空间分辨图谱采集设备、荧光显影设备及离子迁移谱仪的制作方法
【专利摘要】一种用于离子迁移谱仪的空间分辨图谱采集设备，包括产生荧光样品离子的电离源、分离样品离子的迁移管以及设置于所述迁移管输出端口处的接收板，在所述接收板接收荧光样品离子的过程中，所述接收板与所述迁移管的输出端口发生相对移动，以使所述接收板的不同板面区域依次捕获按迁移率顺序抵达所述接收板的荧光样品离子，其中所述相对移动的速率大于或等于荧光样品离子的运动速率，从而在所述接收板上展开打击于其上的荧光样品离子。在此还公开了一种与该空间分辨图谱采集设备离子配合使用的荧光显影设备，以及具有该空间分辨图谱采集设备和该荧光显影设备离子迁移谱仪。本发明改变离子迁移谱仪的传统检测方式从而提高离子迁移谱的检测能力。
【专利说明】
空间分辨图谱采集设备、荧光显影设备及离子迁移谱仪
技术领域
[0001]本发明涉及离子迀移谱仪，尤其涉及一种用于离子迀移谱仪的空间分辨图谱采集设备、荧光显影设备及具有上述设备的离子迀移谱仪。
【背景技术】
[0002]以生物大分子蛋白为首的荧光分子通常结构较为复杂且具有与空间构型对应的生物特性，离子迀移谱仪可以通过特殊的分辨方式(迀移率)对此类分子进行结构分析与研究。尤其对一些质荷比接近或排列相同空间构型差别较大的荧光分子。
[0003]目前，样品离子迀移率的检测通常利用检测器上离子电流对漂移时间的二维曲线获得其时间阶梯分辨谱图。时间阶梯作为离子迀移谱图的比对轴易于理解与操作。分析不同样品时，由于被电离后的样品在电场与气流双重作用下具有特定的迀移速率，所以在迀移管内会以先后顺序空间排列分布。经过相同的迀移距离表现出与其迀移速率对应的到达时间，从而得到对应的时间阶梯分辨谱图，使用者通常以样品离子谱峰所对应的时间进行分析。
[0004]但是在实际采集过程中受时间谱检测器响应时间限制，无法超过检测系统的时间响应速度，对于迀移率相似的样品区分能力有限。除此以外检测电路的增益带宽，离子在检测的附着过程和金属检测电极导致的电场变化都会对仪器本身的分析性能有影响。另一方面，研究者一般通过计算机仿真确定离子在迀移管中的运动进程。在利用实验对离子迀移谱理论进行论证时，只能从离子抵达的瞬态迀移时间谱图推测出运动过程。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于离子迀移谱仪的空间分辨图谱采集设备、荧光显影设备以及具有上述设备的离子迀移谱仪，提高离子迀移谱的检测能力。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种用于离子迀移谱仪的空间分辨图谱采集设备，包括产生荧光样品离子的电离源和分离样品离子的迀移管，还包括设置于所述迀移管的输出端口处的接收板，在所述接收板接收荧光样品离子的过程中，所述接收板与所述迀移管的输出端口发生相对移动，以使所述接收板的不同板面区域依次捕获按迀移率顺序抵达所述接收板的荧光样品离子，其中所述相对移动的速率大于或等于荧光样品离子在所述迀移管中的运动速率，从而在所述接收板上展开打击于其上的荧光样品离子。
[0008]进一步地:
[0009]所述接收板为耦合到驱动机构的转盘，在接收荧光样品离子的过程中，所述驱动机构驱动所述转盘朝一个方向旋转。
[0010]所述接收板的接收面移动方向垂直于从所述迀移管输出的荧光样品离子的运动方向。
[0011]所述接收板的板材为不影响离子迀移谱仪正常工作电场分布且可以粘附样品离子的材质。
[0012]在一次采集过程中控制所述电离源的离子门周期性地开启，每次开启的时间点均对应于所述转盘转动到某个特定转动位置的时间点，每次开启的时长不大于所述转盘转动一周的时间。
[0013]所述电离源为电离方式不影响待测样品荧光特性的软性电离源。
[0014]—种与所述的空间分辨图谱采集设备离子配合使用的荧光显影设备，包括激发光源和荧光样品谱图拍摄装置，所述激发光源将激发光照射在所述接收板上，使所述接收板上的荧光样品发出荧光光子，所述荧光样品谱图拍摄装置拍摄所述接收板上的荧光样品谱图，以获得所述空间分辨谱图。
[0015]进一步地:
[0016]在所述激发光源与所述接收板之间设置有半透半反镜，所述激发光源发出的激发光透过所述半透半反镜照射在所述接收板上，所述接收板上的所述荧光样品受激辐射的荧光光子经过所述半透半反镜反射于所述荧光样品谱图拍摄装置的方向，优选地，在所述激发光源与所述半透半反镜之间设置有用于得到预定直径的激发光束的凸透镜。
[0017]在所述荧光样品谱图拍摄装置与所述半透半反镜之间设置有滤波镜以将预定范围的低波段的激发光去除。
[0018]一种离子迀移谱仪，包括所述的空间分辨图谱采集设备和所述的荧光显影设备。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]由于荧光样品分子具有特定的元素成分与空间结构，对其的性质检测和分辨能力的研究过程中离子迀移谱仪可以提供对应成分的迀移率且能够利用迀移率对样品进行分辨与筛选。但是单纯的时间阶梯分辨谱图的方式在分辨能力与结果方面获得的样品信息有限，需要特别的方法与手段加以改进。本发明提供一种用于离子迀移谱仪的空间分辨图谱采集设备、荧光显影设备以及具有上述设备的离子迀移谱仪，改变离子迀移谱仪的传统检测方式，针对荧光特性分子，在离子迀移谱仪中获得样品的空间分辨谱图，从而克服离子迀移谱仪采用时间谱检测的弊端，有效地提高离子迀移谱的检测能力。
【附图说明】
[0021]图1是本发明一种实施例的空间分辨图谱采集设备的结构示意图；
[0022]图2是本发明一种实施例的的荧光显影设备的结构示意图；
[0023]图3是本发明一种具体实施例所获得的空间分辨谱图。
[0024]附图标记说明:
[0025]1-电离源，2-迀移管，3-伺服电机，4-传动轴，5-接收板，6_半透半反镜，7_滤波镜，8-激发光源，9、I O-凸透镜，11 -相机，12-镜头。
【具体实施方式】
[0026]以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0027]参阅图1和图2，在一种实施例中，一种用于离子迀移谱仪的空间分辨图谱采集设备，包括产生荧光样品离子的电离源I和分离样品离子的迀移管2，还包括设置于所述迀移管2的输出端口处的接收板5，在所述接收板5接收荧光样品离子的过程中，所述接收板5与所述迀移管2的输出端口发生相对移动，以使所述接收板的不同板面区域依次捕获按迀移率顺序抵达所述接收板的荧光样品离子，其中所述相对移动的速率大于或等于荧光样品离子的运动速率，从而在所述接收板5上展开打击于其上的荧光样品离子。
[0028]在具体实施例中，实现所述相对移动方式既可以是驱动接收板5相对于迀移管2移动，也可以是驱动迀移管2相对于接收板5移动，还可以驱动两者同时移动。
[0029]在优选的实施例中，所述接收板5为耦合到驱动机构的转盘，在接收荧光样品离子的过程中，所述驱动机构驱动所述转盘朝一个方向旋转。具体地，驱动机构可以包括伺服电机3，伺服电机3通过传动轴4带动转盘旋转。在另一些实施例中，也可以采用线性移动的接收板。
[0030]在优选的实施例中，所述接收板5的接收面移动方向垂直于从所述迀移管2输出的荧光样品离子的运动方向。较佳地，接收面与接收面移动方向在同一面上。例如，接收板5为转盘，转盘表面垂直于荧光样品离子的运动方向，转盘的转轴与荧光样品离子的运动方向平行。
[0031]在优选的实施例中，所述接收板5的板材为不影响离子迀移谱仪正常工作电场分布且可以粘附样品离子的材质。所述接收板5可以是纸板、玻璃板或橡胶板等。接收板5的具体形状可根据实际需求确定。
[0032]在优选的实施例中，在一次采集过程中控制所述电离源I的离子门周期性地开启，每次开启的时间点均对应于所述转盘转动到某个特定转动位置的时间点，每次开启的时长不大于所述转盘转动一周的时间。
[0033]在优选的实施例中，所述电离源I采用电离方式不影响待测样品荧光特性的软性电离源。电离源I可以是电喷雾(ESI)电离源。
[0034]—种与所述的空间分辨图谱采集设备离子配合使用的荧光显影设备，包括激发光源和荧光样品谱图拍摄装置，所述激发光源将激发光照射在所述接收板5上，使所述接收板5上的荧光样品发出荧光光子，所述荧光样品谱图拍摄装置拍摄所述接收板5上的荧光样品谱图，以获得所述空间分辨谱图。荧光样品谱图拍摄装置可以包括相机11和镜头12。
[0035]在优选的实施例中，在所述激发光源8与所述接收板5之间设置有半透半反镜6，所述激发光源8发出的激发光透过所述半透半反镜6照射在所述接收板5上，所述接收板5上的所述荧光样品受激辐射的荧光光子经过所述半透半反镜6反射于所述荧光样品谱图拍摄装置的方向，优选地，在所述激发光源8与所述半透半反镜6之间设置有凸透镜9、10，用于得到预定直径的激发光束。
[0036]在优选的实施例中，在所述荧光样品谱图拍摄装置与所述半透半反镜6之间设置有滤波镜7，滤波镜7用于将预定范围的低波段的激发光去除。
[0037]一种离子迀移谱仪，包括所述的空间分辨图谱采集设备和所述的荧光显影设备。
[0038]在一些实施例中，空间分辨图谱采集设备所用的样品是其样品离子具有在特定波段光照射下达到第一电子激发单重态所产生的辐射跃迀而伴随发光能力的荧光样品。电离源采用软性电离源使样品离子化，以免影响待测样品荧光特性。离子迀移谱仪利用离子漂移时间的差别来进行样品离子的分离和判定。与传统时间谱图相对应，空间分辨谱图指的是以空间长度为点位区分离子强度。
[0039]在一些实施例中，荧光显影装置通过激发光照射接收板5上的荧光样品使其发出荧光光子，在接收板5的正面采用相机拍摄下接收板5上的荧光样品谱图。其中在摄像机与接收板5之间利用高通滤波镜将低波段的激发光去除，整体显影过程在不透外界自然光的暗室内进行。
[0040]实例
[0041](I)离子迀移谱的迀移管直径16mm，装置结构使转盘的外边沿与迀移管内径外沿优选相切。采用半径为1cm玻璃圆盘作为接收板替代传统的检测器，离子门开门时间300μm。开门后样品离子在经历一段变加速运动后在迀移管中基本保持匀速向接收板运动，接收板依次捕获撞击于其表面的离子且保持不干扰离子表面的取下接收板。放置于荧光显影装置中，在相机内拍到该样品在离子迀移谱的空间分辨谱图案。
[0042](2)其中在接收板上标志刻度，每次当该刻度运行至12点方向时触发离子门开启，接收板所在旋转轮盘上运动角速度保持稳定。
[0043](3)其中样品为具有发光特性的RHODAMINE 6G(上海晶纯生化科技股份有限公司)易溶于水与甲醇，一种呈黄绿色发光的染料，在化工业得到广泛使用。施加电喷雾电离源5kV电压，迀移管电压为50V/mm。
[0044](4)激发光源发出473nm激光，经过扩束得到30mm直径光束，激发接收板上的荧光样品。样品受激辐射的荧光光子经过半透半反镜反射于相机方向。相机经过滤波镜和镜头对反射的光线滤波并收集得到谱图，如图3所示。
[0045]以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于离子迀移谱仪的空间分辨图谱采集设备，包括产生荧光样品离子的电离源和分离荧光样品离子的迀移管，其特征在于，还包括设置于所述迀移管的输出端口处的接收板，在所述接收板接收荧光样品离子的过程中，所述接收板与所述迀移管的输出端口发生相对移动，以使所述接收板的不同板面区域依次捕获按迀移率顺序抵达所述接收板的荧光样品离子，其中所述相对移动的速率大于或等于荧光样品离子的运动速率，从而在所述接收板上展开打击于其上的荧光样品离子。2.如权利要求1所述的空间分辨图谱采集设备，其特征在于，所述接收板为耦合到驱动机构的转盘，在接收荧光样品离子的过程中，所述驱动机构驱动所述转盘朝一个方向旋转。3.如权利要求1所述的空间分辨图谱采集设备，其特征在于，所述接收板的接收面移动方向垂直于从所述迀移管输出的荧光样品离子的运动方向。4.如权利要求1所述的空间分辨图谱采集设备，其特征在于，所述接收板的板材为不影响离子迀移谱仪正常工作电场分布且可以粘附样品离子的材质。5.如权利要求2至4任一项所述的空间分辨图谱采集设备，其特征在于，在一次采集过程中控制所述电离源的离子门周期性地开启，每次开启的时间点均对应于所述转盘转动到某个特定转动位置的时间点，每次开启的时长不大于所述转盘转动一周的时间。6.如权利要求1所述的空间分辨图谱采集设备，其特征在于，所述电离源为电离方式不影响待测样品荧光特性的软性电离源。7.—种与权利要求1至6任一项所述的空间分辨图谱采集设备离子配合使用的荧光显影设备，其特征在于，包括激发光源和荧光样品谱图拍摄装置，所述激发光源将激发光照射在所述接收板上，使所述接收板上的荧光样品发出荧光光子，所述荧光样品谱图拍摄装置拍摄所述接收板上的荧光样品谱图，以获得所述空间分辨谱图。8.如权利要求7所述的空间分辨图谱采集设备离子配合使用的荧光显影设备，其特征在于，在所述激发光源与所述接收板之间设置有半透半反镜，所述激发光源发出的激发光透过所述半透半反镜照射在所述接收板上，所述接收板上的所述荧光样品受激辐射的荧光光子经过所述半透半反镜反射于所述荧光样品谱图拍摄装置的方向，优选地，在所述激发光源与所述半透半反镜之间设置有用于得到预定直径的激发光束的凸透镜。9.如权利要求8所述的空间分辨图谱采集设备离子配合使用的荧光显影设备，其特征在于，在所述荧光样品谱图拍摄装置与所述半透半反镜之间设置有滤波镜以将预定范围的低波段的激发光去除。10.—种离子迀移谱仪，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的空间分辨图谱采集设备和权利要求7至9任一项所述的荧光显影设备。
【文档编号】G01N27/62GK106053587SQ201610343841
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】王晓浩, 倪凯, 郭开泰, 唐彬超, 史渊, 余泉, 钱翔
【申请人】清华大学深圳研究生院