)Vorrichtung zum Halten der Probe umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lonenführung oder Ionenfalle aus Elektroden gebildet ist, und an die Elektroden Spannungen angelegt werden, um aus der Probe erzeugte Probenionen in einer, zwei oder drei Dimensionen innerhalb der lonenführung oder Ionenfalle einzuschließen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Probe im Bereich mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre ionisiert wird, indem eine Laser- oder andere Lichtquelle auf die Probe gerichtet wird; und/oder durch matrixunterstützte Ionisation im Vakuum (MAIV); und/oder durch matrixunterstützte Laser-Desorption/Ionisation (MALDI).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Erhitzen der Nadelanordnung, der Nadel oder des Substratelements umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das das Anlegen einer Gleich- und/oder Wechselspannung an die Nadelanordnung, die Nadel oder das Substratelement umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnung im Wesentlichen die gleiche Querschnittsgröße und -form wie der Abschnitt der Nadelanordnung aufweist, der durch die Öffnung injiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nadelanordnung eine Festphasenmikroextraktions-(SPME-)Vorrichtung aufweist, die eine Probe in der Festphase hält; und das Verfahren das Richten eines Lasers auf die Probe zum Ionisieren der Probe innerhalb des Bereichs mit Unterdruck gegenüber der Atmosphäre umfasst, um Ionen zu erzeugen, die in die lonenführung oder Ionenfalle eintreten.
Massenspektrometer oder lonenmobilitäts-Spektrometer, das Folgendes umfasst: Eine Nadelanordnung, die eine Hohlnadel und ein Substratelement umfasst, auf dem eine Probe anzuordnen ist; wobei das Substratelement innerhalb der Hohlnadel untergebracht ist, um von der Hohlnadel geschützt zu werden, und wobei das Substratelement aus dem Inneren der Hohlnadel ausfahrbar ist; und eine Vakuumkammer, die eine lonenführung oder Ionenfalle umfasst, eine Vakuumpumpe, die die Vakuumkammer bei Unterdruck gegenüber der Atmosphäre aufrechterhält, und eine Öffnung in der Wand der Vakuumkammer zum Empfangen der Nadelanordnung von außerhalb des Spektrometers, um die Probe in die Vakuumkammer einzubringen; wobei die lonenführung oder Ionenfalle nahe an der Öffnung angeordnet ist, sodass die Probe auf der Nadelanordnung beim Einführen der Nadelanordnung durch die Öffnung und Ausfahren des Substratelements aus dem Inneren der Hohlnadel innerhalb der lonenführung oder der Ionenfalle angeordnet ist; und wobei das Spektrometer einen Desorptions- oder lonisationsmechanismus zum Desorbieren der Probe von der Nadelanordnung innerhalb der Vakuumkammer und/oder zum Ionisieren der Probe innerhalb der Vakuumkammer umfasst.
Spektrometer nach Anspruch 11, das ferner ein Septum, eine Folie oder eine Membran umfasst, die über der Öffnung angeordnet ist und eine Gasdichtung zwischen der Vakuumkammer und der Außenseite des Spektrometers bildet.