[发明专利]基于液体束进样的飞秒激光电离飞行时间质谱装置

说明书

本发明公开了基于液体束进样的飞秒激光电离飞行时间质谱装置，包括真空腔体，还包括液体束进样装置、真空泵组及液氮冷阱泵和飞行时间质谱，飞行时间质谱包括离子光学与差分泵浦系统和质谱探测器系统，离子光学与差分泵浦系统包括真空腔体内依次分布的排斥极板、加速极板与差分极板，质谱探测器系统与差分极板相对设置，液体束进样装置包括喷嘴，喷嘴位于排斥极板和加速极板之间，真空泵组及液氮冷阱泵设置在真空腔体上，飞秒激光电离源入射真空腔体且激光焦点作用于喷嘴的出口处。本发明真正意义上的考虑溶剂化效应的溶液相的真空质谱方法，能够应用于溶液状态样品的真空质谱分析。

技术领域

本发明涉及液相质谱分析领域，具体涉及基于液体束进样的飞秒激光电离飞行时间质谱装置。

背景技术

质谱分析法主要是通过对样品的离子的质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法，被广泛应用于环境污染监测、食品安全检测、矿物成分分析、生命与医药物的检测等领域。质谱仪一般包括离子源、质量分析器、检测器和真空系统。离子源装置把样品离化为离子，质量分析器把不同质荷比的离子分开，检测器检测分开后的离子可获得样品的质谱图。目前，常用的飞行时间质谱仪因具有高的灵敏度、高的分辨率、相对简单的构造以及相对高的性价比，被广泛应用于如上领域。飞行时间质谱的原理是利用动能相同而和荷质比不同的离子在无场区域自由飞行特定的长度所使用的时间的不同来对物质的不同成分进行测量与标定，从而获得待分析物的质量信息。

离子源技术决定质谱仪的分辨率、灵敏度与应用对象等。目前常用的离子化技术包括电子束轰击电离、化学电离、电喷雾电离技术、基质辅助激光解吸电离、激光电离等。其中，激光电离的方式可以将样品分子进行离子化，具有纳秒脉宽的激光被普遍使用，可以非常容易获得样品的母体与碎片峰。随着脉宽为飞秒量级的激光技术的发展，能量更强的激光可以用于样品分子的离子化，并且可以通过控制飞秒激光的强度，可以实现对样品分子母体与碎片的选择性测量，非常适用于质谱仪的离子化过程，例如飞秒激光飞行时间质谱仪。

目前，待测样品，都是以气化后的气体状态或者以基质辅助冷冻成固体状态的方式来进入质谱仪的真空系统。例如，基于电喷雾电离技术（electrospray ionization）或基质辅助激光解吸电离（matrix assisted laser desorption ionization）技术基础上的生物分子质谱分析方法，本质上是借助气相喷雾离子化或电离化手段，虽然可以为蛋白质分析提供了一种新的且准确快速的途径，但是并不是真正意义上的纯溶液相的真空质谱研究，不能真实地考虑溶剂环境对样品分子的溶剂化效应。因此，期待开发一种新型的离子源装置，可以突破技术瓶颈，将溶液，特别是高挥发性的溶液导入真空系统，并且不但可以在真空环境中维持溶液的液体状态，还可以满足离子探测所需的真空度条件。将飞行时间质谱技术与该新型的离子源技术相结合，可以发展出将待测溶液样品以液体状态进入质谱仪的真空系统的新型液相飞行时间质谱仪。

鉴于如上瓶颈，本发明提供一种基于液体束进样装置的飞秒激光电离飞行时间质谱装置及方法。其基本原理是：液体束进样装置由高压液相色谱泵、除气体装置、样品瓶、三维调整架、液氮冷阱收集器、温控系统、喷嘴及管路系统组成。利用高压液相色谱泵将已经除气后的溶液状态的样品加压至若干兆帕后使得样品从喷嘴喷出形成圆柱形的液体束流，通过调节高压液相色谱泵的流速得到稳定的液体层流（透明区），透明区的长度约1-3毫米（距喷嘴出口处）。通过控制喷嘴的直径至数微米到数十微米，不但可以有效避免液体表面的蒸气分子的碰撞问题，而且可以很好地满足质谱真空系统的真空度要求。将飞秒激光作用于液体束的透明区，可以将溶液状态的样品进行直接电离，被电离的样品分子离子在飞行时间质谱仪的离子透镜作用下飞出溶液进入无场飞行区，最终到达离子检测器进行质量分辨。

发明内容