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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft die Ionisierung von desorbierten Analytmolekülen beiAtmosphärendruckals Ionenquelle fürMassenspektrometer.Die Erfindung verwendet einen Sprühnebel auseiner Elektrosprüh-Einrichtungfür dieIonisierung, zum Beispiel einen Sprühnebel aus dem Versprühen vonReinstwasser, wobei es gelingt, vorwiegend mehrfach geladene Ionender Analytmolekülezu erzeugen, die sich gut fürFragmentierungen eignen.
    公开号:DE102004002729A1
    申请号:DE200410002729
    申请日:2004-01-20
    公开日:2005-08-11
    发明作者:Jochen Franzen
    申请人:Bruker Daltonik GmbH；
    IPC主号:G01N30-72
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft die Ionisierung von desorbierten Analytmolekülen naheAtmosphärendruckals Ionenquelle fürMassenspektrometer.
    [0002] DieErfindung verwendet einen Sprühnebel auseiner Elektrosprüh-Einrichtungfür dieIonisierung der desorbierten Analytmoleküle, zum Beispiel einen Sprühnebel ausdem Versprühenvon Reinstwasser, wobei es gelingt, vorwiegend mehrfach geladeneIonen der Analytmolekülezu erzeugen, die sich gut für Fragmentierungeneignen.
    [0003] DieIonisierung großerBiomoleküledurch matrixunterstützteLaserdesorption im Hochvakuum (abgekürzt MALDI = Matrix AssistedLaser Desorption and Ionization) für massenspektrometrische Analysenist seit Ende der 80er Jahre bekannt. Diese Art der Desorbierungvon Analytmolekülenarbeitet aber auch in Gasen bei Atmosphärendruck. In DE 196 08 963 (Franzen 1995) wirdbeschrieben, wie Analytmolekülebei Atmosphärendruckdurch die Verwendung besonderer Matrixsubstanzen günstig desorbiert werdenkönnen,um einer Nachionisierung mit protonierenden Ionen zugeführt zu werden.Dadurch wird eine sehr hohe Ausbeute an Analytionen erreicht. Die Nachionisierungerfolgt durch protonierende Ionen, die durch Elektronenstrahlen,beispielsweise Betastrahlen, durch Corona-Entladungen oder durch UV-Photolampenerzeugt werden. Die Analytionen sind wie bei originalem Vakuum-MALDI überwiegend einfachgeladen. Wie schon bei dem bekannten Verfahren des Elektrosprühens werdendie entstehenden Ionen durch eine Kapillare in das Vakuum des Massenspektrometers überführt.
    [0004] Inden beiden praktisch identischen Erfindungen US 5,965,884 (V. V. Laiko and A. L.Burlingame, Prioritätsdatum4.6. 1998) und EP 0964 427 A2 (J. Bai, S. M. Fischer, and J. M. Flanagan,Prioritätsdatum12.6. 1998) wird das aus dem Hochvakuum bekannte MALDI-Verfahren einschließlich derIonisierung der Analytmoleküleals solches bei Atmosphärendruckausgeführt.Die Analytionen sind auch hier, wie bei Vakuum-MALDI, ganz überwiegendeinfach geladen.
    [0005] DieOffenlegungsschrift WO 02/097 857 A1 (C. M. Whitehouse 25.5. 2001)schlägtunter Anderem vor, Analytionen ebenfalls durch MALDI an Atmosphärendruckzu erzeugen, jedoch innerhalb eines Hochfrequenz-Ionenführungssystems.
    [0006] Für die Aufklärung derSequenz von Biopolymeren wie beispielsweise Proteinen ist es gängig, die kettenförmigen Analytioneneinem geeigneten Fragmentierungsprozess zu unterziehen, um mit denso entstehenden Tochterionenspektren Bruchstellen geringerer Bindungaufzufinden und so die Sequenz der Einzelbausteine der Kette ablesenzu können. Überraschendhat es sich als schwierig erwiesen, die durch den MALDI-Prozesserzeugten einfach geladenen Ionen zu fragmentieren. Das betrifftinsbesondere bei Atmosphärendruckerzeugte MALDI-Ionen, die im Umgebungsgas sofort gekühlt werdenund daher keine überschüssige innereEnergie mit in den Fragmentierungsprozess einbringen. Eine weicheFragmentierung, wie sie durch Vielstoßprozesse in Ionenfallen, aberauch durch Vielphotonenprozesse (IRMPD = Intrarot-Multiphotonen-Dissoziation)gegeben sind, versagt hier weitgehend.
    [0007] ImGegensatz dazu lassen sich doppelt (und höher) geladene Analytionen,wie sie durch Elektrosprühenin großerZahl erzeugt werden, wesentlich besser fragmentieren, obwohl sieebenfalls bei Atmosphärendruckentstehen. Bereits die Stoßfragmentierung(CID = Collisional Ion Dissociation) liefert Tochterionenspektren,die einigermaßengut auf die Sequenz hin interpretiert werden können. Noch viel besser können Tochterionenspektren,die durch Elektroneneinfang-Dissoziation (ECD = Electron Capture Dissociation)aus doppelt geladenen Biomolekülionenfragmentiert werden, fürdie Strukturaufklärung undSequenzermittlung verwendet werden, da hier besonders einfach zuinterpretierende Tochterionenspektren erzeugt werden.
    [0008] Für mehrfachnegativ geladenen Ionen kann in ähnlicherWeise der EDD-Prozess zur Erzeugung von aussagekräftigen Tochterionenspektrenverwendet werden (EDD = Electron Detachment Dissociation). Dieserschießtaus mehrfach negativ geladenen Ionen ein Elektron heraus und führt ebenfallszu einer Fragmentierung.
    [0009] DieErfindung hat die Aufgabe, Verfahren und Einrichtungen zu finden,mit denen durch Desorption an Atmosphärendruck gewonnene Analytmoleküle durchmehrfache Protonierung oder mehrfache Deprotonierung ionisiert werdenkönnen.
    [0010] DieErfindung stellt Verfahren und Geräte bereit, mit denen desorbierteAnalytmoleküledem Sprühnebeleiner Einrichtung zum Elektrosprühen zugeführt werden,wobei die Analytmoleküledurch die hohe Anzahl von Protonen, die in den Sprühnebeltröpfchen oderals freie, aus den Nebeltröpfchen verdampfteProtonen-Wasser-Komplexe vorhanden sind, mit Protonen versehen undso ionisiert werden. Die Protonierung kann dabei durch das schiere Überangebotan protonierenden Komplexen bis zur Sättigungsgrenze des Analytmoleküls für die Aufnahme vonProtonen durch ihre Protonenaffinität gehen, aber auch, je nachLadungsstärkedes Sprühnebels, bereitsvorher aufhören.Es entstehen ähnlicheSpektren der Analytsubstanzen, wie sie auch durch das Elektrosprühen gelöster Analytsubstanzenerhalten werden.
    [0011] DerSprühnebeleiner Elektrosprüheinrichtungbildet einen Sprühnebelkegel,der durch den starken Zug auf die geladenen Tröpfchen zur Ziehelektrode einerseitsund durch die Coulombsche Abstoßungder geladenen Tröpfchenuntereinander andererseits erzeugt wird. Die Coulombsche Abstoßung bewirktdie Bewegung der Tröpfchenquer zur Sprührichtung.Dabei dringen die Tröpfchen(und verdampfte Protonen, vorwiegend an Wasserkomplexe gebunden)in das umgebende Gas ein. Wird beispielseise Reinstwasser versprüht, so befindensich auch außerhalbdes sichtbaren Sprühnebelkegels vieleProton-Wasser-Komplexe, die durch die Coulombsche Abstoßung ausdem Sprühnebelkegelaustreten und dabei eine höhereWanderungsgeschwindigkeit als die im Gas stärker gebremsten Tröpfchen besitzen.Enthältdas Umgebungsgas Analytmolekülemit geeigneter Protonenaffinität,so werden diese Analytmoleküledurch Protonierung ionisiert. Es ist daher nur notwendig, die Desorptionswolkemit den Analytmolekülenin der Nähedes Sprühnebelszu erzeugen oder in die Nähedes Sprühnebelszu bringen.
    [0012] DasElektrosprühenkann in üblicherWeise durch ein scharf koaxial zugeblasenes Gas durch Zerstäubung gestützt werden,wobei dieser Gasstrahl auch Gas aus der Umgebung mitreißt. Enthält das Gasaus der Umgebung desorbierte Analytmoleküle, so werden diese automatischdem Sprühkegel zugeführt. AlsZerstäubungsgaswird sehr sauberer, erhitzter Stickstoff verwendet.
    [0013] Inder Regel wird dem Sprühnebelein heißen Trocknungsgasentgegenströmenlassen. Die Desorption der Analytmoleküle kann auch in dieses Trocknungsgashinein erfolgen.
    [0014] DieIonenquelle mit Elektrosprühvorrichtung undDesorptionsvorrichtung kann insbesondere auch für normales Elektrosprühen verwendetwerden. Auch ein kombinierter Betrieb, beispielsweise für die Zugabeeiner Massenkalibriersubstanz, ist möglich.
    [0015] Für die Erzeugungmehrfach negativ geladener Ionen kann eine mehrfache Deprotonierung durcheinen Überschussan OH–-Ionenaus einem negativen Sprühnebelverwendet werden. Die OH–-Ionen aus entsprechendnegativ geladenen Wasserkomplexen verbinden sich mit je einem Protondes Analytmolekülsund verlassen das Molekülals neutrales Wassermolekülunter Deprotonierung des Analymoleküls, wobei einfach bis mehrfachnegativ geladene Ionen der Analytsubstanz zurückbleiben.
    [0016] 1 zeigtschematisch eine Anordnung, in der die Probenträgerplatte 8 nebendem Sprühnebel 3 angeordnetist, wobei sich die Probenträgerplatte 8 aufeinem Potential befindet, das zwischen dem Potential der Gegenelektrode 4 undder Sprühkapillare 1 liegt.Die Erzeugung einer Desorptionswolke 7 erfolgt durch denLaser 13. Das Elektrosprühen wird durch eine Hochspannungzwischen Sprühkapillare 1 einerseitsund Gegenelektrode 4 und der Trägerplatte 8 andererseitserzeugt. Durch den Sprühnebel 3 gebildeteAnalytionen der Desorptionswolke 7 wandern zur Gegenelektrode 4.Ein Potentialdurchgriff durch die Öffnung in der Gegenelektrode 4 ziehtdie Analytionen zur Einlasskapillare 5, durch die die Ionenin das Vakuumsystem gesogen werden.
    [0017] 2 führt schematischeine weitere Elektrode 18 vor der Probenträgerplatte 8 ein,um die Desorptionswolke 7 durch einen Stickstoffstrom 17 zur Elektrosprühwolke 3 zuführen.Außerdemist eine Beleuchtung 19 und eine Videokamera 20 eingeführt, umden Fokus des Laserstrahls 10 durch eine Bewegung des Probenträgers 8 genauauf die Probe ausrichten zu können
    [0018] 3 zeigtschematisch eine Anordnung, in der die Probenträgerplatte 8 nebender Sprühkapillare 1 angeordnetist, sodass die Desorptionswolke 7 in den Sprühnebel 3 aufsteigenkann.
    [0019] 4 gibteine schematische Anordnung wieder, bei der die Analytmoleküle von derProbenträgerplatte 8 indas heißeTrocknungsgas desorbiert werden, das durch den Einlass 14 umdie Einlasskapillare 5 herum durch die Gegenelektrode 4 ineinem Gasstrom 15 dem Sprühnebel 3 zugeführt wird.
    [0020] EineDesorption von Analytmolekülen,die auf feste Trägeroberflächen aufgebrachtsind, kann durch eine pulsförmigeEnergiezuführungbewirkt werden. Die Desorption kann beispielsweise durch eine blitzförmige Erhitzungeines Trägerbändchens erzeugtwerden, bekannter ist aber die Desorption durch energiereiche Lichtblitze,insbesondere Laserlichtblitze. Die Desorption durch Lichtblitzekann dabei durch eine Energieabsorption des Trägers mit einem nachfolgenden „Abschütteln" der Analytmoleküle erfolgen,aber auch durch eine Energieaufnahme der Analytmoleküle selbst,die dann allerdings der Gefahr einer sofortigen Zersetzung ausgesetztsind.
    [0021] Einebesonders schonende Art der Desorption wurde Ende der 80er Jahredurch Karas und Hillenkamp gefunden: die matrixunterstützte Laserdesorption.Dabei werden die Analytmolekülemöglichst verdünnt unddaher vereinzelt in eine meist kristalline, manchmal aber auch flüssige Matrixsubstanzeingebettet. Die Matrixsubstanz wird dabei so ausgewählt, dasssie die Energie des Laserlichtpulses aufnehmen kann und dabei explosionsartigzu einer Dampfwolke (englisch „plume") verdampft, wobei auchdie Analytmolekülein den freien, gasförmigen Zustand übergehen.Die Vereinzelung der Analytmolekülein der Matrixsubstanz bewirkt, dass der Anteil der Dimere und Multimereder Analytmolekülein der Desorptionswolke außerordentlichklein ist. Die Matrixsubstanzen werden dabei zusätzlich so ausgewählt, dasssie zum Teil im Plasma der Wolke ionisiert werden und die Analytmoleküle durcheine Protonierung ionisieren können.
    [0022] DieseArt der Ionisierung durch matrixunterstützte Desorption durch Laserlichtpulsewurde zunächstnur im Hochvakuum, dann aber in Grobvakuum, später bei Atmosphärendruckangewandt. Da diese Ionisierung aber im Wesentlich nur einfach geladeneIonen erzeugt, ist hier nur der desorbierende Teil des Verfahrens,nicht der ionisierende Teil von Interesse.
    [0023] Nebender normalen Desorption reiner Analytmoleküle von einer Oberfläche, insbesondereder Laserdesorption, die immer auch eine teilweise Fragmentierungder Analytmolekülemit sich bringt, ist also die matrixunterstützte Laserdesorption eine sehr substanzschonendeund damit eine hier bevorzugte Desorptionsmethode für die nachfolgendeIonisierung durch einen Elektrosprühnebel im Sinne der Erfindung.
    [0024] Dadiese Desorptionsmethode nicht auch die Ionisierung mit übernehmenmuss, kann die Matrixsubstanz nach ganz anderen Gesichtspunktenausgewähltwerden als fürden bisher bekannten MALDI-Prozess. Die Aufgabe der Matrixsubstanzist die Energieaufnahme und die schonende Verdampfung der Analytmoleküle. Hinzukommt allenfalls, dass die Matrixsubstanz gut geeignet sein solltefür dieAufnahme der Analytsubstanzen, sei es durch die Bildung einer festenLösungoder durch oberflächliche Adsorption.Wie bereits in DE 196 08 963 ausgeführt, istes besonders günstig,eine Matrixsubstanz auszuwählen,die sich durch den Laserlichtblitz in kleinmolekulare Bestandteilezersetzt, die in der Desorptionswolke gasförmig sind. Als Beispiel werdehier Zellulosedinitrat genannt (häufig als Dinitrozellulose bezeichnet),das sich in Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff zersetzt.
    [0025] Einesolche Desorptionswolke mit mit den gasförmig enthaltenen Analytmolekülen sollnun nach der Erfindung dem Sprühnebeleine Elektrosprüheinrichtungzugeführtwerden.
    [0026] EineElektrosprüheinrichtungbesteht aus einer feinen Spitze einer Kapillare 1, in demdie Sprühflüssigkeitzugeführtwird, und einer Gegenelektrode 4, mit der sich durch Anlegeneiner Hochspannung von einigen Kilovolt ein elektrisches Feld zwischen Gegenelektrode 4 undder Spitze der Kapillaren 1 aufbauen lässt, das um die Spitze derKapillare 1 herum eine besonders hohe Feldstärke besitzt.Die Kapillarenspitze kann ein einfaches Kapillarenende, es kannaber auch besonders zugespitzt sein. Die Sprühflüssigkeit wird durch das elektrischeFeld an der Kapillarenspitze oberflächlich polarisiert und bildetdurch die Kraft des Feldes einen so genannten Taylor-Konus aus,aus dessen Spitze bei richtiger Einstellung von Spannungen und Entfernungenein Flüssigkeitsstrahl 2 herausgezogenwird, der sich sofort oder nach kurzem Flug in winzige, stark geladene Tröpfchen auflöst, dieeinen Sprühnebel 3 bilden.Die Tröpfchenverdampfen unter Abdampfung von Flüssigkeitsmolekülen undProtonen (oder OH-Ionen im Fall negativen Sprühens). Für das erstrebte Verdampfender Tröpfchenist es günstig,dem Sprühnebel 3 einenStrom heißenTrocknungsgases 16 von 80° bis 300° Celsius entgegenzublasen. AlsTrocknungsgas dient vorzugsweise Reinststickstoff.
    [0027] BeimVerdampfen der Tröpfchenentstehen dabei keineswegs nur reine Protonen, vielmehr sind dieProtonen im Umgebungsgas überwiegendan Wasserkomplexe der Form (H2O)nH+ gebunden. DieseWasserkomplexe, beispielsweise H5O2 + oder H7O3 +,könnenbesonders gut durch Protonenabgabe ionisieren, wobei die freiwerdendeProtonenaffinitätsenergieweitgehend durch den Wasserkomplex aufgenommen wird. Substanzschonende(„weiche") Ionisierungsprozessedieser Art sind seit langer Zeit unter dem Namen „chemischeIonisierung" bekannt.
    [0028] Eskann der Sprühflüssigkeitaber auch eine Substanz beigegeben werden, die zunächst ioniert wirdund sich besonders gut füreine protonierende Ionisierung der Analytmoleküle eignet. Als Beispiel seienhier Alkohole, Ketone oder organische Säuren genannt, die günstigerweiseMolekülmassenim Bereich von etwa 70 bis 130 atomaren Masseneiheiten haben sollten.
    [0029] DasSprühenkann durch einen koaxial zugeführtenSprühgasstrahlwie bei einem Zerstäuberunterstütztwerden, um besonders feine Tröpfchenzu erzeugen. Dieser Zerstäubergasstrahl,vorzugsweise sauberer Stickstoff, kann ähnlich wie das Trocknungsgasebenfalls erhitzt sein.
    [0030] Anordnungendes Probenträgersmit Analytmolekülenund Matrixsubstanz in Bezug auf die Stellung der Sprühkapillaresind fürden erfindungsgemäßen Zweck in den 1 bis 3 gegeben.
    [0031] In 1 istein metallischer Träger 8 für die Analytsubstanzendirekt neben dem Sprühnebel 3 positioniert,wobei er sich auf einem elektrischen Potential befindet, das sichzwischen dem der Gegenelektrode 4 und der Kapillarenspitze 1 befindet,jedoch näheram Potential der Gegenelektrode 4. Das Elektrosprühen vonReinstwasser geschieht durch die Hochspannung von einigen Kilovoltzwischen dem kombinierten Potential der Gegenelektrode 4 und demProbenträger 8 einerseitsund dem Potential der Kapillarenspitze 1 andererseits.Es entsteht ein feiner Sprühstrahl 2,der sich zu einem Sprühnebel 3 auffächert. EinLaserlichtpuls aus dem Pulslaser 13 wird über Spiegel 9 und 12 undLinse 11 auf den Probenträger fokussiert und erzeugtaus der oberflächlich aufdem Probenträger 8 aufgebrachtenProbe mit Matrix- und Analytmaterial die Desorptionswolke 7. DieAnalytmoleküleder Desorptionswolke 7 werden durch die geladenen Tröpfchen unddie Protonen-Wasser-Komplexe der Sprühnebelwolke 3 ionisiert.Sie wandern dann unter dem Einfluss der Potentialdifferenz zwischenProbenplatte 8 und der Gegenelektrode 4 zur Gegenelektrode 4.Hier greift das Potential an der Einlasskapillare 5 durchdie Öffnung derGegenelektrode 4 hindurch und zieht die Ionen zur Öffnung derEinlasskapillare 5. Sie werden hier durch das einströmende Umgebungsgas,vorzugsweise Stickstoff, durch die nur angedeutete Wand 6 indas Vakuumsystem des Massenspektrometers gesogen.
    [0032] In 2 istzusätzlicheine Elektrode 18 vor der Probenträgerplatte eingeführt, umdie Desorptionswolke 7 durch einen zusätzlichen Strom 17 reinen Stickstoffsdem Sprühnebel 3 zuführen zukönnen. DieElektrode 18 dient auch zur Formung des elektrischen Feldeszum Elektrosprühenund zur Führung derIonen zur Einlasskapillare 5 hinter der Gegenelektrode 4.Die Ionen wandern durch ihre Ionenmobilität genau längs der elektrischen Feldlinien,und werden dabei nur geringfügigdurch relativ langsame Gasströmebeeinflusst. In dieser 2 ist auch eine Videokamera 20 mitBeleuchtungslampe 19 eingeführt, um die Lage der Probeauf dem Probenträger 8 überwachenzu können.Der Probenträger 8 kannparallel zu seiner Oberflächein zwei Richtungen bewegt werden, um die Proben dem Fokus des Laserlichtstrahls 10 zuführen zukönnen.
    [0033] 3 zeigtschematisch eine Anordnung, in der die Probenträgerplatte 8 nebender Sprühkapillare 1 angeordnetist, so dass die Desorptionswolke 7 in den Sprühnebel 3 aufsteigenkann. Durch das senkrechte Sprühenkann die Desorptionswolke 7 wegen ihres thermischen Auftriebsnach oben wandern und dann in den Sprühnebelkegel 3 eintreten. Stattdes Auftriebs (oder zusätzlichzu ihm) kann auch eine künstlicherzeugte Gasströmung, ähnlich derGasströmung 17 aus 2,die Desorptionswolke 7 zum Sprühnebel 3 transportieren.Bei Verwendung eines zerstäubendenSprühgases,das üblicherweisedurch eine zur Sprühkapillarekoaxiale Hüllkapillare(nicht in den Abbildungen gezeigt) zugeblasen wird, können Analytmoleküle mit ihremUmgebungsgas in den Gasstrahl hineingesogen und dem Sprühnebel zugeführt werden.
    [0034] Eineweitere Anordnung desorbiert die Analytmoleküle in das heiße Trocknungsgas,das dem Sprühkegel 3 alsheißerGasstrom 16 entgegengeblasen wird, wie in 4 schematischgezeigt. In 4 werden die gleichen Bezeichnungsziffernverwendet wie in den 1 bis 3; hinzukommt lediglich die Einleitungsröhre 14 für ein erhitztesTrocknungsgas 15 in den Raum, der die Einlasskapillare 5 umgibt.Das Trocknungsgas tritt aus der Öffnungin der Gegenelektrode 4 in Form einer heißen Gasströmung 16 ausund wird so dem Sprühnebel 3 entgegengeblasen.
    [0035] DieEinrichtungen könnenbei Atmosphärendruckbetrieben werden, aber auch bei Drucken nahe Atmosphärendruckim Druckbereich von 100 bis 1200 Hektopascal, wenn dies für die Herstellungvon Gasströmungenoder aus anderen Gründenzweckmäßig ist.
    [0036] Durchdiese Art der Ionisierung desorbierter Analytmoleküle gelingtes, vorwiegend mehrfach geladene Analytionen zu erzeugen. Im Molekularmassenbereichvon 1000 bis 5000 atomaren Masseneinheiten sind dabei die doppeltgeladenen Ionen am häufigsten.Diese Ionen lassen sich mit den üblichen Mittelnin Tandem-Massenspektrometern fragmentieren; es können damitTochterionenmassenspektren aufgenommen werden, die für die Sequenzbestimmungaussagekräftigsind.
    [0037] EineVorrichtung fürdie Ionisierung von desorbierten Analytmolekülen nach dieser Erfindung enthält somiteine Einrichtung zum Elektrosprühen mitSprühkapillare,Gegenelektrode und Spannungsversorgung, und eine Einrichtung mitProbenträger undPulslaser zur Desorption der Analytionen, wobei der Probenträger so angeordnetist, dass die desorbierten Moleküleeigenständigoder mit Hilfe von Gasströmenin die Nähedes Sprühnebelkegelsgelangen. Ein Beispiel füreine solche Vorrichtung ist schematisch in den 1 bis 4 gezeigt.
    [0038] Für die massenspektrometrischeAnalyse ist eine Einrichtung zum Absaugen der ionisierten Analytmoleküle mit derElektrode 4 und der Einlasskapillare 5 vorhanden,die die Analytionen dem Massenspektrometer zur Aufnahme eines Massenspektrums undbesonders auch von Tochterionenspektren zuführt.
    [0039] Für ein überwachtesArbeiten mit dem Desorptionsbetrieb kann die Probe durch eine Videokamera 20 mitBeleuchtungseinrichtung 19 beobachtet werden. Sie kannso mit Hilfe der Bewegungseinrichtung für die Probenträgerplatte 8 inoptimaler Weise dem Fokus des Laserlichtpulses 10 zugeführt werden.
    [0040] DieEinrichtung zum Elektrosprühenkann zusätzlichmit einer Zuführungfür Zerstäubungsgas, und/odermit einer Zuführungvon heißemTrocknungsgas versehen sein, wobei die Desorption in das Zerstäubungsgasoder in das Trocknungsgas hinein erfolgen kann.
    [0041] Für die Zuführung derSprühflüssigkeitzur Sprühkapillarekann eine besondere Einrichtung, beispielsweise eine Spritzenpumpe,vorhanden sein. Eine Doppelspritzenpumpe mit Versorgungsgefäß zum automatischenWiederbefüllenkann dabei einen langandauernden Betrieb gewährleisten.
    [0042] DieEinrichtung zum Elektrosprühenkann auch unabhängigvon der Einrichtung zur Desorption von Analytmolekülen verwendetwerden, indem die Analytmoleküleder Sprühflüssigkeitin gelösterForm beigegeben werden. Es lassen dann auch Kopplungen mit chromatographischenoder elektrophoretischen Separationsverfahren herstellen. Es handelt sichdann um eine Kombinationsionenquelle, die sich leicht vom Desorptionsbetriebauf einen reinen Elektrosprühbetriebund wieder zurückumstellen lässt. Esbraucht dazu lediglich die Zuleitungskapillare zur Sprühkapüillare vonder Separationseinheit auf die Doppelspritzenpumpe umgesteckt zuwerden. Es kann auch ein Betrieb eingestellt werden, der sowohl desorbierteSubstanzen wie auch durch die Sprühflüssigkeit zuführte Substanzenionisiert. So können beispielsweisebesondere Substanzen füreine interne Massenkalibrierung zugeführt werden.
    [0043] Wennvertikal nach oben gesprühtwird, und die Probe nicht allzu weit unterhalb des Sprühnebels 3 desorbiert,dann die Desorptionswolke 7 durch ihren Auftrieb im umgebendenGas entlang der Sprühkapillareleicht in den Bereich des Sprühnebels 3 gelangen.Der Auftrieb kann aber auch durch eine besonders erzeugte Gasströmung unterstützt odersogar ersetzt werden.
    [0044] Diebesonderen Vorteile einer solchen Art der Ionisierung von aus festerForm desorbierten Proben liegen darin, dass die Analytmoleküle nicht wiebeim reinen Elektrosprühenin flüssigerForm zugeführtwerden müssen.Die Zuführungin flüssiger Formist immer auch langsam. Es kann zwar durch die Zuführung inflüssigerForm eine direkte Kopplung mit chromatographischen oder elektrophoretischenTrennverfahren hergestellt werden, die Analyse ist aber immer andie Zeitfenster der chromatographischen oder elektrophoretischenPeaks gebunden. Bei der Verwendung von festen Probenpräparationen auffesten Probenträgernist dies ganz anders. Zum Einen können die Proben unmittelbarhintereinander ohne jeden zeitlichen Verzug analysiert werden, zum Anderenkann fürdie Analyse einer Probe, die gegebenenfalls ein Umschalten auf einenTochterionenbetrieb erfordert, alle notwendige Zeit verwendet werden.Das Verschieben der Probenträgerplattevon einem Probenort zum anderen verläuft in Bruchteilen einer Sekunde.Somit wird ein Probendurchsatz möglich,wie er durch Kopplung mit Trennverfahren nicht erreicht werden kann.
    [0045] Esgibt viele weitere Vorteile einer Desorption von einem festen Träger wiebeispielseise eine ortsaufgelösteAnalyse von organischem Material oder die Analyse von nativen (unverdauten)Proteinen, die sich häufigeiner chromatographischen Separation entziehen, doch soll auf diesedem Fachmann bekannten Vorteile hier nicht im Einzelnen eingegangenwerden.
    [0046] DieEmpfindlichkeit des Verfahrens ist dabei nicht geringer als diedes reinen Elektrosprühens,da ebenso wie dort praktisch alle Analytmoleküle ionisiert werden. Ionenverlustetreten allerdings, wie auch bei Elektrosprühen, bei der Einführung derIonen in das Vakuumsystem des Massenspektrometers und bei der Abtrennungder Ionen von dem mitströmendenGas im Vakuum auf.
    [0047] AlsProbenträgerlassen sich alle Arten von Festkörpernverwenden. Sie brauchen, anders als bei MALDI in Flugzeitspektrometern,nicht leitend oder besonders eben zu sein. Es können beispielsweise dünne Bänder, wiesie in Tonbandkassetten verwendet werden, eingesetzt werden. Vorteilhaft sindaber auch Probenträgerin der Umrissform von Mikrotiterplatten, da sie sich in kommerziellerhältlichenPipettierrobotern einfach belegen lassen. Besondere Ausführungsformenlassen dabei ein automatisches Auswechseln von Probenträgerplattenzu, beispielsweise durch kommerziell erhältliche Plattenzuführungsroboter.
    权利要求:
    Claims (21)
    [1] Verfahren zur Ionisierung von desorbierten Analytmolekülen naheAtmosphärendruck, dadurch gekennzeichnet,dass die Analytmoleküledurch den Sprühnebeleiner Elektrosprüheinrichtungionisiert werden.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass in der Elektrosprüheinrichtungein sauberes Lösungsmitteloder Lösungsmittelgemisch versprüht wird.
    [3] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Sprühflüssigkeit Substanzenbeigegeben werden, die die Ionisierung der desorbierten Analytmoleküle unterstützt.
    [4] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Sprühflüssigkeit Substanzenbeigegeben werden, die eine interne Massenreferenz für die Auswertungder Massenspektren bilden.
    [5] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass in der ElektrosprüheinrichtungReinstwasser versprühtwird.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Elektrosprühenin der Elektrosprüheinrichtungdurch ein koaxial zugeblasenes, zerstäubendes Sprühgas unterstützt wird.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass das zugeführteZerstäubungsgasdie Analytmoleküleaus einem Umgebungsgas in den Sprühnebel mitreißt.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Analytmoleküle voneinem festen Trägerdesorbiert werden.
    [9] Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Analytmoleküledurch einen Lichtpuls desorbiert werden.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Analytmoleküledurch einen Laserlichtpuls desorbiert werden.
    [11] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Desorption der Analytmoleküle durch eine feste oder flüssige Matrixsubstanz unterstützt wird,wobei die Matrixsubstanz die Analytmoleküle in fester oder flüssiger Lösung oderoberflächlichadsorbiert enthält.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Matrixsubstanz durch den Laserlichtpuls zumindest teilweisezersetzt wird.
    [13] Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Analytmoleküledurch schnelle Erhitzung des festen Trägers desorbiert werden.
    [14] Verfahren nach nach einem der Ansprüche 8 bis13 dadurch gekennzeichnet, dass sich der feste Träger in derNähe derGegenelektrode befindet, wobei zwischen Gegenelektrode und Probenträger eine nurgeringe oder keine Potentialdifferenz herrscht.
    [15] Verfahren nach nach einem der Ansprüche 8 bis13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der feste Träger nebender Sprühkapillarebefindet, etwas zurückgesetztvon der Spitze der Kapillare, wobei zwischen Sprühkapillare und Probenträger einenur geringe oder keine Potentialdifferenz herrscht.
    [16] Verfahren nach nach einem der Ansprüche 8 bis13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Probenträger in derZufuhr des heißenTrocknungsgases befindet.
    [17] Einrichtung zur Ionisierung desorbierter Analytmoleküle, dadurchgekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zum Elektrosprühen vonFlüssigkeiten undeine Vorrichtung zur Desorption von Analytmolekülen auf einer Probenträgerplatteenthält,wobei sich die Desorptionsstelle der Analytmoleküle an einer Stelle befindet,von der aus die desorbierten Analytmoleküle in die Nähe des Sprühnebels der Einrichtung zumElektrosprühengelangen.
    [18] Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass sie auch fürreines ElektrosprühengelösterAnalytmolekülegeeignet ist.
    [19] Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass eine Videokamera und eine Beleuchtungseinrichtung zur Beobachtungder Belegungsstellen mit Analytmolekülen auf der Probenträgerplattevorhanden sind.
    [20] Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass eine Bewegungsvorrichtung die Probenträgerplatte parallel zur ihrerOberflächein zwei Richtungen verschieben kann.
    [21] Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,dass ein Zuführungsroboterdie Probenträgerplattenautomatisch zuführt.
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    US6906322B2|2005-06-14|Charged particle source with droplet control for mass spectrometry
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    GB2410370B|2006-07-26|
    US7193223B2|2007-03-20|
    GB0426087D0|2004-12-29|
    DE102004002729B4|2008-11-27|
    GB2410370A|2005-07-27|
    US20050199823A1|2005-09-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-11| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-05-28| 8364| No opposition during term of opposition|
    2021-07-08| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: BRUKER DALTONICS GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: BRUKER DALTONIK GMBH, 28359 BREMEN, DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410002729|DE102004002729B4|2004-01-20|2004-01-20|Ionisierung desorbierter Analytmoleküle bei Atmosphärendruck|DE200410002729| DE102004002729B4|2004-01-20|2004-01-20|Ionisierung desorbierter Analytmoleküle bei Atmosphärendruck|
    GB0426087A| GB2410370B|2004-01-20|2004-11-26|Desorption and ionization of analyte molecules at atmospheric pressure|
    US11/003,017| US7193223B2|2004-01-20|2004-12-02|Desorption and ionization of analyte molecules at atmospheric pressure|
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