具有降低平均流速的质谱仪入口的制作方法
【专利说明】具有降低平均流速的质谱仪入口
[0001 ]本申请要求2013年7月19日提交的申请号为61/856389，名称为“具有降低的平均流速的质谱仪入口”的美国临时专利申请的权益和优先权，该美国临时专利申请已被转让给本申请的受转让人，且其整体内容引入本文作为参考。
【背景技术】
[0002]本发明涉及质谱法，更具体地涉及用于质谱仪的大气压电离接口。
[0003]可以分析物质来确定该物质是否含有感兴趣的物质，例如非法物质、危险物质等。各种类型的分析例如质谱法，可在低压条件下进行。然而，在较高压力条件下产生来自该物质的待分析的离子，例如，在大气压下。
[0004]各种大气压电离方法包括电喷雾电离(ESI) (Yamashita，M.； Fenn , J.B.，J.Phys.Chem.1984,88,4451-4459)，大气压化学电离(APCI) (Carroll，D.1.；Dzidic,1.；Stillwell,R.N.;Haegele，K.D.;Horning，E.C.Anal.Chem.1975,47，2369-2373)，解吸电喷雾电离(DESI) (Takats，Z.；ffiseman, J.M.;Gologan，B.；Cooks ,R.G.Science 2004,306,471-473)，实时直接分析(DART) (Cody ,R.B.； Laramee ,J.A.； Durst，H.D.Anal.Chem.2005，77，2297-2302)，大气压介质阻挡放电电离(DBDI)和电喷雾辅助激光解吸/电离(ELDI)(Shiea,J.；Huang,Μ.Z.；Hsu,H.J.；Lee ,C.Y.；Yuan,C.H.；Beech, 1.；Sunner,J.RapidCommun.Mass Spectrom.2005,19,3701-3704)等。
【发明内容】
[0005]本发明提供了用于分析物质(例如在环境条件下的物质)的系统和方法。
[0006]—方面，本发明提供了一种接口。设置所述接口以转移在大约大气压条件下产生的离子到用于质量分析的质谱仪中。所述接口包括第一管道，所述第一管道包括入口，设置所述入口以接收含有离子的流体，所述第一管道包括出口，设置所述出口以引导含有离子的流体到质谱仪中。所述第一管道限定了从入口延伸至出口的第一流动路径。所述接口包括栗，所述接口包括第二管道，所述第二管道包括入口，所述第二管道限定了从所述第一管道的入口和出口之间的位置延伸至所述第二管道出口的第二流动路径。设置所述栗以转移一部分第一流动路径中移动的含有离子的流体到所述第二流动路径中。在一种实施方式中，设置阀以控制所述第二管道中的流动。
[0007]另一个方面，本发明提供了一种质谱仪系统。所述质谱仪系统包括包括具有入口的腔室的质谱仪。所述质谱仪系统包括设置的第一栗，以减少所述腔室中的压力。所述质谱仪系统包括接口，所述接口包括设置有入口的第一管道，以接收含有通过质谱仪系统待分析的离子的流体。第一管道系统包括与所述腔室的入口相连通的出口。所述第一管道限定了具有横截面面积的流体流动路径，所述流体流动路径在所述入口和所述出口之间延伸。设置所述接口以在第一时间周期内引导至少第一部分的所述流体流动路径中的含有离子的流体从所述出口到所述腔室中和在第二时间周期内从所述出口引导至少第二部分的所述流体流动路径中的含有离子的流体到所述腔室中。设置所述接口以调节引导到所述腔室中的所述流体流动路径中含有离子的流体的量，且所述第一时间周期和所述第二时间周期内剩余的流体流动路径的横截面面积大体上是相同的。
[0008]另一个方面，本发明提供了一种在大约大气压下将离子从一个区域转移至具有降低压力的质谱仪的腔室中的方法。所述方法包括在大约760托的压力下引导含有离子的流体到限定了从入口至出口的第一流体流动路径的第一管道的入口。所述方法包括在第一时间周期内，从所述出口引导含有离子的流体到具有小于760托的压力的质谱仪的腔室中。所述方法包括在第二时间周期内，从所述第一流体流动路径牵引一部分含有离子的流体到限定了第二流体流动路径的第二管道中，所述第二流体流动路径从所述第一管道的入口和出口之间延伸至第二管道的出口且引导剩余部分的含有离子的流体到具有小于760托压力的质谱仪的腔室中。
[0009]另一个方面，本发明提供了一种系统。所述系统包括第一压力下的气体离子源。所述系统包括第二压力下的可操作的质谱仪。所述第二压力低于所述第一压力。所述系统包括所述气体离子源和所述质谱仪之间的管道，可通过该管道设置来自于离子源的含有离子的流体流动。所述系统包括气体离子源和质谱仪之间设置的分流元件，以引导足够的流体流动而实现降低质谱仪中的压力至所述第二压力。
[0010]提供本
【发明内容】
用于简要形式地介绍概念的选择，其将进一步在下面的【具体实施方式】中描述。本
【发明内容】
不是旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不是旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
【附图说明】
[0011]详细内容将参考附图描述。在图中，通过标号最左边的数字识别标号首次出现的图。在说明书不同的举例和附图中使用相同的标号可以表示相似或相同的部件。
[0012]图1为设置以分析样本的包括离子产生结构、分析结构以及离子产生结构和分析结构之间接口的系统的一种实施方式的示意图。
[0013]图2为设置以分析样本的包括离子产生结构、分析结构以及离子产生结构和分析结构之间接口的系统的另一种实施方式的示意图。
[0014]图3为设置以分析样本的包括离子产生结构、分析结构以及离子产生结构和分析结构之间接口的系统的另一种实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0015]谈论附图前，确定样品中的内容物可能在许多情况下是有用的。例如，它可以用于防止非法和/或危险物质的运输，例如，飞机乘客携带的物质如液体、固体等，可能需要进行检查以确定它们是否包含任何非法的、危险的物质等。在另一个实例中，可以用于分析物质以确定物质是否含有杂质，例如，流经容器如管道的样品，储存在容器如包装中的样品等。
[0016]分析系统的实施方式可以使用各种技术来处理感兴趣的物质以产生用于分析的离子。其中一些技术是在高压下进行的，例如大气压下。然而，在各种实施方式中，质量分析(例如通过质谱仪的质量分析)在比产生待分析离子的压力更低的压力下进行。可以使用压力接口以转移离子从产生离子的较高压区域至进行离子分析的较低压区域。
[0017]—些大气压电离接口具有涉及一系列具有毛细管或小直径孔的差分栗送阶段(differential pumping stages)的经常开放的通道以允许离子被运输到第一低压阶段。在一些实施方式中，分离器限制接近第二低压阶段。可以使用栗来降低和保持在第一和第二阶段中的较低压力。例如，可以使用栗，如初级栗，以减少第一区域中的压力，在一种实施方式中至大约1托。一个额外的分流栗或多个额外的栗，例如，拖动和/或涡轮分子栗，可以用于降低第二阶段中的压力。对转移到第二阶段中用于质量分析的离子数量的增加可能是有利的。
[0018]在各种实施方式中，已增加的离子的数量可以被转移到用于质量分析的区域以增加含有离子的液体流动，例如差分栗送阶段之间更大的入口毛细管，更大的孔洞等。然而，将离子与背景流体(例如气体，空气等)一起引入到用于质量分析的区域中，该背景流体是不感兴趣且不被分析的。因此，引入到例如质谱仪中的增加的离子数量会导致引入额外的流体到质量分析区域中，从而提高了该区域的压力。在一些情况下，转移到最终区域中的用于质量分析的增加的离子数量可能会提供较大栗送系统的需求以通过用于区域与区域之间传送离子的例如较大的孔洞等来除去额外的流体，从而使其进入用于质量分析的区域。
[0019]然而，分析结构的尺寸和设置更小、手持式和便携式等的实施方式会是有利的。
[0020]在一种实施方式中，通过接口将较高压下产生的含有离子的流体引入至质谱仪的较低压的腔室。提供栗来降低质谱仪的腔室的压力和维持腔室在期望的压力下。在质谱仪的较低压力的腔室中间歇地和/或不连续地进行离子的分析。通过调节引入到质谱仪的较低压力的腔室中的含有离子的流体的量可以降低通过栗所完成的维持质谱仪腔室中的较低压力的工作量。
[0021]例如，在一种实施方式中，设置质谱仪以在离子累积的第一时间周期内接收较高的流体流动体积。在第二时间周期内质谱仪不接收离子，此时腔室被向下栗送(例如压力降低，流体从腔室中去除)。当进行质量分析的离子累积期间，质谱仪也不接收离子。因此，质谱仪被向下栗送的时间周期期间内和待分析的离子的时间周期期间内可以降低引入到质谱仪的较低压力的腔室中的含有离子的流体的量。与含有离子的流体始终恒定流动到腔室中相比，这样做可以允许使用更小的、更低功率的和更慢的栗等来维持质谱仪的腔室在低压下，其可以提供使用上的优势，例如，便携式质谱仪系统。进一步地，在离子累积的时间周期内，使用如下面进一步所描述涉及设置的接口的实施方式可以注入较高体积的流体，和因此更大量的离子，在该设置中，随时间推移，例如未超过栗的可用速度、不需要更大更高栗速等时，可不调节流体流动到腔室中。
[0022]参见图1，示出了分析系统100的一种实施方式的示意图。分析系统100包括离子产生结构102，接口 104，和分