液質(zhì)離子源的介紹

1、液質(zhì)離子源的介紹ESI最早是由analytica公司做的，大約在80年代。后來各公司不斷改進(jìn)，形成了各個(gè)公司專利的離子源。其中，有獨(dú)立專利技術(shù)的有：Finnigan、Waters、AB、安捷倫。Bruker和安捷倫是合作關(guān)系，它讓安捷倫用自己的離子阱，它就用了安捷倫的離子源，是一個(gè)交換協(xié)議。!xU.k;Zr"i7I/p38189W0yj&'d38189據(jù)大量研究表明，雖然質(zhì)譜的很多方面都會(huì)影響靈敏度，但離子源對(duì)質(zhì)譜的影響是非常大的。分析測(cè)試百科網(wǎng)-Nd1P,b CU%jhs2T+m8WM-YmRF,y38189離子源的設(shè)計(jì)需要考慮幾大因素：一個(gè)是離子化效率、一個(gè)是抗污

2、染、一個(gè)是傳輸效率。分析測(cè)試百科網(wǎng)-IJ-w%ZuP"QT+Gf1NWD/h38189所以，離子源的設(shè)計(jì)應(yīng)該不只考慮噴針，還要考慮傳輸路徑，要讓離子化的東西，盡可能傳到后面的質(zhì)量分析器去。最早Analytica公司：*H2xA*Li*y$k,B.W9l4t8VQx7b        iantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)（1）一個(gè)典型的三層套管式離子源，中間是液體，外層（鞘層）是輔助液體，最外層是輔助氣體分析測(cè)試百科網(wǎng)i$&Ce9wN.q&I2(e;vlJ        2gT（2

3、）當(dāng)時(shí)認(rèn)為：噴針沖著采樣錐孔（吸極，skimmer），沒有角度，即直噴，就會(huì)讓盡可能多的離子進(jìn)去v0nb9Q:V#WH-AuD*K"（3）有一個(gè)離子傳輸毛細(xì)管，氣化的離子在其中運(yùn)行，進(jìn)一步完成充分的離子化，再進(jìn)入后面的質(zhì)量分析器#K2V+CA0Yu'b$Zb;3V（4）后面都是用六極桿/八極桿傳輸。0vr#J%_,P#teboy2L8jqEph,缺點(diǎn)：+|tpW-antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)GxP|5A%K1t（1）直噴時(shí)，抗污染性能較差，其實(shí)，液體流過，真正離子化的部分很少，必須迅速除去積累的液體，而且要抗污染8Nw!1?$FG    &

4、#160;   D,gantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)!mB;iQ6k:lSzFt!s"（2）這時(shí)的離子傳輸毛細(xì)管太細(xì)了，又不能加熱，氣化的離子有可能再次冷凝，從而堵塞毛細(xì)管。5L4d +_GJ Ja#'v1NB#y&So'l后來，各公司都借鑒并改進(jìn)了這一設(shè)計(jì)，其中，以Finnigan、Agilent等保留更多。IL1oIsf#n,w:gp分析測(cè)試百科網(wǎng)rW'fp5Ev0rFinnigan改變了噴針，開始用直噴，后來用垂直噴，再后來（就是現(xiàn)在）用60度噴針，據(jù)公司說：符合氣流動(dòng)力學(xué)，使離子可以盡可能進(jìn)入，但沒進(jìn)入的又可以快速排走（

5、離子源下面連了一個(gè)大管子，接上機(jī)械泵，就迅速把臟東西抽走了），但注意：這種設(shè)計(jì)用在Finnigan的離子阱和串聯(lián)四極桿上，他們本身有一個(gè)MSQ型單級(jí)四極桿，仍然采用垂直噴。antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)%Uy2O:|p'yD60度的離子源Wx(T.fu3R. 60度離子源01.jpg-x,a7Ar-mWp%B+48A&x.t4e那個(gè)傳輸毛細(xì)管，F(xiàn)innigan把它改成了大口徑、金屬可加熱的。所以，冷凝問題減少很多。當(dāng)然，如果你總是把很臟的樣品、甚至沉淀的樣品往里打，估計(jì)是個(gè)什么也堵了。z)z!Xx!;N,)H1h)6Y*?BhI在離子傳輸上，最新型號(hào)的用的是方形四

6、極桿。方形四極桿據(jù)質(zhì)譜屆的很多專業(yè)人士說，是非常好的東西。因?yàn)槲覀冎溃嬲乃臉O桿場(chǎng)（常被用作質(zhì)量分析器）是離子選擇性高，通過率不一定高；圓形的六極桿/八極桿優(yōu)點(diǎn)是：混沌軌道（chaotic trajectory）,沒有傳輸節(jié)點(diǎn)（傳輸節(jié)點(diǎn)指的是：周期性出現(xiàn)的離子傳不過去）；缺點(diǎn)是：Less collisional damping（即離子容易散開，不容易聚中）。antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)Q?'w        _$edY:nH六極桿/八極桿離子傳輸示意antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)1qwo9f5D六極桿八級(jí)桿01.

7、jpg:C lO$tzOantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)分析測(cè)試百科網(wǎng)W)EP4_,L|&q4t而方形四極桿是混合了四極桿和八極桿的一個(gè)混合場(chǎng)，所以，綜合了很多場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)，既保持了六極桿/八極桿的優(yōu)點(diǎn)，又實(shí)現(xiàn)了離子的聚中傳輸（Good collisional damping），即離子的聚中性更好，不散開。1F'MA9o5M#vL+e0g$Lj5az)q方形四極桿離子傳輸示意x:g.H$S w8A.M 方形四極桿01.jpg安捷倫的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單， g|5B%x TFT r        g（1）垂直噴針8pa4)ME,b,A分析測(cè)

8、試百科網(wǎng))r"Z_ fK:tP（2）毛細(xì)管是石英鍍白金（鉑）的、大口徑的、外層套著氮?dú)饧訜岬摹?A9u.R+qEq.a7m,&jJ6|+S%Ir2石英鍍白金毛細(xì)管R:F        V'Nq/Nsr4C8Kt"antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù) 石英鍍金毛細(xì)管01.jpgfnJ"*h1S+"Bp.iM（3）八極桿傳輸7d(ey&d!II9Z2r+2+zVvEbs'y安捷倫離子源設(shè)計(jì)antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)7x( 1r|p安捷倫離子源設(shè)計(jì)01.jpg8_

9、J-O3Zi/E分析測(cè)試百科網(wǎng)%OZAwi$E.b)a?但它的不及之處，偶認(rèn)為最頭痛的就是：BsL6O7JRO5eSXcYm分析測(cè)試百科網(wǎng)噴針位置不方便調(diào)節(jié)（比如Finnigan、Waters、AB離子源都有一個(gè)三維微型調(diào)距工作臺(tái)，和玻璃視窗，可以根據(jù)樣品情況調(diào)節(jié)噴針位置）。因?yàn)闃悠樊吘骨Р钊f別，也就是安捷倫的離子源對(duì)真實(shí)樣品的適應(yīng)性差一些。不過，其實(shí)也是可以調(diào)的。就是把離子源噴針組件取下，安捷倫給了一個(gè)放大鏡，用專用扳手調(diào)節(jié)以下噴針的長(zhǎng)度。 KC%vs6_V分析測(cè)試百科網(wǎng))V&Ji2-#9p,4L&p$q1D分析測(cè)試百科網(wǎng)因?yàn)槊?xì)管是用氮?dú)饧訜岬模碊ry gas），所以，耗

10、氣量很大，對(duì)國外用戶（很有錢的單位）可能不是個(gè)什么大問題，但對(duì)國內(nèi)用戶來說，耗氣量真的太大了。AB的離子源不可不提，偶認(rèn)為，AB的離子源設(shè)計(jì)得很直觀，很管用（雖然有一些副作用），對(duì)靈敏度做出了最大的貢獻(xiàn)！讓我們看看發(fā)生了什么就知道了：antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)E;otJINX.i.soo!Dttantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)（1）Waters曾經(jīng)因?yàn)殡x子傳輸部分，對(duì)AB造成了侵權(quán)，并敗訴。 H*kr)2W#H5q3        ?Oa%mZT（2）Finnigan的60度噴針，其實(shí)也是借鑒了現(xiàn)在AB的API 4000和3

11、200系列的離子源，更尤甚是，所謂HESI加熱的離子源，簡(jiǎn)直學(xué)得更像了。分析測(cè)試百科網(wǎng).v?&dd*_:|-T;I(pZ'uIK#dw&_AB的源：,eUP$aj$I$6FO8|%（1）噴針雖然本身是垂直的，但是，兩側(cè)加了兩道60度夾角的、熱的氮?dú)饬?，符合氣流?dòng)力學(xué)，同時(shí)，很快地加速氣化。"x3I"IV分析測(cè)試百科網(wǎng):C?glbCleEipAB的Turbo V離子源v&w)FY;N8W$k:v/px AB的TurboV.jpgLrB2T(a;Dy?7yB GC        Xt2）離子源區(qū)用很大的泵去

12、抽。API 4000配了一個(gè)700升/秒抽速的分子渦輪泵，后面分析區(qū)的反而小。（別的公司在源區(qū)一般配的小一些，在后面的傳輸區(qū)和分析區(qū)才依次加大泵速）antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)0RR?!Mrw分析測(cè)試百科網(wǎng)4WW2v9WG P#KAB的超大泵#W.iM,Xb/B%b AB的超大泵.jpg- R ?1h8d$O k"cL;R!J（3）Skimmer吸極的孔開得超大，這樣就有更多的離子可以進(jìn)去了嘛！FH8Z(d9Hqq9M5eantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)-e5qDi/gc/x優(yōu)點(diǎn)是：源靈敏度很高，大規(guī)模做樣穩(wěn)定性很好，高流速時(shí)離子源腔體也很快干燥，完全不積

13、液。9Ibe4J*H-hENW7"M$o0; Kpc T缺點(diǎn)是：泵的負(fù)荷太大了，有一些副作用，就是噪音、對(duì)環(huán)境的要求，和用用就壞了。"t        ZB;fh-uRbc:pr(sg.k+V5Vh1RSX不過，總之，用起來很爽就是了。vi4k|KW5M"G|hAMoY,?5為什么說Finnigan的H-ESI實(shí)在太像Turbo V，是因?yàn)椴粌H繼承了60度，也用加熱氮?dú)饬鬏o助氣化。0B!z2Dcgn'O&HJ6KCW_分析測(cè)試百科網(wǎng)Finnigan的H-ESI離子源antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)

14、4TxE0G1d2PsFinnigan的H-EIS.jpgWaters的離子源設(shè)計(jì)，偶覺得沒有特別的可說的。antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)7D*Ej;-fo5H _nK+i（1）Zspray，就是噴針沒有直對(duì)著采樣錐孔，而是平行上移一段距離，根據(jù)電場(chǎng)的吸引，噴出的液體拐了一個(gè)“Z”型的彎，才到達(dá)錐孔。所以，理論上，抗污染性會(huì)比較高。1pRg,G'm        %I)L-XT5d1S7RpmTWaters的Zspray和整個(gè)構(gòu)造E3m3f!v        oI!WWaters的Z-spar

15、y.jpgEHg7u!X-xz+gYV.J（2）整個(gè)離子源腔體的框架是加熱的！所以，就像氣流加熱一樣，可以迅速幫助液體氣化變成離子。|x-T4vD)vUF.RPm?W_d（3）侵權(quán)后，痛定思痛，出了T-Wave離子傳輸透鏡。這個(gè)T-Wave是一系列平行板，T-Wave離子導(dǎo)引技術(shù)采用一系列的鍍金透鏡板，以階梯電壓的方式操作在射頻方式下。D#M7t&M        o,2L,b但缺點(diǎn)是，T-Wave直接焊接在印刷電路板上，這使它非常難清洗，在離子傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用T-Wave，T-Wave非常接近于離子源，容易污染，本身要求常清洗，但清洗時(shí)非常容易損

16、害電路板。小心為妙！46dm)Q"TLm3pXT-Wave離子傳輸透鏡Xz$c$Rk&R!n"T wave.jpg0kp(d'Lnantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)?!y#t（4）真空技術(shù)跟Finnigan、安捷倫的差不多，都是從離子源離子傳輸區(qū)分析區(qū)，抽速依次增大。質(zhì)譜屆也就AB是離子源區(qū)真空最大。A+pGpA7JTwantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)'kk!JwV-pYV1FI+l/C1?,TD5z值得一提的是，Waters的設(shè)計(jì)是英國曼徹斯特的設(shè)計(jì)，曼徹斯特有一個(gè)質(zhì)譜產(chǎn)業(yè)基地。Finnigan收購了當(dāng)年VG在曼徹斯特的工廠，

17、這個(gè)工廠剛好生產(chǎn)氣質(zhì)聯(lián)用儀（后來演變成Finnigan的DSQ四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀），和液質(zhì)聯(lián)用儀（后來演變成Finnigan的MSQ單級(jí)四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀）。"MwN0JhB*eO(Sm+2r所以，MSQ的設(shè)計(jì)是和Waters的很像的啊。0jx8Dnti4r2Wh"Vy7gMSQ的MSpray和整個(gè)構(gòu)造V kHO(Vantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù) MSQ Mspary.jpgPremiere結(jié)構(gòu)圖.jpgJ3N%y/A#?www.antpedia.c TQD結(jié)構(gòu)圖.jpg6U6m2mNM/d0        | 

18、      OT;%rwN分析測(cè)試百科網(wǎng)1Lz3QH!.W可以看出，在離子源區(qū)，Premiere用了T-WAVE，而TQD沒有用。在碰撞室，兩者都用了T-WAVEY:JF9sE)G"L1A"uqe，這個(gè)技術(shù)，形象地，可以看下圖：-vyy"yM 03.jpgantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)mr_gd6bm:a9PI&A8nM5J?)X%Lxe:IT-Wave是一組電路板，加步進(jìn)的電壓使離子通過后，提高傳輸效率和速度。等于給離子的向前運(yùn)行加了又一種加速度。?*9hFg       

19、; T島津的單級(jí)四極桿液質(zhì)叫作LCMS-2010EV (Evolution) ，離子源的設(shè)計(jì)是：)?HRV*:d U)r$4H(dD(P&zAr（1）垂直噴針K0Y        Wz-Y:yKW'j        L3T分析測(cè)試百科網(wǎng)（2）在噴針處加了一道dry gas，這點(diǎn)像API 4000和Thermo的H-ESI，幫助離子化，增加離子化效率。antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù).l-R k,&Po5 Q ygUG（3）有混合源（既能作ESI又能做APCI），但偶認(rèn)為它的APC

20、I可能不怎么好，因?yàn)樗鼪]有給APCI的靈敏度測(cè)定指標(biāo)，ESI的廠方指標(biāo)好像也并不高，是用10 pg測(cè)定的利血平，信噪比>500(RMS)?f7ri&Z sF分析測(cè)試百科網(wǎng)1IYws0d（4）離子傳輸部分叫作Q-array 設(shè)計(jì)即：三組四極桿（不同尺寸）后面再連一個(gè)八極桿（偶想這種設(shè)計(jì)類似于Thermo的方形四極桿，就是綜合利用混合場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)）q6v0c9E.oW2r_NX$gx&M8p.ypf0M島津的液質(zhì)離子源-s        T(r#uuN島津1.gifB"C'Tp9fV8E_RM;dDrying Gas Un

21、it1pp-Kfl 島津2.jpgantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)pG0S/Z6?5Yf7n島津離子源整體設(shè)計(jì),Xa pl x2bVarian的離子源設(shè)計(jì)：#uFL9p7_oO6vG%|9Or1f（1）大概是74度角的噴針（既不是90度，也不是0度，也不是60度），噴針可以x、y多方向微調(diào)節(jié)（這一點(diǎn)有點(diǎn)像大廠家，比如AB、Thermo、Waters），可以根據(jù)樣品情況優(yōu)化噴針位置k$w Q-(Q#d&EKantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)%C*_Bk*n        i（2）有傳輸毛細(xì)管，傳輸毛細(xì)管外有反吹的氣體Dryin

22、g gasantpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)Cgu!zP7vK c-T G0F|（3）離子傳輸部分用六極桿，但六極桿和傳輸毛細(xì)管有一個(gè)6度的夾角a3M        gC6W5ao6VD-WeAa:wVarian離子源antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù)t(C8Y-rt$R(ke9K!H/H5t1M        b3C(?t"VQ'J#M+QEj Po"BVarian可以調(diào)節(jié)噴針位置zY _)a*w+rC 'f1jgO;g_T;v75qz/VZ$P:KQEVarian的反吹氣體和離子傳輸系統(tǒng),y$X        b-mg-fEG|antpedia,分析儀器,實(shí)驗(yàn)室,分析技術(shù) sz#l        C Py-TDL每個(gè)公