[发明专利]光谱法的离子传送改进的大气气压接口和有关系统与方法

说明书

光谱法的离子传送改进的大气气压接口和有关系统与方法。用于谱仪(108；608)的大气气压(AP)接口(100)包括：壁(120)，其用于分离所述谱仪的电离腔室(112)与减压区域；离子入口，其限定从所述电离腔室到所述减压区域的离子路径；通道，其限定从所述电离腔室到所述减压区域外部的气体出口的气体路径。所述通道可以具有比所述离子入口更大的气体传导率，使得多数气体进入所述通道而不进入所述离子入口中。接口设备(124；424；524)被配置用于施加对于将所述电离腔室中的离子优先汇聚到所述离子入口中有效的静态电场。

技术领域

本发明总体上涉及与在大气气压或附近进行的电离结合地执行的光谱法，例如质谱法和离子迁移率光谱法。具体地，本发明涉及将大气气压电离装置与谱仪以接口方式连接。

背景技术

光谱法系统通常包括：电离装置(或离子源)，用于对感兴趣的样本的成分进行电离；分析器，用于基于区别属性而分离离子；离子检测器，用于对所分离的离子进行计数；电子电路，用于根据需要处理来自离子检测器的输出信号，以产生用户可解释的谱信息。谱信息可以用于确定样本的成分的分子结构，由此使得能够定性地和定量地表征样本。在质谱法(MS)系统中，分析器是基于离子的差别质荷比(或m/z比率，或更简单地“质量”)来分离离子的质量分析器。取决于设计，质量分析器可以通过利用电场和/或磁场或飞行时间管来分离离子。质量分析器受限于在非常低的真空的操作。在离子迁移率光谱法(IMS)系统中，分析器是基于离子的不同碰撞截面来分离离子的漂移单元。在存在漂移气体的情况下，DC电压梯度将离子拉动通过漂移单元。不同截面面积的离子具有通过气体环境的不同迁移率。漂移单元可以配置用于在真空或在大气气压操作。IMS可以与MS耦合，以提供关于处于研究的分析物的特有二维信息。此外，在特定“联用”或“混合”系统中，提供给电离装置的样本可以首先经受分析分离的形式。例如，在液相色谱-质谱法(LC-MS)系统或气相色谱-质谱法(GC-MS)系统中，LC或GC柱体的输出可以通过适当的接口硬件传送到电离装置中。

可以结合光谱法利用各种类型的电离装置。一些电离装置在真空级别操作，而其它电离装置在大气气压(AP)操作。每种类型的电离技术具有其优点和缺点。例如，AP电离与LC仪器提供的高吞吐量兼容。AP电离的示例包括但不限于电喷雾电离(ESI)、大气气压化学电离(APCI)大气气压光电电离(APPI)、或大气气压激光电离(APLI)。

需要AP接口以成功地将AP电离装置耦合到在真空操作的谱仪，例如MS或减压IMS。谱分析的低效的主要方面之一与收集来自AP电离装置的离子并且将它们传送到分析器的较低气压级有关。困难根源于这样的事实：AP接口中的离子运动受控于静电场甚者更强地受控于气体动力学。通过使用静电场将离子汇聚到离子传送组件(例如孔口或毛细管)中的任何尝试都被气体动力学所束缚。

用于解决该问题的现有方法必定增加AP接口的气体吞吐量，使得更多气体被放行到谱仪的第一差动泵激级中。该方法同样可以增加所捕获的离子的量。该方法的缺点在于，离子与气体的分离现在必须出现在相对高的气压。已经开发了设备以提供这种分离，例如电动式离子漏斗。这些设备在高达特定气压级别相当合理地工作，但具有其自身的缺点，包括系统的成本和复杂度的增加。例如，通常需要另外的泵以抽空气体。此外，在提升的气压(例如10至30Torr)的气体动力学使得汇聚低迁移率离子是个挑战。

因此，目前需要关于将大气气压电离装置与谱仪以接口方式连接的改进。

发明内容

为了全部或部分解决前述问题和/或本领域技术人员已经观察到的其它问题，本公开提供如在以下所阐述的实现方式中通过示例的方式描述的方法、处理、系统、装置、仪器和/或设备。