專利名稱：新型紅外激光解吸/真空紫外單光子電離質(zhì)譜分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于有機物、藥物、復(fù)雜天然產(chǎn)物和生物樣品的分析檢測裝置，具體地 說是光電離質(zhì)譜分析裝置。
技術(shù)背景質(zhì)譜技術(shù)是鑒定分子結(jié)構(gòu)的重要方法。根據(jù)待分析物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的不同，質(zhì)譜進樣、 分離系統(tǒng)，離子化技術(shù)和質(zhì)量分析器也多種多樣。基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜 (MALDI-TOFMS)是將基質(zhì)輔助激光解吸/電離和飛行時間質(zhì)譜(time-of-flight, TOF)巧 妙結(jié)合的一種技術(shù)，雖然起步較晚，卻成為質(zhì)譜發(fā)展的一個重要方向?；|(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜(MALDI-TOFMS)首先要求將樣品溶液和特定的基質(zhì) 溶液充分混合，待溶劑揮發(fā)后，使其成為半晶體或晶體狀態(tài)?；|(zhì)可以有效地吸收337nm 波長激光的能量，并發(fā)生復(fù)雜的電子躍遷，這一過程形成的基質(zhì)離子隨后與待測樣品作 用使其電離并被飛行時間質(zhì)譜檢測。該方法不僅解決了極性大、熱不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)、多 肽分子的離子化和大分子量物質(zhì)的測定問題，而且其高靈敏度和高質(zhì)量檢測范圍使得在 fmol乃至amol低濃度水平檢測相對分子質(zhì)量高達幾十萬道爾頓的生物大分子成為可能， 從而促使質(zhì)譜技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。日本島津制作所科學(xué)家田 中耕一更因基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜(MALDI-TOFMS)技術(shù)在蛋白質(zhì)、DNA、碳 水化合物和糖類分析中的革命性貢獻而獲得2002年度諾貝爾化學(xué)獎。雖然國內(nèi)外的科技工作者圍繞著基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜(MALDI-TOFMS)開 展了很多卓有成效的工作，但是基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜(MALDI-TOFMS)技術(shù)也 有一些缺陷如傳統(tǒng)的基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜(MALDI-TOFMS)技術(shù)需要根據(jù)樣 品的不同選擇相應(yīng)的基質(zhì)，對于同一樣品選用不同的基質(zhì)會得到不同的結(jié)果，這一過程 不僅費時，基質(zhì)本身還會帶來質(zhì)譜背景噪音的干擾，從而無法分析分子量小的試樣；基 質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜(MALDI-TOFMS)使用一束337 nm波長的激光輻照基質(zhì)達 到解吸電離的目的，但該波長激光不可避免地會帶來一些碎片離子；基質(zhì)輔助激光解吸 /電離質(zhì)譜(MALDI-TOFMS)在樣品制備方面要求比較高，而且由于基質(zhì)的限制， 一些極性低的樣品無法被有效地分析和檢測。此外，由于激光只與基質(zhì)發(fā)生作用，因而對待 測物不具有選擇性。 發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的基質(zhì)輔助激光解吸/電離質(zhì)譜裝置必須使用基質(zhì)，容易產(chǎn)生碎片離子 干擾，無法實現(xiàn)對一些極性低、分子量小及復(fù)雜有機混合物分析的缺點，本發(fā)明提供一 種將紅外解吸激光和真空紫外電離光在時間和空間上分開，且無需使用基質(zhì)的新型紅外 激光解吸/真空紫外單光子電離質(zhì)譜分析裝置。具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案如下新型紅外激光解吸/真空紫外單光子電離質(zhì)譜分析裝置，主要包括真空系統(tǒng)、進樣 系統(tǒng)、真空紫外光源、激光器和飛行時間質(zhì)譜計；進樣系統(tǒng)包括樣品靶；飛行時間質(zhì)譜 計內(nèi)設(shè)有離子加速電極、離子引出電極、離子聚焦鏡、離子反射極和微通道板；其特征 在于飛行時間質(zhì)譜計一側(cè)設(shè)有光電離室，與離子加速電極和離子引出電極之間間隙對應(yīng) 的光電離室側(cè)壁上設(shè)有離子導(dǎo)入孔，離子導(dǎo)入孔一側(cè)設(shè)有真空閥門，與離子導(dǎo)入孔對應(yīng) 的光電離室內(nèi)設(shè)有離子導(dǎo)入器，離子導(dǎo)入器的另一端對應(yīng)設(shè)有樣品靶，與樣品靶對應(yīng)的 一側(cè)光電離室側(cè)壁上設(shè)有凸透鏡，凸透鏡外側(cè)設(shè)有激光器；與樣品靶對應(yīng)的另一側(cè)光電 離室側(cè)壁上設(shè)有窗片，窗片外側(cè)設(shè)有真空紫外光源；光電離室一側(cè)設(shè)有真空抽氣口。本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在下述幾個方面1、 本發(fā)明將紅外激光解吸和真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，測試分析時將待測 樣直接沉積在樣品靶上，無需根據(jù)樣品選擇不同的基質(zhì)，也不用進行繁雜的樣品前處理 和分離。這樣不僅使整個分析過程高效快捷，也避免了基質(zhì)對質(zhì)譜信號的干擾。2、 本發(fā)明采用紅外激光實現(xiàn)樣品解吸附，這是一個物理過程，不涉及樣品與耙的 化學(xué)作用，適用于不易揮發(fā)和熱不穩(wěn)定的分子。在保持相對低的激光功率情況下，可以 保證解吸出中性分子而不產(chǎn)生碎片離子。3、 由于解吸激光和電離光在時間和空間上分開，可以分別進行優(yōu)化，從而得到更 好的信噪比和靈敏度。4、 本發(fā)明采用真空紫外單光子電離作為離子化技術(shù)。真空紫外單光子電離技術(shù)對待測分子沒有歧視效應(yīng)，可以電離不同極性、不同結(jié)構(gòu)的分子。真空紫外光源可以采用 真空紫外燈，它的體積小，價格便宜，光子能量可以覆蓋大多數(shù)有機分子，光子強度大， 是一種比較理想的光源；同步輻射作為先進光源，具有高亮度、高準(zhǔn)直性和波長連續(xù)可 調(diào)，分辨率高等優(yōu)點，不僅可以實現(xiàn)近閾值電離所有的待測有機、生物樣品，還可以通過改變光子能量掃描光電離效率譜得到每一種待測物質(zhì)的電離能，這樣不僅可以很容易 分析復(fù)雜混合物，還可以通過電離能的不同區(qū)分出同分異構(gòu)體。其他可產(chǎn)生真空紫外波 段的光源，如激光器，也可作為電離源。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，具體實施方式
下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步地描述。 實施例新型紅外激光解吸/真空紫外單光子電離質(zhì)譜分析裝置主要包括真空系統(tǒng)、進樣系 統(tǒng)、真空紫外光源12、激光器4和飛行時間質(zhì)譜計10;進樣系統(tǒng)包括樣品耙2;飛行時間質(zhì)譜計10內(nèi)設(shè)有離子加速電極8、離子引出電極9、離子聚焦鏡14、離子反射極7 和微通道板6。飛行時間質(zhì)譜計10 —側(cè)設(shè)有光電離室1，與離子加速電極8和離子引出電極9之間 間隙對應(yīng)的光電離室側(cè)壁上開有離子導(dǎo)入 L，離子導(dǎo)入孔一側(cè)安裝有真空閥門15，與離 子導(dǎo)入孔對應(yīng)的光電離室內(nèi)設(shè)有離子導(dǎo)入器5，樣品耙2對應(yīng)設(shè)于離子導(dǎo)入器5的另一 端，與樣品靶2對應(yīng)的一側(cè)光電離室側(cè)壁上安裝有凸透鏡3，與凸透鏡3對應(yīng)的光電離 室內(nèi)部安裝有激光器4;與樣品耙2對應(yīng)的另一側(cè)光電離室側(cè)壁上安裝有窗片13，與窗 片13對應(yīng)的光電離室外側(cè)安裝有真空紫外光源12;飛行時間質(zhì)譜計10 —側(cè)設(shè)有真空抽氣口 11;光電離室一側(cè)設(shè)有真空抽氣口 11。本裝置的工作原理如下首先將待測試樣沉積在樣品靶2表面，利用適合的進樣方式將樣品耙2導(dǎo)入光電離 室1。激光器4發(fā)出的脈沖紅外光從光電離室1 一側(cè)被凸透鏡3聚焦后入射在承載樣品的靶上，使待測樣品解吸附；第二束由真空紫外光源12發(fā)出的電離光由另一側(cè)穿過光.電離室窗片13，入射在樣品靶4上方數(shù)毫米，隨后解吸出的中性樣品分子經(jīng)過真空紫外 光輻射區(qū)域被"軟"電離成分子離子(如果使用同步輻射光源，還可以通過改變光子能. 量大小來控制碎片離子的生成)。這些離子被離子導(dǎo)入器5傳輸至飛行時間質(zhì)譜計10。 進入質(zhì)譜計的離子在離子引出電極9的脈沖電場推動下進入離子加速電極8，被加速后 的離子進入無場區(qū)自由漂移，再經(jīng)離子透鏡14聚焦和離子反射電極7反射后被微通道 板6接收和記錄。激光器4與質(zhì)譜離子引出電極9的脈沖時序由一臺脈沖延時發(fā)生器控 制，見圖1。
權(quán)利要求
1、新型紅外激光解吸/真空紫外單光子電離質(zhì)譜分析裝置，主要包括真空系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、真空紫外光源、激光器和飛行時間質(zhì)譜計；進樣系統(tǒng)包括樣品靶；飛行時間質(zhì)譜計內(nèi)設(shè)有離子加速電極、離子引出電極、離子聚焦鏡、離子反射極和微通道板；其特征在于飛行時間質(zhì)譜計一側(cè)設(shè)有光電離室，與離子加速電極和離子引出電極之間間隙對應(yīng)的光電離室側(cè)壁上設(shè)有離子導(dǎo)入孔，離子導(dǎo)入孔一側(cè)設(shè)有真空閥門，與離子導(dǎo)入孔對應(yīng)的光電離室內(nèi)設(shè)有離子導(dǎo)入器，離子導(dǎo)入器的另一端對應(yīng)設(shè)有樣品靶，與樣品靶對應(yīng)的一側(cè)光電離室側(cè)壁上設(shè)有凸透鏡，凸透鏡外側(cè)設(shè)有激光器；與樣品靶對應(yīng)的另一側(cè)光電離室側(cè)壁上設(shè)有窗片，窗片外側(cè)設(shè)有真空紫外光源；光電離室一側(cè)設(shè)有真空抽氣口。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生物樣品分析檢測的新型紅外激光解吸/真空紫外單光子電離質(zhì)譜分析裝置。解決了現(xiàn)有技術(shù)必須使用基質(zhì)，無法實現(xiàn)對一些極性低、分子量小及復(fù)雜混合物分析的缺點。結(jié)構(gòu)特點是，在飛行時間質(zhì)譜計一側(cè)設(shè)有光電離室，光電離室一側(cè)壁上設(shè)有離子導(dǎo)入孔，室內(nèi)設(shè)有離子導(dǎo)入器和樣品靶；樣品靶一側(cè)光電離室外側(cè)設(shè)有激光器；另一側(cè)設(shè)有真空紫外光源。本發(fā)明將紅外激光解吸和真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，測試分析時無需根據(jù)樣品選擇不同的基質(zhì)，也不用進行繁雜的樣品前處理和分離，分析過程高效快捷，也避免了基質(zhì)對質(zhì)譜信號的干擾。本發(fā)明尤其適用于熱不穩(wěn)定和不易揮發(fā)的有機化合物、生物分子的分析。
文檔編號G01N27/64GK101216459SQ20071030262
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者張允武, 張?zhí)┎? 洋 潘, 盛六四, 輝 高, 飛 齊 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)