DE69829398T2

DE69829398T2 - Mehrprobeneinführungs-massenspektrometrie

Info

Publication number: DE69829398T2
Application number: DE69829398T
Authority: DE
Inventors: A. Bruce ANDRIEN; M. Craig WHITEHOUSE; Shida Shen; A. Michael SANSONE
Original assignee: Analytica of Branford Inc
Current assignee: PerkinElmer Health Sciences Inc
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2018-09-12
Also published as: ATE291276T1; EP1021819B1; WO1999013492A1; US6207954B1; CA2299439A1; CA2299439C; US20010013579A1; US6541768B2; US20020096631A1; EP1021819A4; JP2001516140A; EP1021819A1; AU9568498A; DE69829398D1

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Atmosphärendruck-Ionenquellen (API-Quellen), zu denen Elektrospray-(ES-), chemische Atmosphärendruck-(APCI-) und induktiv gekoppelte Plasma-(ICP-)Ionenquellen gehören, die mit Massenanalysatoren gekoppelt sind, werden typischerweise mit einer einzigen Probeneinführungssonde betrieben. Bei massenspektrometrischen Anwendungen, wo interne Standards erforderlich sind, können der primären Probenlösung weitere Komponenten zugesetzt werden, wobei das entstehende Gemisch durch eine Sonde in die API-Quelle abgegeben wird. Das Komponentengemisch in einer einzigen Lösung, die durch die gleiche Sonde eingeführt wird, wird ionisiert und massenanalysiert. Eine bekannte Probe kann, wenn sie mit einer unbekannten Probe vermischt wird, als interne Massenskala oder Eichstandard für die quantitative Bestimmung der unbekannten Komponentenpeaks dienen, die in dem auf diese Weise aufgenommenen Massenspektrum erscheinen. Das Vermischen einer Eichlösung einer bekannten Verbindung mit der Lösung einer unbekannten Probe kann jedoch unerwünschte analytische Folgen haben. Die bekannten und unbekannten Lösungskomponenten können einander während des Lösungstransports oder des Ionisationsvorgangs auf unvorhersagbare Weise beeinflussen. Eine Komponente kann mit einer anderen in Lösung reagieren, oder eine oder mehrere Komponenten können die Ionisationsausbeute anderer Komponenten während des Ionisationsvorgangs unterdrücken. Eine Lösung mit einem bekannten Komponentengemisch kann als Quelle chemischer Verunreinigung in einer Sonde, die eine Serie unbekannter Proben auf Spurenkomponenten-Niveau durchleitet, schwer eliminierbar sein. Wenn die Abgabe einer bekannten Lösung als Gemisch durch die Probeneinführungssonde auf intermittierender Basis wünschenswert ist, unterliegt die gelegentliche Probeneinführung den Beschränkungen der Lösungsdurchflußgeschwindigkeiten durch die Sonde, der Ausbeute beim Vermischen von Lösungen, der Totvolumenverluste und des Durchspülens der Sonde, um die bekannte Lösung vor der nächsten Analyse zu entfernen. Die Erfindung vermeidet Leistungs- und Probeneinführungsprobleme, die beim Vermischen flüssiger Proben vor der Ionisierung in einer API-Quelle auftreten, durch Ausführung einer gleichzeitigen Massenanalyse von zwei verschiedenen Lösungen, ohne Lösungen vor der Analyse in der gleichen Sonde vermischen zu müssen. Ein Aspekt der Erfindung ist die Konfiguration und der gleichzeitige Betrieb mehrerer Sonden oder mehrerer Sprühgeräte oder Zerstäuber innerhalb einer Sondeneinheit, durch die während des Betriebs verschiedene Probenlösungen gleichzeitig in eine API-Quelle eingebracht werden können.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind in Atmosphärendruck-Elektrospray-Ionenquellen, die mit Masseanalysatoren gekoppelt sind, mehrere Probeneinführungseinrichtungen konfiguriert worden. Mindestens zwei Probeneinführungs-Elektrospraysonden werden gleichzeitig in einer Elektrospray-Ionenquelle betrieben. Mindestens einer ES-Sonde wird eine Probe zugeführt, die sich von der Probenlösung unterscheidet, die weiteren ES-Sonden zugeführt wird, die innerhalb der gleichen ES-Quellenkammer arbeiten. Auf diese Weise kann eine Eichlösung durch eine ES-Sonde eingebracht werden, während eine unbekannte Probe durch eine andere ES-Sonde oder einen zweiten Kanal innerhalb der gleichen ES-Sondeneinheit eingebracht wird. Ionen, die aus beiden Lösungen durch gleichzeitiges Zerstäuben beider ES-Sonden erzeugt werden, vermengen oder vermischen sich im Restgas in der Atmosphärendruck-ES-Kammer, bevor sie in die Öffnung zum Vakuum eintreten. Das Ionengemisch, das aus den von mindestens zwei ES-Sonden abgegebenen Lösungen entsteht, wird gleichzeitig nach dem Masse-Ladungs-Verhältnis (m/z) analysiert und ergibt ein Massenspektrum, das einen internen Standard zur Eichung oder Abstimmung des Massenanalysators enthält. Der in dem aufgenommenen Massenspektrum enthaltene interne Eichstandard wird ohne Vermischen bekannter und unbekannter Proben in Lösung gewonnen. Gleichzeitiges Einbringen verschiedener Proben durch mehrere ES-Sonden ermöglicht außerdem die Untersuchung gemischter Ionen- und Molekülreaktionen bei Atmosphärendruck in der ES-Quellenkammer vor dem Einbringen ins Vakuum. Jede ES-Probeneinführungssondeneinheit kann mit Zerstäubungsgas und Flüssigkeitsschichtströmung konfiguriert werden. In der Schichtströmung oder der Primärströmung irgendeiner gegebenen, in der ES-Quellenkammer konfigurierten ES-Sonde kann eine interne Eichlösung enthalten sein. Die einzelnen Probenlösungsströme oder Zerstäubungsgasströme zu irgendeiner Kombination von ES-Sonden können während eines Analysendurchlaufs ein- oder ausgeschaltet werden, ohne Sonden verstellen zu müssen. Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann eine chemische Atmosphärendruck-Ionenquelleneinheit (APCI-Quelleneinheit) mit mehreren Kanälen oder Sonden konfiguriert werden. Diese mehreren APCI-Einlaßsonden können eine pneumatische Zerstäubung aufweisen, und der jeder Einlaßsonde zugeführte Lösungs- und der Gaszufluß, kann individuell oder gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden. Sowohl bei den ES- als auch bei den APCI-Quellen kann die Ionisierung der Lösung von mehreren Sonden gesteuert werden, ohne Sonden durch Schaltspannungen verstellen zu müssen, indem die Zerstäubungsgasströme oder Probenlösungsströme gesteuert werden. Konfigurationen von Einlaßsonden für das Einbringen mehrerer Proben können auch auf ein System ausgedehnt werden, das sowohl Elektrospray- als auch APCI-Ionenerzeugungseinrichtungen in der gleichen API-Kammer aufweist. Jede ES- oder APCI-Probeneinlaßsonde kann pneumatische oder Ultraschallzerstäubung aufweisen.
Konfigurationen von Elektrospray-Ionenquellen, die mehr als eine Probeneinführungsnadel oder mehr als einen Zerstäuber aufweisen, sind in der Literatur beschrieben worden. Kostianinen und Bruins, Proceedings of the 41st ASMS Conference on Mass Spectrometry, 744a, 1993, beschrieben die Konfiguration und den Gebrauch von mehreren Elektrospray-Einlaßspitzen mit und ohne pneumatische Zerstäubung, die in einer Elektrospray-Ionenquelle montiert sind. Jeder ES-Spitze wurde die gleiche Probenlösung zugeführt, die von einer einzigen Pumpe mit einer einzigen Lösungsquelle gefördert wurde. Die von einer Flüssigkeitschromatographiepumpe geförderte Probenlösung floß in eine Baugruppe oder Anordnung von einer, zwei oder vier ES- oder durch pneumatische Zerstäubung unterstützten ES-Zerstäuberspitzen, in einem Versuch, die Intensität des Ionensignals bei höheren Durchflußgeschwindigkeiten zu verbessern. In der angegebenen Anordnung konnte der Lösungsdurchfluß zu einzelnen Zerstäuberspitzen nicht unabhängig ein- und ausgeschaltet werden, und verschiedene Lösungen konnten nicht selektiv in einzelne Zerstäuberspitzen in der Baugruppe von mehreren ES-Zerstäuberspitzen eingebracht werden.
Rachel R. Ogorzalek Loo, Harold R. Udseth und Richard D. Smith, Proceedings of the 39th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, 266–267, 1991, und J. Phys. Chem., 6412–6415, 1991, und Richard D. Smith, Joseph A. Loo, Rachel R. Ogorzalek Loo, Mark Busman und Harold R. Udseth, Mass Spectrometry Reviews, 10, 359–451, 1991, beschreiben die Konfiguration einer Elektrospray-Ionenquelle, die mit einem Quadrupolmassenanalysator gekoppelt war, die doppelte Elektrospray-Ionenquellen aufwies, die Ionen an zwei getrennte Eintrittsöffnungen einer Y-förmigen Kapillare abgaben. In einer Elektrospray-Ionenquelle erzeugte positive Ionen wurden in einen Einlaßzweig der Y-förmigen Kapillare eingebracht, und von der zweiten Elektrospray-Ionenquelle erzeugte negative Ionen wurden in den zweiten Einlaßzweig der Y-förmigen Kapillare eingebracht. Die in die beiden Eintrittsöffnungen der Kapillarröhre gespülten positiven und negativen Ionen begannen sich an der Stelle zu vermischen, wo die beiden Einlaßzweige der Kapillarröhre in Strömungsrichtung weit hinter den Kapillareinläufen zusammentrafen, die in den beiden ES-Atmosphärendruck-Quellenkammern angeordnet waren. Doppelte Elektrospray-Ionenquellen oder eine separate ES-Quelle und eine Gasphasen-Koronaentladungsquelle gaben Ionen individuell in zwei Eintrittsöffnungen eine Y-förmigen Kapillare ab. Für alle berichteten Experimente erzeugte die erste ES-Quelle Ionen von entgegengesetzter Polarität zur zweiten ES- oder Gasphasen-Koronaentladungsquelle. Die in getrennten Ionenquellen erzeugten Ionen mit entgegengesetzter Polarität wurden in der Atmosphärendruck-Ionenquelle nicht vermischt, sondern traten an zwei getrennten Eintrittsöffnungen in ein geteiltes Kapillarrohr ein und vermischten sich im stromabwärts liegenden Teilvakuum in der Kapillarröhre.
Bordoli, Woolfit und Bateman, Proceedings of the 43rd ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, 98, 1995, beschrieben eine Elektrospray-Ionenquelle mit einer ES-Eichsonde, die mit einer zweiten Probensonde mit Mikrospitze (Durchflußgeschwindigkeit 50 nl/min) konfiguriert war, die an einen Sektorfeldmassenanalysator gekoppelt war. Die Probensonde enthielt eine Mikrospitze, die direkt an einer Injektionsnadel angebracht war. Die Injektionsspritze war so auf einem X-Y-Z-Positioniertisch montiert, daß die Position des Mikrospitzenzerstäubers optimiert wurde. Die ES-Eichsonde war so konfiguriert, daß sie in eine Position bewegt werden konnte, wenn eine Eichlösung mit 500 nl/min zerstäubt wurde, während durch die primäre ES-Probensonde keine Probe floß. Nach Aufnahme des Eichmassenspektrums wurde die ES-Eichsonde zurückgezogen, und der Durchfluß der Eichlösung wurde abgestellt. Der Probendurchfluß durch die Mikrospitzen-ES-Probensonde wurde dann eingeschaltet, und von den erzeugten Elektrospray-Ionen wurde ein separates Massenspektrum aufgenommen. Auf diese Weise wurde vor der Aufnahme eines Massenspektrums der Primärprobe ein externes Eichmassenspektrum aufgenommen. Das Eichmassenspektrum und das Probenmassenspektrum wurden dann in dem Datensystem addiert, bevor die Massenzuordnung der probenbezogenen Peaks berechnet wurde. Für die angegebene Konfiguration der ES-Quelle wurden die beiden ES-Sonden nicht gleichzeitig betrieben, bei Atmosphärendruck wurde kein Gasphasengemisch aus Eich- und Probenionen erzeugt, und es wurde kein Massenspektrum von einem Gemisch aus Eich- und Probenionen aufgenommen. Mit der beschriebenen Vorrichtung wurde kein einzelnes Massenspektrum aufgenommen, das probenbezogene Peaks und auf die Eichverbindung bezogene Peaks enthielt. Keine der beiden beschriebenen ES-Sonden war für den Elektrospray-Betrieb mit Unterstützung durch pneumatische Zerstäubung konfiguriert. Die Position der ES-Eichsonde mußte vor der Aufnahme eines Eichspektrums eingestellt werden, um ein effektives Zerstäuben in der Nähe der Öffnung zum Vakuum zu ermöglichen. Nach der Aufnahme eines Eichmassenspektrums wurde die ES-Eichsonde zurückgezogen, um eine Störung zu vermeiden, bevor das Massenspektrum von der durch die primäre ES-Sonde abgegebenen Probenlösung aufgenommen wurde.
In einer Ausführungsform der beschriebenen Erfindung werden mehrere Proben gleichzeitig in eine API-Quelle eingebracht, wo Ionen von allen Proben erzeugt und in der Atmosphärendruck-Ionenquellenkammer vermischt werden. Dann wird eine Portion des Gasphasen-Ionengemischs durch eine Öffnung oder Kapillare in das Vakuum gespült, wo die Ionen massenanalysiert werden. Auf diese Weise kann eine Lösung, die Eichverbindungen enthält, gleichzeitig mit einer Probenlösung ionisiert werden, wodurch ein aufgenommenes Massenspektrum entsteht, das einen internen Standard enthält, ohne Eichkomponenten und Probenkomponenten in Lösung zu vermischen. Bei der Berechnung von m/z-Zuordnungen für probenionenbezogene Peaks in einem aufgenommenen Massenspektrum können höhere Massegenauigkeiten erreicht werden. Außer dem unabhängigen Einbringen von Eichverbindungen in eine API-Quelle können Sonden mit mehreren Probeneinlässen verwendet werden, um mehrere Proben individuell oder gleichzeitig in eine API-Quelle einzubringen. Die Montage mehrerer Sonden in einer API-Kammer, wie z. B. von ES- und APCI-Sonden, ermöglicht die individuelle oder gleichzeitige Ausführung von mehreren Ionisierungsverfahren in einer einzigen API-Quelleneinheit. Mehrere Elektrospray-Sonden können so konfiguriert werden, daß sie gemeinsam über einen breiten Bereich von Probendurchflußgeschwindigkeiten und Lösungschemien eine optimale Leistung liefern. ES-Sondenpositionen können so konfiguriert werden, daß sie direkt auf der Mittellinie der Vakuumöffnung in einer Position liegen, die in einem Winkel von weit über 100 Grad zur Mittellinie liegt. Die Flüssigkeiten können mit verschiedenen Durchflußgeschwindigkeiten gefördert werden, um ES- und APCI-Sonden innerhalb der gleichen API-Quelle voneinander zu trennen. ES- und/oder APCI-Sonden, die in verschiedenen Positionen in der ES-Quellenkammer montiert sind, können gleichzeitig paarweise oder gruppenweise mit unterschiedlichen Durchflußgeschwindigkeiten arbeiten und verschiedene Probenlösungen eintragen. Die mehreren ES-Sonden können mit oder ohne Zerstäubungsunterstützung betrieben werden.
WO 9 704 297 beschreibt die Konfiguration einer Vorrichtung mit mehreren Mikrokanälen und mehreren Elektrosprayspitzen, die in einer ES-Quelle angeordnet sind.
Nach einem ersten Aspekt bietet die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Analyse chemischer Stoffarten mit einer Ionenquelle, die Ionen aus probenhaltigen Lösungen erzeugt, und mindestens zwei Sonden, von denen mindestens zwei Lösungen in die Ionenquelle eingebracht werden; dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenquelle so konfiguriert ist, daß sie die gleichzeitige Erzeugung von Ionen aus den mindestens zwei in die Ionenquelle eingebrachten Lösungen zuläßt.
Nach einem zweiten Aspekt bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Analyse chemischer Stoffarten mit den folgenden Schritten:

a. Einbringen von mindestens zwei Lösungen in eine Ionenquelle; und
b. gleichzeitiges Erzeugen von Ionen aus den mindestens zwei Lösungen, die durch die mindestens zwei Sonden eingebracht werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist die Konfiguration einer API-Quelle mit mehreren Probenlösungseinlässen, die mit verschiedenen, mit einem Massenanalysator gekoppelten Probenzuführeinrichtungen verbunden sind. Individuelle Probeneinlaßsonden können in der gleichen API-Quellenkammer gleichzeitig betrieben werden. Die Zusammensetzung und Durchflußgeschwindigkeit der durch jede einzelne API-Sonde eingebrachten Lösung kann unabhängig von anderen ES-, APCI- oder ICP-Probeneinleitungssonden gesteuert werden. Mehrere Proben werden durch mehrere API-Sonden in die API-Quelle eingebracht, ohne getrennte Probenbestandteile vor dem Zerstäuben und der Ionisation in Lösung zu vermischen. Die Ionisation von Komponenten aus mehreren Probenlösungen erfolgt in der Gasphase bei oder nahezu bei Atmosphärendruck. Die API-Quelle kann einschließen, ist aber nicht beschränkt auf Elektrospray-, APCI- oder ICP-Ionisierungseinrichtungen oder Kombinationen jedes Ionisierungsverfahrens. Außerdem kann in mindestens eine Einlaßsonde der API-Quelle eine Eichlösung eingebracht werden, und die interessierende Probe kann durch eine andere Einlaßsonde der API-Quelle eingebracht werden. Sowohl Eich- als auch Probenlösungen werden durch getrennte Einlaßsonden eingebracht, aber in der API-Quelle gleichzeitig zerstäubt und ionisiert, wodurch ein Gemisch von Eichionen und probenbezogenen Ionen in der Gasphase entsteht. Ein Teil des entstandenen Ionengemischs wird massenanalysiert und erzeugt ein Massenspektrum, das Peaks von bekannten Ionen enthält, die als interner Standard dienen können, um die Genauigkeit der m/z-Messung und sogar der quantitativen Bestimmung zu verbessern. Alternativ können mehrere Probenlösungen getrennt eingebracht werden, wobei aber gleichzeitig ein Ionengemisch bei oder annähernd bei Atmosphärendruck erzeugt wird, um Ionen- und Molekülwechselwirkungen und -reaktionen in der Gasphase zu untersuchen. API-Quellen mit mehreren Einlaßsonden können mit irgendeinem MS- oder MS/MSⁿ-Massenanalysatortyp gekoppelt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Laufzeit-(TOF-), Quadrupol-, Fouriertransformations-(FTMS-), Ionenfallen-, Sektorfeld- oder Hybrid-Massenanalysatoren.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Elektrospray-Ionenquelle mit mehreren Elektrospray-Sonden konfiguriert. Jede Sonde kann mit pneumatischer oder Ultraschall-Zerstäubungsunterstützung und/oder einer zweiten Flüssigkeitsschicht konfiguriert sein oder nicht. Die mehreren ES-Sonden und jede Flüssigkeitsschicht jeder ES-Sonde können mit verschiedenen Flüssigkeitszuführeinrichtungen verbunden sein. Auf diese Weise können unterschiedliche Proben, ein Probengemisch und/oder Lösungsmittel gleichzeitig oder individuell in verschiedenen Kombinationen zerstäubt werden. Die Flüssigkeitszuführeinrichtungen schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Flüssigkeitschromatographiepumpen, Spritzenpumpen, Behälter mit Schwerkraftzuführung und/oder Ansaugzuführbehälter. Proben können auch mit automatischen Einspritzsystemen, Trennsystemen wie z. B. der Flüssigkeitschromatographie (LC) oder Kapillarelektrophorese (CE), der kapillarelektrophoretischen Chromatographie (CEC) und/oder durch mit einer oder allen ES-Sonden verbundene Handeinspritzventile eingebracht werden. Das Einbringen von mehreren Lösungen unabhängig voneinander ermöglicht die gleichzeitige Analyse mehrerer Proben mittels Elektrospray-Ionisation ohne Positionsänderung der ES-Sonden. Die Fähigkeit, Probenlösung durch eine ES-Sonde einzubringen und die Wahl zu haben, selektiv und gleichzeitig weitere Sekundärproben durch andere ES-Sonden in die ES-Kammer einzubringen, kann zur Erzeugung von Massenspektren mit internen oder externen Eichstandards genutzt werden, sogar prozeßgekoppelt während Trennvorgängen durch Flüssigkeitschromatographie (LC) oder Kapillarelektrophorese (CE). Unterschiedliche Probengemische, die einen Bereich von m/z-Werten oder Probetypen umfassen, können durch verschiedene ES-Sonden eingebracht werden. In Abhängigkeit von der zu analysierenden unbekannten Probe kann eine optimale Eichlösung von einer anderen ES-Sonde gewählt werden. Zum Beispiel kann eine Eichlösung für einen m/z-Bereich gewählt werden, die einfach geladene ES-Ionen erzeugt, wenn einfach geladene Verbindungen analysiert werden, und ebenso können mehrfach geladene ES-generierte Eichionen erzeugt werden, wenn Verbindungen analysiert werden, die bei der Elektrospray-Ionisation mehrfach geladene Ionen erzeugen. Der Lösungsdurchfluß für irgendeine sekundäre ES-Sonde kann unabhängig vom Lösungsfluß zu irgendeiner primären ES-Sonde gesteuert werden, ohne daß irgendeine Sondenposition geändert oder eingestellt, die Spannungen der ES-Quelle geändert, der Durchfluß der primären Sondenlösung abgeschaltet werden muß oder die Lösung verunreinigt wird, die gerade durch die Sonde für die primäre Probenlösung eingebracht wird. Gruppen von mehreren Sonden können gleichzeitig oder der Reihe nach mit anderen Sondengruppen in der gleichen API-Kammer betrieben werden. Die Konfiguration und der Betrieb von mehreren ES-Sonden kann die Aufnahme von API-MS von mehreren Probenquellen erleichtern. Insbesondere erleichtern und verbessern mehrere Probensonden den Analysendurchsatz beim bedienungsfreien automatischen Betrieb eines einzelnen Massenanalysators als Detektor für mehrere Flüssigkeitschromatographie-Trennsyteme.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Zerstäuber in einer chemischen Atmosphärendruck-Ionenquelle konfiguriert. Ähnlich wie bei der Elektrosprayionisation (ES) können mehrere Probenlösungen in die Gasphase eingebracht und ohne Vermischen von Lösungen ionisiert werden. In dieser Ausführungsform der APCI-Quelle sprühen mehrere Zerstäuber individuelle probenhaltige Lösungen in einen Verdampfer, wo das Gemisch aus zerstäubten Tröpfchen vor der Ionisation im Koronaentladungsbereich verdampft wird. Durch eine oder mehrere Probeneinlaßsonden können Eichlösungen unabhängig voneinander und gleichzeitig mit dem Einbringen von Probenlösung durch eine weitere Einlaßsonde eingebracht werden. Bei der Steuerung des Lösungszuflusses zu mehreren Einlaßsonden sind unter Umständen keine Einstellung der Sondenposition, angelegter Spannungen oder der Verdampfertemperatur erforderlich. Diese unabhängige Probendurchflußsteuerung mit geringer oder ohne mechanische Einstellung in einer APCI-Quelle erhöht die analytische Flexibilität auf Systemniveau und den Probendurchsatz bei manuellem oder automatischem Betrieb und minimiert dabei die wechselseitige Verunreinigung zwischen mehreren Lösungen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können mehrere APCI- oder ES-Sonden in einer API-Quelle konfiguriert werden. Die Kombination von ES- und APCI-Quelle erweitert den Analysetauglichkeitsbereich eines API-MS-Geräts, das mit verschiedenen Trennsystemen gekoppelt ist, besonders für den automatischen Betrieb mit vielen verschiedenen Proben.
Die Verwendung mehrerer Sonden zusammen mit API-Quellen, einschließlich ES-, APCI- oder ICP-Ionisationsverfahren, ermöglicht ein schnelleres Einbringen von Proben, besonders bei Verwendung eines schnellen Massenanalysators, wie z. B. eines Laufzeit-Massenanalysators. Das schnelle Einbringen von Proben kann durch die Zykluszeit eines LC-, CE- oder CEC-Trennsystems oder automatischen Einspritzsystems begrenzt sein. Die Zykluszeit beim Einbringen von Proben kann außerdem durch die Zeit begrenzt sein, die eine injizierte Probe benötigt, um vom Einspritzventil zum ES- oder APCI-Sondenauslaß zu wandern. Um die Zykluszeit beim Einbringen von Proben und die Analysendauer eines API MS-Systems zu verkürzen, können mehrere LC-, CE- oder CEC-Systeme, automatische Einspritzvorrichtungen, Einspritzventile und API-Sonden konfiguriert werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektrospray-Ionenquelle, die mit mehreren unabhängig installierten Elektrospray-Sonden konfiguriert ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Elektrospray-Ionenquelle von 1, die eine geschnittene Draufsicht der in der Nähe der Mittellinie der ES-Quelle angeordneten ES-Doppelsondeneinheit darstellt.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Elektrospray-Ionenquelle von 1, die eine geschnittene Seitenansicht einer außeraxial von der Mittellinie der ES-Quelle konfigurierten ES-Doppelsondeneinheit und einer in der Nähe der Mittellinie angeordneten ES-Doppelsondeneinheit darstellt.
4a zeigt ein Massenspektrum einer Probenlösung, das den doppelt geladenen Peak von Gramicidin S enthält, das durch Elektrospray-Zerstäubung von einer Spitze einer außeraxialen ES-Sonde mit Doppelspitze zerstäubt wird, die mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung arbeitet.
4b zeigt ein Massenspektrum einer Eichlösung, die durch Elektrospray-Zerstäubung mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung von der zweiten ES-Spitze einer außeraxialen ES-Sonde mit Doppelspitze zerstäubt wird.
4c zeigt ein Massenspektrum einer durch Elektrospray-Zerstäubung von der ersten Spitze zerstäubten Probenlösung und einer gleichzeitig von der zweiten Spitze einer außeraxialen Doppelspitzensonde zerstäubten Eichlösung.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer ES-Sondenanordnung mit sechs Spitzen und pneumatischer Zerstäubungsunterstützung, die in Achsennähe der Mittellinie der ES-Quellenkammer montiert ist.
6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung von zwei ES-Sondeneinheiten mit unabhängiger x-y-z-Spitzenpositionseinstellung, die in einer ES-Quelle konfiguriert sind.
7a zeigt ein Massenspektrum einer Leucinenkephalin enthaltenden Probenlösung, die durch Elektrospray-Zerstäubung mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung durch eine außeraxiale ES-Sondeneinheit in die ES-Kammer zerstäubt wird.
7b zeigt ein Massenspektrum einer Trityrosin und Hexatyrosin enthaltenden Eichlösung, die durch Elektrospray-Zerstäubung mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung von einer nahe der Mittellinie der ES-Quelle angeordneten zweiten ES-Sonde zerstäubt wird.
7c zeigt ein Massenspektrum der Proben- und Eichlösungen, die durch Elektrospray-Zerstäubung gleichzeitig von einer außeraxialen ES-Sonde bzw. einer nahe der Mittellinie der ES-Quelle angeordneten ES-Sonde in die ES-Kammer zerstäubt werden.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektrospray-Quelle, die mit drei unabhängigen Elektrospray-Sonden konfiguriert ist, wobei zwei außeraxiale ES-Sonden mit zwei LC-Trennsystemen verbunden sind.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer chemischen Atmosphärendruck-Ionenquelle mit zwei unabhängigen Probeneinlaßsonden, die mit einer zur Mittellinie der APCI-Quelle außeraxial abgewinkelten Sonde und einer auf die Mittellinie der APCI-Quelle ausgerichteten Sonde konfiguriert sind.
10 enthält Massenspektren von Proben- und Eichlösungen, die getrennt von individuellen APCI-Einlaßsonden zerstäubt werden, und ein Massenspektrum von Proben- und Eichlösungen, die gleichzeitig in einer gemäß 9 konfigurierten APCI-Quelle mit Doppeleinlaßsonde zerstäubt werden.
11 zeigt eine schematische Darstellung einer chemischen Atmosphärendruck-Ionenquelle, die mit zwei APCI-Probeneinlaßspitzen mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung konfiguriert ist, die so ausgerichtet sind, daß sie im wesentlichen in paralleler Richtung zerstäuben.
12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer zweischichtigen Elektrospray-Sondenspitze.
13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer dreischichtigen Elektrospray-Spitze.
14 zeigt eine schematische Darstellung einer Atmosphärendruck-Ionenquelle, die mit einer Elektrospray-Sondeneinheit und einer chemischen Atmosphärendruck-Ionisationssondeneinheit konfiguriert ist.
15 zeigt eine Reihe von Massenspektren, die getrennt und gleichzeitig von verschiedenen Probenlösungen aufgenommen wurden, die den gemäß der Darstellung in 14 konfigurierten Elektrospray- und APCI-Sonden zugeführt wurden.
16 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektospray-Ionenquelle mit zwei Elektrospray-Sonden, die so konfiguriert sind, daß sie Elektrospray-Ionen von entgegengesetzter Polarität erzeugen.
17 zeigt eine schematische Darstellung einer APCI-Quelle mit zwei APCI-Sonden- und -Verdampfereinheiten, die so konfiguriert sind, daß sie Ionen von entgegengesetzter Polarität erzeugen.
18 zeigt eine schematische Darstellung einer APCI-Quelle mit drei APCI-Sonden- und -Verdampfereinheiten, die so konfiguriert sind, daß sie gleichzeitig ein Gemisch aus positiven und negativen Ionen erzeugen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung, wie schematisch in 1 dargestellt, weist eine Elektrospray-Ionenquelle mit mehreren Elektrospray-Ioneneinlaßsonden auf. Die Elektrospray-Ionenquelle ist mit einem Massenspektrometer gekoppelt, das in einer Vakuumkammer 31 konfiguriert ist. Einzelne Elektrospray-Sondeneinheiten können in der Atmosphärendruckkammer 30 der Elektrospray-Ionenquelle konfiguriert werden, wobei Lösung aus einzelnen Sondenspitzen mit Durchflußgeschwindigkeiten im Bereich von 25 nl/min bis zu mehr als 1 ml/min zerstäubt wird. Das Zerstäuben bzw. Sprühen einer Lösung aus einer Elektrospray-Spitze kann eine Zerstäubungsunterstützung aufweisen oder nicht. Die Elektrospray-Quelleneinheit 1 weist zwei ES-Sondengruppen 2 und 5 auf, die jeweils mit doppelten ES-Spitzen konfiguriert sind. Eine ES-Doppelsondeneinheit 2 weist zwei Elektrospray-Spitzen 3 und 4 auf, die mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung konfiguriert sind. Jede ES-Spitze 3 und 4 wird unabhängig voneinander durch Förderleitungen 9 bzw. 10 mit Lösung gespeist. Die ES-Zerstäuberspitzen 3 und 4 sind außerhalb der Mittellinie oder Achse 24 der ES-Quelle 1 angeordnet, die durch die Mittellinie der Vakuumöffnung 23 der Kapillare 21 definiert wird. Eine zweite ES-Doppelsondeneinheit 5 weist zwei parallele ES-Spitzen 6 und 7 auf, die mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung konfiguriert sind. Die ES-Spitzen 6 und 7 werden während des ES-Betriebs unabhängig voneinander durch Lösungsförderleitungen 14 bzw. 15 mit Lösung gespeist. Die ES-Sondenspitzen 6 und 7 sind in der Nähe der Mittellinie 24 der ES-Quelle 1 angeordnet. Jede ES-Doppelsondeneinheit ist so konfiguriert, daß sie an den Spitzen 3, 4, 6 bzw. 7 durch Gaszuflußleitungen 11, 8, 12 bzw. 13 einen Gaszufluß bereitstellt. Der Gaszufluß zu jeder ES-Sondenspitze kann individuell oder gemeinsam gesteuert werden, um einen ES-Betrieb mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung zu ermöglichen, oder um Gas, wie z. B. Sauerstoff oder Schwefelhexafluorid (SF₆) an einer ES-Spitze bereitzustellen, um bei der Erzeugung positiver oder negativer Elektrospray-Ionen eine Koronaentladung zu unterdrücken. In der dargestellten Ausführungsform können Lösungen aus den ES-Spitzen 3, 4, 6 und 7 individuell oder gleichzeitig durch Elektrosprayionisation zerstäubt werden, oder während Elektrospray-Betriebs kann das gleichzeitige Zerstäuben aus individuellen ES-Sondenspitzen kombiniert werden. Ein Teil der Ionen, die aus den Lösungen erzeugt werden, die durch Elektrosprayionisation in die ES-Kammer 30 eingebracht werden, werden durch die Bohrung 23 in der Kapillare 21 in ein Vakuum eingebracht, wo ihr Masse/Ladungs-Verhältnis durch ein Massenspektrometer und einen Detektor analysiert wird.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Achsen der ES-Spitzen 3 und 4 annähernd parallel in der ES-Sondeneinheit 2 mit Doppelspitze angeordnet. Die Position der ES-Sondeneinheit 2 kann in x-Richtung und in Drehungsrichtung eingestellt werden, wodurch die ES-Spitzen 3 und 4 effektiv in y-Richtung bewegt werden. Die Position der ES-Sondenspitzen 3 und 4 kann nach der Einstellung mit der Arretierschraube 16 arretiert werden. Durch die x- und y-Positionseinstellung der ES-Spitze werden Ort und Richtung des von den Sondenspitzen 3 und 4 erzeugten Sprühnebels bezüglich der Mittellinie 24 der ES-Quelle 1 eingestellt. Wie weiter unten ausführlicher erläutert wird, ermöglicht die Positionseinstellung eine Optimierung des Ionengemischs, das dem Vakuum bei gleichzeitiger Elektrosprayionisation aus den ES-Sondenspitzen 3 und 4 zugeführt wird, über einen breiten Bereich von Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten und chemischen Zusammensetzungen der Lösungen. Entsprechend können die x-Position und die Drehungs- oder y-Position der ES-Spitzen 6 und 7 eingestellt werden, indem die ES-Sondeneinheit 5 bewegt und in ihrer Position mit der Arretierschraube 19 arretiert wird. Die x- und y-Positionseinstellung der ES-Sondenspitzen bezüglich der Achse 24 der ES-Quelle und der Kapillaröffnung 23 ermöglicht eine Leistungsoptimierung beim individuellen oder gleichzeitigen Zerstäuben von Probenlösungen aus den ES-Sondenspitzen 6 und 7. Wie schematisch in 6 dargestellt, können die ES-Sondeneinheiten 2 und 5 alternativ mit einer vollen x-y-z-Spitzenpositionseinstellung konfiguriert werden. In Abhängigkeit von der ursprünglichen Montageposition der ES-Doppelsondeneinheit und dem Einstellbereich der Spitzenposition kann die Orientierung der ES-Sondenspitzenachse so konfiguriert werden, daß sie sich über einen Winkelbereich von 0 bis mehr als 90° bezüglich der x-z-Ebene der ES-Quelle erstreckt. Null Grad ist als die z-Achse definiert, die in die Bohrung 23 der Kapillare 21 zeigt. Eine Achse der ES-Sondenspitze, und infolgedessen die Mittellinie einer erzeugten Elektrosprayfahne, kann so ausgerichtet werden, daß die Ionenerzeugung in der Nähe der Öffnung 28 des Mundstücks 25 maximiert wird, um die Leistung zu optimieren. Aufgeladene Flüssigkeitströpfchen, die in dem Elektrospray-Prozeß oder dem Elektrospray-Prozeß mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung erzeugt werden, verdampfen, um in der Elektrospray-Kammer 30 Ionen zu bilden, unterstützt durch erhitztes, im Gegenstrom fließendes Trocknungsgas 27, das durch die Mundstücksöffnung 28 der Endplatte fließt. Ein Teil der Ionen, die in der ES-Kammer 30 gebildet werden, werden in die Kapillarbohrung 23 gelenkt, wo sie durch den Gasstrom durch die Kapillarbohrung 23 in das Vakuum gespült werden. Die Verdampfung von geladenen Tröpfchen kann auch während des Transports von teilweise verdampften, durch Elektrosprayionisation aufgeladenen Tröpfchen durch die Kapillarbohrung 23 in das Vakuum auftreten. Die Kapillare 21 kann erhitzt werden, um den Verdampfungsprozeß von geladenen Tröpfchen zu unterstützen. Eine ausführliche Beschreibung der Erfindung wird nachstehend anhand der in den 2 und 3 dargestellten schematischen Schnittansichten gegeben.
2 zeigt eine schematische Draufsicht einer Elektrospray-Ionenquelle 1, die eine ES-Sondeneinheit 5 mit Doppelspitze darstellt. 3 zeigt eine Seitenansicht der in 1 dargestellten ES- Quelle 1, die mit den außeraxialen Doppelsondeneinheiten 2 und 5 konfiguriert ist. Die ES-Quelle 1 wird betrieben, indem elektrische Potentiale an die zylinderförmige Elektrode 20, die Endplattenelektrode 26 und die Kapillareintrittselektrode 40 angelegt werden, während alle ES-Elektrodenspitzen auf Massepotential gehalten werden. Im Gegenstrom fließendes, erhitztes Trocknungsgas 41 wird so gelenkt, daß es durch ein Endplattenheizelement 42 und durch die Öffnung 28 des Endplattenmundstücks 25 in die ES-Quellenkammer 30 fließt. Die in das Vakuum führende Öffnung, wie in den 1 und 2 dargestellt, ist eine dielektrische Kapillarröhre 24 mit einer Eintrittsöffnung 48. Das Potential eines Ions, das durch die innere Bohrung 23 der dielektrischen Kapillarröhre ins Vakuum gespült wird, wird in US-A-4 542 293 beschrieben. Um positive Ionen zu erzeugen, werden negative Kilovolt-Potentiale an die Zylinderelektrode 20, die Endplattenelektrode 26 mit dem daran angebrachten Elektrodenmundstück 25 und die Kapillareintrittselektrode 40 angelegt. Typischerweise werden zum Erzeugen positiver Ionen während des Elektrospray-Betriebs –4000, –3500 bzw. –3000 Volt an die Kapillareintrittselektrode 40, die Endplattenelektrode 26 bzw. die Zylinderelektrode 20 angelegt, und die ES-Sondeneinheiten 2 und 5 mit den ES-Spitzen 3, 4, 6 und 7 bleiben auf Massepotential. Zur Erzeugung von negativen Ionen wird die Polarität der an die Elektroden 20, 26 und 40 angelegten elektrischen Potentiale umgekehrt, während die ES-Sondenspitzen 3, 4, 6 und 7 auf Massepotential bleiben. Wenn eine Düse, eine Öffnung in einer dünnen Platte oder leitfähige Metallkapillaren als Öffnungen ins Vakuum benutzt werden, können alternativ Kilovolt-Potentiale an die ES-Sondenspitzen 3, 4, 6 und 7 angelegt werden, wobei während des Betriebs niedrigere Potentiale an die Zylinderelektrode 20, die Endplattenelektrode 26 und die Öffnung ins Vakuum angelegt werden. Alternativ können erhitzte Kapillaren, Düsen oder Öffnungen in dünnen Platten als Öffnung ins Vakuum konfiguriert werden, die während der ES- oder APCI-Ionisierung mit oder ohne Gegenstrom-Trocknungsgas arbeiten.
Wie aus 2 erkennbar, werden bei Anlegen der geeigneten Potentiale an die Elemente 6, 7, 20, 26 und 40 in der ES-Quellenkammer 30 geladene Flüssigkeitströpfchen durch nichtunterstützte Elektrosprayionisation oder Elektrosprayionisation mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung aus getrennten Lösungen erzeugt, die den ES-Spitzen 6 und 7 zugeführt werden. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform sind die Positionen der ES-Spitzen 6 und 7 während des Elektrospray-Betriebs relativ zueinander fixiert. Alternativ kann die ES-Sondeneinheit so konfiguriert werden, daß eine Einstellung der relativen Positionen der Spitzen 6 und 7 ermöglicht wird. Die durch Elektrosprayionisation aus jeder Lösung erzeugten geladenen Tröpfchen, die aus den ES-Spitzen 6 und 7 austreten, werden durch das elektrische Feld gegen den im Gegenstrom fließenden Trocknungsgasfluß 27 getrieben. Beim Verdampfen der geladenen Tröpfchen entstehen Ionen aus den Komponenten, die ursprünglich in den Lösungen vorhanden waren, die durch die Spitzen 6 und 7 abgegeben werden, und vermischen sich im Bereich 43. Ein Teil des Ionengemischs im Bereich 43, das durch die Kapillarbohrung 23 in das Vakuum gespült wird, wird in den Massenanalysator und Detektor 45 gelenkt, der in dem Vakuumbereich 46 angeordnet ist, wo sie massenanalysiert werden. Wenn eine erhitzte Kapillare als Öffnung ins Vakuum mit oder ohne Gegenstrom-Trocknungsgas konfiguriert wird, dann wird ein Gemisch von teilweise verdampften geladenen Tröpfchen, die von den ES-Spitzen 6 und 7 zerstäubt werden, in die erhitzte Kapillaröffnung gespült. In der Kapillare kann eine Verdampfung von geladenen Tröpfchen und die Erzeugung eines Ionengemischs auftreten, wenn durch Elektrosprayionisation erzeugte geladene Tröpfchen in der Atmosphärendruckkammer 30 nicht vollständig verdampft werden, bevor sie in die Kapillaröffnung gespült werden. Die entstehenden Ionen, die aus einem Gemisch aus geladenen Tröpfchen erzeugt werden, das aus zwei durch Elektrosprayionisation entstandene Lösungen in der erhitzten Kapillare erzeugt wird, bilden ein Ionengemisch in der Kapillare und im Vakuum. Ionen, die aus mehreren Lösungen gebildet werden, können gleichfalls vermischt und in Ionenfallen im Vakuum gespeichert werden. Dreidimensionale Ionenfallen und mehrpolige Ionenführungen, die im zweidimensionalen Einfangmodus betrieben werden, können Ionengemische aufnehmen, die gleichzeitig oder nacheinander aus mehreren Lösungen eingefangen werden, die in einer API-Quelle zerstäubt werden. Dann wird mit Hilfe einer Massenanalysator- und Detektoreinheit 45 die Massenanalyse der Ionengemische durchgeführt.
Zum Beispiel kann die in 1 dargestellte API-Quelleneinheit mit mehreren ES-Sonden mit einem Laufzeit-Massenanalysator mit mehrpoliger Ionenführung gekoppelt werden, wobei die mehrpolige Ionenführung im zweidimensionalen Einfangmodus betrieben wird, wie in US-A-5 689 111 beschrieben. Ionen, die durch Zerstäuben einer Lösung aus der ES-Sonde 7 gebildet werden, können zunächst durch eine mehrpolige Ionenführung, die im zweidimensionalen Einfangmodus betrieben wird, eingefangen werden. Der Lösungszufluß zur ES-Sonde 7 kann dann abgeschaltet werden, und der Durchfluß einer anderen Lösung durch die ES-Sonde 6 kann eingeschaltet werden, um Ionen zu erzeugen, die gleichfalls in der gleichen mehrpoligen Ionenführung eingefangen werden, die als zweidimensionale Falle arbeitet. Das auf diese Weise gebildete Ionengemisch kann für einen bestimmten Zeitraum eingefangen werden, um Ion-Ion-Wechselwirkungen oder Ion-Molekül-Wechselwirkungen und/oder Reaktionen mit zugesetztem neutralem Restgas zu fördern. Das entstehende eingefangene Ionengemisch kann dann aus der Falle mit der mehrpoligen Ionenführung freigesetzt und in dem Laufzeit-Massenanalysator massenanalysiert werden. Alternativ können an der eingefangenen Ionenpopulation MS/MSⁿ-Experimente ausgeführt werden, wie in der US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 08/694 542, beschrieben wird.
Aus den ES-Sondenspitzen 6 und 7 können während des Betriebs der ES-Quelle zwei verschiedene Probenlösungen unabhängig voneinander oder gleichzeitig zerstäubt werden. Wenn, wie oben beschrieben, zwei Lösungen durch Elektrospray-Zerstäubung gleichzeitig aus den ES-Sondenspitzen 6 und 7 mit oder ohne pneumatische Zerstäubungsunterstützung zerstäubt werden, dann vermischen sich Ionen, die aus den beiden getrennten Sprühnebeln entstehen, im Bereich 43. Ein Teil des Ionengemischs wird durch die Kapillarbohrung 23 ins Vakuum gespült, und anschließend wird ihr Masse/Ladungs-Verhältnis analysiert. Bei Anwendung dieser Ausführungsform der Erfindung hat die Probenlösung aus der ES-Sondenspitze 6 eine minimale Auswirkung auf die Ionen, die aus der von der ES-Sondenspitze 7 zerstäubten Probenlösung erzeugt werden. Chemische Komponenten in den Probenlösungen, die aus unabhängigen Lösungsquellen durch die ES-Sondenspitzen 6 und 7 abgegeben werden, vermischen sich vor dem Zerstäuben nicht in der Lösung. Bei der Elektrosprayionisation aus den ES-Sondenspitzen 6 und 7 werden geladene Tröpfchen und Ionen gleicher Polarität erzeugt. Geladene Tröpfchen und Ionen gleicher Polarität weisen während der Verdampfung in der ES-Kammer 30 infolge Ladungsabstoßung eine minimale chemische Wechselwirkung auf, so daß vor dem Eintritt ins Vakuum eine minimale Verzerrung der aus jeder Lösung erzeugten individuellen Ionenpopulation auftritt. Verbindungen von bekanntem Molekulargewicht, die als Eichverbindungen bezeichnet werden, können der von der ES-Sondenspitze 6 zerstäubten Lösung zugesetzt werden, während von der ES-Sondenspitze 7 eine Probenlösung zerstäubt wird. Wenn die Eich- und Probenlösungen gleichzeitig von den ES-Sondenspitzen 6 bzw. 7 zerstäubt werden, enthält das von dem resultierenden Ionengemisch aufgenommene Massenspektrum einen Satz von internen Eichpeaks, die den in der Eichlösung enthaltenen Verbindungen mit bekanntem Molekulargewicht entsprechen. Bei Anwendung dieser Ausführungsform der Erfindung kann ein Massenspektrum aufgenommen werden, das einen Satz von internen Standard-Peaks enthält, ohne daß die Eich- und Probenverbindungen in Lösung vermischt worden sind. Die Vermischung der Ionen von bekannten Komponenten und Probenkomponenten tritt in der Gasphase vor der Massenanalyse auf. Alternativ kann der Lösungsdurchfluß durch die ES-Sondenspitzen 6 und 7 nacheinander eingeschaltet werden. Wenn eine ES-Sonde eine Eichlösung enthält, ermöglicht das aufeinanderfolgende Zerstäuben aus den ES-Sonden 6 und 7 die Aufnahme eines Massenspektrums, das als externer Standard benutzt werden kann, der in zeitlicher Nähe zur Aufnahme des anschließenden Massenspektrums der Probe auftritt. Die Sondenpositionen bleiben während der Elektrosprayionisation mit Aufnahme des Massenspektrums fixiert, während das Zerstäuben gleichzeitig oder zeitlich getrennt erfolgt. Die Einbeziehung interner Standards in ein aufgenommenes Massenspektrum ermöglicht eine erhöhte Genauigkeit bei der Zuordnung der Molekulargewichte von probenbezogenen Peaks, die in dem Spektrum enthalten sind. Interne Standards in einem Massenspektrum können auch zur Verbesserung der quantitativen Genauigkeit dienen.
Herkömmlicherweise werden zur Aufnahme eines Massenspektrums, das einen internen Standard enthält, vor der Elektrosprayionisation Eichverbindungen mit der probenhaltigen Lösung vermischt. Typischerweise wird bei der Aufnahme eines Massenspektrums mit externer Eichung die Eichverbindung durch die gleiche ES-Sonde gefördert, durch welche die anschließenden Probenlösungen fließen werden.
Eichverbindungen verunreinigen die Transportleitungen und die innere Bohrung der ES-Sondenspitze und können in einem Massenspektrum, das von einer Probenlösung aufgenommen wird, zu unerwünschten Peaks führen. Das Vermischen von Eichverbindungen in Lösung, direkt oder durch eine Elektrospray-Sondenkonfiguration mit geschichteter Strömung, um einen internen Standard in dem resultierenden aufgenommenen Massenspektrum zu erzeugen, können außerdem während des Elektrospray-Ionisationsprozesses zur Unterdrückung des Ionensignals einer Probe führen. Masseneichverbindungen verunreinigen Probenzuflußleitungen und sind oft schwer zu eliminieren, wenn zwischen Anwendungen umgeschaltet wird, die interne Standards, externe Standards oder keine Eichpeaks in dem aufgenommenen Massenspektrum erfordern. Um Eichverbindungen aus Transportleitungen und ES-Sondeneinheiten zu entfernen, können zusätzlich zur Analysenzeit lange Spülzeiten erforderlich sein. Wegen dieses Verunreinigungsproblems läßt das Vermischen von Eichlösungen mit Probenlösungen in der flüssigen Phase keine schnelle Anwendung und Entfernung von Eichverbindungen während des Betriebs der API-Quelle zu. Die Erfindung überwindet die analytischen Nachteile der Vermischung von Eich- und Probenlösungen für die Aufnahme von Massenspektren, die interne Standards enthalten. Durch den gleichzeitigen Betrieb von mehreren ES-Sonden werden durch unabhängiges Zerstäuben von Lösungen Ionen erzeugt, die sich vor der Massenanalyse in der Gasphase vermischen. Jeder unabhängige ES-Sondensprühnebel kann schnell ein- und ausgeschaltet werden, ohne daß in dem anschließend aufgenommenen Massenspektrum eine Restverunreinigung mit einer unerwünschten Verbindung auftritt. Die durch Elektrosprayionisation erzeugten Ionen entstehen aus geladenen Tröpfchen, die von getrennten Zerstäubern erzeugt werden. Jede Wechselwirkung zwischen Proben- oder Eichionen ist auf diejenigen Prozesse beschränkt, die in der Gasphase auftreten. Da die erzeugten Ionen von gleicher Polarität sind, ist die chemische Störung durch Wechselwirkung in der Gasphase minimal. Durch Verändern der relativen Komponentenkonzentrationen und -zusammensetzungen ermöglicht die Erfindung eine unabhängige Steuerung der Intensitäten und m/z-Positionen zwischen den Peaks der Eich- und Probenkomponenten in einem aufgenommenen Massenspektrum.
Durch die Einstellung des Ortes des Ionenmischbereichs 43 bezüglich der Mundstücköffnung 28 und der Kapillareintrittsöffnung 48 wird das Verhältnis der Ionen aus jedem Sprühnebel variiert, die in die Kapillarbohrung 23 eintreten. Für eine gegebene Eichlösungskonzentration können die Eichpeakintensitäten relativ zu den Probenpeakintensitäten durch Verschieben der Sondeneinheit 5 in x-Richtung und Arretieren mit dem Arretierknopf 19 verändert werden. In Abhängigkeit von den relativen Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten und Zerstäubungsgasdurchflußgeschwindigkeiten durch die ES-Sondenspitzen 6 und 7 kann außerdem eine Drehungseinstellung der ES-Sondeneinheit 5 benutzt werden, um die Anordnung des Ionenmischbereichs 43 bezüglich der Kapillareintrittsöffnung 48 zu verändern und die Leistung zu optimieren. Für viele analytische Anwendungen ist es wünschenswert, das Ionensignal der Probe zu maximieren, auch wenn dem aufgenommenen Massenspektrum eichkomponentenbezogene Peaks hinzugefügt werden. Die Positionseinstellung der ES-Sondeneinheit 5 mit festen relativen Positionen der ES-Sondenspitze ermöglicht die Einführung von Eichpeaks in einem aufgenommenen Spektrum bei minimalem Probensignalverlust. Die parallele ES-Spitzenkonfiguration ermöglicht einen breiten Bereich von Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten bei unabhängiger Zerstäubung aus jeder Spitze mit effizienter Vermischung der erzeugten Ionen. Infolgedessen kann durch Verwendung einer parallelen Zerstäuberkonfiguration eine optimale Leistung über einen breiten Bereich von Analysenanwendungen erzielt werden, ohne die Position der Sondeneinheit 5 neu einstellen zu müssen. Ein Beispiel für ein Massenspektrum, das mit gleichzeitiger Elektrosprayionisation von Lösungen aufgenommen wird, die mit zwei unterschiedlichen Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten durch zwei ES-Spitzen zugeführt werden, ist in 4 dargestellt.
Eine Elektrospray-Sondeneinheit ähnlich der ES-Sondeneinheit 2, die mit zwei ES-Spitzen konfiguriert ist, die so ausgerichtet sind, daß sie annähernd in paralleler Richtung zerstäuben, wie schematisch in den 1 und 3 dargestellt, wurde bei der Aufnahme der in den 4a bis 4c dargestellten Massenspektren verwendet. Die Elektrospray-Ionenquelle 1 wurde für die in den 4a bis 4c erfaßten Daten mit einem Quadrupolmassenspektrometer gekoppelt. 4a zeigt das Massenspektrum 60, das von 10 ng/μl Gramicidin S in einer 1:1-Probenlösung von Methanol:Wasser aufgenommen wurde, die kontinuierlich durch die Zuflußleitung 9 infundiert wurde. Die Lösung, welche die Gramicidin S-Probe enthielt, wurde durch Elektrospray-Zerstäubung mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung aus der ES-Spitze 3 mit einer Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit von 50 μl/min zerstäubt. Der doppelt geladene Peak 61 von Gramicidin S ist der dominierende Peak in dem Spektrum mit einer relativen Häufigkeit von 3100, wie durch die Ordinate 62 dargestellt. Die Achsen der ES-Sondenspitzen 3 und 4 waren in einem Winkel von etwa 60° über der Horizontalebene (z-x-Ebene) ausgerichtet, welche die Mittellinie 24 der ES-Quelle schneidet. Für die in 4 erfaßten Daten ist θ₂ = 60 Grad, wobei θ₂ der Winkel ist, den die Achse der ES-Sondenspitze mit der z-Achse bildet, und der axialsymmetrisch zur z-Achse liegt. Die Achsen der ES-Spitzen 3 und 4 waren annähernd parallel zueinander angeordnet, und jede Spitze war während der Zerstäubung in gleichem Abstand von der z-x-Ebene angeordnet. Die ES-Spitzen 3 und 4 waren während der Aufnahme der Massenspektren 60, 64 und 68 durch einen festen Abstand von etwa 8 mm voneinander getrennt. Die ES-Spitzen 3 und 4 waren in Abständen von etwa 1,5 cm entlang der z-Achse und nach oben von etwa 1,0 cm entlang der y-Achse angeordnet, wie durch die Maße Z bzw. r in 3 dargestellt. Die Position der ES-Spitzen 3 und 4 entlang der x-Achse wurde so eingestellt, daß die Leistung optimiert wurde, wonach die Positionen der ES-Doppelspitzen während der Aufnahme der in den 4a bis 4c dargestellten Serie von Massenspektren arretiert wurden. Eine Mischung der Eichverbindungen Valin (50 ng/μl), Trityrosin (25 ng/μl) und Hexatyrosin (50 ng/μl) in einer Lösung von 79% Wasser, 19% Isopropanol und 2% Propionsäure wurde der ES-Sondenspitze 4 mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 500 μl/min zugeführt. Die Eichlösung wurde durch Elektrospray-Zerstäubung von der Sondenspitze 4 mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung zerstäubt. Massenspektren 64, die während der Elektrospray-Zerstäubung der Eichlösung aus der ES-Sondenspitze 4 aufgenommen wurden, sind in 4b dargestellt. Von den einfach geladenen protonierten Molekülionen der Eichverbindungen von bekanntem Molekulargewicht wurden die Peaks 65, 66 und 67 mit Masse/Ladungs-Werten von 118, 508 bzw. 998 erzeugt. Andere vorhandene Peaks stammten von Verunreinigungsverbindungen, die in der Lösung vorhanden waren. Die Häufigkeit des Peaks 65 (118 m/z) beträgt annähernd 4300. Das Massenspektrum 68 in 4c wurde mit gleichzeitiger Zerstäubung von Proben- und Eichlösungen aus den ES-Spitzen 3 (50 μl/min) bzw. 4 (500 μl/min) aufgenommen. Die Häufigkeit des Proben- oder Gramicidin S-Peaks 71 von annähernd 2600 hat sich im Vergleich zu dem mit unabhängiger Zerstäubung aufgenommenen Gramicidin S-Peak 61 um weniger als 15% reduziert. Die Höhen der Eichpeaks haben sich im Vergleich zu den Massenspektren 64 und 68, die mit Zerstäubung einer einzigen Lösung und mit gleichzeitiger Zerstäubung von Lösungen aufgenommen wurden, um weniger als 15% verändert.
Während der Aufnahme des in 4a dargestellten Massenspektrums 60 wurden der Zerstäubungsgasfluß und der Eichlösungsfluß durch die ES-Spitze 4 abgeschaltet. Umgekehrt wurden während der Aufnahme des in 4b dargestellten Massenspektrums 64 der Zerstäubungsgasfluß und der Probenlösungsfluß durch die ES-Spitze 3 abgeschaltet. Während der Aufnahme des in 4c dargestellten Massenspektrums 68 wurden sowohl der Eich- als auch der Probenlösungsfluß und der Zerstäubungsgasfluß zu den ES-Spitzen 3 und 4 eingeschaltet. Ionen, die aus den beiden unabhängigen, gleichzeitigen Elektrosprayvorgängen gebildet wurden, vermischten sich in der Gasphase vor der Massenanalyse und ermöglichten die Aufnahme eines Massenspektrums mit einem internen Standard. Zur Erfassung der in den 4a bis 4c dargestellten Daten wurde ein Quadrupolmassenspektrometer verwendet. Alternativ könnten andere Typen von Massenanalysatoren verwendet werden, wie z. B. Laufzeit-Massenspektrometer, dreidimensionale Quadrupol-Ionenfallen, Sektorfeld-Massenspektrometer, Fouriertransformations-Massenspektrometer und Tripel-Quadrupole. Interne Standards innerhalb eines Massenspektrums können verwendet werden, um die Genauigkeit der Masse/Ladungs-Zuordnungen von Probenpeaks zu verbessern, besonders für Massenspektren, die mit höherer Auflösung aufgenommen werden. Die in den 4a bis 4c dargestellte Folge von Massenspektren kann in weniger als einer Minute aufgenommen werden, wobei diese Zeit nur durch die Akkumulationszeit des Massenspektrums und durch die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der einzelne Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten ein- oder ausgeschaltet werden können. Die Erfindung ermöglicht die effiziente Vermischung von Ionen in der Gasphase, die aus mehreren Lösungen erzeugt werden, die innerhalb eines großen Bereichs von Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten gleichzeitig durch Elektrosprayionisation erzeugt werden. Proben- und Eichlösungen können durch mehrere ES-Sondenspitzen eingeleitet werden, ohne die Sondenspitzenposition nach einer anfänglichen Optimierung einstellen zu müssen. Die Erfindung vergrößert die Vielseitigkeit eines Massenanalysesystems, das im unbeaufsichtigten Betrieb mehrere Lösungseinträge aufnehmen kann. Eine Elektrospray-Ionenquelle mit mehreren Einlaßsonden, die für unabhängige oder gleichzeitige Zerstäubung konfiguriert sind, minimiert die Stillstandszeit des Systems, maximiert den Probendurchsatz, ermöglicht die selektive Aufnahme von Massenspektren mit internen Standards ohne Verunreinigung von Probenlösungen. Wie nachstehend beschrieben wird, kann eine API-Quelle mit mehreren Einlaßsonden auch zur Untersuchung von Ion-Ion-Wechselwirkungen in der Gasphase bei Atmosphärendruck eingesetzt werden.
Bei dem in den 4a bis 4c dargestellten Beispiel wurde die Lösung mit oder ohne Zerstäubungsgaszufluß den ES-Spitzen 3 und 4 durch Förderleitungen 9 bzw. 10 mittels Flüssigkeitspumpen zugeführt, die unabhängig voneinander ein- oder ausgeschaltet werden konnten. Alternativ kann die Lösung 44 aus einem Lösungsbehälter 45 der ES-Spitze 7 zugeführt werden, wie in 2 dargestellt. Die Lösung 45 wird durch die Venturi-Kraft, die von dem Zerstäubungsgas ausgelöst wird, das der ES-Spitze 7 durch die Gasförderleitung 13 zugeführt wird, durch die Förderleitung 15 zur ES-Spitze 7 angesaugt. Bei der Anordnung des Lösungsmittelbehälters 45 unterhalb der ES-Sondenspitze 7 wird der Lösungszufluß zur ES-Spitze 7 unterbrochen, wenn das Zerstäubungsgas abgeschaltet wird. Wenn bei der Elektrospray-Zerstäubung aus der ES-Spitze 7 keine Zerstäubungsunterstützung angewandt wird, kann ein Gasdruck an die Lösung 45 im Behälter 44 angelegt werden, um die anfängliche Druckförderung der Flüssigkeit zur ES-Spitze 7 zu unterstützen. Die elektrostatischen Kräfte von dem elektrischen Feld, das bei nicht unterstützter Elektrospray-Zerstäubung angelegt wird, können gleichfalls dem Lösungsdurchfluß durch die ES-Spitze 7 aufrechterhalten. Der Flüssigkeitszufluß zur ES-Spitze 7 kann dann abgeschaltet werden, indem der auf die Lösung 45 im Behälter 44 wirkende Gasdruck weggenommen und das elektrische Feld an der ES-Spitze 7 vermindert wird. Nicht unterstützte Elektrospray-Zerstäubung kann ein- oder ausgeschaltet werden, indem geeignete relative Potentiale an eine einzelne ES-Spitze angelegt werden und dann das Potential von der Spitze weggenommen wird. Wenn z. B. zwei unabhängige ES-Sonden in einer ES-Quelle konfiguriert sind und an jede Sonde während des ES-Betriebs unabhängig voneinander 6000 Volt angelegt werden, dann kann die Zerstäubung aus einer gegebenen Sonde ein- oder ausgeschaltet werden, indem Kilovolt-Potentiale an die ES-Sonde angelegt werden oder die Sondenspannung vermindert wird, um die Elektrospray-Zerstäubung anzuhalten. Jede ES-Spitze 3, 4, 6 und 7 kann individuell so konfiguriert werden, daß die Leistung für eine bestimmte Gruppe von Anwendungen in einem Bereich von Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten und chemischen Zusammensetzungen der Lösung optimiert wird. ES-Spitzen können mit einfachen, doppelten und dreifachen Röhrenschichten konfiguriert werden, um verschiedene Gas- und Flüssigkeitsschichten an der ES-Spitze aufzunehmen, die mit bestimmten Lösungs- und Gasförderleitungen verbunden ist. Einschichtige Spitzen, wie z. B. auswechselbare Mikrospitzen, die niedrige ES-Geschwindigkeiten zulassen, können vor der Installation in einer ES-Quelle vorgefüllt werden und benötigen keine Lösungszuflußleitungen. Mehrfachmikrospitzen können für eine gleichzeitige Zerstäubung konfiguriert werden, wenn die Aufnahme von Massenspektren mit einem internen Standard bei gleichzeitiger Elektrospray-Zerstäubung mit Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten im Bereich von 25 bis 500 Nanoliter pro Sekunde wünschenswert ist. Für höhere Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten werden typischerweise geschichtete ES-Spitzenkonfigurationen eingesetzt.
12 zeigt ein Schema einer zweischichtigen Elektrospray-Spitze. Bei einer zweischichtigen ES-Spitzenkonfiguration kann durch einen Ring 71 in einer Röhre 70 der zweiten Schicht, die eine Röhre 72 zum Einleiten einer Flüssigkeitsprobe umgibt, Zerstäubungsgas 74 zugeführt werden, um die Bildung von geladenen Flüssigkeitströpfchen während des Elektrospray-Betriebs zu unterstützen. Probenhaltige Lösung wird durch die Bohrung 75 zum Austrittsende 73 der inneren Röhre 72 gefördert. Durch den Ring 71 kann eine zweite Flüssigkeitsschicht gefördert werden, die den Gaszufluß ersetzt, wenn während des Betriebs eine Flüssigkeitsschichtung an der ES-Sondenspitze gewünscht wird. Alternativ können ES-Sondenspitzen mit drei konzentrischen Schichten konfiguriert werden, wie in 13 schematisch dargestellt. Typischerweise wird bei einer dreischichtigen ES-Sonde Probenlösung durch die Bohrung 88 einer inneren Röhre 80 eingeleitet, eine zweite Lösung kann durch den Ring 84 zwischen den Röhren 80 und 81 eingeleitet werden, und nötigenfalls kann eine Gasströmung 85 durch den Ring 83 zwischen den Röhren 81 und 82 zugeführt werden. Die durch die Bohrung 88 und durch den Ring 84 geförderten Lösungen vermischen sich am Austritt 86 der Röhren der ersten Schicht im Bereich 87 während des ES-Betriebs. Die zweite Lösung, die durch den Ring 84 gefördert wird, kann bekannte Eichverbindungen enthalten, die sich während des ES-Betriebs im Bereich 87 mit der durch die Bohrung 88 geförderten Probenlösung vermischen. Herkömmlicherweise werden Eichverbindungen mit der probenhaltigen Lösung vermischt, bevor die Lösung durch die Bohrung 88 gefördert wird.
Eine ES-Sondenspitze oder Kombinationen von ES-Sondenspitzen 3, 4, 6 und 7 können als zwei- oder dreischichtige Einheiten konfiguriert werden, die den in den 12 und 13 dargestellten ähnlich sind. In Abhängigkeit von der Analysenanwendung kann die Lösungseinführungsröhre 72 oder 80 als Kapillarelektrophoresesäule, gepackte Kapillarsäule mit Mikrobohrung oder Röhre mit offener Bohrung aus dielektrischem oder leitfähigem Material konfiguriert werden. Ein-, zwei- oder dreischichtige ES-Sondenspitzen, die in außeraxialen Positionen konfiguriert oder nahe der Mittellinie der API-Quelle angeordnet werden, sind im Handel erhältlich. Eine außeraxiale Sondenposition wird typischerweise für Anwendungen mit höherer Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit in Elektrospray-Ionenquellen benutzt. Die vorliegende Erfindung realisiert die Konfiguration mehrerer ES-Sonden mit ein-, zwei- oder dreischichtigen Spitzen in einer API-Quelle mit der Fähigkeit zur Ausführung einer individuellen oder gleichzeitigen Zerstäubung von Lösung aus zwei oder mehreren Sondenspitzen mit oder ohne Zerstäubungsunterstützung. Die Positionen von mehreren Sondenspitzen können während des API-Betriebs fixiert werden und lassen aufeinanderfolgendes oder gleichzeitiges Zerstäuben aus mehreren Spitzen zu, ohne die Sondenposition einstellen zu müssen, und ermöglichen eine schnelle, effiziente und unbeaufsichtigte Umschaltung der Zerstäubung von Lösungen aus verschiedenen Einlaßsonden.
5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Die Elektrospray-Quelle 114 ist mit einer ES-Sondeneinheit 90 konfiguriert, die aus sechs ES-Spitzen 91 bis 96 mit jeweils individuellen Flüssigkeitszuflußleitungen 101 bis 106 besteht. Die Positionseinstellvorrichtung 97 kann benutzt werden, um die ES-Sondeneinheit 90 so zu bewegen, daß jede ES-Spitze nahe der Mittellinie 115 der ES-Quelle angeordnet werden kann. Die Gasleitung 98 führt den ES-Sondenspitzen 91 bis 96 Zerstäubungsgas zu. Alternativ kann die ES-Sondeneinheit 90 so konfiguriert werden, daß jede ES-Spitze 91 bis 96 mit einer individuellen Zerstäubungsgaszufuhr konfiguriert wird, die jeweils unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden können. Bei der schematisch in 5 dargestellten Ausführungsform können die ES-Spitzen 95 und 92 mit individuellen Eichlösungen gespeist werden, während den ES-Spitzen 91, 93, 94 und 96 getrennte Probenlösungen zugeführt werden. Bei dieser Anordnung können Massenspektren, die durch Elektrospray-Zerstäubung irgendeiner Probenlösung aufgenommen werden, interne Standard-Peaks aufweisen, die durch Einschalten der nächstbenachbarten ES-Spitze hinzugefügt werden, die mit Eichlösung gespeist wird. Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform können mehrere Probenlösungen mit geringer oder ohne wechselseitige Verunreinigung, die auftreten kann, wenn mehrere Proben nacheinander durch die gleiche ES-Sondenspitze der ES-Quelle zugeführt werden, schnell analysiert werden. Nach der Erfassung von MS-Daten durch Zerstäuben einer Probenlösung aus der ES-Spitze 96 gleichzeitig mit dem Zerstäuben einer Eichlösung aus der ES-Sondenspitze 95 kann die ES-Sondeneinheit 98 unter Verwendung der Einstellvorrichtung 97 so verschoben werden, daß die ES-Spitze 94 nahe der Mittellinie 115 der ES-Quelle angeordnet wird. Die ES-Spitze 95 kann zur Zerstäubung von Eichlösung gleichzeitig mit der Elektrospray-Zerstäubung einer Probenlösung aus der ES-Spitze 94 benutzt werden, um interne Standard-Peaks in dem aufgenommenen Massenspektrum der Probenlösung bereitzustellen. Ferner kann die Verschiebung der ES-Sondeneinheit benutzt werden, um die ES-Spitze 92 nahe der Mittellinie 115 der ES-Quelle anzuordnen und während der Elektrospray-Zerstäubung von Probenlösung aus einer der beiden Spitzen 91 oder 93 selektiv Eichlösung zu zerstäuben. Die lineare Konfiguration der ES-Spitzen der ES-Sonde 90 kann zu einer zweidimensionalen Spitzenanordnung mit automatischen x- und y-Positionsumsetzern extrapoliert werden. Außerdem können ES-Durchflußspitzen durch vorgefüllte Mikrospitzen ersetzt werden. Alternativ können alle Spitzen der ES-Sondeneinheit 90 benutzt werden, um Probenlösungen zu zerstäuben, und eine einzige außeraxiale ES-Sonde kann zur Elektrospray-Zerstäubung einer Eichlösung benutzt werden, wenn die Aufnahme eines Eichmassenspektrums mit externem Standard oder die Hinzufügung eines internen Standards zu dem aufgenommenen Massenspektrum der Probenlösung wünschenswert ist. Kilovolt-Potentiale können an die ES-Quellenelemente 110, 111 und 112 angelegt werden, um eine Elektrospray-Zerstäubung auszulösen, bei der die ES-Sondeneinheit 90 auf Massepotential betrieben wird. Alternativ können elektrische Kilovolt-Potentiale während des Elektrospray-Betriebs an die ES-Sondenspitzen 91 bis 96 angelegt werden. Die ES-Quelle 114 kann mit einem erhitzten Gegenstrom-Trocknungsgas konfiguriert werden, um die Verdampfung der durch Elektrosprayionisation erzeugten geladenen Tröpfchen zu unterstützen, die nacheinander oder gleichzeitig aus einer, zwei oder mehreren ES-Spitzen zerstäubt werden.
Die Positionen der ES-Sondenspitzen können entweder in Bezug aufeinander und auf den Kapillareintritt der ES-Quelle fixiert werden, oder die Spitzenpositionen können verstellbar sein. Wie in 1 dargestellt, sind die Positionen der ES-Spitzen 3 und 4 relativ zueinander fixiert, aber als Gruppe in x-Richtung und Drehrichtung um die Drehachse des Montageblocks der ES-Sonde 2 beweglich. Eine Alternative zu der Erfindung ist in 6 dargestellt, wo die ES-Sondeneinheiten 120 und 122 volle x-, y- und z-Positionseinstellungen für die ES-Spitzen 121 bzw. 123 aufweisen. Die ES-Sondeneinheit 122 ist parallel zur Mittellinie 131 der ES-Quelle 130 angeordnet. Der Winkel der Achse 124 der ES-Sondenspitze 123 bezüglich der Mittellinie 130 der ES-Quelle ist gleich null Grad, ϕ = 0°. In die Flüssigkeitszuflußröhre 129 der ES-Sondeneinheit 122 oder in die Eintrittsröhre 132 der ES-Sondeneinheit 120 mit voneinander unabhängigen Flüssigkeitsfördersystemen kann probenhaltige Lösung eingeleitet werden. Auf diese Weise können verschiedene Proben oder Gemische von Proben und/oder Lösungsmitteln gleichzeitig oder individuell zerstäubt werden. Flüssigkeitsfördersysteme können einschließen, sind aber nicht beschränkt auf Flüssigkeitspumpen mit oder ohne Einspritzsysteme, Trennsysteme, wie z. B. die Flüssigkeitschromatographie oder Kapillarelektrophorese, Spritzenpumpen, Druckbehälter, Schwerkraftspeisebehälter oder Lösungssammelbehälter. Während des Betriebs der ES-Quelle kann der von jeder ES-Sonde erzeugte Sprühnebel durch Einschalten des Flüssigkeitszuflusses mit Hilfe eines Lösungsfördersystems ausgelöst werden. Mit der geeigneten Konfiguration des Lösungssammelbehälters kann außerdem ein pneumatischer Zufluß von Zerstäubungsgas zur Auslösung der Elektrospray-Zerstäubung verwendet werden. Wenn keine Zerstäubungsunterstützung benutzt wird, kann die Elektrospray-Zerstäubung von einer der beiden ES-Spitzen 121 oder 123 eingeschaltet werden, indem die an einer ES-Spitze anliegende Spannung relativ zu der an den ES-Quellenelektroden 140, 141 und 142 anliegenden Spannung erhöht wird. Wenn zum Beispiel die an der Kapillareintrittselektrode 140, der Endplatte und dem Mundstück 141 und der Zylinderelektrode 142 anliegenden Spannungen auf –500, 0 bzw. +500 Volt eingestellt werden, kann die Elektrospray-Zerstäubung von der ES-Spitze 121 ausgelöst werden, indem die an der ES-Spitze 121 anliegende Spannung auf +5000 Volt erhöht wird. Die Elektrospray-Zerstäubung von der ES-Spitze 121 kann unterbrochen werden, indem das an der ES-Spitze 121 anliegende Potential auf 0 Volt gesetzt wird. Die Elektrospray-Zerstäubung von der ES-Spitze 123 bliebe mit einer geeigneten, an der ES-Spitze 123 anliegenden Spannung (annähernd 0 Volt) ausgeschaltet, so daß das elektrische Feld an der ES-Spitze 123 effektiv neutral ist. Die Elektrospray-Zerstäubung von der ES-Spitze 123 kann durch Anlegen von +5000 Volt an die ES-Spitze 123 eingeschaltet werden. Die Zufuhr von Zerstäubungsgas zu den ES-Spitzen 121 und 123 durch die Gasförderleitungen 136 bzw. 128 kann eingeschaltet werden, wenn Kilovolt-Potentiale an die ES-Spitzen angelegt werden, um die Bildung von geladenen Tröpfchen durch Elektrospray-Zerstäubung zu unterstützen. Der Zufluß von Zerstäubungsgas zu einer einzelnen ES-Spitze kann abgeschaltet werden, wenn die entsprechende Spannung an die ES-Spitze angelegt wird, um die Elektrospray-Schaltspannung abzuschalten, und Zerstäubungsgas würde das schnelle Ein- und Ausschalten der Elektrospray-Zerstäubung an einer ES-Spitze auch dann ermöglichen, wenn die probenhaltige Lösung eine Zeitlang weiter durch die Spitze fließen würde. Wie in 2 dargestellt wurde, wo ein Sammelbehälter als Lösungsquelle dient, kann alternativ der Flüssigkeitszufluß zur ES-Sondenspitze 123 oder 121 durch Ein- oder Ausschalten des Zerstäubungsgaszuflusses gesteuert werden. Bei eingeschaltetem Zerstäubungsgaszufluß wird durch den Venturi-Effekt an der ES-Sondenspitze Lösung aus dem Sammelbehälter zur ES-Sondenspitze gesaugt, wo sie zerstäubt wird. Falls die Elektrospray-Zerstäubung durch Zufuhr eines pneumatischen Zerstäubungsgaszuflusses zur ES-Sonde aufrechterhalten wird, kann ein einfaches und billiges Lösungsmittelfördersystem verwendet werden.
Die in 6 dargestellte Achse 137 der ES-Sondeneinheit 120 ist in einem Winkel von 70 Grad, ϕ₁₂₀ = 70°, zur Mittellinie 131 der ES-Quelle angeordnet. Die ES-Sondeneinheit 120 ist mit einer dreischichtigen ES-Sondenspitze 121 konfiguriert, die einen Probenlösungseinlaß 132, einen Lösungseinlaß 138 mit geschichteter Strömung und einen Zerstäubungsgaseinlaß 136 aufweist. Ein schematischer Querschnitt der ES-Sondenspitze 121 ist in 13 dargestellt. Die Flüssigkeitsprobe tritt durch die Transportleitung 132 in die Bohrung 88 der Röhre 80 der ersten Schicht ein. Eine zweite Lösung kann durch die Transportleitung 138 in den Ring 84 zwischen den Röhren 80 und 81 eingeführt werden, und diese Lösung bildet eine Mantelflüssigkeit, die am Austrittsende 86 im Bereich 87 die Probenlösung umgibt und sich mit ihr vermischt. Durch die Gasförderleitung oder Transportleitung 136 kann Zerstäubungs- oder Koronaunterdrückungsgas in den Ring 83 zwischen den Röhren 81 und 82 zur ES-Sondenspitze 121 eingeleitet werden. Die Flüssigkeitsschichtung von Lösungen im Bereich 87 an der Spitze von dreischichtigen ES-Sonden ist benutzt worden, um LC-, CE- oder CEC-Trennsysteme an ES-Quellen anzukoppeln. Beim Ankoppeln an CE-, CEC- oder LC-Säulen mit Mikrobohrung kann die Probeneinleitungsröhre 80 tatsächlich die CE-, CEC- oder LC-Säule selbst sein. Der Lösungszufluß in der zweiten Schicht kann außerdem benutzt werden, um der Probenlösung, die aus der Röhre 86 der ES-Sondenspitze 121 austritt, eine Eichverbindung zuzusetzen. Das resultierende, von einem derartigen gemischten Lösungs-Sprühnebel aufgenommene Massenspektrum würde einen internen Standard enthalten. Der Eichlösungszufluß könnte durch Ein- oder Ausschalten des Flüssigkeitsfördersystems, das Lösung durch die Transportleitung 138 zuführt, gestartet oder gestoppt werden. Das Einleiten einer Eichlösung auf diese Weise vermeidet eine Verunreinigung der ursprünglichen Probenlösungsquelle, erfordert aber immer noch das Vermischen von Lösungen im Bereich 87 vor dem Zerstäuben. Die Eichkomponenten in dem entstehenden Gemisch können die Elektrospray-Ionisationsausbeute der vorhandenen Probenverbindungen beeinflussen und auf diese Weise eine Verzerrung der Peakhöhe in dem aufgenommenen Massenspektrum verursachen. Die relative Anordnung der Austrittsenden der Röhren 80 und 81 kann die relative Intensität von Ionenpopulationen beeinflussen, die durch Schichtung aus den beiden Lösungen entstehen, die in dem Elektrospray-Prozeß erzeugt werden. Der geschichtete Flüssigkeitszufluß kann außerdem zum Einbringen eines anderen Lösungsmittelsystems benutzt werden, um Wechselwirkungen zwischen Ionen und neutralen Teilchen in einem Sprühnebelgemisch aus mehreren Sonden zu untersuchen. In der flüssigen Phase kann unter Verwendung der in 13 dargestellten dreischichtigen Sondenspitzeneinheit eine Auswahl von Lösungszusammensetzungen kombiniert werden, wenn dies für eine Analysenanwendung erforderlich ist. Eine vierschichtige Variante der in 13 dargestellten dreischichtigen Sonde kann so betrieben werden, daß durch Trennung der flüssigen Lösungsschichten mit Zerstäubungs- oder Koronaunterdrückungsgas keine Vermischung von Flüssigkeiten auftritt. Zum Beispiel kann in der Ausführungsform mit vierschichtiger Sondenspitze flüssige Lösung durch die innerste Röhre eins zugeführt werden, Zerstäubungsgas kann durch den Ring zwischen den Röhren eins und zwei zugeführt werden, eine zweite flüssige Lösung kann durch den Ring zwischen den Röhren zwei und drei zugeführt werden, und ein Zerstäubungsgas kann durch den Ring zwischen den Röhren drei und vier zugeführt werden. Alternativ kann Gas durch die innerste Röhre eins mit einer Schichtung Flüssigkeit, Gas, Flüssigkeit zugeführt werden. Es können drei oder mehr flüssige Lösungen geschichtet werden, wobei einige von den Lösungen, die durch getrennte Schichten zugeführt werden, ähnlich wie bei dem in 13 dargestellten Vermischen von Lösungen bei ihren Austritt aus der geschichteten Spitze im flüssigen Zustand vermischt werden. Der geschichtete Flüssigkeitszufluß ermöglicht das Einleiten zusätzlicher Lösungen durch eine oder mehrere Elektrospray-Sonden und kann als Mittel zur Kopplung von ES mit einem oder mehreren Trennsystemen dienen, wie z. B. CE, CEC und LC.
Die ES-Sondenspitze 123 ist als zweischichtige Sonde konfiguriert, dargestellt in 12, wobei Eichlösung 145 aus einem Sammelbehälter 144 zugeführt wird. Mit geringem oder ohne Arbeitsdruck oder Anwendung von Schwerkraftspeisung kann Eichlösung 145 durch die an der ES-Sondenspitze 123 angreifende Venturi-Saugwirkung des Zerstäubungsgases aus dem Sammelbehälter 144 angesaugt werden. Bei Anwendung eines Zerstäubungsgaszuflusses durch die Gaszuflußröhre 128 kann Eichlösung 145 aus der ES-Spitze 123 zerstäubt werden. Durch Anlegen eines Arbeitsdrucks an den Sammelbehälter 144, durch Schwerkraftzuführung vom Behälter 144 oder durch Einschalten der Zerstäubungsgas-ES-Sondenspitze 123 kann die Lösungszuflußröhre 139 anfänglich mit Lösung gefüllt werden. Sobald die Lösungszuflußröhre 129 und die innere Röhre der ES-Spitze 123 mit Eichlösung gefüllt sind, wird ein etwa vorhandener Arbeitsdruck in dem angeschlossenen Sammelbehälter entspannt, und bei fehlender Schwerkraftzuführung kann der Flüssigkeitszufluß durch die Lösungszuflußröhre 129 gestartet und gestoppt werden, indem der Zerstäubungsgaszufluß zur ES-Spitze 123 ein- und ausgeschaltet wird. Individuell oder gleichzeitig mit der Elektrospray-Zerstäubung einer Probenlösung aus der ES-Sondenspitze 121 kann selektiv Eichlösung aus der ES-Sondenspitze 123 zerstäubt werden. Alternativ kann Lösung mittels einer Spritzenpumpe, eines Flüssigkeitschromatographiesystems oder anderer Flüssigkeitszuführungssysteme der ES-Sondenspitze 123 zugeführt werden. Der Lösungszufluß zur ES-Sondenspitze 123 kann dann ein- oder ausgeschaltet werden, indem der Lösungsmittelzufluß durch das Fördersystem ein- oder ausgeschaltet wird.
Die x-y-z- und Winkelpositionen der ES-Sondenspitzen 121 und 123 bezüglich der Achse 131 der ES-Quelle und des Kapillareintritts 148, wie in 6 dargestellt, können so eingestellt werden, daß die ES-Leistung beim individuellen Zerstäuben aus einzelnen ES-Sonden oder beim gleichzeitigen Zerstäuben aus zwei ES-Sonden optimiert wird. Die Drehungsposition der ES-Spitze 121 um die Achse 137 der ES-Sondeneinheit wird mit Stellknöpfen 133 und 134 eingestellt. Die Position der ES-Spitze 121 entlang der Achse der ES-Spitze 121 wird durch den Stellknopf 135 eingestellt. Entsprechend wird die Drehungs- und Achsenposition der ES-Spitze 123 mit den Stellknöpfen 125, 126 bzw. 127 eingestellt. Zur Optimierung der ES-Leistung für gegebene Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten und Lösungs- oder Probentypen kann eine Einstellung der ES-Sondenspitzenpositionen erforderlich sein. Sobald die Sondenpositionen für individuelles oder gleichzeitiges Zerstäuben optimiert sind, können sie während des ES-Betriebs fixiert bleiben. Für die in den 1 und 6 dargestellten Ausführungsformen ist ein Teil jeder ES-Sondeneinheit außerhalb des Gehäuses der ES-Quellenkammer angeordnet. Dadurch wird eine volle Einstellung der x-y-z- und Winkelpositionen während des Betriebs der ES-Quelle ermöglicht, um eine optimale Leistung zu erzielen. Die in 6 schematisch dargestellten ES-Sondeneinheiten 120 und 122 ermöglichen außerdem die Einstellung der relativen Austrittsspitzenpositionen von geschichteten Röhren. Zum Beispiel wird durch Verstellen der Mutter 149 die Austrittsposition 86 der inneren Röhre 80, wie in 13 dargestellt, entlang der Achse der ES-Sondenspitze 121 gegenüber den Austrittspositionen der Röhren der zweiten und dritten Schicht verschoben. Die relative Position des Austrittsendes 73 der innersten Röhre, wie in 12 dargestellt, kann mit Hilfe der Mutter 150 verstellt werden, um die Zerstäubungsgasleistung an der ES-Spitze 123 zu optimieren. Diese Einstellungen der ES-Spitzen ermöglichen die Optimierung der Spitzenpositionen von geschichteten Flüssigkeitszufluß- und/oder Gaszerstäubungsröhren während des Betriebs der ES-Quelle. Durch die ES-Sondenspitzen 121 und 123 können während der gleichzeitigen Elektrospray-Zerstäubung aus beiden ES-Sondenspitzen Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten gefördert werden. Der für ES-Anwendungen verwendete Lösungsdurchflußgeschwindigkeitsbereich erstreckt sich von weniger als 25 nl/min bis zu mehr als 2 ml/min. Für einen Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeitsbereich von 25 bis 1000 nl/min kann eine einschichtige Durchfluß- oder auswechselbare Elektrospray-Mikrosondenspitze als Ersatz der zweischichtigen ES-Sondenspitze 123 in der ES-Quelle 130 konfiguriert werden. Nicht unterstützter Elektrospray-Betrieb kann von ES-Sondenspitzen individuell oder gleichzeitig mit pneumatisch unterstützten ES-Sonden durchgeführt werden. Zwei oder mehr durch pneumatische Zerstäubung unterstützte ES-Sonden, die mit voller Einstellung der Spitzenposition konfiguriert sind, können gleichzeitig in einer ES-Kammer betrieben werden. Kombinationen von einschichtigen, zweischichtigen und dreischichtigen ES-Sonden können ebenfalls konfiguriert und gleichzeitig in einer einzigen ES-Kammer betrieben werden.
Die schematisch in 6 dargestellte ES-Quelle 130 ist mit zwei ES-Sonden mit unabhängig einstellbaren ES-Spitzenpositionen konfiguriert. Die Achse 124 der ES-Sondeneinheit 122 ist entlang der Mittellinie 131 der ES-Quelle positioniert, wobei die ES-Sondenspitze 123 entlang der Mittellinie 131 der ES-Quelle in einem Abstand Z₁ von der Vorderfläche 149 des Endplattenmundstücks angeordnet ist. Die Achse 137 der ES-Sondeneinheit 120 ist in einem Winkel ϕ₁₂₀ = 70 Grad zur Mittellinie 131 der ES-Quelle angeordnet. Die Spitze 121 der ES-Sondeneinheit 120 ist in einem axialen Abstand Z₂ von der Vorderfläche 149 des Endplattenmundstücks und in einem radialen Abstand r₂ von der Mittellinie 131 der ES-Quelle unter einem Radialwinkel von θ₁₂₀ = 0 Grad angeordnet. Der Winkel θ_i ist als Radialwinkel um die Mittellinie 131 definiert, gesehen in Richtung des Gasdurchflusses durch die Kapillare oder in Richtung der positiven z-Achse, wie in 1 dargestellt. Die 12-Uhr-Position oberhalb der Mittellinie 131 ist als null Grad definiert, wobei der Winkel in Uhrzeigerrichtung auf 360° zunimmt. Mit den Einstellungen Z₁ = 2 cm, Z₂ = 1,5 cm und r₂ = 1,5 cm können Flüssigkeiten mit höheren Durchflußgeschwindigkeiten durch die ES-Sondenspitze 121 eingeleitet werden, und bei einer Lösung, die Eichverbindungen enthält, können Flüssigkeiten mit niedrigeren Durchflußgeschwindigkeiten durch die ES-Sondenspitze 123 eingeleitet werden. Beide ES-Sondenspitzen 121 und 123 können für die angegebenen Spitzenpositionen und -winkel mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung betrieben werden. Beim Zerstäuben von Flüssigkeiten mit höheren Durchflußgeschwindigkeiten aus der ES-Sondenspitze 123 kann der Achsenwinkel ϕ₁₂₂ der Sondenspitze bezüglich der Mittellinie 131 der ES-Quelle durch Drehen der Stellknöpfe 125 und/oder 126 vergrößert werden. Alternativ kann die ES-Sondeneinheit 122 außerhalb der Mittellinie 131 der ES-Quelle angeordnet werden, aber in einer zur Mittellinie 131 annähernd parallelen Richtung zerstäuben. Je nach dem konkreten Analysenproblem, das eine ES MS-Analyse oder eine ES MS/MSⁿ-Analyse erfordert, können mehrere ES-Sonden in der ES-Quelle angeordnet werden, um die Leistung für individuellen oder gleichzeitigen Zerstäubungsbetrieb zu optimieren.
In den 7a bis 7c sind Massenspektren dargestellt, die von einer ES-Quelle mit Doppelsonde aufgenommen wurden, die ähnlich wie die in 6 dargestellte ES-Quelle konfiguriert ist. 7a zeigt ein Massenspektrum einer Leucinenkephalin enthaltenden Probenlösung in Methanol:Wasser im Verhältnis 1:1, die mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung bei einer Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit von 100 μl/min aus der ES-Sondenspitze 123 in der Doppelsonden-ES-Quelle 130 mittels Elektrospray zerstäubt wurde. In dem aufgenommenen Massenspektrum 150 dominiert der protonierte m/z-Peak 153 von Leucinenkephalin. Während der Aufnahme des in 7a dargestellten Massenspektrums 150 floß keine Lösung durch die ES-Sondenspitze 121 der außeraxialen Sonde. Das in 7b dargestellte Massenspektrum 151 wurde während einer Elektrospray-Zerstäubung mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung einer Eichlösung von der ES-Sondenspitze 121 aufgenommen, die in der Doppelsonden-ES-Quelle 130 konfiguriert ist. Die Eichlösung enthielt die Verbindungen mit bekanntem Molekulargewicht Trityrosin (50 pmol/μl) und Hexatyrosin (50 pmol/μl) in einer 80:20-Lösung von Wasser:Isopropanol mit Zuführung von 2% Propionsäure aus einem Probenbehälter mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 5 μl/min. Der Eichlösungszufluß wurde hauptsächlich durch die Venturi-Kraft des pneumatischen Zerstäubungsgasdurchflusses an der ES-Spitze 121 angetrieben. Die Hauptpeaks in dem Massenspektrum 151 sind protonierte Molekülionen von Trityrosin 154 und Hexatyrosin 155. Während der Aufnahme des in 7b dargestellten Eichspektrums 151 floß keine Lösung durch die ES-Sondenspitze 123. 7c zeigt das Massenspektrum 152, das während der gleichzeitigen Zerstäubung von Eich- und Probenlösungen aus den ES-Sondenspitzen 121 bzw. 123 aufgenommen wurde. Die Peaks 156 und 158 von protonierten Molekülionen, die aus der ES-Zerstäubung der Eichlösung resultieren, können als interner Standard benutzt werden, um die Genauigkeit der berechneten Massenzuordnung des Leucinenkephalin-Peaks 157 der Probe oder des Molekulargewichts einer anderen unbekannten Verbindung zu verbessern. Wie in den 4a bis 4c gezeigt wurde, wird beim Vergleich der Zerstäubung aus Einzel- und Doppelsonden ein geringer Signalverlust beobachtet. Die Positionen der ES-Sondenspitzen 121 und 123 wurden bei der Aufnahme der in 7 dargestellten Massenspektren 150, 151 und 152 nicht verändert.
Für den Fachmann ist offensichtlich, daß in einer Atmosphärendruck-Ionenquelle beliebig viele Kombinationen von mehreren Elektrospray-Sondenspitzenpositionen konfiguriert werden können, wobei:
die Elektrospray-Spitzenwinkel (ϕ₁, ϕ₂, ..., ϕ_N) im Bereich von ϕ_i = 0° bis 180° liegen können,
die Elektrospray-Spitzenpositionen (r₁, θ₁, z₁), (r₂, θ₂, z₂), ..., (r_N, θ_N, z_N) Werte aufweisen können, wobei r_i gleich einem beliebigen Abstand innerhalb der ES-Kammer, θ_i = 0° bis 360°, gemessen in Uhrzeigerrichtung, und z_i gleich einem beliebigen Abstand innerhalb der ES-Kammer sein kann, und
der relative Radialwinkelabstand (θ₁–θ₂), ..., (θ₁–θ_N) für zwei beliebige ES-Sondenspitzen i und k im Bereich von θ_i–θ_k = 0° bis 360° liegen kann.
Elektrospray-Sondeneinheiten können mit zwei oder mehr parallelen Spitzen oder mit Einzelspitzen konfiguriert werden. Positionen von ES-Sondenspitzen können verstellbar oder in der ES-Kammer fixiert sein. Die 1 und 6 zeigen zwar Elektrospray-Quellen, die mit einer außeraxialen ES-Sondeneinheit konfiguriert sind, aber es können auch mehrere außeraxiale ES-Sondeneinheiten mit unterschiedlichen Winkeln θ_i in einer ES-Kammer konfiguriert werden, die außerdem eine ES-Sondeneinheit enthalten kann, die nahe der Mittellinie der ES-Quelle angeordnet ist. Außerdem können einzelne Elektrospray-Sondenspitzen mit irgendeiner der folgenden ES-Spitzentypen konfiguriert werden, sind aber nicht darauf beschränkt: einer einschichtigen Elektrospray-Sondenspitze, einer auswechselbaren Ektrospray-Mikrospitze, einer Elektrospray-Durchflußmikrospitze, einer durch pneumatische Zerstäubung unterstützten Elektrospray-Spitze mit oder ohne Flüssigkeitsschichtströmung, einer Elektrospray-Spitze mit Ultraschallzerstäuber-Unterstützung oder einer beheizten Elektrospray-Spitze. Jede beliebige Kombination von ES-Sondenspitzentypen kann in einer ES-Quelle konfiguriert und individuell oder gleichzeitig betrieben werden. ES-Sondenspitzen können so konfiguriert werden, daß sie durch die Wand der ES-Kammer hindurchgehen, oder können völlig innerhalb der ES-Kammer montiert werden.
8 zeigt ein Schema einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, wobei innerhalb der ES-Quelle 160 drei ES-Sonden konfiguriert sind. Die Elektrospray-Quelle 160 enthält eine Zylinderelektrode 162, eine dielektrische Kapillare 163, im Gegenstrom fließendes Trocknungsgas 167, ein Gasheizelement 168, eine Endplattenelektrode 165 und ein daran befestigtes Endplattenmundstück 166. Alternativ können eine nicht dielektrische Kapillare, eine beheizte Kapillare, eine Öffnung in einer flachen Platte oder eine Düse als Öffnung ins Vakuum konfiguriert sein, welche die dielektrische Kapillare 163 ersetzt. Mehrere ES-Quellensonden können mit unterschiedlichen Anordnungen der Trocknungsgasfließrichtung bezüglich der Achse der ES-Quelle und der Achse der Öffnung ins Vakuum konfiguriert sein, wie z. B. den Anordnungen, die bei "z-Zerstäubungs-" oder "Pfefferstreuer-"Geometrien der Elektrospray-Quelle verwendet werden. ES-Sondeneinheiten 170, 171 und 172 sind jeweils mit x-y-z- und Winkelpositionseinstellung der ES-Sondenspitzen 173, 174 bzw. 175 in der ES-Quellenkammer 161 montiert, wie weiter oben für die ES-Sondeneinheiten 120 und 122 in 6 beschrieben wurde. Bei der in 8 dargestellten Ausführungsform können die x-y-z- und Winkelposition der ES-Sondenspitzen 173, 174 und 175 während der Leistungsabstimmung der Elektrospray-Quelle eingestellt werden. Jede ES-Sondenspitzenposition kann so eingestellt werden, daß beim Betrieb einer Einzelsonde oder beim gleichzeitigen Betrieb mehrerer Sonden die ES-MS- oder ES-MSⁿ-Leistung für einen großen Kombinationsbereich von Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten und Lösungszusammensetzungen optimiert wird. Sobald die Positionen der ES-Sondenspitzen 173, 174 und 175 während der Abstimmung der ES-MS-Betriebs optimiert sind, ist während des Betriebs der ES-Quelle und der MS-Datenerfassung keine weitere Einstellung erforderlich. Die ES-Sondeneinheiten 170 und 172 sind jeweils mit dreischichtigen ES-Sondenspitzen 173 bzw. 175 konfiguriert, wie in 13 dargestellt. Die ES-Sondeneinheit 171 ist mit einer zweischichtigen ES-Spitze 174 konfiguriert, wie in 12 dargestellt. Durch Elektrospray-Zerstäubung kann Lösung aus den ES-Sondeneinheiten 170 und 172 mit oder ohne pneumatische Zerstäubungsunterstützung und/oder geschichtete Flüssigkeitsströmung zerstäubt werden. Die Positionen der ES-Spitzen 173, 174 und 175 sind Z₁₇₃, r₁₇₃, Z₁₇₅, r₁₇₅ bzw. Z₁₇₄, wobei die ES-Spitzen 173 und 175 auf Zerstäubungswinkel ϕ₁₇₃ bzw. ϕ₁₇₅ und Radialwinkel θ₁₇₃ bzw. θ₁₇₅ eingestellt sind. Als in 8 dargestellte Beispiele sind die ES-Sondenspitze 173 auf einen Winkel von +60 Grad (ϕ₁₇₃ = +60°) und die ES-Sondenspitze 175 auf einen Winkel von –60 Grad (ϕ₁₇₅ = –60° oder +300 Grad) bezüglich der Mittellinie 177 der ES-Quelle eingestellt. Der zwischen den ES-Sondenspitzen 173 und 175 eingeschlossene Winkel (ϕ₁₇₃–ϕ₁₇₅) ist in der dargestellten Ausführungsform gleich 120 Grad, jedoch kann dieser eingeschlossene Winkel von null Grad bis 180 Grad variieren. Der relative Radialwinkelabstand zwischen den ES-Sondenspitzen 173 und 175 (θ₁₇₃–θ₁₇₅) ist gleich 180 Grad. Die ES-Sondenspitze 174 ist so positioniert, daß ihre Achse auf der Mittellinie 177 der ES-Quelle liegt. Der relative Winkel zwischen der ES-Sondenspitze 173 bzw. 175 und der ES-Sondenspitze 174 beträgt 60 Grad. Die relativen Winkel zwischen allen gleichzeitig in der ES-Quellenkammer 161 montierten ES-Sondenspitzen können je nach der gerade durchgeführten Analysenanwendung von nahe null bis über 180 Grad variieren. Der Radialwinkelabstand der Sonden kann im Bereich von null bis 360 Grad liegen. Mehrere ES-Sonden können alternativ an der Rückwand 178 der ES-Quelle montiert werden, wie in 1 dargestellt, oder durch die Seitenwände der ES-Kammer 161 eingesetzt werden, wie in 8 dargestellt, jeweils mit festen Positionen oder individuellen Positionseinstellvorrichtungen. Eine oder mehrere ES-Sonden können an der Rückwand montiert werden, wie in 1 dargestellt, oder an der Rückwand 178 montierte ES-Sondeneinheiten können zusammen mit einer oder mehreren ES-Sondeneinheiten konfiguriert werden, die durch eine oder mehrere Seitenwände der ES-Kammer 161 hindurchgehen, wie in 8 dargestellt.
Ein Teil der Ionen, die durch die gleichzeitige Elektrospray-Zerstäubung von Lösungen aus mindestens zwei von den ES-Sondenspitzen 173, 174 und/oder 175 erzeugt werden, werden durch die Kapillaröffnung 164 in das Vakuum gespült, wo sie massenanalysiert werden. Mit den geeigneten Flüssigkeitszuflußsystemen kann der Lösungsfluß zu den ES-Sondenspitzen 173, 174 oder 175 unabhängig von dem geschichteten Flüssigkeitszufluß oder Zerstäubergaszufluß zu irgendeiner gegebenen ES-Sondenspitze ein- oder ausgeschaltet werden. Zum Beispiel kann die Elektrospray-Zerstäubung aus der ES-Sondenspitze 173 abgeschaltet werden, wenn der Zufluß von Probenflüssigkeit durch die Leitung 179 zur ES-Sondeneinheit 170 abgeschaltet würde, unabhängig davon, ob der Zufluß von Probenflüssigkeit durch die Leitung 180 zur ES-Sondeneinheit 172 eingeschaltet bleibt. Der Zufluß von Zerstäubergas zur ES-Sondeneinheit 170 durch die Leitung 180 kann eingeschaltet bleiben, unabhängig vom Durchflußzustand der Probenlösung durch die Leitung 179. Wenn der Zufluß von Zerstäubergas eingeschaltet bleibt, dann bleiben auch bei abgeschaltetem Lösungsdurchfluß durch die ES-Sonde 170 die optimalen Fließeigenschaften des Trocknungsgases im Ionenmischbereich 182 erhalten, wo das Zerstäubungsgas von den ES-Sonden und der Gegenstom-Gasfluß 183 von der ES-Quelle aufeinandertreffen. Nach Optimierung des Gleichgewichts des Gaszuflusses in den Bereich 182 kann der Gaszufluß in diesen Bereich auch dann konstant bleiben, wenn der Probendurchfluß durch eine oder mehrere ES-Sonden einzeln oder gleichzeitig eingeleitet wird. Eine optimale ES-MS-Leistung kann erzielt werden, wenn mehrere Zerstäubungsgasdurchflüsse auch dann eingeschaltet werden, wenn Kombinationen von Probendurchflüssen durch mehrere ES-Sondenspitzen unabhängig voneinander ein- und ausgeschaltet werden. Alternativ kann der Gas- und Flüssigkeitszufluß zur ES-Sondenspitze 175 abwechselnd eingeschaltet werden, wenn der Gas- und Flüssigkeitszufluß zur ES-Sondenspitze 173 abgeschaltet wird. Der Flüssigkeits- und Gasdurchfluß durch die ES-Spitze 174 kann während der Zerstäubung von Probenlösung aus einer der beiden ES-Sondenspitzen 173 oder 175 eingeschaltet bleiben. Bei der im 8 schematisch dargestellten Ausführungsform befinden sich die ES-Sondenspitzen 173 und 175 in Positionen, die radialsymmetrisch zur Position der ES-Sondenspitze 174 sind. Der Gasdurchfluß durch die ES-Sondenspitzen 173 und 175 kann so eingestellt werden, daß er im Mischungsbereich 182 symmetrisch und gleich groß ist, wenn die Flüssigkeits- und Gaszuflüsse zu den ES-Sondenspitzen 173 und 175 abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden. Die relativen Positionen jeder Sonde können auch so eingestellt werden, daß die Leistung optimiert wird, wenn Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Durchflußgeschwindigkeit durch die ES-Sondenspitzen 173 und 175 abgegeben werden. Im Falle abwechselnder Elektrospray-Zerstäubung durch die ES-Sondenspitzen 173 und 175 kann Eichlösung durch die ES-Sonde 174 gefördert werden, um bei individueller oder simultaner Zerstäubung aus den ES-Sondenspitzen 173 und 175 in dem aufgenommenen Massenspektrum einen internen Standard bereitzustellen. Wenn in der API-Quelle eine beheizte Kapillare konfiguriert wird, kann ein erhitzter Gegenstrom-Gasdurchfluß 183 erforderlich sein oder nicht. Teilweise verdampfte geladene Flüssigkeitströpfchen, die in eine erhitzte Kapillare eingetragen werden, unterliegen auf dem Weg zum Vakuum einer weiteren Verdampfung. Ionen, die aus mehreren Lösungsquellen erzeugt werden, vermischen sich im Teilvakuum oder im Vakuum vor der Massenanalyse. Durch Einfangen von Ionen, die von verschiedenen Elektrospray-Sonden erzeugt werden, in dreidimensionalen Ionenfallen oder mehrpoligen Ionenführungen, die im Vakuum auch als zweidimensionale Ionenfallen betrieben werden, können Ionengemische gebildet werden. Ionengemische in dreidimensionalen und zweidimensionalen Ionenfallen können durch Einfangen von Ionen gebildet werden, die durch simultane oder individuelle aufeinanderfolgende Elektrospray-Zerstäubung von mehreren ES-Sonden erzeugt werden.
Individuelle Trennsysteme, wie z. B. LC, CE oder CEC (Flüssigkeitschromatographie, Kapillarelektrophorese oder kapillarelektrophoretische Chromatographie), können als Lösungszuflußsysteme zu verschiedenen, in einer ES-Kammer konfigurierten ES-Sonden dienen. Mehrere ES-Sonden, die in einer Elektrospray-Ionenquelle konfiguriert sind, ermöglichen, daß ein einziges ES-Massenspektrometer als Detektor für mehrere Trennsysteme dient, ohne daß die Elution von Proben durch eine gemeinsame Sonde geschaltet werden muß. Eine gemeinsame ES-Sonde kann nicht optimal konfiguriert werden oder auch nur mit jedem Trennsystem kompatibel sein, das zusammen mit der ES-Quelle konfiguriert wird. Durch mehrere ES-Sonden wird eine wechselseitige Verunreinigung von einer Probeninjektion zur nächsten vermieden, die von individuellen Trennsystemen zugeführt wird. Die räumliche Trennung von Verbindungen in Lösung ist im allgemeinen auf den langsamen Ablauf einer LC-, CE- oder CEC-MS-Analyse zurückzuführen, besonders bei Verwendung eines Massenspektrometers, das zu einer schnellen Datenerfassung fähig ist, wie z. B. eines Laufzeit-Massenspektrometers. Durch Verwendung mehrerer ES-Sonden in Kombination mit einer effizienten manuellen oder automatischen Probeneinleitung wird der Analysendurchsatz ohne Risiko eines Leistungsverlusts durch wechselseitige Probenverunreinigung erhöht. Das Massenspektrometer, das für den Betrieb im MS- oder MS/MSⁿ-Modus mit mehreren Trennsystemen konfiguriert ist, kann als Detektor für einen großen Bereich chemischer Analysen dienen, die im manuellen oder automatischen Betrieb ausgeführt werden, ohne daß Bauelemente ausgewechselt oder eingestellt werden müssen. Eine Ausführungsform mit mehreren Trennsystemen, die mit einer einzigen ES-Quelle gekoppelt sind, ist schematisch in 8 dargestellt. Ein erstes Elutionsgradientchromatographiesystem 184 weist auf: eine LC-Gradientenpumpe 185, ein Einspritzventil 186, ein manuelles oder automatisches Einspritzsystem 187, eine Flüssigkeitschromatographiesäule 188, ein Umschaltventil 191 und eine Verbindungsleitung 180 zur ES-Sondeneinheit 172. Entsprechend weist ein zweites LC-Elutionsgradientchromatographiesystem 194 eine LC-Gradientenpumpe 195, ein Einspritzventil 196, ein manuelles oder automatisches Einspritzsystem 197, eine Flüssigkeitschromatographiesäule 198, ein Umschaltventil 199 und eine Verbindungsleitung 179 zur ES-Sondeneinheit 170 auf. Der Mantelflüssigkeitszufluß kann durch die Transportleitung 192 zur ES-Sondeneinheit 172 und durch die Verbindungsleitung 201 zur ES-Sondeneinheit 170 gefördert werden. Zerstäubungsgas wird durch die Leitungen 193 und 181 zu den ES-Sondeneinheiten 172 bzw. 170 gefördert. In der dargestellten Konfiguration könnte der folgende Arbeitsablauf angewandt werden, um den Probendurchsatz bei einer LC-MS-Analyse unter Verwendung eines Elektrospray-Massenspektrometer-Detektors zu verdoppeln.
Angenommen, bei jedem LC-MS-Durchgang wird Eichlösung kontinuierlich aus der ES-Sondenspitze 174 zerstäubt, während MS-Daten erfaßt werden. Der LC-MS-Analysenablauf beginnt damit, daß das Ventil 191 so geschaltet wird, daß von der LS-Gradientenpumpe 185 geförderte Lösung durch die Leitung 189 gelenkt wird, während keine Probenlösung zur ES-Sondeneinlaßleitung 180 gelenkt wird. Wenn das Ventil 191 in dieser Schaltstellung steht, kann die Säule 188 gespült oder nach einem LC-Gradientendurchlauf regeneriert werden, ohne eine Verunreinigung in die ES-Quelle 160 einzubringen. Der pneumatische Zerstäubungsgaszufluß zur ES-Sondenspitze 175 kann eingeschaltet werden oder nicht, je nachdem, wie die Gasdurchflüsse im Mischungsbereich 182 ursprünglich aufeinander abgestimmt werden. Das Ventil 199 wird so geschaltet, daß von der LC-Gradientenpumpe 195 geförderte Lösung in die Transportleitung 179 zur ES-Sondeneinheit 170 fließt und an der ES-Sondenspitze 173 austritt. Die LC-Säule 198 ist regeneriert oder gespült worden, und die von der LC-Pumpe 195 geförderte Lösungszusammensetzung ist die Lösung, die für die Einleitung eines LC-Gradientendurchgangs benötigt wird. Aus dem manuellen oder automatischen Einspritzsystem 197 wird eine Probe in das Ventil 196 eingespritzt, und eine LC-Trennung wird eingeleitet, wenn das Einspritzventil 196 von Last auf Durchlauf geschaltet und die injizierte Probe in die Säule 198 eingebracht wird. Zusätzlich zu der Probenlösung wird der ES-Sondenspitze 173 Zerstäubungsgas und, falls erforderlich, eine geschichtete Flüssigkeitsströmung zugeführt. Während des Ablaufs der LC-Elutionsgradient-Trennung durch die Säule 198 durchlaufen aus der Säule 198 eluierte Komponenten das Ventil 199 und die Leitung 179, wo sie aus der Spitze 173 durch Elektrospray zerstäubt werden. Ein Teil der Ionen, die während des Elektrospray-Ionisationsvorgangs aus der Probenlösung erzeugt werden, wird anschließend massenanalysiert. Während und vor Beendigung des analytischen LC-Gradientendurchlaufs, der in der LC-Säule 198 auftritt, wird die Säule 188 gespült, regeneriert oder wieder ins Gleichgewicht gebracht, und der Lösungsgradient wird für eine weitere LC-Elutionsgradient-Trennung zurückgesetzt. Wenn der LC-Gradientendurchlauf durch die Säule 198 abgeschlossen ist, wird das Ventil 199 so geschaltet, daß das Eluat aus der LC-Säule 198 durch die Leitung 202 und nicht durch die Leitung 179 fließt. Alternativ kann ein zusätzlicher Lösungsmittelzufluß durch die Leitung 200 und das Ventil 199 in dieser Schaltstellung der Leitung 179 zugeführt werden, um die Leitung 179 vor Beginn des LC-Gradientendurchlaufs durch die ES-Sondeneinheit 172 zu spülen. Wenn das Ventil 199 so geschaltet wird, daß der Durchfluß durch die Säule 198 zur Leitung 202 umgeleitet wird, dann wird das Ventil 191 so geschaltet, daß der aus der Säule 188 austretende Fluß mit der Leitung 180 und der ES-Sondeneinheit 172 verbunden wird. Wenn der pneumatische Zerstäubungsgaszufluß zur ES-Sonde 172 während des LC-Gradientendurchlaufs durch die Säule 198 abgeschaltet wurde, wird er zu diesem Zeitpunkt wieder eingeschaltet. Das durch die Leitung 181 der ES-Sondeneinheit 170 zugeführte Zerstäubungsgas kann eingeschaltet bleiben oder abgeschaltet werden, je nachdem, wie das Zerstäubungsgas-Gleichgewicht im Bereich 182 optimiert worden ist. Eine Probe wird mit dem manuellen oder automatischen Einspritzsystem 187 in das Einspritzventil 186 injiziert, und eine LC-Elutionsgradient-Trennung beginnt mit dem LC-System 184, sobald das Ventil 186 von Injektion auf Durchlauf geschaltet wird. Aus der Säule 188 eluierte probenhaltige Lösung wird durch die Leitung 180 zur ES-Sondenspitze 175 gefördert und durch Elektrospray-Zerstäubung in die ES-Kammer 161 eingebracht. Ein Teil der Probenionen, die durch den Elektrospray-Prozeß erzeugt werden, wird durch die Öffnung 164 in das Vakuum gesaugt, wo sie massenanalysiert werden. Sobald der LC-Gradientendurchlauf durch die LC-Säule 188 abgeschlossen ist, wird das Ventil 191 wieder so geschaltet, daß der Lösungsdurchfluß von der LC-Säule 188 durch die Leitung 189 gelenkt wird, und der oben beschriebene Zyklus beginnt von neuem. Der Lösungsdurchfluß kann durch die Leitung 190 zur ES-Sondeneinheit 172 gefördert werden, um vor dem Auslösen des nächsten Gradientendurchlaufs durch die LC-Säule 198 die Leitung 180 zu spülen.
Das oben beschriebene Beispiel eines Analysenablaufs weist eine Umschaltung zwischen zwei LC-Trennsystemen mit Verwendung eines ES-MS-Detektors auf, um den Probendurchsatz zu erhöhen. Während eine LC-Säule nach einem LC-Durchlauf gespült wird, wird unter Verwendung eines zweiten LC-Trennsystems eine analytische Trennung durchgeführt. Probenlösung vom LC-System 194 wird durch die ES-Sondeneinheit 170 zur ES-Quelle 160 gefördert, und Probenlösung vom LC-Trennsystem 184 wird durch die ES-Sondeneinheit 172 zur ES-Quelle 160 gefördert. Durch die ES-Sondeneinheit 171 kann gleichzeitig mit der Elektrospray-Zerstäubung eine der beiden LC-Trennlösungen Eichlösung zur ES-Quelle 160 gefördert werden, um ein Ionengemisch zu erzeugen. Ein von dem entstehenden Ionengemisch aufgenommenes Massenspektrum enthält interne Standard-Peaks, die für Masseeichungs- und/oder quantitative Analyseberechnungen benutzt werden können.
Für die in 8 schematisch dargestellte Ausführungsform mit mehreren ES-Sonden können verschiedene Varianten konfiguriert werden. Eine Variante bestünde darin, die Umschaltventile 191 und 199 wegzulassen und den Lösungszufluß von den Säulen 188 und 198 direkt in die ES-Sondeneinheiten 170 und 172 zu leiten. Dies würde Totvolumen verringern und sogar den Einbau von Säulen mit Quarzglaspackung als Probenzuflußröhre der ersten Schicht ermöglichen, die in den ES-Sondeneinheiten 170 bzw. 172 konfiguriert ist und an den ES-Spitzen 173 bzw. 175 austritt. Während der Spüldauer der Säule vor einem LC-Analysendurchgang, beispielsweise für die ES-Sondeneinheit 170, kann die Position der ES-Sondenspitze 173 so verschoben werden, daß ein etwaiger Sprühnebel aus der Spitze 173 von einem Zufluß durch die Säule 198 vom Mischbereich 182 abgelenkt wird, wenn die ES-Sonden 171 und 172 zerstäuben. Die Sondenspitze 173 wird dann wieder in Position gebracht, sobald die analytische Trennung durch die Säule 198 erneut eingeleitet wird. Dann wird die ES-Sondenspitze 175 während des Spülens der LC-Säule 188 in eine Position gebracht, in der ein etwaiger Sprühnebel aus der Spitze 175 nicht in den Mischbereich 182 gelenkt wird. In dieser zweiter Position trägt ein etwaiger Sprühnebel aus der Spitze 175 während des Durchspülens der Säule 188 nicht zum chemischen Rauschen von Massenspektren bei, die während der LC-MS-Analyse von Proben aufgenommen werden, die durch die LC-Säule 198 fließen. Die Positionen der ES-Sondeneinleiten 170 und 172 können während programmierter Analysenabläufe mit mehreren LC-Säulen mit der automatischen Einstelleinrichtung verändert werden.
Ein alternatives und einfacheres Verfahren zum Regenerieren oder Durchspülen von LC-Säulen zwischen LC-Durchläufen durch eine ES-Sondeneinheit, bei dem keine Änderung der ES-Sondenposition erforderlich ist, besteht darin, den Zerstäubungsgasdurchfluß durch die entsprechende ES-Sondenspitze abzuschalten und die an der ES-Sondenspitze anliegenden elektrischen Potentiale während der Regeneration der LC-Säule zu ändern. Das elektrische Potential sollte auf einen Wert umgeschaltet oder geändert werden, der das Auftreten einer selbständigen Elektrospray-Zerstäubung aus der ES-Sondenspitze während der Regenerierung der LC-Säule verhindert. Aus der ES-Sondenspitze austretende Lösung von der zu regenerierenden LC-Säule würde dann abtropfen und aus dem Abfluß der ES-Quellenkammer ausfließen. Als Beispiel für dieses Verfahren betrachten wir einen LC-Gradientendurchlauf mit Elektrospray-Zerstäubung mit Zerstäubungsunterstützung durch die ES-Sondenspitze 175, während die LC-Säule 198 gerade regeneriert wird, wobei Lösung durch die ES-Sondenspitze 173 fließt. In diesem Beispiel sind die Umschaltventile 191 und 199 entfernt worden, und die LC-Säulen 198 und 188 sind direkt mit den ES-Sondeneinheiten 172 bzw. 170 verbunden oder in diese eingebaut. Der Zerstäubungsgaszufluß zur ES-Sondenspitze 173 wird während der Regenerierung der LC-Säule abgeschaltet, und durch den entgegengesetzten Zerstäubungsgasfluß aus der ES-Sondeneinheit 172 kann verhindert werden, daß etwaige Ionen, die durch nicht unterstützte Elektrospray-Zerstäubung der aus der ES-Sondenspitze 173 austretenden Flüssigkeit erzeugt werden, effektiv in den Mischbereich 182 eintreten. Nicht unterstützte Elektrospray-Zerstäubung aus der ES-Sondenspitze 173 kann verhindert werden, indem ein Potential an die ES-Sondenspitze 173 angelegt wird, das im wesentlichen gleich dem lokalen elektrischen Feldpotential ist, das gemeinsam durch die an der Zylinderlinse 162 der ES-Quelle, der Endplatte 165 und der Kapillareintrittselektrode 204 anliegenden elektrischen Potentiale gebildet wird. Durch die LC-Säule 198 fließende Flüssigkeit, die an der ES-Sondenspitze 173 austritt, wird in die ES-Quellenkammer 161 abtropfen, ohne Ionen zu dem Mischbereich 182 beizutragen. Entsprechend kann der Zerstäubungsgasfluß abgeschaltet werden, und das an der ES-Sondenspitze 175 anliegende elektrische Potential kann so verändert werden, daß eine nicht unterstützte Elektrospray-Zerstäubung verhindert werden kann, wenn während der Regenerierung Flüssigkeit aus der LC-Säule 188 durch die ES-Sondenspitze 175 fließt.
Weitere Konfigurationen der Analysenvorrichtung sind mit Kombinationen von mehreren LC-, CEC- und/oder CE-Trennsystemen möglich, die in Reihe oder parallel konfiguriert werden und mehreren ES-Sonden Lösung zuführen. Als Beispiel kann eine Kapillarsäule oder eine Säule mit Mikrobohrung in dem LC-System 194 konfiguriert werden, während ein LC-System 184 mit einer normalen LC-Säule mit einem Innendurchmesser von 4,6 mm konfiguriert wird. Die ES-Sondeneinheit 172 kann mit der LC-Kapillarsäule konfiguriert werden, die als Teil der ES-Sondeneinheit eingebaut wird, um das Totvolumen zu minimieren, während die ES-Sondeneinheit 170 so konfiguriert wird, daß sie höhere Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten aufnimmt, die von der Säule 198 mit größerer Bohrung zugeführt werden. Die Positionen der Sondenspitzen 175 und 173 können so gewählt werden, daß die Leistung beim Zerstäuben aus jeder ES-Sondenspitze für bestimmte unterschiedliche Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten optimiert wird. Ein System kann auch unter Verwendung von Einspritzventilen 186 und 196 und manuellen oder automatischen Einspritzsystemen 187 und 197 in abwechselnder Reihenfolge für eine Injektionsanalyse mit hoher Durchflußgeschwindigkeit konfiguriert werden. Durch diese Betriebsart mit abwechselnder Probeninjektionsfolge wird die Geschwindigkeit erhöht, mit der Proben massenanalysiert werden können, indem die relativ lange Zykluszeit der Injektionsgeschwindigkeit von gegenwärtig verfügbaren Einspritzsystemen verkürzt wird. Ein System mit "offenem Zugriff" kann mit LC-, CE- und/oder Fließinjektionsanalyse konfiguriert werden, um die Durchführung einer LC-MS-, CE-MS- oder Fließinjektions-MS-Analyse mit einem einzigen MS-Detektorsystem zu ermöglichen, ohne daß eine Neukonfigurierung der Bauteile erforderlich ist.
In der ES-Kammer 160 können mehr als drei ES-Sondeneinheiten montiert werden, jeweils mit unterschiedlicher oder gleichartiger Konfiguration. Jede ES-Sondeneinheit kann so konfiguriert werden, daß sie an verschiedene Trennsysteme oder Probeninjektionssysteme angepaßt wird. Eine ES-Sondeneinheit kann mit einem LC-System gekoppelt werden, eine andere mit einem CE- oder CEC-System, eine weitere mit einem automatischen Injektoreinlaß und noch eine weitere mit einem Eichprobenfördersystem. Unter Verwendung von mehreren ES-Sondeneinheitskonfigurationen kann ein ES-MS- oder ein ES-MS/MSⁿ- System für eine größere Auswahl von automatischen Probenanalyseverfahren konfiguriert werden. Mehrere sehr unterschiedliche Probenanalyseverfahren können nacheinander oder gleichzeitig mit einem einzigen Massenanalysator auf automatisierte und unbeaufsichtigte Weise durchgeführt werden. Massenanalysatoren sind als Detektoren im allgemeinen teurer als Trennsysteme, infolgedessen ermöglicht die Konfiguration mehrerer Sonden in einer ES-Quelle einen kostengünstigen Betrieb mit mehreren Trennsystemen, die an einen einzigen API-Massenanalysator-Detektor angeschlossen sind. Konfigurationen mit mehreren ES-Sondeneinheiten können außerdem Stillstandszeit einsparen, die auf die Einrichtungszeit von Komponenten zurückzuführen ist, indem eine einfache Umschaltung von einem Analyseverfahren zum anderen ermöglicht wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist die Konfiguration einer chemischen Atmosphärendruck-Ionisationsquelle (APCI-Quelle) mit mehreren Probenlösungseinlaßsonden oder -zerstäubern, die an einen Massenanalysator gekoppelt sind. Jede Probeneinlaßsonde kann während des APCI-Betriebs unabhängig von anderen Probeneinlässen, entweder getrennt oder gleichzeitig, Lösung zerstäuben. APCI-Einlaßsonden oder -Zerstäuber können so konfiguriert werden, daß sie sich an Lösungsdurchflußgeschwindigkeiten im Bereich von weniger als 500 nl/min bis zu mehr als 2 ml/min anpassen. Die Erfindung schließt die Konfiguration von mindestens zwei APCI-Einlaßsonden mit festen oder verstellbaren Positionen ein, die während des Betriebs der APCI-Quelle unabhängig voneinander Lösungen in einen gemeinsamen Verdampfer zerstäuben. Lösungen werden den mehreren, mit pneumatischer Zerstäubung konfigurierten APCI-Einlaßsonden durch verschiedene Flüssigkeitsleitungen zugeführt, die durch individuelle Flüssigkeitsfördersysteme gespeist werden. Verschiedene Proben, Gemische von Proben und/oder Lösungen können gleichzeitig durch mehrere APCI-Einlaßsonden zerstäubt werden. Die Flüssigkeitsfördersysteme schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf Flüssigkeitschromatographiepumpen, Kapillarelektrophorese-Trennsysteme, Spritzenpumpen, Behälter mit Schwerkraftzuführung, Druckbehälter und/oder Behälter mit Saugzuführung. Automatische Einspritzsysteme und/oder manuelle Einspritzventile können mit einem oder mehreren APCI-Einlaßsondenzerstäubern für die Einleitung von Proben- oder Eichlösung verbunden werden. Ähnlich wie beim Betrieb von mehreren ES-Sonden in einer ES-Quelle ermöglichen mehrere, in einer APCI-Quelle konfigurierte APCI-Zerstäuber die gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Einleitung von mehreren Proben mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und unterschiedlichen Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten. Durch eine Einlaßsonde kann eine Eichlösung in eine APCI-Quelle eingeleitet werden, während unabhängig davon eine Probenlösung durch eine zweite Einlaßsonde eingeleitet wird. Sowohl der Eichlösungs- als auch der Probenlösungszufluß können gleichzeitig ohne Vermischung von chemischen Bestandteilen in Lösung zerstäubt werden. Das entstehende zerstäubte Tröpfchengemisch wird in den APCI-Verdampfer transportiert. Aus dem verdampften Gemisch werden im Koronaentladungsbereich der APCI-Quelle Ionen erzeugt. Ein Teil der aus dem Dampfgemisch erzeugten Ionen wird in das Vakuum gespült, wo sie massenanalysiert werden. Das aufgenommene Massenspektrum des Ionengemischs enthält Peaks von Ionen, die aus Verbindungen erzeugt werden, die in der jeweiligen Probe und in der Eichlösung vorhanden sind. Die Eichpeaks erzeugen einen internen Standard, der zur Berechnung der m/z-Zuordnungen von probenbezogenen Peaks benutzt wird. Gleichzeitiges Zerstäuben von getrennten Proben- und Eichlösungen ermöglicht die Aufnahme von Massenspektren mit internen Standard-Peaks ohne Vermischung von Proben- und Eichlösungen vor dem Zerstäuben der Lösungen. Die Zerstäubung durch mehrere Einlaßproben verhindert eine Verunreinigung von Probenlösungsleitungen mit Eichverbindungen und ermöglicht das selektive und schnelle Ein- und Ausschalten des Eichlösungszuflusses. Die Verwendung von mehreren Lösungseinlaßproben in APCI-Quellen kann auch zum Einleiten von Gemischen chemischer Komponenten in der Gasphase benutzt werden, um Wechselwirkungen und Reaktionen von verschiedenen Proben und Lösungsmitteln in der Gasphase bei Atmosphärendruck ohne vorheriges Vermischen in Lösung zu untersuchen.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine in 9 dargestellte, mit einem Massenanalysator gekoppelte APCI-Quelle, die mit zwei Probeneinlaß-Zerstäubereinheiten konfiguriert ist. Die APCI-Quelle 210 ist mit einem Heizelement oder Verdampfer 211, einer Koronaentladungsnadel 212, einer ersten APCI-Einlaßsondeneinheit 213, einer zweiten APCI-Einlaßsondeneinheit 214, einer Zylinderlinse 215, einem an der Endplatte 217 angebrachten Mundstück 216, einem Gegenstrom-Gasheizelement 218 und einer Kapillare 220 konfiguriert. Durch die Verbindungsröhre 221 in die ACI-Einlaßsondeneinheit 213 eingeleitete Lösung wird durch pneumatische Zerstäubung aus der APCI-Einlaßsondenspitze 222 zerstäubt. Zerstäubungsgas wird den APCI-Zerstäubersonden 213 bzw. 214 durch Gaszuflußröhren 227 bzw. 228 zugeführt. Die APCI-Einlaßsondeneinheit 213 ist für eine Zerstäubung parallel zur Mittellinie 223 der APCI-Quelle (⌀₂₁₃ = 0°) in den Hohlraum 224 konfiguriert. Die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen durchqueren den Hohlraum 224, fließen um die Tröpfchentrennkugel 225 herum und in den Verdampfer 211. Die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen verdampfen im Verdampfer 211 und bilden einen Dampf vor dem Eintritt in den Koronaentladungsbereich 226. Der Koronaentladungsbereich 226 umgibt eine Koronaentladungsnadelspitze 234. Unabhängig davon kann ein zusätzlicher Frischgaszufluß in den Bereich 224 oder durch die APCI-Einlaßsondeneinheiten 213 oder 214 eingeleitet werden, um den Transport der Tröpfchen und des entstehenden Dampfes durch die APCI-Quelleneinheit 210 zu unterstützen. In der APCI-Quelle 230 wird durch Anlegen von elektrischen Potentialen an die Zylinderlinse 215, die Koronaentladungsnadel 212, die Endplatte 217 mit dem daran befestigten Mundstück 216 und die Kapillareintrittselektrode 231 ein elektrisches Feld ausgebildet. Die anliegenden elektrischen Potentiale, der erhitzte Gegenstrom-Gasdurchfluß 232 und der Gesamt-GasdurchfluB durch den Verdampfer 211 werden so eingestellt, daß eine stabile Koronaentladung im Bereich 226 um die Koronaentladungsnadelspitze 234 herum und/oder stromabwärts davon aufgebaut wird. Die durch chemische Ionisation bei Atmosphärendruck im Koronaentladungsbereich 226 erzeugten Ionen werden durch das elektrische Feld entgegen dem im Gegenstrom fließenden Heizgas 232 zur Kapillaröffnung 233 getrieben. Ein Teil der erzeugten Ionen wird durch die Kapillaröffnung 235 in das Vakuum gespült, wo sie massenanalysiert werden. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Hohlraum 224 mit einer Tröpfchentrennkugel 225 konfiguriert. Die Trennkugel 225 entfernt größere Tröpfchen aus den Sprühnebeln, die durch die Zerstäubereinlaßsonden erzeugt werden, und verhindert den Eintritt großer Tröpfchen in den Verdampfer 211. Die Trennkugel 225 wird installiert, wenn Flüssigkeiten mit höheren Durchflußgeschwindigkeiten eingeleitet werden, die typischerweise im Bereich von 200 bis 2000 μl/min liegen. Beim Zerstäuben von Lösungen mit niedrigeren Durchflußgeschwindigkeiten kann die Trennkugel 225 entfernt werden, um die Empfindlichkeit zu verbessern. Eine zweite APCI-Einlaßsondeneinheit 214 ist für eine Zerstäubung in einem Winkel von 45 Grad (⌀₂₁₄ = 45°) bezüglich der Mittellinie 223 der APCI-Quelle in den Hohlraum 224 konfiguriert, wie in 9 dargestellt. Der Lösungszufluß, der durch die Förderleitungen 221 bzw. 236 zu beiden APCI-Einlaßsonden 213 bzw. 214 gefördert wird, kann so gesteuert werden, daß beide APCI-Einlaßsonden gleichzeitig oder getrennt Lösung in den Hohlraum 224 zerstäuben können. Die Zerstäuberleistung für die APCI-Sonden 2l3 und 214 kann durch Einstellen der Austrittsposition des Lösungszuflußrohrs mit den Stellschrauben 237 und 238 und den Arretiermuttern 239 bzw. 240 eingestellt werden.
Durch die APCI-Einlaßsonden 213 und 214 können gleichzeitig oder getrennt verschiedene Lösungstypen mit unterschiedlichen Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeiten zerstäubt werden. Zum Beispiel kann der Durchsatz eines Flüssigkeitschromatographietrennsystems durch die APCI-Einlaßsonde 213 mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 1 ml/min zerstäubt werden, während gleichzeitig eine Eichprobenlösung, die durch die Verbindungsröhre 236 mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 10 ml/min zugeführt wird, von der APCI-Einlaßsonde 214 zerstäubt wird. Das zerstäubte Tröpfchengemisch bildet beim Durchgang durch den Verdampfer 211 ein Dampfgemisch. Aus dem Dampfgemisch entsteht beim Durchgang durch den Koronaentladungsbereich 226 ein Ionengemisch. Ein Teil des erzeugten Ionengemischs wird zusammen mit neutralen Gasmolekülen durch die Kapillaröffnung 235 in das Vakuum gespült, und das Masse/Ladungs-Verhältnis der Ionen wird durch ein Massenspektrometer analysiert. Das aufgenommene Massenspektrum enthält Peaks von Ionen aus der Eichprobe, die als interner Standard zur Verbesserung der Genauigkeit der Massenmessung und zur quantitativen Bestimmung der unbekannten Probenpeaks in dem aufgenommenen Massenspektrum benutzt werden kann. Alternativ kann die zweite APCI-Einlaßsonde 214 zum Einleiten einer Probenlösung verwendet werden, die ein gewünschtes Lösungsmittel- oder Ionengemisch erzeugt, das im Verdampfer 211 oder im Koronaentladungsbereich 226 in eine günstige Wechselwirkung mit dem Probendampf tritt, der aus der Lösung entsteht, die von der APCI-Einlaßsonde 213 zerstäubt wird. Unter Umständen ist das Vermischen der zweiten Lösung mit der Probenlösung vor dem Zerstäuben nicht wünschenswert. Durch Zerstäuben von verschiedenen Lösungen aus mehreren APCI-Sonden kann das APCI-Signal für eine unbekannte Probe verbessert werden, oder Wechselwirkungen von Gemischen aus neutralen Molekülen oder Ionen in der Gasphase können mit einer chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck untersucht werden. Um das Vermischen verdampfter Probenmoleküle- oder Ionen in der Gasphase zu vermeiden, können die APCI-Sonden 213 und 214 Lösungen nacheinander zerstäuben. Zum Beispiel kann ein der APCI-Einlaßsonde 214 zugeführter Eichlösungszufluß abgeschaltet werden, während ein Massenspektrum von einer Probenlösung aufgenommen wird, die der APCI-Quelle durch die APCI-Einlaßsonde 213 zugeführt wird. Der durch die Verbindungsröhre 236 der APCI-Sonde 214 zugeführte Eichlösungsfluß wird dann eingeschaltet, um ein Eichmassenspektrum für einen externen Standard aufzunehmen, während der Zufluß der Probenlösung abgeschaltet ist. Das Eichmassenspektrum kann nacheinander und/oder gleichzeitig mit dem für eine unbekannte Probe erfaßten Massenspektrum aufgenommen werden, indem während des Betriebs der APCI-Quelle die entsprechenden Lösungszuflüsse ein- und ausgeschaltet werden. Durch Einleiten einer Eichlösung durch eine getrennte APCI-Einlaßsonde wird bei Analysenanwendungen, die APCI erfordern, eine Verunreinigung der Probenlösungseinlaßleitung und -sonde vermieden. Die Massenspektren der bekannten und unbekannten Proben können in dem Datensystem addiert werden, um einen pseudo-internen Standard zu erzeugen. Alternativ ermöglicht die aufeinanderfolgende Aufnahme von Massenspektren mit und ohne internen Standard einen direkten Vergleich zwischen den aufgenommenen Proben-Massenspektren, um sie auf irgendeinen unerwünschten Effekt zu überprüfen, den die Eichlösung unter Umständen an der erfaßten Ionenpopulation der Probe verursacht.
Ein Beispiel des APCI-MS-Betriebs einer APCI-Quelle mit Doppelsonde, wie in 9 konfiguriert, ist in 10 dargestellt. Die in 10 dargestellten Massenspektren 250, 252 und 255 wurden mit einer APCI-Quelle mit Doppelsonde aufgenommen, die mit einem Quadrupohnassenanalysator gekoppelt war. Das Massenspektrum 250 einer Probenlösung wurde aufgenommen, während 2 pmol/μl Leucinenkephalin in einer 1:1-Lösung von Methanol:Wasser mit 0,1% Essigsäure mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 100 μl/min infundiert wurden. Die Leucinenkephalin-Lösung wurde während des APCI-Betriebs von einer Spritzenpumpe durch die Flüssigkeitsförderleitung 221 dem APCI-Einlaßsondenzerstäuber 222 zugeführt. Während der Aufnahme des Massenspektrums 250 wurde der APCI-Sonde 214 kein Flüssigkeitszufluß oder Zerstäubergas zugeführt. Das Massenspektrum 250 enthält einen Peak für protonierte Molekülionen von Leucinenkephalin 251. Das Massenspektrum 252 einer Eichlösung wurde in einem Gemisch von je 50 pmol/μl Trityrosin und Hexatyrosin in einer 80:20-Lösung von Wasser:Isopropanol und 2% Propionsäure bei einer Durchflußgeschwindigkeit von 5 μl/min aufgenommen. Die Eichlösung wurde aus einem Lösungsbehälter durch die Förderleitung 236 durch die Venturi-Kraft des in der APCI-Einlaßsonde 214 konfigurierten pneumatischen Zerstäubers 241 angesaugt. Das Massenspektrum 252 enthält Eichpeaks 253 und 254 von protoniertem Trityrosin bzw. Hexatyrosin. Während der Aufnahme des Massenspektrums 252 wurde der Zufluß von Probenflüssigkeit zur APCI-Einlaßsonde 213 abgeschaltet. Das Massenspektrum 255 von 10 wurde unter gleichzeitiger Zerstäubung von Proben- und Eichlösungen aus den APCI-Einlaßsonden 213 bzw. 214 aufgenommen. Die Lösungszusammensetzungen und Durchflußgeschwindigkeiten waren die gleichen, wie oben für individuelles Zerstäuben beschrieben. Das Massenspektrum 255 enthält interne Standard-Peaks 256 und 258 von protoniertem Trityrosin bzw. Hexatyrosin und einen Peak 257 der Probenverbindung von protoniertem Leucinenkephalin. Die als interne Standards aufgenommenen Eichpeaks können zur Verbesserung der berechneten Massenmessung des probenbezogenen Peaks 257 verwendet werden.
Bei der Elektrospray-Ionisation erzeugt eine APCI-Quelle vor der Ionisation einen Proben- und Lösungsmittelmoleküldampf. Im Unterschied zur Elektrospray-Zerstäubung erfordert der APCI-Ionisationsprozeß Ladungsaustauschreaktionen zwischen Molekülen und Ionen in der Gasphase. Infolgedessen kann die Vermischung von Proben mittels Einleiten durch mehrere Einlaßsonden in der Gasphase in einer APCI-Quelle eine verbesserte Gelegenheit zur Untersuchung von Reaktionen zwischen neutralen Molekülen und Molekülionen bieten, die in der Gasphase auftreten, wobei Auswirkungen der chemischen Zusammensetzung der Lösungen vermieden werden. Die Wechselwirkung von Proben in der Gasphase kann, wenn dies gewünscht wird, vermieden werden, indem Proben nacheinander durch mehrere APCI-Einlaßsonden eingeleitet werden. Das Zerstäubergas kann eingeschaltet bleiben oder abgeschaltet werden, wenn der Durchfluß der flüssigen Probe durch eine APCI-Einlaßsonde abgeschaltet wird. Der Venturi-Effekt von dem Zerstäubungsgas an der Spitze einer APCI-Einlaßsonde kann benutzt werden, um die Sonde aus einem Behälter zur APCI-Einlaßsondenspitze anzusaugen. Durch dieses Verfahren wird die Notwendigkeit einer zusätzlichen Probenförderpumpe vermieden. Die Positionen mehrerer APCI-Sonden können fixiert sein, wie schematisch in 9 dargestellt, oder die APCI-Sonden können in Bezug aufeinander, auf den Hohlraum 224 oder den Verdampfer 211 verstellbare Zerstäuberpositionen aufweisen. Jede APCI-Einlaßsonde ist entfernbar, und eine einzige APCI-Quelleneinheit kann mit einer oder mehreren APCI-Einlaßsonden konfiguriert werden, die in verschiedenen Positionen montiert sind. Für den Fachmann ist offensichtlich, daß mehr als zwei APCI-Einlaßsonden in die APCI-Quelle 210 eingebaut werden können. Jede APCI-Einlaßsonde kann unter verschiedenen Winkeln bezüglich der Mittellinie der APCI-Quelle konfiguriert werden, und die Position jeder APCI-Einlaßsonde kann während des Betriebs der APCI-Quelle fixiert oder verstellbar sein. APCI-Einlaßsondenspitzen können in Strömungsrichtung vor dem Verdampfer 211 in beliebiger Position axial und radial konfiguriert werden, oder sie können sogar so konfiguriert werden, daß die Zerstäubung direkt in den Koronaentladungsbereich 226 erfolgt. In der APCI-Quelle 210 können auch mehrere Verdampfer und Koronaentladungsnadeln konfiguriert werden. Die relativen Radialpositionen von mehreren APCI-Zerstäubern, die in einen Verdampfer zerstäuben, können auf jeden gewünschten Winkel, jede Radialposition und jeden Neigungswinkel bezüglich der Mittellinie des Verdampfers eingestellt werden. Die Spitzen jeder APCI-Einlaßsonde können so positioniert werden, daß die Zerstäuberleistung für eine gegebene Lösungsdurchflußgeschwindigkeit und Analysenanwendung optimiert wird.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in 11 dargestellt, die eine Doppeleinlaßsonden-APCI-Quelle mit zwei Einlaßsonden zeigt, die für Zerstäubung in einer zur Achse der APCI-Quelle parallelen Richtung konfiguriert ist. Die APCI-Quellenkammer 271 der APCI-Quelle 260 ist ähnlich wie die APCI-Quellenkammer 230 der APCI-Quelle 210 konfiguriert, die schematisch in 9 dargestellt ist. Die APCI-Quelle 260 ist mit zwei APCI-Einlaßsonden 264 und 265 mit pneumatischer Zerstäubung konfiguriert, die mit Flüssigkeitsförderleitungen 266 bzw. 267 verbunden sind. Zerstäubergasleitungen 268 und 269 führen Zerstäubungsgas getrennt den APCI-Einlaßsonden 264 bzw. 265 zu. In der dargestellten Ausführungsform sind beide APCI-Einlaßsonden 264 und 265 so konfiguriert, daß die Achse jedes Zerstäubers mit pneumatischer Zerstäubung annähernd parallel zur Achse 270 des APCI-Verdampfers 261 ausgerichtet ist. Aus beiden Einlaßsonden 264 und 265 werden verschiedene Lösungen individuell oder gleichzeitig in den Bereich 262 zerstäubt. Ein Teil der zerstäubten Tröpfchen fließt um die Trennkugel 263 herum und fließt in den Verdampfer 261. Im Verdampfer 261 verdampfen die zerstäubten Flüssigkeitströpfchen, und aus dem Dampf entstehen bei dessen Durchgang durch den Koronaentladungsbereich Ionen. Ein Teil der erzeugten Ionen gelangt durch die Kapillaröffnung 273 in das Vakuum, und ihr Masse/Ladungs-Verhältnis wird mit einem Massenspektrometer und Ionendetektor analysiert. Alternativ kann die APCI-Quelle 260 mit mehr als zwei APCI-Einlaßsonden konfiguriert sein, die parallel zueinander angeordnet sind und in einer Richtung parallel zur Achse 270 des Verdampfers in den Bereich 262 zerstäuben. Eine Gruppe von parallelen APCI-Einlaßsonden, die nahe der Verdampferachse 270 angeordnet sind und parallel dazu zerstäuben, kann mit einer oder mehreren außeraxialen, abgewinkelten APCI-Einlaßsonden konfiguriert sein. Die mehreren APCI-Einlaßsonden können mit verschiedenen Flüssigkeitsbehältern, Fördersystemen oder Trennsystemen verbunden sein, die jeder einzelnen APCI-Einlaßsonde getrennte Probenlösungen und/oder Eichlösungen zuführen. Alternativ kann die Achse 270 des Verdampfers 261 in einem Winkel zur Achse 274 der Kapillare 275 angeordnet sein. Die Achse 270 des Verdampfers 261, und folglich die Achse der Einlaßsonden 264 und 265, kann in einem Winkel von null bis mehr als 120 Grad zur Achse 274 der Kapillare 275 angeordnet sein. Wie in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung dargestellt wird, ermöglicht die außeraxiale Positionierung des APCI-Verdampfers und der Einlaßsonden die Konfiguration von mehreren Koronaentladungs-APCI-Quellen, APCI-Verdampfern und Einlaßsonden.
Ähnlich der in 8 schematisch dargestellten Elektrospray-Ionisationsquelle mit mehreren ES-Sonden können mehrere Trennsysteme so konfiguriert werden, daß sie Probenlösungen in eine mit mehreren Einlaßsonden konfigurierte APCI-Quelle fördern. Wie für die ES-Quelle beschrieben, kann der Probendurchsatz unter Verwendung eines einzigen APCI-MS-Detektors für mehrere Probentrennungs- oder Einlaßsysteme erhöht werden. Mehrere Probeneinlaßsonden, die in einer APCI-Quelle konfiguriert sind, können den Bereich der Analysenverfahren erweitern, die automatisch oder manuell nacheinander oder gleichzeitig mit einem APCI-MS-Gerät ausgeführt werden können. Die Konfiguration mehrerer APCI-Einlaßsonden in einer APCI-Quelle kann außerdem die Zeit und die Komplexität minimieren, die zur Regenerierung und erneuten Optimierung einer APCI-Quelle für verschiedene Analysenanwendungen erforderlich sind.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist die Kombination mindestens einer Elektrospray-Sonde mit mindestens einer chemischen Atmosphärendruck-Ionisationssonde und einem Verdampfer, die in einer mit einem Massenanalysator gekoppelten Atmosphärendruck-Ionenquelle konfiguriert sind. Für bestimmte Analysenanwendungen ist es wünschenswert, sowohl ES- als auch APCI-Fähigkeit in eine API-Quelle einzubauen. Durch schnelles Umschalten von ES- zu APCI-Ionisationsverfahren, ohne eine Neukonfiguration der API-Quelle zu benötigen, werden die Zeit und die Komplexität für die Durchführung von API-MS- oder API-MS/MSⁿ-Experimenten mit ES- und APCI-Ionenquellen minimiert. Die gleiche Probe kann nacheinander oder gleichzeitig sowohl durch APCI- als auch durch ES-Sonden eingeleitet werden, um vergleichbare oder kombinierte Massenspektren zu erhalten. Die Aufnahme sowohl von ES- als auch von APCI-Massenspektren der gleichen Lösung kann einen nützlichen Vergleich liefern, um etwaige chemische Reaktionen von Lösungen oder Unterdrückungseffekte entweder bei der ES- oder der APCI-Ionisierung einzuschätzen. Sowohl ES- als auch APCI-Sonden können während des Betriebs des API-Quelle feste oder bewegliche Positionen aufweisen. Alternativ können unterschiedliche Proben durch die ES- und APCI-Sonden einzeln oder gleichzeitig eingeleitet werden. Zum Beispiel kann durch eine ES-Sonde eine Eichlösung eingeleitet werden, während durch eine APCI-Sonde eine unbekannte Probe in die gleiche API-Quelle eingeleitet wird. Die ES- und die APCI-Sonde können bei der Aufnahme von Massenspektren gleichzeitig oder nacheinander auf diese Weise betrieben werden, um einen internen oder einen externen Standard zu erzeugen. Durch die Kombination von ES- und APCI-Sonden, die zusammen in einer API-Quelle konfiguriert sind, werden die Sondenumsetzungs- und -einrichtungszeit minimiert und der Bereich von Analysenverfahren ausgedehnt, die bei der Datenerfassung mit einem API-MS-Gerät mit manuellen oder automatischen Einrichtungen ausgeführt werden können. Verschiedene Kombinationen von Probeneinleitungssystemen, wie z. B. Trennsysteme, Pumpen, manuelle Einspritzsysteme oder automatische Einspritzsysteme und/oder Probenlösungsbehälter, können an die Kombination der API-Quelle mit mehreren ES- und APCI-Sonden angeschlossen werden. Dieses integrierte Verfahren ermöglicht eine vollautomatische Analyse mit mehreren Ionisierungsverfahren, mehreren Trennsystemen und einem MS-Detektor, um durch Neukonfiguration der Geräteausstattung das vielseitigste und kostengünstigste Analysegerät mit erhöhtem Probendurchsatz und geringer oder ohne Stillstandszeit zu erzielen.
14 zeigt ein Schema einer Ausführungsform der Erfindung mit individueller oder simultaner ES- und APCI-Ionisierungsfähigkeit, die zusammen in einer an einen Massenanalysator gekoppelten API-Quelle konfiguriert sind. Eine APCI-Einlaßsonden- und Ionisierungseinheit 280 und eine Elektrospray-Sondeneinheit 281 sind in der API-Quelleneinheit 282 konfiguriert. Die APCI-Sonden- und Ionisierungseinheit 280 weist doppelte Einlaßsonden 283 und 284, einen Zerstäubungsbereich 286, eine wahlfreie Trennkugel 285, einen Verdampfer 287 und eine Koronaentladungsnadel 288 mit einer Nadelspitze 289 auf. Die APCI-Einlaßsonden 283 und 284 sind für Zerstäubung in einem Winkel von (⌀_283&284 = 0°) bezüglich der Mittellinie 291 des Verdampfers 287 konfiguriert. Die APCI-Einlaßsonden 283 und 284 sind mit getrennten Lösungsförderleitungen 292 und 293 und getrennten Zerstäubergasleitungen 294 bzw. 295 konfiguriert. Die Elektrospray-Sondeneinheit 281 weist eine dreischichtige Zerstäuberspitze 296 mit einer Gasförderleitung 297, einer Probenlösungsförderleitung 298 und einer geschichteten Flüssigkeitszuflußleitung 299 auf. Die ES-Sondenspitze 296 ist für Zerstäubung unter einem Winkel von (⌀₂₉₆ = 70°) bezüglich der Mittellinie 300 der API-Quelle 282 konfiguriert. Die Position der ES-Sondenspitze 296 ist mit dem Stellknopf 301 verstellbar. Alternativ kann die ES-Sondeneinheit 281 mit zwei oder mehreren ES-Sondenspitzen konfiguriert werden, die für Zerstäubung unter einem Winkel bezüglich der Mittellinie 300 der API-Quelle angeordnet sind.
Die API-Quelle 282 ist außerdem mit einer Zylinderlinse 302, einer Endplatte 303 mit daran befestigtem Mundstück 304, einer Kapillare 305, einem Gegenstrom-Trocknungsgaszufluß 306 und einem Gasheizelement 307 konfiguriert. Die ES-Sondenspitze 296 ist in einem axialen Abstand Z_ES vom Mundstück 304 und einem radialen Abstand r_ES von der Mittellinie 300 der API-Quelle angeordnet. An der Zylinderlinse 302, der Endplatte 303 mit dem Mundstück 304, der Kapillareintrittselektrode 308, der ES-Spitze 296 und der APCI-Koronanadel 288 anliegende elektrische Potentiale können für den getrennten oder gleichzeitigen Betrieb sowohl der ES- als auch der APCI-Sonden optimiert werden. Der Gegenstrom-Trocknungsgasfluß 309, der Zerstäubungsgasfluß von der ES-Sondenspitze 296 und der Zerstäuber-, Frischgas- und Dampffluß durch den APCI-Verdampfer 291 können so abgestimmt werden, daß die Leistung bei gleichzeitigem ES- und APCI-Betrieb optimiert wird. Alternativ können die ES- und APCI-Sonden nacheinander mit festen Positionen betrieben werden, indem der Lösungsfluß und/oder der Zerstäubungsgasfluß für jede Sonde nacheinander ein- und ausgeschaltet wird. Massenspektren mit ES-Ionisierung können mit eingeschaltetem Lösungszufluß zur ES-Sondenspitze 296 und daran anliegenden Spannungen aufgenommen werden, während der Lösungszufluß zur APCI-Einlaßsonde 283 und/oder 284 und die an der Koronaentladungsnadel 288 anliegende Spannung abgeschaltet sind. Dann können der Flüssigkeitszufluß zur ES-Sondenspitze 296 und die daran anliegende Spannung abgeschaltet werden, während der Flüssigkeitszufluß zu den APCI-Einlaßsonden 283 und/oder 284 und die an der Koronaentladungsnadel 288 anliegende Spannung vor der Aufnahme von Massenspektren mit APCI-Ionisierung eingeschaltet sind.
Während der Aufnahme von Massenspektren können durch die ES- und APCI-Sonden unterschiedliche oder gleiche Lösungen zugeführt werden. Die an den Elementen in der API-Quelle anliegenden elektrischen Potentiale können auf ES- und APCI-Betrieb eingestellt werden, um die Leistung für jede Lösungszusammensetzung und Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit zu optimieren. Außerdem können an Elementen anliegende Spannungen oder Positionen von Elementen in der API-Quelle verändert und dann zurückgesetzt werden, um den ES- oder APCI-Betrieb zu optimieren. Wenn zum Beispiel die APCI-Einheit 280 arbeitet und durch die ES-Sonde 281 keine Probe zugeführt wird, kann die an der ES-Sondenspitze 296 anliegende Spannung so eingestellt werden, daß die Spitze 296 elektrisch neutral erscheint, um eine Störung des elektrischen Feldes im Koronaentladungsbereich 290 zu vermeiden. Entsprechend kann bei Betrieb der ES-Sonde 281 und abgeschaltetem Lösungszufluß zur APCI-Einheit 280 Spannung an die Koronaentladungsnadel 288 angelegt werden, so daß diese den Elektrospray-Prozeß nicht stört oder tatsächlich die Elektrospray-Leistung verbessert. Zum Beispiel kann die an der Koronaentladungsnadel 288 anliegende Spannung die Bewegung oder Fokussierung von Ionen, die durch Elektrospray-Ionisierung erzeugt werden, zur Kapillaröffnung 310 unterstützen. Alternativ kann die Position der APCI-Koronaentladungsnadel 288 während des Betriebs der ES-Sonde vorübergehend verschoben werden, um eine Störung des Elektrospray-Ionisierungsprozesses zu minimieren. Die APCI-Koronaentladungsnadel 288 kann dann während des Betriebs der APCI-Sondeneinheit 280 wieder in Position gebracht werden. Zur Erzeugung von Ionen entgegengesetzter Polarität kann ein gleichzeitiger ES- und APCI-Betrieb konfiguriert werden. Im APCI-Koronaentladungsbereich 290 erzeugte Ionen können eine Polarität aufweisen, während durch ES-Zerstäubung an der Koronaentladungsnadel ES-Ionen von entgegengesetzter Polarität erzeugt werden können. Spannungen, die an Elemente der API-Quelle angelegt werden, um durch APCI erzeugte positive Ionen und durch ES erzeugte negative Ionen zu erzielen, können Spannungen an der Kapillareintrittselektrode 308 (–4000 Volt), der Endplatte 303 und dem Mundstück 304 (–3000 Volt), der Zylinderlinse 302 (–2000 Volt), der Koronaentladungsnadel 288 (–2000 Volt) und der ES-Sondenspitze 296 (–5000 Volt) sein. Ein Teil des entstehenden Ionengemischs, das in einer Atmosphäre von einer Polarität reagiert, tritt durch die Kapillaröffnung 310 ins Vakuum ein und wird anschließend massenanalysiert. Mehrere weiter oben beschriebene Kombinationen von Probeneinlaßfördersystemen können mit der kombinierten ES- und APCI-API-Quelle gekoppelt werden. In einer API-Quelleneinheit können mehrere ES- und mehrere APCI-Einlaßsonden enthalten sein. Die ES- und APCI-Sondeneinheiten können für einen Einbau durch die Kammerwände der API-Quelle, innerhalb der API-Kammer oder durch die Rückwand der API-Kammer konfiguriert werden.
Die 15a bis 15d enthalten Massenspektren, die von einer kombinierten API-Quelle aufgenommen wurden, die ähnlich wie die in 14 schematisch dargestellte API-Quelle 282 konfiguriert und mit einem Quadrupolmassenspektrometer gekoppelt ist. Das in 15a dargestellte Massenspektrum 320 wurde mit APCI-Ionisierung einer Probe von 82 pmol/l Reserpin in einer 1:1-Lösung von Wasser:Methanol mit 0,015% Ameisensäure aufgenommen, die von einer APCI-Sonde 283 mit einer Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit von 200 μl/min zerstäubt wurde. Das Massenspektrum 320 enthält einen Peak 321 des protonierten Molekülions von Reserpin. Der Lösungszufluß zur ES-Sondenspitze 296 wurde während der Aufnahme des APCI-MS-generierten Massenspektrums 320 abgeschaltet. Das in 15b dargestellte Massenspektrum dargestellte 322 wurde mit Elektrospray-Ionisierung von 10 pmol/μl Zytochrom C in einer 1:1-Lösung von Methanol:Wasser mit 0,1% Essigsäure aufgenommen, die aus einer ES-Spitze 296 mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung bei einer Flüssigkeitsdurchflußgeschwindigkeit von 10 μl/min zerstäubt wurde. Das Massenspektrum 322 enthält hauptsächlich die durch Elektrospray-Ionisation entstandenen, mehrfach geladenen Peaks 323 von Zytochrom C. Der Lösungszufluß zur APCI-Einlaßsonde 283 wurde während der Aufnahme des ES-MS-Spektrums 322 abgeschaltet. Das in 15c dargestellte Massenspektrum 324 wurde von der gleichen Zytochrom C-Lösung aufgenommen, die durch Elektrospray-Zerstäubung mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung in die API-Quelle 282 zerstäubt wurde. Während der Aufnahme des Massenspektrums 324, das Peaks 325 von durch Elektrospray-Ionisation erzeugten, mehrfach geladenen Zytochrom C-Ionen enthält, wurde der APCI-Einlaßsonde 283 Zerstäubungsgas zugeführt, wobei das Heizelement des Verdampfers 287 eingeschaltet war, aber keine Hochspannung an die Koronaentladungsnadel 288 angelegt war und der APCI-Einlaßsonde 283 keine Reserpinlösung zugeführt wurde. Das in 15d dargestellte Massenspektrum 326 wurde unter den gleichen Bedingungen wie das Massenspektrum 324 aufgenommen, wobei Hochspannung an die Koronaentladungsnadel 288 angelegt war und die gleiche Reserpinlösung wie oben aus der APCI-Einlaßsonde 283 zerstäubt wurde. Sowohl der Peak 327 des protonierten Molekülions von Reserpin als auch die Peaks 328 der mehrfach geladenen protonierten Zytochrom C-Ionen erscheinen in dem Massenspektrum 326, das mit gleichzeitiger ES- und APCI-Ionenerzeugung aufgenommen wurde, die in der API-Quelleneinheit 282 auftritt. Die Massenspektren 320, 322, 324 und 326 wurden nacheinander ohne Positionseinstellung der Bauelemente der API-Quelle 282 aufgenommen. Eine Schnellumschaltung zwischen individuellen oder simultanen ES- und APCI-Betriebsarten mit der kombinierten Quelle 282 ist in 14 dargestellt.
Eine API-Quelle mit mehreren ES- oder APCI-Sonden oder ES- und APCI-Sondenkombinationen kann konfiguriert werden, um die Untersuchung von Ion-Ion-Wechselwirkungen bei Atmosphärendruck zu ermöglichen. Viele von den oben dargestellten API-Quellenkonfigurationen mit kombinierten und mehreren Einlaßsonden können unter Anwendung von Verfahren und Techniken betrieben werden, welche die Untersuchung von Ion-Ion-Wechselwirkungen in der Gasphase bei Atmosphärendruck ermöglichen. Im folgenden werden die alternativen Ausführungsformen von API-Quellen mit mehreren Einlaßsonden beschrieben, die speziell konfiguriert sind, um die gleichzeitige Erzeugung von Ionen mit entgegengesetzter Polarität zu ermöglichen. Eine Ausführungsform einer API-Quelle mit mehreren ES-Sonden, die für die Untersuchung von Ion-Ion-Wechselwirkungen bei Atmosphärendruck konfiguriert ist, ist schematisch in 16 dargestellt. Die ES-Sondeneinheit 340 ist mit der ES-Sondenspitze 344 konfiguriert, die nahe der Achse 341 der API-Quelle 342 (ϕ₃₄₀ = 0°) in einem Abstand Z₃₄₄ vom Mundstück 347 der API-Quelle angeordnet ist. Die Lösung wird durch Elektrospray-Zerstäubung aus der ES-Sondenspitze 344 mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung zerstäubt. Die Polarität der durch Elektrosprayionisation erzeugten Ionen wird durch die relativen Potentiale festgelegt, die an den elektrostatischen Elementen eingestellt werden, aus denen die API-Quelle 342 besteht. Für Diskussionszwecke wird angenommen, daß die Potentiale der API-Quelle und die angewandten Gasdurchflußmengen so eingestellt werden, daß aus Lösungen, die durch Elektrospray aus der ES-Sondenspitze 344 zerstäubt werden, positive Ionen erzeugt werden.
Eine zweite ES-Sondeneinheit 345 ist mit einer ES-Sondenspitze 346 montiert, die entlang der Achse 341 der API-Quelle in einem Abstand Z₃₄₆ vom Mundstück 347 der API-Quelle und in einem Radialabstand r₃₄₆ von der Achse 341 der API-Quelle angeordnet ist. Der Winkel der Zerstäubungsachse der ES-Sondenspitze 346 zur Mittellinie 341 der API-Quelle beträgt annähernd 110 Grad (ϕ₃₄₆ = 110°). Die an der ES-Sondenspitze 346 anliegende Spannung wird so eingestellt, daß aus der Lösung, die durch Elektrospray von der ES-Sondenspitze 346 mit pneumatischer Zerstäubungsunterstützung zerstäubt wird, negativ geladene Flüssigkeitströpfchen erzeugt werden. Die positiven und negativen Ionen, die aus den durch Elektrospray aus den ES-Sondenspitzen 344 bzw. 346 erzeugten positiv bzw. negativ geladenen Flüssigkeitströpfchen entstehen, vermischen sich im Bereich 348 der API-Quelle 342 und treten in Wechselwirkung miteinander. Diese Wechselwirkung zwischen positiven und negativen Ionen bei Atmosphärendruck führt zur Neutralisierung eines Teils, aber nicht der gesamten gemischten Ionenpopulation. Ein Teil der entstehenden positiven Ionenpopulation wird durch die vorhandenen elektrischen Felder durch den Kapillareintritt 349 getrieben. Ein Teil der in die Kapillaröffnung 349 eintretenden positiven Ionen wird durch die Kapillarbohrung 350 ins Vakuum gespült, und anschließend wird ihr Masse/Ladungs-Verhältnis mit einem Massenspektrometer und Detektor analysiert. Eine Umkehr der Spannungspolaritäten in der API-Quelle 342 führt zur Erzeugung von negativen Ionen aus der Lösung, die durch Elektrospray aus der ES-Sondenspitze 344 zerstäubt wird, und von positiven Ionen aus der Lösung, die durch Elektrospray von der ES-Sondenspitze 346 zerstäubt wird. Bei umgekehrten Polaritäten bewegen sich die negativen Produktionen zur Kapillareintrittsöffnung 349, werden durch die Kapillarbohrung 350 in das Vakuum gespült, und anschließend wird ihr Masse/Ladungs-Verhältnis analysiert.
Es können verschiedene Geometrien von ES-Sonden konfiguriert werden, um eine Ion-Ion-Wechselwirkung zwischen mehreren Proben aus unterschiedlichen Lösungen zu erreichen, die durch Elektrospray von mehreren ES-Sondeneinheiten zerstäubt werden. Mehr als zwei ES-Sonden können in einer API-Quelle in Winkelpositionen ϕ_1...i im Bereich von 0 bis 180 Grad und mit Drehwinkeln θ_1...i im Bereich von 0 bis 360 Grad konfiguriert werden. Dem Zerstäuber- oder Gegenstromtrocknungsgas kann eine ausgewählte neutrale Gaszusammensetzung zugesetzt werden, um Reaktionen zwischen Ionen und neutralen Teilchen in Bezug auf Ion-Ion-Wechselwirkungen zu untersuchen. Im Unterschied zu den im Teilvakuum durchgeführten Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen Ionen entgegengesetzter Polarität, über die von Smith et al. berichtet wird, ermöglicht die beschriebene Ausführungsform der Erfindung die Erzeugung von ES-Ionen in einer API-Quellenkammer, wobei Untersuchungen zur Ion-Ion-Wechselwirkung bei höheren Ionen- und Gasdichten unter Atmosphärendruck durchgeführt werden.
Eine Ausführungsform einer API-Quelle, die mit einem doppelten APCI-Verdampfer, Koronaentladungsnadel und Sondeneinheit konfiguriert ist, ist schematisch in 17 dargestellt. Eine APCI-Sondeneinheit 366 ist außeraxial mit ϕ₃₆₆ = 90° in einem Abstand Z₃₆₆ vom Mundstück 375 der API-Quelle angeordnet. Die APCI-Sondeneinheit 366 weist eine Einlaßsondeneinheit 367 mit pneumatischem Zerstäuber, eine wahlfreie Tröpfchentrennkugel 368, einen Verdampfer 369 und eine Koronaentladungsnadel 370 auf. Vom Flüssigkeitsfördersystem 372 zugeführte Probenlösung wird von der Einlaßsondeneinheit 367 zerstäubt. Zerstäubte Tröpfchen fließen um die Trennkugel 368 herum in den Verdampfer 369, wo die Tröpfchen verdampfen. Der aus dem Verdampfer 369 austretende Dampf wird im Koronaentladungsbereich an der Spitze der Koronaentladungsnadel 370 ionisiert. Eine zweite APCI-Sondeneinheit 360 ist gleichfalls außeraxial mit ϕ₃₆₀ = 90° in einem Abstand Z₃₆₀ vom Mundstück 375 der API-Quelle angeordnet. In der dargestellten Konfiguration ist die Abmessung Z₃₆₀ kürzer als Z₃₆₆. Die APCI-Sondeneinheit 360 weist eine Probeneinlaßsondeneinheit 362 mit pneumatischem Zerstäuber, eine wahlfreie Tröpfchentrennkugel 363, einen Verdampfer 364 und eine Koronaentladungsnadel 365 auf. Die Einlaßsonde 362 zerstäubt vom Flüssigkeitsfördersystem 373 zugeführte Probenlösung in die APCI-Sondeneinheit 360. Zu Diskussionszwecken wird angenommen, daß die an Elemente der API-Quelle angelegten elektrischen Potentiale und Gaszuflüsse so eingestellt sind, daß aus Lösungen, die durch die APCI-Sonde 366 zerstäubt, verdampft und ionisiert werden, positive Ionen erzeugt werden, und daß aus Lösungen, die durch die APCI-Sonde 360 zerstäubt, verdampft und ionisiert werden, negative Ionen entstehen. Die positiven Ionen, die in dem Koronaentladungsbereich erzeugt werden, der die Spitze der Koronaentladungsnadel 370 umgibt, werden wegen der angelegten elektrischen Potentiale zur Kapillare 361, Endplatte 375 und Koronaentladungsnadel 365 gesaugt. Die negativen Ionen, die in dem Koronaentladungsbereich erzeugt werden, der die Spitze der Koronaentladungsnadel 365 umgibt, werden wegen der anliegenden elektrischen Potentiale zur Koronaentladungsnadel 370 gesaut. Die positiven und negativen Ionen wechselwirken miteinander und reagieren bei Atmosphärendruck im Bereich 371. Die Wechselwirkung zwischen positiven und negativen Ionen bei Atmosphärendruck führt zur Neutralisierung eines Teils der positiven und negativen Ionen, jedoch können einige positive Ionen nach der Reaktion erneut ionisiert und anschließend durch die anliegenden elektrischen Potentiale zum Mundstück 375 und zur Kapillare 361 gesaugt werden. Positive Ionen werden durch die Bohrung der Kapillare in das Vakuum gespült, wo sie durch ein Massenspektrometer, das sich im Vakuumbereich 374 befindet, massenanalysiert werden. Aus einer Lösung mit höherer Durchflussgeschwindigkeit durch die APCI-Sondeneinheit 366 im Vergleich zur Durchflussgeschwindigkeit der durch die APCI-Sondeneinheit 360 zugeführten Lösung kann eine größere Anzahl positiver Lösungsmittel-Ionen eingeleitet werden. Durch die größere Häufigkeit positiver Lösungsmittel-Ionen im Mischungsbereich 371 erhöht sich die Reionisierungsausbeute positiver Ionen nach einer Neutralisierungsreaktion mit einem negativen Ion. Umkehrung der Spannungspolaritäten in der API-Quelle ermöglicht die Erzeugung negativer Ionen aus der Lösung, die der APCI-Sondeneinheit 366 zugeführt wird, und die Erzeugung positiver Ionen aus der Lösung, die der APCI-Sondeneinheit 360 zugeführt wird. Ein Teil der umgesetzten negativen Ionenpopulation wird in das Vakuum gespült, und sein Masse/Ladungs-Verhältnis wird analysiert.
Um eine Ion-Ion-Wechselwirkung zwischen mehreren Proben aus verschiedenen Lösungen zu erzielen, die von mehreren APCI-Sondeneinheiten zerstäubt werden, können Veränderungen der APCI-Sondenpositionen konfiguriert werden. In einer API-Quelle können mehr als zwei APCI-Sonden in Winkelpositionen ϕ_1...i im Bereich von 0 bis 180 Grad und mit Drehwinkeln θ_1...i im Bereich von 0 bis 360 Grad konfiguriert werden. Dem Zerstäuber- oder Gegenstrom-Trocknungsgas kann eine ausgewählte neutrale Gaszusammensetzung zugesetzt werden, um Reaktionen zwischen Ionen und neutralen Teilchen in Bezug auf Ion-Ion-Wechselwirkungen zu untersuchen.
Eine Ausführungsform einer API-Quelle, die mit drei APCI-Sondeneinheiten konfiguriert ist, die so angeordnet sind, daß sie die Untersuchung von Ion-Ion-Wechselwirkungen bei Atmosphärendruck erleichtern, ist in 18 dargestellt. Die APCI-Sondeneinheit 380 ist mit den Winkeln ϕ₃₈₀ = 90° und θ₃₈₀ = 270° angeordnet, wobei in Bezug auf das Gitter 381 elektrische Potentiale angelegt werden, um im Koronaentladungsbereich, der die Spitze der Koronaentladungsnadel 392 umgibt, negative Ionen zu erzeugen. Eine zweite APCI-Sondeneinheit 382 ist mit den Winkeln ϕ₃₈₂ = 90° und θ₃₈₂ = 90° angeordnet, wobei in Bezug auf das Gitter 384 elektrische Potentiale angelegt werden, um negative Ionen zu erzeugen. Eine dritte APCI-Sondeneinheit 385 ist mit den Winkeln ϕ = 0 und θ = 0 angeordnet, wobei bezüglich des Gitters 390 elektrische Potentiale zur Erzeugung von positiven Ionen angelegt werden. Die von den APCI-Sondeneinheiten 380, 382 und 385 erzeugten positiven und negativen Ionen gelangen durch die Gitter 381, 384 bzw. 390 und treten bei Atmosphärendruck in Wechselwirkung miteinander. Zwei Gitter 381 und 384 sind zwischen der APCI-Sondeneinheit 385 und dem Eintritt in die Kapillare 386 angeordnet. Die Wechselwirkung zwischen Ionen entgegengesetzter Polarität führt zur Neutralisierung der positiven und negativen Ionen, jedoch können die von der APCI-Sondeneinheit 385 zugeführten positiven Proben- und Lösungsmittelionen umgesetzte Produktmoleküle reionisieren. Das neu gebildete Ion wird durch die anliegenden elektrischen Felder zum Mundstück 389 und zur Kapillare 386 gesaugt. Ionen, die durch die Bohrung der Kapillare 386 ins Vakuum gespült werden, werden mit einem Massenspektrometer und Ionendetektor massenanalysiert. Die angelegten Spannungspolaritäten können umgeschaltet werden, um die Massenanalyse einer umgesetzten negativen Ionenpopulation zu ermöglichen. Eine oder mehrere APCI-Sondeneinheiten, die in der in 18 dargestellten Ausführungsform konfiguriert sind, können entfernt oder durch Elektrospray-Sondeneinheiten ausgetauscht werden. Mit mehreren APCI-Sondeneinheiten konfigurierte API-Quellen können zur Untersuchung eines Bereichs von Ion-Ion-Wechselwirkungen und -reaktionen verwendet werden.
Konfigurationen mit mehreren ES- und APCI-Einlaßsonden, wie schematisch in den 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 14, 16, 17 und 18 dargestellt, weisen individuelle Lösungsfördersysteme auf, die an die jeweilige Einlaßsondenspitze angeschlossen sind. Alternativ können mehrere Probenfördersysteme umgeschaltet werden, um einer einzelnen Einlaßsondenspitze Lösung zuführen. Die Kombination von mehreren Probeneinlaßleitungen und mehreren Zerstäubern kann in einer einzigen API-Sondeneinheit konfiguriert werden. Durch den Fachmann können verschiedene Kombinationen mit mehreren Sondenspitzenpositionen konfiguriert werden, und die Erfindung ist nicht auf die hier konkret beschriebenen Ausführungsformen mit mehreren ES- und APCI-Sonden beschränkt.
Nachdem die vorliegende Erfindung in Bezug auf konkrete Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die Beschreibung nicht als Einschränkung gemeint ist, da weitere Modifikationen und Varianten für den Fachmann offensichtlich sind und sich aufdrängen. Vorgesehen ist, daß die vorliegende Patentanmeldung alle derartigen Modifikationen und Varianten erfaßt, die im Umfang der beigefügten Patentansprüche liegen.
ZITIERTE LITERATURSTELLEN
In diesem Dokument wird auf die folgenden Literaturstellen Bezug genommen:
US-PATENTSCHRIFTEN:

4 542 293, 17. Sept. 1985, Fenn, John B.; Yamashita, Masamichi; Whitehouse, Craig.
5 495 108, 27. Feb. 1996, Apffel, James; Werlich, Mark; Bertach, James

VERÖFFENTLICHUNGEN:

R. Kostianinen und A. P. Bruins, Proceedings of the 41st ASMS Conference on Mass Spectrometry, 744a, 1993.
R. R. Ogorzalek Loo; Harold R. Udseth und Richard Smith, Proceedings of the 39th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, 266–267, 1991
R. R. Ogorzalek Loo; Harold R. Udseth und Richard Smith, J. Phys. Chem., 6412–6415, 1991.
Richard D. Smith; Joseph A. Loo, Rachel R. Ogorzalek Loo; Mark Busman und Harold R. Udseth, Mass Spectrometry Reviews, 10, 359–451, 1991.
Bordoli, Woolfit und Bateman, Proceedings of the 43rd ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, 98, 1995.

Claims

Apparat zum Analysieren chemischer Stoffarten, welcher umfasst: eine Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260), die Ionen ausgehend von Lösungen erzeugt, welche eine Probe enthalten; und mindestens zwei Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385), aus denen mindestens zwei Lösungen in jene Ionenquelle eingeführt werden; und welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass jene Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) so konfiguriert ist, dass sie eine gleichzeitige Erzeugung von Ionen aus jenen mindestens zwei Lösungen ermöglicht, welche in jene Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) eingeführt werden.
Apparat gemäß Anspruch 1, welcher weiterhin umfasst: eine Vorrichtung zum Mischen der erzeugten Ionen; und eine Vorrichtung zum Überführen jener Ionen in einen Vakuumbereich (46).
Apparat gemäß Anspruch 1, welcher weiterhin umfasst: eine Vorrichtung zum Mischen der erzeugten Ionen; und eine Vorrichtung für die Massenanalyse (45) der erzeugten Ionen.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 2 oder 3, bei welchem jene Vorrichtung zum Mischen der erzeugten Ionen die genannten Ionen im Wesentlichen bei Atmosphärendruck mischt.
Apparat gemäß Anspruch 1, bei welchem die Position jener mindestens zwei Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385) fixiert ist, wenn mindestens zwei Lösungen in jene Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) eingeführt werden, wobei der Apparat weiterhin eine Vorrichtung zum Überführen der Ionen in einen Vakuumbereich (46) umfasst.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 1 oder 5, bei welchem mindestens eine von jenen mindestens zwei Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175) eine Mikrospitze umfasst.
Apparat gemäß Anspruch 5, bei welchem jene aus mindestens zwei Lösungen erzeugten Ionen vor ihrem Eintritt in jenen Vakuumbereich (46) gemischt werden.
Apparat gemäß Anspruch 1, bei welchem jene Ionenquelle (1) eine Vorrichtung zur Elektrosprühionisation (2, 5, 90, 120, 122, 170, 171, 172, 281, 340) umfasst im Hinblick auf die Erzeugung von Ionen aus mindestens zwei der besagten Lösungen gleichzeitig, wobei der Apparat weiterhin eine Vorrichtung zur Massenanalyse (45) der erzeugten Ionen umfasst.
Apparat gemäß Anspruch 8, bei welchem jene Ionenquelle (1) ein Bad aus einem Gasfluss umfasst, um bei der Trocknung der durch die Elektrosprühung aufgeladenen Tröpfchen zu helfen.
Apparat gemäß Anspruch 1, bei welchem jene Ionenquelle (1) eine Vorrichtung zur Chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck (213, 214, 282) umfasst, und zwar als mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung von Ionen, wobei der Apparat weiterhin eine Vorrichtung für die Massenanalyse (45) der erzeugten Ionen umfasst.
Apparat gemäß Anspruch 1, bei welchem jene Ionenquelle (1) umfasst: eine Vorrichtung zur Elektrosprühionisation (281) für die Erzeugung von Ionen aus mindestens einer jener Lösungen, welche in jene Ionenquelle eingeführt werden; und eine Vorrichtung zur Chemischen Ionisation unter Atmosphärendruck (282) zum Erzeugen von Ionen aus mindestens einer jener Lösungen, welche in jene Ionenquelle eingeführt werden, wobei der Apparat weiterhin umfasst: eine Vorrichtung für die Massenanalyse (45) der erzeugten Ionen.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 8 oder 11, bei welchem jene Vorrichtung für die Elektrosprühionisation (2, 5, 90, 120, 122, 170, 171, 172, 281, 340) eine Hilfsvorrichtung für die Zerstäubung umfasst.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 8 und 11, bei welchem jene Sonde eine Elektrosprühsonde (3, 4, 6, 7, 121, 173, 175) ist, welche drei rohrförmige Schichten an ihrer Ausgangsspitze umfasst.
Apparat gemäß Anspruch 1, bei welchem mindestens eine von jenen Lösungen (145), welche in jene Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) eingeführt werden, bekannte chemische Komponenten umfasst, wobei der Apparat weiterhin umfasst: mindestens eine Vorrichtung zum Erzeugen und zum Mischen von Ionen aus mindestens zwei Lösungen, welche in jene Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) eingeführt werden; wobei jene Mischung Ionen aus bekannten chemischen Verbindungen enthält; und eine Vorrichtung für die Massenanalyse (45) jener Mischung von erzeugten Ionen.
Apparat gemäß Anspruch 14, bei welchem jene bekannten chemischen Komponenten Verbindungen für die Kalibrierung der Massenskala sind.
Apparat gemäß Anspruch 15, bei welchem jene Verbindungen für die Massenkalibrierung Ionen in jener Mischung bilden, welche als eine interne Kalibrierungsnorm dient wenn jene Mischung der Massenanalyse unterzogen wird.
Apparat gemäß Anspruch 1, welcher weiterhin umfasst: mindestens zwei Vorrichtungen zur Übergabe jener Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) an jene Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385); eine Vorrichtung zum Mischen jener Ionen, die aus mindestens zwei von jenen Lösungen erzeugten werden; und eine Vorrichtung für die Massenanalyse (45) der erzeugten Ionen.
Apparat gemäß Anspruch 17, bei welchem jene Vorrichtungen für die Übergabe jener Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) ein Flüssigchromatographiesystem (184, 194) mit enthalten.
Apparat gemäß Anspruch 17, bei welchem jene mindestens zwei Vorrichtungen für die Übergabe jener Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) mindestens zwei Flüssigchromatographiesysteme (184, 194) mit enthalten.
Apparat gemäß Anspruch 17, bei welchem jene Vorrichtungen für die Übergabe jener Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) ein kapillares Elektrophoresesystem mit enthalten.
Apparat gemäß Anspruch 17, bei welchem mindestens zwei Vorrichtungen für die Übergabe jener Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) mindestens zwei kapillare Elektrophoresesysteme mit enthalten.
Apparat gemäß Anspruch 17, bei welchem jene Vorrichtungen für die Übergabe jener Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 266, 267) eine Flüssigkeitspumpe oder eine Mikrospitze für eine Elektrosprühung oder ein Lösungsmittelreservoir oder ein unter Druck stehendes Lösungsmittelreservoir mit enthalten.
Apparat gemäß Anspruch 1, welcher weiterhin umfasst: mindestens zwei Vorrichtungen für die Übergabe von mindestens zwei von jenen Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) an jene Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385); wobei mindestens eine von jenen Vorrichtungen ein chemisches Trennsystem für die Übergabe von mindestens einer jener Lösungen enthält; und eine Vorrichtung für die Massenanalyse (45) der erzeugten Ionen.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 17 oder 23, bei welchem jene Vorrichtungen für die Übergabe von jenen Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) mindestens ein Flüssigkeitszuführungssystem mit einem Einspritzventil (186, 196) enthalten.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 17 oder 23, bei welchem mindestens zwei Vorrichtungen für die Übergabe von jenen Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) mindestens zwei Flüssigkeitszuführungssysteme enthalten, von denen ein jedes mit einem Einspritzventil (186, 196) ausgestattet ist.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 17 oder 23, bei welchem mindestens zwei Vorrichtungen für die Übergabe von jenen Lösungen (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 267) mindestens ein Flüssigkeitszuführungssystem mit einem Einspritzventil (186, 196) enthalten sowie mindestens ein System für die Flüssigkeitschromatographie (184, 194).
Apparat gemäß Anspruch 1, welcher weiterhin umfasst: mindestens zwei Vorrichtungen, von denen eine jede ein chemisches Trennsystem (184, 194) enthält und eine jede eine Lösung zu jenen Sonden (173, 174, 175) zuführt; und eine Vorrichtung für die Massenanalyse (45) der erzeugten Ionen.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 23 oder 27, bei welchem jenes chemische Trennsystem ein Flüssigkeitschromatographiesystem (184, 194) oder ein kapillares Elektrophoresesystem oder ein kapillares Elektrophorese-Chromatographiesystem darstellt.
Apparat gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 23 oder 27, bei welchem jene Vorrichtung, welche ein chemisches Trennsystem enthält, ein Flüssigkeitschromatographiesystem (184, 194) und ein kapillares Elektrophoresesystem umfasst.
Apparat gemäß den Ansprüchen 1, 5, 10, 23 und 27, bei welchem jene Ionenquelle eine Vorrichtung für die Elektrosprühionisation (2, 5, 90, 120, 122, 170, 171, 172, 281, 340) umfasst.
Apparat gemäß den Ansprüchen 1, 5, 10, 23 und 27, bei welchem jene Ionenquelle eine Elektrosprühvorrichtung mit einer Hilfsvorrichtung für die Zerstäubung umfasst (2, 5, 90, 120, 122, 170, 171, 172, 281, 340).
Apparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1, 5, 23, 27 und 30, bei welchem jene Ionenquelle eine Vorrichtung für die Chemische Ionisation bei Atmosphärendruck (213, 214, 282) umfasst.
Apparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1, 5, 23, und 27, bei welchem jene Ionenquelle eine induktiv gekoppelte Plasmavorrichtung umfasst.
Apparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1, 8, 10, und 11, bei welchem jene Vorrichtung für die Massenanalyse (45) der erzeugten Ionen ein Flugzeitmassenspektrometer oder ein Quadrupolmassenspektrometer oder ein Ionenfallenmassenspektrometer oder ein Fouriertransformations-Massenspektrometer oder ein Massenspektrometer mit einem magnetischen Sektor oder ein Hybrid-Massenspektrometer umfasst.
Apparat gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem jene Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) so konfiguriert ist, dass sie im Wesentlichen bei Atmosphärendruck betrieben werden kann.
Apparat gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die mindestens zwei Lösungen verschiedene Zusammensetzungen haben.
Apparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 35, bei welchem die mindestens zwei Lösungen dieselbe Zusammensetzung haben.
Verfahren zum Analysieren chemischer Stoffarten, welches die folgenden Schritte umfasst: a. ein Einführen von mindestens zwei Lösungen in eine Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) durch mindestens zwei Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385); und b. ein gleichzeitiges Erzeugen von Ionen aus mindestens jenen zwei Lösungen, welche durch jene mindestens zwei Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385) eingeführt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 38, welches weiterhin die folgenden Schritte umfasst: c. ein Mischen der erzeugten Ionen; und d. ein Übergeben und Zuführen jener Mischung von erzeugten Ionen in ein Vakuumsystem.
Verfahren gemäß Anspruch 38, welches weiterhin die folgenden Schritte umfasst: c. ein Mischen der erzeugten Ionen; und d. eine Massenanalyse jener Mischung von erzeugten Ionen mit einem Massenanalysator (45).
Verfahren gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 39 oder 40, bei welchem jene Ionen im Wesentlichen bei Atmosphärendruck gemischt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 38, welches weiterhin die Schritte umfasst: c. eine Fixierung der Position jener mindestens zwei Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385), wenn jene Ionen von mindestens zwei von jenen Lösungen hergestellt werden; und d. ein Übergeben und Zuführen jener Mischung von erzeugten Ionen in ein Vakuumsystem.
Verfahren gemäß Anspruch 42, bei welchem jene aus mindestens zwei Lösungen hergestellten Ionen gemischt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 41, bei welchem jene Ionenquelle im Wesentlichen bei Atmosphärendruck betrieben wird; und sie so konfiguriert ist, dass die Ionen aus mindestens einer jener Lösungen unter Verwendung der Elektrosprühionisation erzeugt werden.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 41, 42 oder 44, bei welchem jene Ionen einem Elektrobesprühen unter Verwendung einer Mikrospitze (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175) unterliegen.
Verfahren gemäß Anspruch 44, bei welchem jene Elektrosprühionisation ein Bad mit einem Gasfluss verwendet, um bei der Trocknung der durch die Elektrosprühung aufgeladenen Tröpfchen zu helfen.
Verfahren gemäß Anspruch 38, bei welchem jene Ionenquelle Ionen aus mindestens einer jener Lösungen unter Verwendung einer Chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck erzeugt, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt einer Massenanalyse jener Mischung von erzeugten Ionen mit Hilfe eines Massenanalysators (45) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 38, bei welchem jene Ionenquelle Ionen aus mindestens einer jener Lösungen erzeugt, welche durch mindestens eine von jenen Sonden unter Verwendung der Elektrosprühionisation eingeführt werden, und Ionen aus mindestens einer jener Lösungen erzeugt, welche durch mindestens eine von jenen Sonden unter Verwendung einer Chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck eingeführt werden, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt eines Analysierens der erzeugten Ionen mit Hilfe eines Massenanalysators (45) umfasst.
Verfahren gemäß dem einen oder dem anderen der Ansprüche 44 oder 51, bei welchem mindestens zwei jener Lösungen in jene Ionenquelle eingeführt werden durch mindestens eine jener Sonden durch konzentrische Rohre.
Verfahren gemäß Anspruch 40, bei welchem mindestens eine Lösung, welche eine bekannte Probensubstanz enthält, in jene Ionenquelle eingeführt wird und bei welchem Ionen aus jener mindestens einen Lösung erzeugt werden, welche eine bekannte Probensubstanz enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 50, bei welchem jene bekannte Probensubstanz chemische Komponenten enthält, welche für die Kalibrierung der Massenskala verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 50, bei welchem jene bekannten chemischen Komponenten, aus denen jene Ionen erzeugt werden, zu internen Scheitelwerten der Kalibrierung der Massenskala führen, wenn die Masse analysiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 50, bei welchem mindestens zwei jener Lösungen in jene Ionenquelle eingeführt werden durch mindestens eine jener Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175) durch konzentrisch geschichtete Rohre.
Verfahren gemäß Anspruch 50, bei welchem mindestens eine jener Lösungen, welche in jene Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) durch jene konzentrischen Rohre eingeführt werden, eine bekannte Probensubstanz enthält, aus welcher jene Ionen erzeugt werden, welche zu internen Scheitelwerten der Kalibrierung der Massenskala führen, wenn die Masse analysiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 40, welches weiterhin den Schritt eines Übergehens und Zuführens jener zwei Lösungen unter Verwendung von mindestens zwei Vorrichtungen für die Zuführung und Übergabe (9, 10, 14, 15) an jene mindestens zwei Sonden umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 55, bei welchem mindestens eine jener Lösung zu mindestens einer jener Sonden geführt wird, und zwar unter Verwendung eines Flüssigkeitschromatographiesystems (184, 194) oder eines kapillaren Elektrophoresesystems oder einer Flüssigkeitspumpe oder ausgehend von einem Lösungsmittelreservoir oder ausgehend von einem unter Druck stehenden Lösungsreservoir.
Verfahren gemäß Anspruch 55, bei welchem mindestens zwei jener Lösungen zu mindestens zwei jener Sonden geführt werden, und zwar unter Verwendung von mindestens zwei Flüssigkeitschromatographiesystemen (184, 194) oder zu mindestens zwei jener Sonden geführt werden, dies unter Verwendung von mindestens zwei kapillaren Elektrophoresesystemen.
Verfahren gemäß Anspruch 55, bei welchem mindestens eine jener Lösung unter Verwendung einer Mikrospitze für die Elektrobesprühung in jene Ionenquelle eingeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 38, bei welchem das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst: c. ein Zuführen jener mindestens zwei Lösungen unter Verwendung von mindestens zwei Vorrichtungen für die Zuführung (9, 10, 14, 15, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 129, 132, 221, 236, 266, 267); d. ein Zuführen jener mindestens einen Lösung aus einer Vorrichtung, welche ein chemisches Trennsystem enthält, aber nicht auf dieses beschränkt ist; e. ein Erzeugen von Ionen aus mindestens zwei jener Lösungen, welche durch jene mindestens zwei Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385) eingeführt werden; und f. eine Massenanalyse der erzeugter Ionen mit einem Massenanalysator (45).
Verfahren gemäß den Ansprüchen 55 oder 59, bei welchem mindestens eine jener Lösung zu mindestens einer jener Sonden geführt wird, dies aus einem Flüssigkeitszuführungssystem mit einem Einspritzventil (186, 196).
Verfahren gemäß den Ansprüchen 55 oder 59, bei welchem mindestens zwei jener Lösungen zu mindestens zwei jener Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385) geführt werden, dies aus mindestens zwei Flüssigkeitszuführungssystemen mit einem Einspritzventil (186, 196).
Verfahren gemäß den Ansprüchen 58 oder 59, bei welchem mindestens eine jener Lösungen zu jener Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) geführt wird unter Verwendung von mindestens einem Flüssigkeitszuführungssystem mit einem Einspritzventil (186, 196) und bei welchem mindestens eine jener Lösungen zu jener Ionenquelle (1, 114, 160, 210, 260) geführt wird unter Verwendung von mindestens einem Flüssigchromatographiesystem.
Verfahren gemäß Anspruch 38, welches weiterhin die folgenden Schritte umfasst: ein Zuführen jener mindestens zwei Lösungen zu jenen mindestens zwei Sonden (3, 4, 6, 7, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 121, 123, 173, 174, 175, 213, 214, 264, 265, 283, 284, 296, 344, 346, 360, 366, 380, 382, 385) aus mindestens zwei Vorrichtungen, von denen eine jede ein chemisches Trennsystem enthält, aber auf dieses nicht beschränkt ist; und eine Massenanalyse der erzeugten Ionen mit einem Massenanalysator (45).
Verfahren gemäß den Ansprüchen 59 oder 63, bei welchem jenes chemische Trennsystem ein Flüssigkeitschromatographiesystem (184, 194) oder ein kapillares Elektrophoresesystem oder ein kapillares Elektrophorese-Chromatographiesystem oder ein Flüssigchromatographiesystem und ein Elektrophorese-Chromatographiesystem darstellt, wobei ein jedes System getrennt jene Lösungen an jene Ionenquelle liefert.
Verfahren gemäß Anspruch 40, bei welchem mindestens eine jener Lösungen eine bekannte Probensubstanz enthält, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: ein Verwenden von mindestens einem der spektralen Scheitelwerte des Massenspektrums, die von jenen Ionen herrühren, welche von jener bekannten Probensubstanz als einer Kalibrierungsreferenz des Massenspektrums erzeugt werden, welches aus jener Massenanalyse erhalten worden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 65, bei welchem mindestens zwei jener Lösungen in jene Ionenquelle eingeführt werden, dies durch mindestens eine jener Sonden durch konzentrisch geschichtete Rohre.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 38, 42, 47, 59, 63 oder 65, bei welchem jene Ionen unter Verwendung einer Elektrosprühionisation erzeugt werden.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 38, 42, 44, 47, 48, 59, 63 und 65, bei welchem jene Ionen unter Verwendung einer Elektrosprühionisation mit einer Hilfsvorrichtung zur Zerstäubung erzeugt werden.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 38, 42, 59, 63, 65 und 67, bei welchem jene Ionen unter Verwendung einer Chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck erzeugt werden.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 38, 42, 59, 63 und 65, bei welchem jene Ionen unter Verwendung einer induktiv gekoppelten Plasmaionisation erzeugt werden.
Verfahren gemäß den Ansprüchen 38, 44, 47 und 48, bei welchem jene Ionen einer Massenanalyse unterzogen werden, dies unter Verwendung eines Flugzeitmassenspektrometers oder eines Quadrupolmassenspektrometers oder eines Ionenfallenmassenspektrometers oder eines Fouriertransformations-Massenspektrometers oder eines Massenspektrometers mit einem magnetischen Sektor oder eines Hybrid-Massenspektrometers.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 38 bis 71, bei welchem jene Ionenquelle im Wesentlichen bei Atmosphärendruck betrieben wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 38 bis 72, bei welchem die mindestens zwei Lösungen verschiedene Zusammensetzungen haben.
Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 38 bis 72, bei welchem die mindestens zwei Lösungen dieselbe Zusammensetzung ausweisen.