FI119747B - Menetelmä ja laitteisto näytteiden tutkimiseksi massaspektrometrisesti - Google Patents
Menetelmä ja laitteisto näytteiden tutkimiseksi massaspektrometrisesti Download PDFInfo
- Publication number
- FI119747B FI119747B FI20031658A FI20031658A FI119747B FI 119747 B FI119747 B FI 119747B FI 20031658 A FI20031658 A FI 20031658A FI 20031658 A FI20031658 A FI 20031658A FI 119747 B FI119747 B FI 119747B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- sample
- evaporator
- electrode
- corona discharge
- flow
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 title claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 50
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 40
- 238000000065 atmospheric pressure chemical ionisation Methods 0.000 claims description 30
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 24
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 15
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 claims description 14
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 claims description 8
- 239000003480 eluent Substances 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 5
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 claims description 4
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 17
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 3
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 3
- 230000005595 deprotonation Effects 0.000 description 3
- 238000010537 deprotonation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000003255 drug test Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 neurosteroids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100034534 Adenomatous polyposis coli protein 2 Human genes 0.000 description 1
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 1
- 101100269850 Caenorhabditis elegans mask-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000924579 Homo sapiens Adenomatous polyposis coli protein 2 Proteins 0.000 description 1
- 206010023126 Jaundice Diseases 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 241001272996 Polyphylla fullo Species 0.000 description 1
- 101000580353 Rhea americana Rheacalcin-1 Proteins 0.000 description 1
- 101000580354 Rhea americana Rheacalcin-2 Proteins 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- URRHWTYOQNLUKY-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[P] Chemical compound [AlH3].[P] URRHWTYOQNLUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 238000000347 anisotropic wet etching Methods 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000132 electrospray ionisation Methods 0.000 description 1
- 238000003891 environmental analysis Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000004356 hydroxy functional group Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- DDLIGBOFAVUZHB-UHFFFAOYSA-N midazolam Chemical compound C12=CC(Cl)=CC=C2N2C(C)=NC=C2CN=C1C1=CC=CC=C1F DDLIGBOFAVUZHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003793 midazolam Drugs 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 description 1
- 239000002858 neurotransmitter agent Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 230000005588 protonation Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-RNFDNDRNSA-N silicon-32 atom Chemical compound [32Si] XUIMIQQOPSSXEZ-RNFDNDRNSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 150000003431 steroids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
- H01J49/168—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission field ionisation, e.g. corona discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/0013—Miniaturised spectrometers, e.g. having smaller than usual scale, integrated conventional components
- H01J49/0018—Microminiaturised spectrometers, e.g. chip-integrated devices, Micro-Electro-Mechanical Systems [MEMS]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
- H01J49/0431—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/60—Construction of the column
- G01N30/6095—Micromachined or nanomachined, e.g. micro- or nanosize
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
- G01N30/72—Mass spectrometers
- G01N30/7233—Mass spectrometers interfaced to liquid or supercritical fluid chromatograph
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
'f
Menetelmä ja laitteisto näytteiden tutkimiseksi massaspektrometrisesi 5 Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmä näytteen tutkimiseksi massaspektrometrisesi.
Tällaisen menetelmän mukaan tutkittavaa näytettä sisältävä liuos höyrystetään ja höyrystetty näyteliuos suihkutetaan kaasuvirtauksen avulla koronapurkausneulan 10 läheisyyteen, jossa tutkittava näyte ionisoidaan. Varatut partikkelit erotellaan ja ohjataan sähkö- ja/tai magneettikenttien avulla detektoriin.
Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 14 johdannon mukaista laitetta sekä patenttivaatimuksen 23 mukaista käyttöä.
15
Massaspektrometriaa hyödynnetään monella tieteen alalla, kuten lääketutkimuksessa, genetiikassa, ympäristöanalyyseissä ja hiukkastutkimuksessa. Massaspektrometriassa (seuraavassa myös lyhennettynä ”MS”:ssä) ainetta tutkitaan sen massasta saatavan informaation perusteella, ja MS:n avulla voidaan mm. tunnistaa kemiallisen näytteen 20 sisältämät yhdisteet sekä määrittää niiden määrä (< 1011 M) hyvin pieninä pitoisuuksina . *. *. monimutkaisista näytematriiseista.
• ♦ • « • · ♦ • ♦ ♦ ··· · : Tyypillisesti tutkittava näyte ionisoidaan massaspektrometrin ionisaattorissa kaasumaiseen • · « •: · ·: muotoon j a muodostuneet kaasufaasi-ionit erotellaan niiden massa/varaus-suhteen (m/z) : ·*: 25 perusteella sähkö- ja/tai magneettikenttien (massa-analysaattorin) avulla. Kaasufaasi-ionit ··· :... · havainnoidaan detektorilla. Massaspektri saadaan tulostamalla detektorin muodostaman ionivirran voimakkuus ionin m/z arvon funktiona.
·· · • · · • · • · ··· ' ·..: Nestemäisen näytteiden ionisoinnissa on yleisimmin käytetty elektrospray-ionisaatiota *:**: 30 (ESI), jossa polaariseen liuottimeen, esim. metanoliin, liuotettu näyte ajetaan ohuen ♦ *:**: neulamaisen kapillaariputken kautta massaspektrometriin. Kun kapillaari asetetaan •m korkeaan jännitteeseen (3-5 kV), muodostuu kapillaarin kärkeen voimakas sähköstaattinen ···· •; · · ♦ kenttä, jonka vaikutuksesta kapillaarista ulostulevasta liuoksesta muodostuu kaasufaasiin varautunut aerosoli. Aerosolin varautuneet pisarat emittoivat kaasufaasiin kaasufaasi-35 ioneja, jotka kerätään erillisen ilmanpaineionilähteen avulla massa-analysaattoriin. ESIrssä 2 ionisaatio tapahtuu normaalipaineessa ja se soveltuu suurienkin (MW > 100 kDa) molekyylien tutkimiseen.
Atmospheric Pressure Chemical Ionization -menetelmässä (APCI:ssa) eluentti ajetaan 5 ohuen teräskapillaarin läpi, joka on asennettu suuremman teräsputken sisään. Putkien välistä ajetaan sumutuskaasua, jonka avustuksella eluentti sumuttuu. Muodostunut aerosolisumu johdetaan kuumennetun kvartsiputken läpi, jossa liuotin ja tutkittavat yhdisteet höyrystyvät. Muodostunut höyry ionisoidaan koronapurkauselektrodilla, johon on kytketty korkeajännite (3-5 kV). Sähköpurkauksen seurauksen tutkittava yhdiste ionisoituu kaasufaasissa.
10 Muodostuneet ionit kerätään massa-analyysiin API-lähetten avulla. Menetelmä soveltuu myös neutraalimolekyyleille päinvastoin kuin sähkösumutus. APCI:ssa eluenttina voidaan käyttää niin polaarisia kuin poolittomiakin liottimia, kun taas ESIissä voidaan käyttää vain polaarisia liuottimia.
15
Oheen liitetyssä kuviossa 2 on lähemmin havainnollistettu APCI-ionisaation periaatetta. Korkeaan potentiaaliin kytketyn elektrodin (neulan) kärjen läheisyydessä sähkökentän voimakkuus ylittää ilman koronapurkauskynnyksen, jolloin ilmassa olevat molekyylit (esim. N2, 02) ionisoituvat ns. primääri-ioneiksi (N2+, 02+). Primääri-ionit reagoivat 20 liuotinmolekyylien (esim. H20, CH3OH, NH3) kanssa muodostaen ns. reagenssi-ioneja • · *99 ]·*·’ (esim. H30+, CH3OH/, NH4+). Reagenssi-ionit reagoivat näytemolekyylien kanssa • · · ···/ muodostaen protonoituneita ([M+H+]) (tai deprotonoituneita [M-H]") molekyylejä, jotka • * * * * \ voidaan analysoida massasektrometrisesti.
• · • · · • · · • · 25 APCI-ionisaatio suoritetaan näytteen mukaan joko ns. positiivi- tai negatiivimoodissa.
• · • ·
Positiivimoodissa neulapotentiaali on korkeampi verholevyyn nähden ja ionisaatio
. · ## tapahtuu tavallisimmin protonin siirtoreaktiolla. Protonin siirto tapahtuu kaavan I
• · · • # .···. mukaisesti, jos näytemolekyylin protoniaffmiteetti on korkeampi kuin reagenssikaasun • · • · · protoniaffmiteetti: • · 30 XH+ + M -» X + MH+ (I) • · ·
Negatiivimoodissa neulapotentiaali on matalampi verholevyyn nähden ja ionisaatio tapahtuu deprotonaatiolla (II) tai elektronin siirrolla (III). Deprotonaatiossa reagenssi- • · · · 3 molekyylillä on näytemolekyyliä suurempi protoniaffiniteetti. Elektronin siirrossa plasmassa syntyneet elektronit reagoivat korkean elektroniaffiniteetin omaavien näytemolekyylien kanssa.
5 (X-H)- + M -> X + (M-Η)' (Π) M + e' M' (ΙΠ)
Tavallisimmin käytettyjä liuottimia ovat metanolin (CH3OH) tai asetonitriilin (CH3CN) 10 vesiseokset. Protonoitumista tai deprotonoitumista voidaan tehostaa lisäämällä liuottimeen pieniä määriä lisäaineita. Esim. positiivimoodissa voidaan käyttää ammoniumasetaattia (CH3COONH4) ja negatiivimoodissa etikkahappoa (CH3COOH) ja muurahaishappoa (HCOOH).
15 Koska tutkittavat yhdisteet saatetaan kaasufaasiin kuumennuksen avulla, yhdiste fragmentoituu enemmän kuin ESLssa. Koska kuumennus tapahtuu hyvin nopeasti, yhdiste ei useinkaan fragmentoidu täydellisesti ja spektrissä havaitaan protonoitunut tai deprotonoitunut molekyyli. Lämmitysteho optimoidaan erikseen käytettävän liuottimen/näytteen mukaan. Tavallisesti kapillaarin sisäpinnan lämpötila on 100 - 150 °C.
. ·.*. 20 Tehokkaan sumutuksen aikaansaaminen vaatii korkean sumutuskaasun virtauksen, joka on • · j noin 21/min. APCI-ionisaatiossa ionien varausluku on tavallisesti yksi, minkä perusteella • · · · : voidaan määrittää yhdisteen molekyylipaino. Muodostuneiden fragmenttien perusteella • · · •: · · · voidaan saada informaatiota molekyylin rakenteesta.
• · · • · · • · • · : _ : 25 Analyytin syöttö APCI-ionisaattorille tapahtuu ruisku- tai HPLC (High Performance
Liquid Chromatography) -pumpun avulla. Pumpun avulla virtaus voidaan säätää tarkasti • · m : hyvin pieniäkin nestemääriä varten. Tavanomaisessa APCLssa nestevirtaus on tavallisesti • · · luokkaa 0,2 - 1 ml/min. Kaasuvirtaus on tätä selvästi suurempi, yleensä luokkaa 2 1/min. *:··: Parhaiten APCI soveltuu maksimissaan muutaman tuhannen Da:n molekyylien *:··: 30 ionisointiin.
··« • · · · ♦:··· Koronapurkauksen edellytyksenä on, että sähkökentän voimakkuus ylittää ns.
koronakynnysarvon. Jotta vältyttäisiin varauksen läpilyönniltä, sähkökentän on oltava erittäin epähomogeeninen. Epähomogeeninen sähkökenttä saadaan aikaan esim. terävällä 4 neulamaisella elektrodilla. Tällöin suurin sähkökentän arvo sijoittuu neulan käijen ympäristöön.
APCI soveltuu ESI:iä paremmin neutraaliyhdisteiden analysointiin. APCI:ssä voidaan 5 käyttää sekä polaarisia että poolittomia liuottimia, kun taas ESIrssä voidaan käyttää vain polaarisia. Korkeat puskuri- tai lisäainepitoisuudet häiritsevät ionisoitumista selvästi enemmän ESI.ssa kuin APCI:ssa. APCI:n huono puoli on, että tarvittavat näyte-ja virtausnopeudet ovat varsin suuria. APCI sopii vain virtausnopeuksille, jotka ovat suurempia kuin 100 μΐ/min. Tästä syystä tavanomaisia APCI-laitteita ei voida käyttää 10 esim. mikrofluidistiikkajäijestelmissä. Perinteisten APCI-laitteiden herkkyys ei myöskään ole riittävän hyvä pienille näytemäärille.
Tunnettujen laitteiden epäkohtia ovat myös suhteellisen korkeat valmistus-ja käyttökustannukset. Jälkimmäisiin sisältyvät esim. laitteistojen puhdistuksesta aiheutuva runsas 15 ajankäyttö.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyviä epäkohtia ja saada aikaan aivan uudenlainen tapa tutkia kaasu- ja nestefaasissa olevia näytteitä massaspektrometrisesti. Etenkin keksinnön tarkoituksena on saada aikaan APCI- .·.20 ionilähteen pohjalta toimiva ratkaisu, joka soveltuu nykyisiä laitteita paremmin pienten • · : näytemäärien analysointiin. Keksinnön tarkoituksena on myös parantaa APCI-laitteen • · · · ; herkkyyttä sekä lämmönsiirtoa höyrystimen sisällä. Keksinnön tavoitteena on edelleen • · · •;··· APCI-laitteiston valmistus- ja käyttökustannusten vähentäminen.
• · · • · · • · • · 25 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että pienten näytemäärien analysointiin sopiva APCI-ionisaattori toteutetaan mikromekaanisesti. Ennestään tunnetaan mikronoituja ESI- »· · : V ratkaisuja, joissa monoliittiseen, pieneen lasilevyyn on työstetty virtauskanavat näyte- • · · •... · liuokselle sekä ionisointiin käytettävä suihkutuskärki. Seuraavassa näitä laitteita kutsutaan •: · ·: myös ”ESI-mikrochipeiksi” tai ’’μ-ESI-laitteiksi”). Tunnetun tekniikan osalta viittaamme ·:·*: 30 US-patenttijulkaisuihin 6 481 648 ja 6 245 227. Kuten ESI-tekniikka yleensä, nämä « .:. mikronoidut laitteet sopivat ionimaisille yhdisteille, mutta eivät neutraaleille ja
• •M
polaarittomille yhdisteille, jotka eivät ole ionisoitavissa ESI:llä tai joiden kohdalla ionisoinnin tehokkuus on liian heikko.
5
Tunnettujen ESI-mikrochippien epäkohtana mikronoituina laitteina on edelleen se, että korkean jännitteen omaava sähkökenttä on keskittynyt μ-ESI-laitteen kärkeen, eli mikrofluidijäijestelmän poistoaukkoon, ja tämä kärki tuhoutuu nopeasti, mikä rajoittaa μ-ESI käyttöikää ja estää vakaiden ja stabiilien analyysien aikaansaamisen. Lisäksi ESI-5 suihkuttimen käijessä tapahtuvat hapetus- ja pelkitysreaktiot johtavat käijen tukkeutu miseen ja kuplien muodostumiseen.
Keksinnön yhteydessä on havaittu, että mikronointitekniikka soveltuu edellä mainittuja ESI-ratkaisuja huomattavasti paremmin toteutettavaksi APCI-tekniikan ionisaattorille.
10 Keksinnön mukaan APCI-ionisaattorille tyypilliset laiteosat, ainakin kaasujen ja nesteen virtauskanavistot sekä höyrystimen kuumennin, sisällytetään monoliittiseen rakenteeseen, jossa virtauskanavistot mitoitetaan sellaisiksi, että niiden läpi kulkeva nestevirta on suuruudeltaan pienempi kuin noin 100 μΐ/min.
15 Koska μ-APCLssä korkean jännitteen omaava sähkökenttä on kohdistunut koronapurkaus-neulan kärkeen eikä mikrofluidijäijestelmän poistoon, tämä ei ole altis tuhoutumiselle ja samalla saadaan aikaan vakaa ja stabiili analyysi.
Keksinnön mukaista laitetta käyttämällä voidaan höyrystää pieniäkin näytemääriä ja . ·, ·. 20 ionisoida ne sellaisessa koronapurkausvyöhykkeessä, esim. koronapurkausneulassa, joka • · · • · : on muodostettu osaksi mikrochippiä tai joka on jäljestetty mikrochipin yhteyteen.
• · · · • · · • · · • · · Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti ·*·*: tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
25
Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty • · · • patenttivaatimuksen 14 tunnusmerkkiosassa.
• · · • · • · • · · *:··: Keksinnön mukainen käyttö on määritelty patenttivaatimuksessa 23.
♦:·*:* 30
Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä laitteen valmistus- prosessi on riittävän yksinkertainen, että se on mahdollista toteuttaa järkevällä saannolla.
• · · · 6
Keksintö saa aikaan uuden rajapinnan minkä tahansa mikrofluidityyppisen tai muun tyyppisen mikroanalyyttisen järjestelmän ja massaspektrometrin välillä. Laitetta voidaan käyttää etenkin pienillä virtauksen määrillä (alle 5 μΐ/min) mutta se sopii myös virtausmäärille, jotka ovat jopa noin 100 pL. Keksinnön tärkeimpiä käyttöaloja ovat 5 bioanalyysit, lääkeaineanalyysit, huumeanalyysit, ympäristömyrkkyjen analyysit, elintarvikeanalyysit, kliiniset analyysit ja diagnostiikka. Menetelmä ja laitteisto soveltuvat erityisen hyvin tapauksiin, jossa tarvitaan suuren herkkyyden omaavaa analyysitekniikkaa tai jossa käytössä olevan näytteen määrä on erittäin pieni (pienempi kuin 1 pL).
10 Keksintöä voidaan soveltaa monenlaisten yhdisteiden analyysiin. Se sopii niin polaarisille kuin polaarittomille yhdisteille sekä neutraaleilla yhdisteille ja ionisille yhdisteille. Analysoitavissa ovat periaatteessa kaikki yhdisteet, jotka sisältävät funktionaalisen kohdan, kuten funktionaalisen ryhmän, joka voidaan protonoida. Esimerkkeinä erityisen mielenkiintoisista sovelluksista mainittakoon lievästi polaariset, luokitukseltaan 15 poolittomat yhdisteet, joiden pitoisuudet näytteissä ovat erittäin pieniä. Näitä ovat esim. erilaiset steroidit, kuten neurosteroidit, jotka sisältävät ainakin yhden hydroksi- tai vastaavasti ketoryhmän. Tällaisten yhdisteiden määrät ovat biologisissa näytteissä luokkaa 10 -100 pikogrammaa millilitrassa. Näiden lisäksi keksinnöllä voidaan analysoida myös emäksisiä typpiyhdisteitä, jotka tunnetusti esim. muodostavat pääosan kaikista 20 farmakologisesti aktiivisista aineista.
• » • · • · · • · · • « « · : Ratkaisua voidaankin käyttää sekä neste- että kaasufaasissa olevien näytteiden • · · •: · · · analysointiin. Näytteen liuottamiseen käytettävä eluentti voi olla polaarinen ja/tai : * * ]: polaariton liuotin.
• · · : : 25 » · ·
Keksinnön mukainen mikro-APCI-tekniikka on erityisen käyttökelpoinen yhdisteille, jotka • · · • V ovat höyrystettävissä ja joiden moolimassat ovat korkeintaan 2000 Da, sopivimmin • · · ·...· korkeintaan 1000 Da.
m · ·;·*: 30 Mikro-ESI-tekniikkaan verrattuna p-APCI saa aikaan paremman herkkyyden polaarittomien ja neutraalien yhdisteiden analyysille. Analyysissa voidaan käyttää
• »M
polaarittomia eluentteja ja voidaan haluttaessa analysoida jopa kaasufaasinäytteitä 7
Tavanomaiseen APCI-tekniikkaan verrattuna keksinnöllä saavutetaan myös huomattavia etuja. Niinpä virtausnopeudet ovat nano litroista muutamaan kymmeneen mikro litraan, kun taas tavanomainen APCI sopii vain virtausnopeuksille, jotka ovat suurempia kuin 100 μΐ/min. Keksinnöllä voidaan analysoida pienempiä näytetilavuuksia ja laitteiston herkkyys 5 on tavanomaista APCI:ia huomattavasti parempi. Lisäksi lämmönsiirtoa ja höyrystymistä on parannettu.
Tuotantokustannuksiltaan μ-APCI on merkittävästi halvempi kuin tavanomainen APCI. Tästä syystä keksintö mahdollistaa periaatteessa kertakäyttöisen höyrysiin/ionisaattori-10 laitteen valmistuksen, jolloin käytetty laite voidaan korvata kokonaan uudella laitteella, kun se on likainen. Tämä vähentää merkittävästi MS-laitteiston puhdistamiseen tarvittavaa aikaa.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen kuvauksen 15 avulla oheisiin piirustuksiin viitaten, jolloin kuviossa 1 on esitetty lohkokaavio massaspektrometrilaitteiston osakokonaisuuksista, kuviossa 2 on esitetty APCI-ionisaation perusratkaisun periaatekuva, kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukaisen laitteen kahden vaihtoehtoisen (vaakamallinen/pystymallinen) sovellutus-muodon rakenteet yksinkertaistettuina ylä- ja . . 20 vastaavasti sivukuvantoina, • · · • · · I kuviossa 4 on esitetty kuviossa 3 kuvattujen rakenteiden chippikonfiguraatioiden • · · j* V planaarisella neulalla modifioituja versioita ja • · · • · · , kuviossa 5 on esitetty yksinkertaistettuina ylä- ja vastaavasti sivukuvantona • · :·. ·. kolmedimensionaalisella neulalla varustettu mikrochip.
25 • · ···
Mikroelektromekaanisella systeemillä (MEMS/MST) tarkoitetaan tekniikassa yleisesti järjestelmää, jossa samalle mikrochipille (tyypillinen kokoluokka 1 mm2- 10 cm2) on • · ; ’ * *; integroitu mikromekaanisia j a mikroelektronisia rakenteita. Mikromekaaniset rakenteet • · · ;·] (dimensiot luokkaa 0,1 pm - 1 mm) voidaan tunnetusti valmistaa substraattikiekkoa • · · .···. 30 etsaamalla (bulk-mikromekaniikka) tai substraattikiekon pintaan kasvatettuja ohutkalvoja • · • · · kuvioimalla (pintamikromekaniikka). Mikromekaniikassa tavallisesti käytettyjä • · · • · · I.. substraattimateriaaleja ovat pii, lasi, GaAs, kvartsi ja muovit. Ohutkalvoina (paksuudet • · luokkaa 1 nm - 1 mm) käytetään esim. piidioksidia, piinitridiä, amorfista/monikiteistä piitä, metalleja sekä polymeerejä.
8
Esillä olevassa keksinnössä käytetään mikronoidusta rakenteesta yksinkertaisuuden vuoksi nimitystä ’’mikromekaaninen rakenne”, millä tarkoitetaan substraattilevylle/levyille valmistettua kokonaisuutta (kooltaan noin 1 mm2- 10 cm2), joka sisältää komponentin toiminalle oleellisia rakenteita, kuten kanavia ja vastuksia.
5
Keksinnön mukaisessa menetelmässä tutkittavaa näytettä sisältävä liuos höyrystetään höyrystimessä, joka on toteutettu mikromekaanisena rakenteena. Höyrystin käsittää monoliittisen kappaleen, johon on muodostettu ainakin näyteliuoksen virtauskanavat, mahdollisesti käytettävän kantokaasun virtauskanavat sekä näyteliuoksen kuumennin.
10 Saatu höyrystetty näyteliuos suihkutetaan kaasuvirtauksen avulla koronapurkaus- vyöhykkeeseen, jossa tutkittava näyte ionisoidaan koronapurkauksen avulla kaasufaasi-ionien tuottamiseksi, minkä jälkeen ionit erotellaan ja ohjataan detektoriin sinänsä tunnetulla tavalla esim. sähkö- ja/tai magneettikenttien avulla.
15 ’’Monoliittisella” kappaleella tarkoitetaan tässä keksinnössä kappaletta, joka koostuu yhdestä ainoasta osasta tai joka on muodostettu kahdesta tai useammasta osasta, jotka on saumattu yhteen yhdeksi kappaleeksi niin kiinteästi käytetyn bondaus-tekniikan avulla, että osat eivät periaatteessa enää ole irrotettavissa toisistaan olennaisesti osia rikkomatta.
. *. *. 20 Keksinnön edullisen sovelluksen mukaan käytetään mikromekaanista rakennetta, j oka • · ; käsittää substraattikiekon tai useammasta kiekosta yhteen liitetyn kiekkopinon, johon on ··« · : muodostettu kaasujen ja nesteen virtauskanavistot sekä näyteliuoksen höyrystämiseen * · · *: · ·: käytettävä kuumennin. Monoliittinen kappale on tällöin muodostettu kahdesta tai :**[: useammasta kappaleesta, jotka on liitetty toisiinsa. Tällainen kappale voi käsittää • · · 25 keskenään samanlaiset tai erilaiset kappaleet, jotka ovat esim. lasia tai piitä. Kaasujen ja nesteen virtauskanavistot syöttöaukkoineen ja höyrystimen kuumennin voidaan tällöin • · · : V muodostaa samaa osaan tai eri osiin, jotka tulevat vastakkain. Kappale voi esim. käsittää • · · lasilevyn, johon on muodostettu kaasujen ja nesteen virtauskanavistot, ja piikiekon, johon *:··: on muodostettu näyteliuoksen höyrystämiseen käytettävä kuumennin. Tai rakenne voi olla *:·*: 30 päinvastainen.
• · · • · · · *:··· Keksinnön mukaan virtauskanavistot on mitoitettu sellaisiksi, että niiden läpi kulkeva nestevirta on suuruudeltaan alle 100 μΐ/min, sopivimmin korkeintaan noin 50 μΐ/min, etenkin korkeintaan noin 10 μΐ/min. Yleisesti kanavien koko vaihtelee sen mukaan, onko 9 niiden läpi virtaava aine kaasua vai nestettä. Tyypillinen kaasunsyöttökanavan koko (poikkileikkauksen leveys tai syvyys) on noin 10 - 1000 pm, etenkin noin 20 - 500 pm, ja vastaavasti nesteensyöttökanavan vastaava koko noin 5 - 500 pm, etenkin noin 10 - 250 pm, vaikka nämä eivät ole mitään rajoittavia mittoja. Kanavien syvyys on yleensä 5 korkeutta pienempi, jolloin syvyys on yleensä alle 200 pm. Jos kanavien poikkileikkaus on ympyrän muotoinen, niiden halkaisija on tyypillisesti yllä mainitulla yleisellä alueella.
Keksinnön mukainen höyrystin sisältää erään sovellutusmuodon mukaan sekä höyrystys-vyöhykkeen että koronapurkausvyöhykkeen, jotka on integroitu yhteen mikromekaaniseen 10 rakenteeseen. On kuitenkin mahdollista valmistaa koronapurkausvyöhyke erilliseksi laiteosaksi.
Laitteessa höyrystetty näyteliuos ionisoidaan APCI-menetelmän mukaisesti korona-purkauksella ilman läsnä ollessa. Sopivimmin toimitaan normaali-ilmanpaineessa.
15 Tyypillisesti koronapurkausvyöhyke käsittää neulamaisen elektrodin, joka on kytketty niin korkeaan potentiaaliin suhteessa massaspektrometrin verholevyyn, että sähkökentän voimakkuus ainakin elektrodin käqen välittömässä läheisyydessä ylittää ilman korona-purkauskynnyksen. Neulamaisen elektrodin potentiaali suhteessa verholevyyn on esim. ainakin 1 kV ja maksimisähkökenttä elektrodin kärjen tuntumassa on noin 50 kV/mm.
20 • · · • · : Oheisessa kuviossa 3 on esitetty kaksi keksinnön sovellutusmuotoa. Kuten kuviosta käy ··· · ; ilmi, keksinnön mukainen laite voidaan esim. toteuttaa kahden eri konfiguraation • · · ·;··· mukaisena, nimittäin vaakamallisena (kuvio 3a) ja pystymallisena (kuvio 3b). Vaaka- ·*·*: mallissa chippi (ja näin olen neula ja virtauksen ulostuloaukko) on kohtisuorassa massa- : 25 spektrometrin verholevyn suhteen ja pystymallissa taas yhdensuuntainen tämän kanssa.
* · · • ’,·* Kuviossa 3a on esitetty vaakamallisen μ-APCI-ionilähteen rakenne. Kuten sivukuvannosta • · · ·...· käy ilmi, laite käsittää lasilevyn 1, jonka päälle on jäljestetty piikiekko 2. Piikiekkoon 2 on *:··· työstetty syöttöaukot 3 nesteelle ja vastaavasti kaasulle 4. Piikiekkoon on edelleen ·;·*: 30 jäljestetty sekoitusvyöhyke 5, johon nesteen ja vastaavasti kaasun syöttöaukot 3,4 on yhdistetty syöttöputkistojen 6, 7 kautta. Sekoitusvyöhyke käsittää esim. kapillaarisen • · · · putken, joka on järjestetty piikiekkoon ja joka on varustettu lämmitysvastuksella 8, jonka avulla kapillaariin syötettävät ja siinä sekoittuvat neste-ja kaasuvirrat voidaan lämmittää 10 nesteen höyrystämiseksi. Lämmitysvastukseen 8 on liitetty sähköjohtimet 9, joiden toisessa päässä, lasilevyn pinnassa on kontaktielektrodit 10, joihin sähkölähde on yhdistettävissä.
Kuvion 3a laitteessa koronapurkauksen tuottava elektrodineula 11 on järjestetty saman-5 suuntaiseksi lasilevyn 1 ja kapillaariputken 5 kanssa. Elektrodineula 11 on myös liitetty sähköjohtimien kautta kontaktielektrodeihin 10. Kapillaariputken poistopäässä on suutin 12, josta elektrodineulasta 11 saatava, ionisoitu kaasusuihke on poistettavissa laitteesta ja johdettavissa massaspektrometriin ilmaistavaksi.
10 Kuvion 3 b mukainen laite vastaa perusrakenteeltaan kuvion 3 a laitetta. Niinpä siinä on lasilevy 21, jonka päällä on piikiekko 22. Tässä tapauksessa nesteen ja kaasun syöttöaukot 23,24 on kuitenkin järjestetty lasilevyyn. Piikiekkoon on työstetty sekoitusvyöhyke 25, johon kaasuja vastaavasti neste ovat johdettavissa syöttöputkistojensa kautta 26,27. Laitteessa on sekoitusvyöhykettä (kapillaaria 25) ympäröivä kuumennin 28 15 sähköjohtimineen 29 ja kontaktielektrodeineen 30. Elektrodineula 31 on sovitettu vaakasuuntaisena kohti sekoitusvyöhykkeen suutinta 32.
Kuvioissa 3a ja 3b esitetyt ionisaattorit voidaan valmistaa esim. etsaamalla kanavistot 5-7; 25 piikiekkoon anisotrooppisella märkäetsauksella. Metallinen planaarinen neula 11; 31 ja 20 kuumennin 8; 28 kuvioidaan lasikiekkoon, joka lopuksi kiinnitetään anodisella bondauk- • · · sella piikiekkoon.
• · · • · · · • · · • · · • · · ....: Tämän ratkaisun etuna ovat etsauksen j a bondauksen helppoudet.
• · ·· · • · · • · • · .**·. 25 Liittäminen voidaan suorittaa anodisen bondauksen lisäksi esimerkiksi lasifritti-, • · ··· termokompressio- tai liimabondauksena, jolloin väliaineena voidaan käyttää tavanomaisia : Y; polymeeripohjaista liima-aineita. Näitä ovat esim. epoksi-polymeerit, negatiivi- ja • · :***: positiiviresistit, polyimidi, PMMA, silikonit sekä fluoroelastomeerit.
• · · • · · • · • · ··· 30 Polymeeriliimaussauma ei tavallisesti ole hermeettinen eikä se kestä korkeita lämpötiloja, • · *. mutta toisaalta bondaus voidaan suorittaa alhaisessa lämpötilassa (polymeerin mukaan jopa • · · alle 100°C) ja mitä erilaisimmille materiaaleille, mikä tekee siitä houkuttelevan vaihtoehdon esim. CMOS-prosesseissa. Liimabondausprosessi sisältää liitettävien kiekkojen/chippien huolellisen pesun ja kuivatuksen, adheesiopromoottorin levityksen, • · 11 polymeerin spinnauksen /ruiskutuksen (paksuus esim. 1-20 pm) toiselle tai molemmille liitettäville pinnoille, prebake-lämpökäsittelyn (esim. 60 - 100 °C, 10 min), kiekkojen/chippien asettamisen vakuumikammiossa puristukseen sekä hardbake-lämpökäsittelyn (esim. 100 - 300 °C:ssa, 5 min).
5
Keksintö voidaan myös toteuttaa kokonaan lasisena, millä ratkaisulla voidaan entisestään parantaa laitteen termisiä ja sähköisiä ominaisuuksia.
Valmistetuissa koelaitteistoissa kaasunsyöttökanavien leveys on ollut aina koelaitteiston 10 mukaan 270, 320 tai 370 pm. Nesteen-syöttökanavan leveys on puolestaan ollut 120,130 tai 140 pm ja sekoitus/kuumennus-kanavan leveys 1,27 mm. Syöttöaukkojen sivun pituus on ollut vaakamallissa 670 pm ja pystymallissa lasin porausvaran takia lähes 2 mm. Kanavien syvyys on vaihdellut 85 pm:sta 190 pm:iin etsauksen anisotrooppisuudesta (kanavien kapeudesta) johtuen.
15
Planaarinen kuumennin ja neula voidaan kuvioida lasilevyyn 1; 21 sputteroituun, höyrystettyyn tai muulla tavalla kasvatettuun metallikerrokseen. Metallina voidaan käyttää jalometallia, kuten platinaa, tai jotain sähköä ja/tai lämpöä hyvin johtavaa epäjaloa metallia, kuten alumiinia, joka on riittävän inertti tutkittaville näyteliuoksille.
. . 20 Kasvatettavan metallikerroksen paksuus on vapaasti valittavissa; kokeellisessa ratkaisussa • · · : valittiin paksuudeksi 300 nm, jolloin vaakamallisissa chipeissä resistanssi oli • · · ··· · . .·. huoneenlämmössä luokkaa 85 - 90 Ω ja pystymallisessa luokkaa 43 Ω.
• · · ··· • ·
Elektrodineulan pituus on yleensä noin 0,5 -10 mm, etenkin noin 1-6 mm. Koelaitteistot • · :***: 25 valmistettiin käyttämällä vaakamallisessa neulan pituutena 2 tai 3 mm ja pystymallissa 2 ··· tai 2,5 mm.
·· · • ♦ ♦ • · • · ··· : Kontaktielektrodien kohdalta piitä voidaan ohentaa etsaamalla, jotta ne saisi esille pii- lasirajapinnasta. Piin läpietsaaminen näiltä kohdilta ei ole edullista, koska kiekon fyysinen ·;··· 30 kestävyys (bondausta ajatellen) voi siitä kärsiä. Kolmiulotteinen mikroneula poistaa edellä mainittuun ongelmaan liittyvät epäkohdat koska tällöin ionisoituvaa kaasua olisi runsaasti ···· neulan käqen välittömässä läheisyydessä. lonilähteen miniatyrisoinnin ansiosta pienten näytemäärien (virtaukset luokkaa pl/min) analysointi helpottuu ja mittausherkkyys paranee.
• · 12
Seuraavassa esitetään käytännön esimerkki esillä olevien ionisaattorien valmistusprosessista: 5 Chipin piisubstraatiksi valittiin 380 pm paksu kaksipuoleisesti kiillotettu n-tyypin (100)-kiekko. Prototyyppien valmistamisessa käytettiin korkearesistiivisiä (>500 Oem) kiekkoja kuumentimen vuotovirran pienentämiseksi. Chippikantena käytettiin 0,5 mm paksua Comingin Pyrex 7740 -tyypin lasikiekkoa, joka voidaan bondata piihin anodisesti.
10 Valmistusprosessi alkoi piikiekkojen RCA-pesulla. Orgaaninen kontaminaatio poistettiin RCA-1 -pesulla ja metallinen kontaminaatio RCA-2 -pesulla. Pesujen välissä suoritettiin HF-dippi. Pesujen jälkeen piikiekoille kasvatettiin noin 600 nm terminen oksidi märkä-oksidointiprosessilla. Oksidoitujen kiekkojen päälle höyrystettiin resistin adheesiota parantava HMDS-kerros, minkä jälkeen kiekoille spinnattiin 1,4 pm:n fotoresisti (AZ 15 5214). Esipaiston jälkeen resisti valotettiin maski l:n läpi. Kehityksen ja jälkipaiston jälkeen oli vuorossa oksidin etsaus kanava-alueilta. Oksidin etsauksen jälkeen resisti poistettiin asetonilla ja isopropanolilla.
Kun kanava-alueet oli saatu kuvioitua piikiekon etupuolelle, läpiviennit kuvioitiin kiekon . V. 20 takapuolelle. Takapuolen resistointi suoritettiin edellä esitetyn mukaisesti. Kaksipuolisen • · I kohdistuksen kohdistimena käytettiin Electronic Visions AL-6 -laitetta, jossa on • · · · : j*j mikroskoopit kiekon ylä- ja alapuolella. Kohdistuksen ja valotuksen jälkeen suoritettiin ··» ·;··· jälleen kehitys, jälkipaisto, mahdollinen etupuolen resistointi, oksidin etsaus ja resistin :*·*: poisto.
25 ·· ·
Kiekkojen etsaus suoritettiin 20 m-%:ssa TMAH-liuoksessa 80°C asteen lämpötilassa.
• · · • *Vesikiertolämmitteisen ja höyrysuljetun etsausastian ansiosta etsauslämpötila oli tasainen ··· koko liuoksessa ja etsin kuluminen höyrystymällä oli minimaalista. Estausaika oli 9 tuntia.
·:··· Kun etsaus oli valmis, kiekot huuhdeltiin erityisen huolellisesti kuplivassa Dl-vedessä, ·:**: 30 jotta TMAH jäämistä ei jäisi pintaan kalvoa.
··· ···· •;·· j Lasilevyjen lähtöaineeksi valittiin Pyrex-lasikiekot, joiden prosessointi aloitettiin asetoni- ja isopropanolipesulla. Huolellisen kuivauksen jälkeen lasikiekoille sputteroitiin Oxford-sputterissa noin 300 nm alumiini-kerros. Sputteroinnin jälkeen alumiinikerroksen päälle 13 levitetty fotoresisti kuvioitiin fotolitografisesti maski 3:n läpi. Ylimääräinen alumiini poistettiin fosforihappoa sisältävässä alumiinietsissä. Tämän jälkeen pystymallin chipin inlet-aukkojen reiät porattiin lasiin. Porausta varten lasikiekko resistoitiin molemmilta puolilta ja liimattiin piikiekkoon resistillä niin, että bondattava puoli jäi ylöspäin.
5 Porauksessa käytettiin 0,8 mm timanttipinnoitettua kovametalliterää ja Dl-vesijähdytystä.
Porauksen jälkeen kiekot irrotettiin toisistaan asetonipesulla ultraäänialtaassa.
Viimeisenä työvaiheena oli prosessoitujen pii-ja lasikiekkojen liittäminen toisiinsa anodisella bondauksella. Bondaukseen käytettiin bonderityyppiä, joka koostui 10 bondauskammiosta, ohjausyksiköstä sekä mekaanisesta vakuumipumpusta.
Bondauskammio sisälsi kuumentimet kiekon ylä-ja alapuolella, yhteensä neljä lämpötilaa mittaavaa anturia, paineanturin sekä paineilmalla toimivan puristimen. Ohjausyksiköstä käsin voitiin säätää kammion lämpötilaa, painetta, puristusta sekä kiekkopaketin yli olevaa jännitettä/virtaa.
15
Bondauksen jälkeen suoritettiin chippisahaus. Kontaktibädit voitiin paljastaa sahauksen jälkeen rajapinnasta taittamalla ohut piiliuska niiden päältä pois. Lopuksi chippeihin liimattiin epoksiliimalla fluidistiikaliittimet.
. ·, ·. 20 Mikroletkujen liittämistä varten chippeihin liimattiin epoksi-liimalla inlet-liittimet.
• · · • · : . \ Kaupallisia inlet-liittimiä käyttämällä kapillaarit voitiin kiinnittää chippeihin ruuvaamlla, • ·· · . jolloin saatiin tiivis ja helposti irroitettava liitos. Neste- ja kaasukapillaarien ulkohalkaisija • · · ·;··· oli 360 pm ja sisähalkaisija 150 pm.
·· ♦ • · » • ♦ • · :***: 25 Mikrokanavistojen toimintaa päätettiin tarkastella mikroskooppiin liitetyn videokameran avulla. Lämmitettyyn chippiin kytkettiin typpivirtaus ja testinäytettä syötettiin ·· · • '/ ruiskupumpulla mikrokanavistoon. Testinäytteenä toimi metanoliin liuotettu fluoresiini, ··· ·...· joka viritettiin xenon-lampun avulla hohtavaksi. Nesteen virtausnopeus pidettiin *:··· mittauksen aikana muutaman pl/min tuntumassa. Menetelmän avulla mikrokanaviston •: · ·: 30 toimintaa voitiin visualisoida eri kaasun j a nesteen virtausnopeuksilla. Nestekanavan päähän muodostuvien mikropisaroiden irtoamisfrekvenssin havaittiin riippuvan paljon ···· kaasun virtausnopeudesta. Mittauksen aikana käytetyn kaasun syöttöpaine oli suurimmillaan useita baareja, mutta todellisen virtausnopeuden arviointi oli vaikeaa. Jos kuumennus kytkettiin päälle, pisara höyrystyi nestekanavan päästä nopeasti.
14
Massaspektrometriin liittämistä varten teetettiin tefloniset alustat sekä vaaka- että pystymallin chipeille.
5 Testimittauksia varten chippi kytkettiin PE Sciex Instrumentsiin valmistamaan API 300 -saqan massaspektrometriin.
Korkeajännitelähteenä toimi massaspektrometrin oma 8 kV lähde. Lämmittimen virtalähteenä käytettiin akkuja (12 V tai 24 V). Lämmittimen läpi kulkevaa virtaa mitattiin 10 yleismittarilla. Näyteliuoksen pumppaukseen käytettiin erillistä virtauspumppua, jolla virtausta voitiin säätää μΐ/min tasolla. Sumutuskaasun syötössä hyödynnettiin kaasusta riippuen massaspektrometrin omaa tai erillistä kaasunsyöttöjärjestelmää.
Testiliuoksina käytettiin metanoliin liotettua midatzolaamia (C18H13CIFN3, M=325.8) ja 15 pyridiiniä (C5H5N, M=79.1). Midatzolaami on lääkeaine, jolla on erittäin suuri protoniaffiniteetti. Myös pyridiinillä on korkea protoniaffiniteetti ja lisäksi sillä on alhainen kiehumispiste (115°C).
Mittaukset tehtiin ns. ’’heated nebulizer” -moodissa ja ne päätettiin aloittaa massaspektro-20 metrin omaa koronapurkausneulaa käyttämällä. Sumutuskaasuna käytettiin alussa ilmaa, • · · .·'** koska sen virtausta pystyi säätämään massaspektrometrin kontrollointiohjelmalla.
• · · • · · * * ’. * Vaakamallin testaus aloitettiin pelkällä liuottimella (metanolilla). Käytetyt perusparametrit • · · * · · ***. on esitetty alla: • · • · * • · · • · ]···. 25 - Näytteen virtausnopeus: 1 μΐ/min • · ·· · - Sumutuskaasun virtausnopeus: 1,041/min (teoreettinen asetusarvo) : ·, ·. - Verhokaasun virtausnopeus: 0,951/min • · .*·*. - Koronapurkausvirta: 0,1 μΑ « · · ’ . - Lämmittimen jännite: 12/24 V (vastaa vaakamallissa noin 70eC/195eC lämpötilaa) • · ii (. 30 - Muut arvot mittausohjelman oletusarvoja • · • · · ···’. Pelkällä metanolilla saatiin selvä signaali. Sitten kokeiltiin pyridiiniä pitoisuudella 10 • · pg/ml ja saatiin heikko signaali. Parempi signaali saatiin 1 mg/ml midatsolaamilla. Kun sumutuskaasuksi vaihdettiin typpi, taustan häiriösignaalit vähenivät huomattavasti.
15
Sumutuskaasun ja verhokaasun virtauksilla ei sen sijaan ollut suurta vaikutusta. Vain aivan pienillä (sumu: 0,03-0,411/min, verho: 0-0,441/min) ja suurilla (sumu: 1,49-1,58 1/min, verho: 1,58-1,841/min) arvoilla oli vaikutusta. Pienillä verhokaasun virtauksilla tausta-5 kohina lisääntyi ja suurella näytteen intensiteetti laski. Sumutuskaasun virtauksen vaikutus oli riippuvainen näytteen virtausnopeudesta. Suurilla näytteen virtausnopeuksilla (10-100 μΐ/min) sumutuskaasun vähentämisellä ei ollut juuri vaikutusta piikin intensiteettiin. Pienillä virtausnopeuksilla (<10 μΐ/min) intensiteetti parani sumutus-kaasuvirtauksen noustessa.
10 Lämpötila valitaan sellaiseksi, että saadaan tutkittava aine riittävän hyvin höyrystymään ilman, että yhdiste ei pilkkoutuisi liikaa.
Laitteen toiminnan parantamiseksi piisubstraatti voidaan eristää sähköisesti elektrodi-15 neulasta. Tämä voidaan tehdä esim. kasvattamalla PECVDtllä lasikiekolle metallikuvioin-nin päälle eristävä oksidi- tai nitridikerros. On myös mahdollista kuvioida planaarinen neula lasikiekon päälle kiekkobondauksen jälkeen. Chippi voidaan myös valmistaa kokonaan eristävästä materiaalista.
. . 20 Mikroneulan planaarisuudella saavutetaan merkittävä etu valmistusprosessin yksin- • · · ! keltaisuutta ajatellen; kolmiulotteinen neula on vaikeammin valmistettava. Kuviossa 4 on • · · esitetty kaksi modifioitua chippikonfiguraatiota (lasi 31; 41, pii 32; 42) planaarisella • · · neulalla 33; 43. Laiteosat ovat samat kuin kuviossa 3a. Kuten kuviosta 4 käy ilmi, neula • · voi sijaita suoraa höyrystymien poistoaukon edessä, yhdensuuntaisena kapillaarin kanssa, • · .*··. 25 tai se voidaan ohjata viistosti sivulta poistoaukon eteen. Lasi- ja piikiekolle 51, 52 • · · rakennetun kolmiulotteisen mikroneulan 53 (ks. kuvio 5, laiteosat muuten samat kuin kuviossa 3a) valmistukseen voitaisiin käyttää esim. kalvojännityksien johdosta taipuvia • · j neuloja, metalloituihin polymeereihin perustuvia rakenteita, bondattuihin metallilankoihin tai mikromekaanisesti ylösnostettaviin ratkaisuihin perustuvia neuloja tai 30 sähkökemiallisesti teroitettua metallilankaa, esimerkiksi platinalankaa.
··· ···· • ·
Claims (25)
1. Menetelmä näytteen tutkimiseksi massaspektrometrisesti, jonka menetelmän mukaan - tutkittavaa näytettä sisältävä liuos höyrystetään höyrystimessä kuumentamalla, 5. höyrystetty näyteliuos suihkutetaan kaasuvirtauksen avulla koronapurkaus- vyöhykkeeseen, jossa tutkittava näyte ionisoidaan koronapurkauksen avulla kaasufaasi-ionien tuottamiseksi, ja - ionit erotellaan ja ohjataan detektoriin, tunnettu siitä,että 10. käytetään höyrystintä, joka on toteutettu mikromekaanisena rakenteena.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään höyrystintä, joka käsittää liuoksen ja sen syöttämiseen mahdollisesti käytettävän kantajakaasun virtauskanavistot (3, 23; 4,24; 6,26; 7,27) sekä höyrystimen kuumentimen 15 (8,28), jotka on sisällytetty monoliittiseen rakenteeseen.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuoksen virtauskanavistot (3, 23; 7, 27) on mitoitettu sellaisiksi, että niiden läpi kulkeva nestevirta on suuruudeltaan alle 100 μΐ/min, sopivimmin alle 10 μΐ/min. • · • · · *··.· 20
• · • · · ··· · 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään • · · * * · · | höyrystintä, joka sisältää höyrystysvyöhykkeen j a koronapurkausvyöhykkeen, jotka on • · .. . integroitu yhteen mikromekaaniseen rakenteeseen. • · · • · • · ··· • ♦ • ·
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • ^ käytetään mikromekaanista rakennetta, joka käsittää yhdelle tai usemmalle kiekolle (1,21; 2, • · · .···, 22) prosessoidut virtauskanavistot (3,23; 4,24; 6,26; 7,27) ja kuumentimen (8,28). • · ♦ ·· ·· • · • ··
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään rakennetta, • · • · *·’ 30 joka käsittää • ·*· t\ ' - substraattikiekon (1, 21; 2, 22), johon on muodostettu kaasujen ja nesteen • · virtauskanavistot (3, 23; 4, 24; 6, 26; 7, 27), ja - substraattikiekkoon kiinnitetyn kansikiekon, johon on kuvioitu näyteliuoksen höyrystämiseen käytettävä kuumennin (8, 28).
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 höyrystetty näyteliuos ionisoidaan koronapurkauksella ilman läsnä ollessa normaali- ilmanpaineessa.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koronapurkausvyöhyke käsittää neulamaisen elektrodin (11), joka on kytketty niin korkeaan 10 potentiaaliin suhteessa massaspektrometrin verholevyyn, että sähkökentän voimakkuus ainakin elektrodin kärjen välittömässä läheisyydessä ylittää ilman koronapurkaus-kynnyksen.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neulamaisen elektrodin (11) potentiaali suhteessa verholevyyn on ainakin 1 kV ja maksimisähkökenttä 15 elektrodin kärjen tuntumassa on noin 50 kV/mm.
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tutkitaan polaarisia yhdisteitä, polaarittomia yhdisteitä, neutraaleja yhdisteitä tai ioniyhdisteille, jolloin tutkittava näyte liuotetaan eluenttina käytettävään polaariseen tai • · :.V 20 polaarittomaan liuottimeen näyteliuoksen tuottamiseksi. • · • · · • · · • · · · :.j.;
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tutkitaan ***** yhdisteitä, joiden moolimassat ovat korkeintaan 2000 Da, sopivimmin korkeintaan 1000 Da. ·· · • · · • · • · • · · • ·
12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tutkittavan näytteen nestevirtaus asetetaan arvoon, joka on pienempi kuin noin <10 μΐ/min ja • · · *·[·* sen syöttämiseen käytettävän kantajakaasun virtaus asetetaan arvoon, joka on ainakin noin 50 • · μΐ/min. • · • · • · · ···
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että :*:*; näyte ionisoidaan Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APCI) -menetelmällä. • · · • · • · • · ·
14. Laitteisto näytteen tutkimiseksi massaspektrometrisesti, joka laitteisto käsittää - höyrystimen tutkittavaa näytettä sisältävän liuoksen höyrystämiseksi kuumentamalla, - höyrystimeen yhdistetyn koronapurkauslaitteen, jossa tutkittava näyte ionisoidaan Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APC1) -menetelmän mukaisesti varattujen partikkelien tuottamiseksi, - koronapurkauslaitteeseen liitetyn detektoriin varattujen partikkelien ilmaisemiseksi, 5 sekä - osat varattujen partikkelien ohjaamiseksi sähkö- ja/tai magneettikenttien avulla koronapurkauslaitteesta detektoriin, tunnettu siitä,että - höyrystin on toteutettu mikromekaanisena rakenteena. 10
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että höyrystin käsittää liuoksen ja sen syöttämiseen mahdollisesti käytettävän kantajakaasun virtauskanavistot (3, 23; 4, 24; 6,26; 7,27) sekä höyrystimen kuumentimen (8,28), jotka on sisällytetty monoliittiseen rakenteeseen. 15
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että virtauskanavistot (3, 23; 4, 24; 6, 26; 7, 27) on mitoitettu sellaisiksi, että niiden läpi kulkeva nestevirta on suuruudeltaan alle 100 μΐ/min, sopivimmin alle 10 μΐ/min. • · • · · *·*.' 20
17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että höyrystin • · • · · -·· · sisältää höyrystysvyöhykkeen ja koronapurkausvyöhykkeen, jotka on integroitu yhteen • · · ‘•• j mikromekaaniseen rakenteeseen yhdistetyn höyrystimen ja koronapurkauslaitteen muodostamiseksi. ·· · • · · • · • · • · · • · • · **' 25
18. Jonkin patenttivaatimuksen 14-17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se käsittää monoliittisen kappaleen, joka on muodostettu kahdesta tai useammasta kappaleesta • · · (1, 21; 2, 22), jotka on liitetty toisiinsa. • · • · · • · • · \m]
19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kappale käsittää • · * · 7 30 piikiekon (2), johon on muodostettu kaasujen ja nesteen virtauskanavistot (3,4, 6,7), ja • · · • I · *·* * lasilevyn (1), johon on muodostettu näyteliuoksen höyrystämiseen käytettävä kuumennin (8). • « · • · • · ·«·
20. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kappale käsittää lasilevyn (21), johon on muodostettu kaasujen ja nesteen virtauskanavistot (23,24,26,27), ja piikiekon (22), johon on muodostettu näyteliuoksen höyrystämiseen käytettävä kuumennin (28). 5
21. Jonkin patenttivaatimuksen 14-20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että koronapurkauslaite käsittää neulamaisen elektrodin (11), joka on kytketty niin korkeaan potentiaaliin suhteessa massaspektrometrin verholevyyn, että sähkökentän voimakkuus ainakin elektrodin kärjen välittömässä läheisyydessä ylittää ilman koronapurkaus-kynnyksen. 10
22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että neulamaisen elektrodin (11) potentiaali suhteessa verholevyyn on asetettavissa arvoon, joka on ainakin 1 kV, ja elektrodin kärjen tuntumassa olevan maksimisähkökentän arvoksi on asetettavissa ainakin noin 50 kV/mm. 15
23. Mikromekaanisen rakenteena toteutetun kuumennustoimisen höyrystimen käyttö Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APCI) -ionisaatioon syötettävän, höyrystetyn näytteen tuottamiseen. • · V*,·' 20
24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen käyttö, t u n n e 11 u siitä, että käytetään höyrystintä, • · :.· · joka käsittää monoliittisen kappaleen, johon on muodostettu ainakin tutkittavan näytteen ja sen syöttömiseen mahdollisesti käytettävän kantajakaasun virtauskanavistot (3, 23; 4, 24; 6, • * 26; 7,27) sekä näytteen höyrystämiseen käytettävä kuumennin (8, 28), jolloin nesteen *· · • · · • ·* virtauskanavistot on mitoitettu sellaisiksi, että niiden läpi kulkeva virta on suuruudeltaan alle • · · *···* 25 100 μΐ/min. • · • · ·
25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen käyttö, tunnettu siitä, että höyrystintä käytetään • · • · *1* sellaisen näytteen tutkimiseen, jonka moolimassa on korkeintaan noin 2000 Da. ·· • · • ·· ··· • · • · ··· « ··· • · · • · · ··· • · • t • M
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20031658A FI119747B (fi) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Menetelmä ja laitteisto näytteiden tutkimiseksi massaspektrometrisesti |
| CA002545368A CA2545368A1 (en) | 2003-11-14 | 2004-11-15 | Method and apparatus for mass spectrometric analysis |
| PCT/FI2004/000683 WO2005047848A2 (en) | 2003-11-14 | 2004-11-15 | Method and apparatus for mass spectrometric analysis |
| US10/579,225 US7863559B2 (en) | 2003-11-14 | 2004-11-15 | Method and apparatus for mass spectrometric analysis |
| JP2006538878A JP4767864B2 (ja) | 2003-11-14 | 2004-11-15 | 質量分析方法と装置 |
| EP04798292A EP1683179A2 (en) | 2003-11-14 | 2004-11-15 | Method and apparatus for mass spectrometric analysis |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20031658A FI119747B (fi) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Menetelmä ja laitteisto näytteiden tutkimiseksi massaspektrometrisesti |
| FI20031658 | 2003-11-14 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20031658A0 FI20031658A0 (fi) | 2003-11-14 |
| FI20031658A FI20031658A (fi) | 2005-05-15 |
| FI119747B true FI119747B (fi) | 2009-02-27 |
Family
ID=29558629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20031658A FI119747B (fi) | 2003-11-14 | 2003-11-14 | Menetelmä ja laitteisto näytteiden tutkimiseksi massaspektrometrisesti |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7863559B2 (fi) |
| EP (1) | EP1683179A2 (fi) |
| JP (1) | JP4767864B2 (fi) |
| CA (1) | CA2545368A1 (fi) |
| FI (1) | FI119747B (fi) |
| WO (1) | WO2005047848A2 (fi) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007052500A1 (de) * | 2007-11-02 | 2009-06-04 | Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum Für Gesundheit Und Umwelt (Gmbh) | Verfahren und Vorrichtung für den Nachweis von mindestens einer Zielsubstanz |
| US8716655B2 (en) * | 2009-07-02 | 2014-05-06 | Tricorntech Corporation | Integrated ion separation spectrometer |
| JP5995643B2 (ja) * | 2012-10-11 | 2016-09-21 | ヒューマン・メタボローム・テクノロジーズ株式会社 | 酸性化合物の検出方法 |
| KR102220793B1 (ko) * | 2013-06-21 | 2021-02-25 | 스미스 디텍션 몬트리올 인코포레이티드 | 코팅된 코로나 이온화 소스를 위한 방법 및 디바이스 |
| EP3109612A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-28 | Nina Wojtas | Mems deposition trap for vacuum transducer protection |
| US11162972B2 (en) * | 2018-05-23 | 2021-11-02 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Resonant MEMS piezoelectric sensor |
| JP6922961B2 (ja) * | 2018-10-18 | 2021-08-18 | 株式会社村田製作所 | 回転運動検出用微小電気機械デバイス |
| US20230003591A1 (en) * | 2019-12-06 | 2023-01-05 | Sony Group Corporation | Force sensor module |
| EP4111488A1 (en) * | 2020-02-28 | 2023-01-04 | Georgetown University | Apparatus and methods for detection and quantification of elements in molecules |
| DE102020214695B4 (de) * | 2020-11-23 | 2022-06-09 | Micro-Sensys Gmbh | Vorrichtung zur Ermittlung eines Füllstands einer Flüssigkeit in einem Behälter |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH065228B2 (ja) * | 1983-12-13 | 1994-01-19 | 株式会社日立製作所 | 大気圧イオン化式試料導入装置 |
| JP2633974B2 (ja) | 1990-04-18 | 1997-07-23 | 株式会社日立製作所 | 試料のイオン化および質量分析のための装置 |
| US5259254A (en) * | 1991-09-25 | 1993-11-09 | Cetac Technologies, Inc. | Sample introduction system for inductively coupled plasma and other gas-phase, or particle, detectors utilizing ultrasonic nebulization, and method of use |
| US5750988A (en) * | 1994-07-11 | 1998-05-12 | Hewlett-Packard Company | Orthogonal ion sampling for APCI mass spectrometry |
| WO2000015321A1 (en) | 1998-09-17 | 2000-03-23 | Advanced Bioanalytical Services, Inc. | Integrated monolithic microfabricated electrospray and liquid chromatography system and method |
| EP1155435A4 (en) | 1999-01-08 | 2004-08-11 | Univ Northeastern | ELECTRO-PNEUMATIC DISTRIBUTOR FOR MULTIPLEX ANALYTICAL MICROSYSTEM DEVICES |
| US6690004B2 (en) * | 1999-07-21 | 2004-02-10 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and apparatus for electrospray-augmented high field asymmetric ion mobility spectrometry |
| JP3618262B2 (ja) * | 1999-10-13 | 2005-02-09 | 株式会社日立製作所 | 質量分析計及びそのイオン源 |
| US6610978B2 (en) | 2001-03-27 | 2003-08-26 | Agilent Technologies, Inc. | Integrated sample preparation, separation and introduction microdevice for inductively coupled plasma mass spectrometry |
| US6649908B2 (en) * | 2001-09-20 | 2003-11-18 | Agilent Technologies, Inc. | Multiplexing capillary array for atmospheric pressure ionization-mass spectrometry |
| GB2391694B (en) * | 2002-08-01 | 2006-03-01 | Microsaic Systems Ltd | Monolithic micro-engineered mass spectrometer |
| US7417225B2 (en) * | 2002-09-25 | 2008-08-26 | Thermo Finnigan Llc | Apparatus and method for adjustment of ion separation resolution in FAIMS |
| US7057170B2 (en) * | 2004-03-12 | 2006-06-06 | Northrop Grumman Corporation | Compact ion gauge using micromachining and MISOC devices |
| GB2422951B (en) * | 2005-02-07 | 2010-07-28 | Microsaic Systems Ltd | Integrated analytical device |
-
2003
- 2003-11-14 FI FI20031658A patent/FI119747B/fi not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-11-15 JP JP2006538878A patent/JP4767864B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2004-11-15 US US10/579,225 patent/US7863559B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-11-15 EP EP04798292A patent/EP1683179A2/en not_active Withdrawn
- 2004-11-15 WO PCT/FI2004/000683 patent/WO2005047848A2/en active Application Filing
- 2004-11-15 CA CA002545368A patent/CA2545368A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7863559B2 (en) | 2011-01-04 |
| US20090108193A1 (en) | 2009-04-30 |
| FI20031658A (fi) | 2005-05-15 |
| CA2545368A1 (en) | 2005-05-26 |
| JP2007511755A (ja) | 2007-05-10 |
| EP1683179A2 (en) | 2006-07-26 |
| WO2005047848A3 (en) | 2005-08-18 |
| FI20031658A0 (fi) | 2003-11-14 |
| WO2005047848A2 (en) | 2005-05-26 |
| JP4767864B2 (ja) | 2011-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gobry et al. | Microfabricated polymer injector for direct mass spectrometry coupling | |
| US7462825B2 (en) | Method and apparatus for electrospray-augmented high field asymmetric ion mobility spectrometry | |
| US10777400B2 (en) | Ion focusing | |
| Manisali et al. | Electrospray ionization source geometry for mass spectrometry: past, present, and future | |
| US10679840B2 (en) | Miniature ion source of fixed geometry | |
| US7049582B2 (en) | Method and apparatus for an electrospray needle for use in mass spectrometry | |
| EP1387724A1 (en) | Methods and apparatus for electrospray-augmented high field asymmetric ion mobility spectrometry | |
| AU2002257177A1 (en) | Methods and apparatus for electrospray-augmented high field asymmetric ion mobility spectrometry | |
| US20030168591A1 (en) | Method and apparatus for multispray emitter for mass spectrometry | |
| Chen et al. | Ultrasonication-assisted spray ionization mass spectrometry for the analysis of biomolecules in solution | |
| FI119747B (fi) | Menetelmä ja laitteisto näytteiden tutkimiseksi massaspektrometrisesti | |
| US8716675B2 (en) | Methods and apparatus for mass spectrometry utilizing an AC electrospray device | |
| Liu et al. | Improving the performance of the mini 2000 mass spectrometer with a triboelectric nanogenerator electrospray ionization source | |
| JP5822292B2 (ja) | 大気圧コロナ放電イオン化システム及びイオン化方法 | |
| JP3705745B2 (ja) | マイクロ化学分析システム | |
| Sun et al. | Capillary self-aspirating electrospray ionization (CSESI) for convenient and versatile mass spectrometry analysis | |
| Sen et al. | Design, fabrication and test of a microfluidic nebulizer chip for desorption electrospray ionization mass spectrometry | |
| JP4164569B2 (ja) | 質量分析等に用いるジェット流放電大気圧イオン化方法 | |
| Hirabayashi | A novel nanoflow interface for atmospheric pressure ionization mass spectrometry | |
| Kim et al. | A microfabricated device with integrated nanoelectrospray source for capillary electrophoresis and mass spectrometry | |
| Raterink et al. | CHIP-BASED HEATERLESS NANO-APCI-MS | |
| Le Gac et al. | Microfabricated Nanoelectrospray Emitter Tips based on a Microfluidic Capillary Slot | |
| ROLANDO | SEVERINE LE GAC, a, w STEVE ARSCOTTb AND | |
| 平林由紀子 | Coupling of a liquid separation tool and a mass spectrometer through sonic spray ionization | |
| GB2520390A (en) | Miniature ion source of fixed geometry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 119747 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |