离子源组件以及质谱仪的制作方法

专利2026-06-06  9


本发明涉及质量分析,更加具体地涉及一种离子源组件以及质谱仪。


背景技术:

1、现有的一些物质分析仪器,对物质进行分析时,需要先通过离子源将物质的样品分子进行电离得到样品粒子,然后再通过离子导引装置将样品粒子中的带电离子导引为离子流束后,对离子流束进行检测来揭示物质的元素组成或分子信息,相应地,离子源组件是此类物质分析仪器的重要组成部分。

2、而对于不同的物质,可能需要采用不同的电离方式进行分析,或者,对于同一个物质,也可能需要采用不同的电离方式来分析不同的性质。例如,在生物多组学研究中,蛋白质组学分析需要高灵敏度的esi源,而空间组学研究需要maldi成像,所以能够集成多个离子源的离子源组件会更有利。

3、专利us20100176295a1公开了一种使得来自分离源的离子束能够合并和/或将单离子束导引到多个方向的y形多极装置。然而,与针对单一离子源优化的传统多极离子导向器相比,y形多极装置的轴向离子传输效率会受到影响。

4、专利us20170229298a1公开了一种用于侧向引入离子的多极离子导向结构,并且,将这种多极离子导向结构作为正负离子的反应腔使用。该多极离子导向结构能够由轴向和侧向分别导入离子,由专利us20170229298a1的附图7的场线图可以看出,受侧向离子导引组件的射频场影响,轴向离子的传输路径在与侧向离子相交处的轴向射频场较弱,这意味着对轴向离子的约束比较困难。

5、因此,需要一种改进的技术方案来解决现有离子源组件的以上问题。


技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述问题,本发明技术方案提供了一种离子源组件和质谱仪,能够在保证对轴向离子源的离子传输效率和约束力的同时,集成侧向离子源的光学装置。

2、本发明一方面提供了一种离子源组件,该离子源组件包括:离子导引装置,离子导引装置包括轴向离子导引组件和侧向离子导引组件,轴向离子导引组件是由多根沿轴向延伸的分段多极杆组成的多极杆组件,侧向离子导引组件的离子出口朝向相邻的两根分段多极杆之间的间隙设置;电源,向至少一部分分段多极杆施加射频电压,以形成沿径向束缚离子的射频场;轴向离子源,设置于轴向离子导引组件的轴向的一端;侧向离子源,具有靶板和激光源,靶板设置在侧向离子导引组件的远离轴向离子导引组件一侧,靶板的载样面朝向侧向离子导引组件的离子入口设置,激光源向靶板照射激光,以解吸位于载样面的样品。

3、根据该技术方案,轴向离子导引组件是沿轴向延伸的多段多极杆,轴向离子的传输路径为直线,单独使用轴向离子源时的离子传输效率基本不受影响。进一步地,由于侧向离子导引组件的离子出口朝向相邻的两根分段多极杆之间的间隙,侧向离子导引组件并不会对轴向射频场造成影响,实现了集成多离子源的同时,保证了对轴向离子源的离子传输效率和约束力。

4、作为可选的技术方案,靶板为金属靶板或者镀有透明导电层的透明靶板。

5、根据该技术方案,采用导电的金属靶板或透明靶板,从而能够通过在靶板上施加加速电场,促进侧向离子源的离子传输。使用透明靶板还适配于在另一侧对靶板表面的样品直接进行观察,适合生物组织的光学成像。

6、作为可选的技术方案,离子源组件还包括显微镜系统,显微镜系统的显微物镜设置在靶板的远离多极杆组件的一侧且可聚焦于靶板。

7、根据该技术方案,通过增设显微镜系统,操作人员可以实时获得样品光学显微图像及样品分子分布图像,例如,对生物组织切片进行质谱成像分析过程中,先通过高倍光学显微观察精确锁定样品特定区域,紧接着通过质谱成像获得该区域的样品分子分布图像。传统的高分辨率生物组织质谱成像,需要利用几十微米的像素点逐一扫描整张靶板,耗时较久,与之相比,本技术方案可大大节约分析时间。

8、作为可选的技术方案,电源还在分段多极杆上施加有直流电压,以形成驱动离子沿轴向通过轴向离子导引组件的直流电场。

9、根据该技术方案,通过沿分段多极杆施加升高或降低的直流电压,能够形成驱动离子沿轴向移动的直流电场,进一步地,还能够驱动由侧向离子导引组件进入轴向离子导引组件的离子进行偏转。

10、作为可选的技术方案,轴向离子导引组件具有与轴向离子源对接的真空接口,且轴向离子源所处的一侧气压高于轴向离子导引组件所处的一侧气压。

11、根据该技术方案,通过气压差驱动气流沿轴向离子导引组件持续地流动,从而带动轴向离子导引组件内的离子沿轴向移动,同样,气流也能够驱动由侧向离子导引组件进入轴向离子导引组件的离子进行偏转。

12、作为可选的技术方案,离子源组件还包括控制部,用于控制电源施加在分段多极杆上的射频电压,分段多极杆具有与侧向离子导引装置对接的、位于间隙两侧的多个多极杆段,控制部包括极性切换单元,极性切换单元用于切换至少一部分多极杆段所施加的射频电压的极性。

13、根据该技术方案,通过切换一部分多极杆段所施加的射频电压的极性,能够进一步地提高轴向和侧向离子源的离子在离子导引装置内的传输效率。

14、作为可选的技术方案,多极杆组件为四极杆组件。

15、根据该技术方案,多个四极杆沿轴向形成轴向离子导引组件,相邻的两个四极杆在侧向也为四个极杆结构,所以侧向离子导引组件能够与相邻四极杆在侧向的四个极杆对应设置,从而形成侧向离子导引的四极杆通道,便于侧向离子导引组件中的离子传输。

16、作为可选的技术方案,轴向离子源为电喷雾离子源、大气压化学电离源、解吸电晕束离子源、基质辅助激光解吸电离源的一种或几种的组合,侧向离子源为基质辅助激光解吸电离源。

17、作为可选的技术方案,离子导引装置的工作气压为10-1000pa。

18、根据该技术方案,通过对离子导引装置的工作气压设置,可以在离子导引装置的入口和出口与外部设备形成压力差,从而在离子导引装置内部进一步形成驱动气流。

19、本发明另一个方面还提供了一种质谱仪,质谱仪具有上述任意一个技术方案或多个技术方案组合的离子源组件。



技术特征:

1.一种离子源组件,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的离子源组件,其特征在于,所述靶板为金属靶板或者镀有透明导电层的透明靶板。

3.如权利要求2所述的离子源组件,其特征在于,所述离子源组件还包括显微镜系统,所述显微镜系统的显微物镜设置在所述靶板的远离所述多极杆组件的一侧且可聚焦于所述靶板。

4.如权利要求1所述的离子源组件,其特征在于,所述电源还在所述分段多极杆上施加有直流电压,以形成驱动离子沿轴向通过所述轴向离子导引组件的直流电场。

5.如权利要求1所述的离子源组件,其特征在于,所述轴向离子导引组件具有与所述轴向离子源对接的真空接口,且所述轴向离子源所处的一侧气压高于所述轴向离子导引组件所处的一侧气压。

6.如权利要求1所述的离子源组件,其特征在于,还包括控制部,用于控制所述电源施加在所述分段多极杆上的射频电压,所述分段多极杆具有与所述侧向离子导引装置对接的、位于所述间隙两侧的多个多极杆段,

7.如权利要求1所述的离子源组件,其特征在于,所述多极杆组件为四极杆组件。

8.如权利要求1所述的离子源组件,其特征在于,所述轴向离子源为电喷雾离子源、大气压化学电离源、解吸电晕束离子源、基质辅助激光解吸电离源的一种或几种的组合,所述侧向离子源为基质辅助激光解吸电离源。

9.如权利要求1所述的离子源组件,其特征在于,所述离子导引装置的工作气压为10-1000pa。

10.一种质谱仪,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的离子源组件。


技术总结
本发明技术方案提供了一种离子源组件和质谱仪,能够在保证对轴向离子源的离子传输效率和约束力的同时,集成侧向离子源的光学装置。离子源组件包括:离子导引装置包括轴向离子导引组件和侧向离子导引组件,轴向离子导引组件是由多根沿轴向延伸的分段多极杆组成的多极杆组件,侧向离子导引组件的离子出口朝向相邻的两根分段多极杆之间的间隙设置;电源,向至少一部分分段多极杆施加射频电压,以形成沿径向束缚离子的射频场;轴向离子源,设置于轴向离子导引组件的轴向的一端;侧向离子源,靶板设置在侧向离子导引组件的远离轴向离子导引组件一侧,靶板的载样面朝向侧向离子导引组件的离子入口,激光源向靶板照射激光,以解吸位于载样面的样品。

技术研发人员:张小强,耿智,孙文剑
受保护的技术使用者:株式会社岛津制作所
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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