本發(fā)明屬于檢測(cè)儀器，涉及一種激光解吸電離質(zhì)譜裝置。
背景技術(shù)：
基質(zhì)輔助激光解吸電離源飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF-MS)廣泛用于生物大分子的鑒定與復(fù)雜生物樣品的分析，在蛋白質(zhì)組學(xué)研究、新生兒基因缺陷快速篩選、臨床微生物鑒定、高分子仿生材料的開發(fā)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。相比于大氣壓離子化質(zhì)譜儀，如ESI-TOF、ESI-QTOF，MALDI-TOF質(zhì)譜儀在離子源的設(shè)計(jì)上高度復(fù)雜，涉及真空、激光、精密運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等多項(xiàng)高精尖技術(shù)。
在傳統(tǒng)的MALDI-TOF儀器中，基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)靶板的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)整體處于質(zhì)譜高真空環(huán)境中。而在高真空環(huán)境中，真空電機(jī)、真空運(yùn)動(dòng)軌道等復(fù)雜機(jī)構(gòu)件，會(huì)增加腔體內(nèi)部到達(dá)高真空環(huán)境的難度，無形的增加從設(shè)備開機(jī)到滿足工作要求所花費(fèi)的時(shí)間。此外，對(duì)真空運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)工作，則需要拆開儀器的整個(gè)真空腔體部分，操作十分復(fù)雜。
以解決上述問題為出發(fā)點(diǎn)，有研究提出了常壓激光解吸電離設(shè)備(AP-MALDI)，該類則是將MALDI離子源完全放置在了常壓環(huán)境中，離子也是在常壓環(huán)境中產(chǎn)生，離子通過常壓離子引入接口進(jìn)入質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)。AP-MALDI技術(shù)幫助MALDI離子源，擺脫了質(zhì)量分析器的限制。但是，AP-MALDI也有其局限性：首先，離子在引入接口處的損失會(huì)比較大，通常離子的通過率是在1％～0.1％量級(jí)；另一方面，常壓環(huán)境下的激光轟擊后，靶板上的待測(cè)樣品由于缺少真空膨脹過程，離子化效率會(huì)相對(duì)降低。因此，AP-MALDI源在檢測(cè)靈敏度方面處于劣勢(shì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)不足，提供一種激光解吸電離質(zhì)譜裝置，以實(shí)現(xiàn)在無需真空運(yùn)動(dòng)設(shè)備的基礎(chǔ)上，保障MALDI過程后的離子傳輸效率和儀器檢測(cè)靈敏度的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
激光解吸電離質(zhì)譜裝置，所述裝置包括MALDI離子源真空腔，線性離子阱真空腔和飛行時(shí)間分析器真空腔；其中MALDI離子源真空腔內(nèi)設(shè)有MALDI離子源靶板；MALDI離子源靶板的靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)位于真空腔之外，處于常壓環(huán)境；MALDI離子源靶板和靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之間設(shè)有靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)真空過渡機(jī)構(gòu)；靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)真空過渡機(jī)構(gòu)將靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能傳遞至MALDI離子源真空腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)MALDI離子源靶板的運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步，MALDI離子源真空腔內(nèi)還設(shè)有MALDI濺射離子聚集成束裝置。
進(jìn)一步，靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)為常壓電機(jī)。
進(jìn)一步，所述MALDI離子源真空腔內(nèi)的真空度為大于10Pa。
進(jìn)一步，線性離子阱(LIT)真空腔的真空度為10-2-10-3Pa。
進(jìn)一步，所述飛行時(shí)間分析器(TOF)采用反射式分析器結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步，所述飛行時(shí)間分析器真空腔的真空度為小于10-4Pa。
進(jìn)一步，所述飛行時(shí)間分析器真空腔內(nèi)設(shè)有離子加速器，離子反射器和離子檢測(cè)器。
進(jìn)一步，所述裝置的工作電壓小于5kV。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明激光解吸電離質(zhì)譜裝置創(chuàng)造性設(shè)計(jì)了常壓動(dòng)力+真空內(nèi)靶板運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于成本控制和維護(hù)保養(yǎng)。將靶板的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在常壓環(huán)境中，既可以選用常壓電機(jī)，而無需使用真空電機(jī)，從而降低成本，并有利于日常維護(hù)方便。同時(shí)靶板仍設(shè)置在真空環(huán)境下，可以保證分析方法靈敏度高、譜圖分辨率高。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
附圖說明
圖1為一個(gè)實(shí)施例中激光解吸電離質(zhì)譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為一個(gè)實(shí)施例中激光解吸電離質(zhì)譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例中的激光解吸電離質(zhì)譜裝置，所述裝置包括MALDI離子源真空腔1，線性離子阱真空腔5和飛行時(shí)間分析器真空腔7。
其中MALDI離子源真空腔1內(nèi)設(shè)有MALDI離子源靶板21。
MALDI離子源靶板的靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)位于真空腔之外，處于常壓環(huán)境。靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)最重要的設(shè)備即靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)22即可位于常壓環(huán)境中。因此靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)22可以為常壓電機(jī)。本發(fā)明采用此種常壓動(dòng)力-真空內(nèi)靶板運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于成本控制和維護(hù)保養(yǎng)，同時(shí)靶板仍設(shè)置在真空環(huán)境下，可以保證分析方法靈敏度高、譜圖分辨率高。
MALDI離子源靶板21和靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)22之間設(shè)有靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)真空過渡機(jī)構(gòu)23。靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)真空過渡機(jī)構(gòu)23將靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)22的動(dòng)能傳遞至MALDI離子源真空腔1內(nèi)，實(shí)現(xiàn)MALDI離子源靶板21的運(yùn)動(dòng)。
MALDI離子源真空腔1內(nèi)還設(shè)有MALDI濺射離子聚集成束裝置4。MALDI用于產(chǎn)生離子，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)下其離子產(chǎn)生的激光脈沖時(shí)序與后續(xù)分析無關(guān)。
MALDI產(chǎn)生的離子，其初始動(dòng)能和初始位置，均會(huì)出現(xiàn)較大的分散，傳統(tǒng)的做法是采用高能加速場(chǎng)(20kV電壓加速)，來減弱影響。本發(fā)明中，利用MALDI濺射離子聚集成束裝置4匯聚濺射出的離子，從而使得整機(jī)無需使用超高壓，設(shè)備正常的高壓使用在<5kV范圍內(nèi)，從而可采用常規(guī)的高壓發(fā)生器件和耐壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有利于降低儀器危險(xiǎn)等級(jí)和成本控制。
通過上述設(shè)計(jì)，本發(fā)明中MALDI離子源真空腔內(nèi)的真空度為低真空度即可，一般為10Pa。
線性離子阱真空腔5內(nèi)設(shè)置有線性離子阱6，能夠傳輸、存儲(chǔ)和釋放大質(zhì)量數(shù)離子，可應(yīng)用于大質(zhì)量數(shù)離子(約20kDa)的傳輸。本發(fā)明中的線性離子阱真空腔5采用中等真空度，真空度為10-2-10-3Pa。
本發(fā)明中，離子儲(chǔ)存在LIT內(nèi)的過程中，除了簡(jiǎn)單地富集操作和釋放外。還可進(jìn)行串級(jí)質(zhì)譜分析，即：母離子選擇-母離子碎裂產(chǎn)生子離子-軸向釋放子離子進(jìn)入TOF的過程。串級(jí)分析能力，是通過獲取離子的碎片信息來推斷母離子結(jié)構(gòu)的一種定性分析的手段。是對(duì)MALDI-TOF技術(shù)依靠精確質(zhì)量數(shù)進(jìn)行定性分析的一個(gè)有力補(bǔ)充。
本實(shí)施例中，所述飛行時(shí)間分析器采用反射式分析器結(jié)構(gòu)。常規(guī)的MALDI-TOF技術(shù)，為了提高分辨率在4000FWHM左右，需要使用2萬伏高壓。本設(shè)備采用反射式TOF，并改善機(jī)械結(jié)構(gòu)和電壓參數(shù)，采用5kV以下的電壓設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量數(shù)離子(20kDa)檢測(cè)。
如圖1所示，飛行時(shí)間分析器真空腔7內(nèi)設(shè)有離子加速器81，離子反射器82和離子檢測(cè)器83。
所述飛行時(shí)間分析器真空腔的真空度為高真空度，具體本實(shí)施例中器真空度位10-4Pa。
本發(fā)明的激光解析電離質(zhì)譜裝置對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新，整機(jī)結(jié)構(gòu)采用：激光電離離子源-離子聚焦裝置-線性離子阱-飛行時(shí)間質(zhì)量分析結(jié)構(gòu)(MALDI-Ion Focus-LIT-TOF)。通過此種創(chuàng)造性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)成本低，安全性能好，分辨率高，易于維修的效果。
首先MALDI離子源真空腔1內(nèi)的MALDI離子源靶板21在靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)22的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生運(yùn)動(dòng)(二維運(yùn)動(dòng))，讓激光束3打擊的位置處于待測(cè)樣品點(diǎn)處。MALDI離子源靶板21的運(yùn)動(dòng)是由靶板運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)真空過渡機(jī)構(gòu)23將動(dòng)能從真空腔外傳入真空腔內(nèi)而實(shí)現(xiàn)的。
完成上述瞄準(zhǔn)操作后，啟動(dòng)激光束3，使激光能量轟擊在靶板表面的樣品上。樣品獲得脈沖激光的能量發(fā)生電離。然后離子在電場(chǎng)和真空梯度的共同作用下向MALDI濺射離子聚集成束裝置4運(yùn)動(dòng)。
MALDI濺射離子聚集成束裝置4的漏斗形電極和電壓作用下，MALDI產(chǎn)生并濺射出的離子束，會(huì)在末端的小孔處匯聚，并進(jìn)入下一級(jí)真空(線性離子阱真空腔(5)。實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)需求將多次MALDI激光脈沖產(chǎn)生的離子在線性離子阱6內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存和富集，然后再從LIT內(nèi)向后方向軸向釋放。釋放出的離子經(jīng)過一些離子透鏡調(diào)制后，可進(jìn)入更高一級(jí)的真空腔體：飛行時(shí)間分析器真空腔7，進(jìn)行飛行時(shí)間質(zhì)量分析。
離子在TOF內(nèi)，通過離子加速器81，離子反射器82和離子檢測(cè)器83進(jìn)行加速、反射等過程后，打在離子檢測(cè)器83上，被檢測(cè)器記錄到離子的信號(hào)。并最終根據(jù)信號(hào)的時(shí)序關(guān)系，在計(jì)算機(jī)端獲得待測(cè)樣品的質(zhì)譜譜圖。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)鄰域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。