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Dokumentenidentifikation DE69718438T2 23.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0868740
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR MALDI ANALYSE
Anmelder Sequenom, Inc., San Diego, Calif., US
Erfinder HILLENKAMP, Franz, D-48147 Münster, DE
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69718438
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.09.1997
EP-Aktenzeichen 979415353
WO-Anmeldetag 19.09.1997
PCT-Aktenzeichen PCT/US97/16115
WO-Veröffentlichungsnummer 0098012734
WO-Veröffentlichungsdatum 26.03.1998
EP-Offenlegungsdatum 07.10.1998
EP date of grant 15.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.10.2003
IPC-Hauptklasse H01J 49/16

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die matrixunterstützte Laserdesorption/Ionisierung-Massenspektrometrie (MALDI). Dieses Verfahren, das 1988 von Karas und Hillenkamp eingeführt wurde, hat sich als ein Verfahren zur Massenbestimmung von Biopolymeren und Verbindungen wie Peptiden, Proteinen und DNA- Fragmenten etabliert. Bei diesem Verfahren wird die zu analysierende Substanz üblicherweise in eine Lösung aus Matrixmaterial eingebracht und auf einem Träger abgeschieden. Das Lösungsmittel verdunstet, den Analyten in einer festen Matrix zurücklassend, die im Anschluss bestrahlt wird, um die Moleküle des Analyten oder die synthetischen Polymere zur Desorption zu veranlassen. Dieser Desorptionsprozess ist insbesondere dienlich für das Freisetzen großer biologischer Moleküle ohne Verkohlen, Fragmentierung oder chemischen Abbau an ein Massenspektrometer oder eine ähnliche Vorrichtung zur Trennung und Detektion.

Bei den gebräuchlichen MALDI Massenspektrometrie- Anordnungen wird die Probe auf ein Metall-Substrat gesetzt und von der Seite bestrahlt, die dem Ionenanalysator gegenüberliegt ("top illumination"). Im Gegensatz zu dieser Anordnung ist auch eine Transmissionsbestrahlung möglich, wobei die Rückseite der Probe durch ein transparentes Substrat bestrahlt wird, zum Beispiel mit einem fokussierten Laserstrahl. In jedem Fall enthält die Matrix, die aus einer aromatischen organischen Substanz mit relativ niedrigem Molekulargewicht wie Nikotinsäure, Benzoesäure oder Zimtsäure besteht, eine Menge des Peptids, Proteins oder einer anderen zu analysierenden Substanz und wird mit einem Hochintensitätslaserstrahl bestrahlt, um die Desorption des Analyten von einer Oberfläche der Probe zu verursachen. In einer üblichen Massenspektrometrieanordnung werden die Ionen des Analyten einer Beschleunigung im elektrischen Feld zur Massentrennung in der Vorrichtung wie einem Flugzeit("time-offlight", TOF)-Massenspektrometer, unterworfen. Die Laserstrahlung wird derart gewählt, dass die Matrix an der Wellenlänge des Lasers stark absorbiert und Material ausreichend schnell desorbiert, um eine Austoßwolke (ejecting plume) an seiner äußeren Oberfläche zu bilden. Die Laserwellenlänge ist jedoch ausreichend lang, um die Bindungen des Analyten nicht zu brechen, und das Desorptionsverfahren ist nicht-thermisch, sodass große Moleküle im wesentlichen intakt der Spektrometervorrichtung bereitgestellt werden. Der Mechanismus der Desorbtion oder des Ausstoßes großer Moleküle aus einem relativ leichten Matrixmaterial ist ziemlich allgemein und erlaubt einem, Analyten nachzuweisen, die eine Masse von Dutzenden oder Hunderten von Kilodalton besitzen. Verschiedene Verfahren zur Präparierung bestimmter Substanzklassen zur Desorption aus einer Vielzahl von Matrixmaterialien haben den Nutzen der Technik ausgedehnt. Geeignete Vorrichtungen zur Durchführung einer solchen Technik sind z. B. in US-A-5382793 beschrieben.

Bei herkömmlichen Vorrichtungen umfasst die Standardkonfiguration die Durchführung von beidem, Bestrahlung und Massenanalyse, von derselben Seite der Probe. Dies erzeugt eine relativ hohe Ausbeute an großen Molekülionen und eine gute Massenauflösung. Bestrahlungsspotgrößen zwischen 50 und 1000 Mikrometern im Durchmesser wurden mit Bestrahlungsniveaus im Bereich von 10&sup6;-10&sup7; Watt/cm² verwendet, um im wesentlichen kleine Volumen der Probe auszustoßen und einen kurzen Hochgeschwindigkeitswolke (high velocity plume) des Materials zur Analyse bereitzustellen. Eine ausgedehnte Bibliothek an Spektren großer organischer Moleküle wurde unter Verwendung derartiger Vorrichtungen aufgebaut. Trotzdem erlegen die geometrischen Erfordernisse zur Bereitstellung einer Optik zur Ionenextraktion und Beschleunigung in einer Vakuumflugkammer mit einer Anzahl an Hochspannungselektroden, um das Material an einen Analysedetektor zu beschleunigen, Beschränkungen an den Strahlengans des Laserstrahls auf, was zu einer relativ teuren und unflexiblen Vorrichtung führt. Außerdem führt die Bereitstellung einer Wolke mit relativ hoher Energie als anfängliche Ionenquelle zu einer Streuung der Geschwindigkeiten und der räumlichen Position des anfänglichen Ausbruchs der Ionen, die zudem wegen der räumlichen Ausbreitung der Wolke unterschiedlichen elektrischen Feldern unterworfen sind, sodass die Massenauflösung aufs Spiel gesetzt wird, während die Vorrichtung eine gute Ausbeute des Analyten vorsieht. Im allgemeinen stellen die Matrixmoleküle einen internen Referenzpeak bereit. Da der Analyt jedoch oft vielfach größer an Masse ist, und auch der Mechanismus der Desorption nicht vollständig verstanden ist, ist es auch möglich, dass die erhaltenen Spektren unerkannte Verschiebungen und andere Artefakte einschließen, die aus der anfänglichen Geometrie der Wolke oder der Dynamik der Freisetzung resultieren, was die Genauigkeit der Massenbestimmung und einen Vergleich mit unabhängig erzeugten Spektren in der Zukunft erschweren wird.

Verschiedene Forscher haben Transmissions-MALDI für verschiedene Materialien und eine oder mehrere Matrixzusammensetzungen untersucht und konnten unter einigen Bedingungen Ergebnisse analog zu denen erhalten, welche bei Verwendung der weiter verbreiteten Oberseitenbestrahlung angefallen sind. Im allgemeinen kann man durch Trennung von Bestrahlung und der Massenanalyse-Vorrichtung auf einander gegenüberliegenden Seiten der Matrix erwarten, verschiedene Bauarten der Vorrichtung mit größerer Freiheit zu realisieren. Insbesondere könnten Abtastanordnungen realisiert werden, um die selektive Analyse bestimmter Spots oder Probenstellen zu ermöglichen. Ferner kann erwartet werden, dass die Fähigkeit, Ionendesorption von einer definierten Oberfläche bereitzustellen, schärfere Spektren liefert. Bei einem Umschalten von einer Konfiguration zur Oberseitenbestrahlung zu einer Konfiguration zur Transmissionsbestrahlung verändert man jedoch gezwungenermaßen den Charakter etlicher wesentlicher Prozesse, die dem Desorptionsverfahren zugrunde liegen. Demnach können zum Beispiel die Gestalt der Wolke, die Geschwindigkeiten oder Richtungen der Moleküle oder Ionen nach Freisetzung und der zugrundeliegende Mechanismus oder die Ausbeute der Freisetzung alle durch einen Wechsel der Bestrahlungs/Desorptions-Geometrie beeinträchtigt werden. Verhältnismäßig wenige Experimente haben Transmissionsbestrahlung benutzt, und diese haben allgemein Spektren mit geringerer Qualität erbracht als bei Oberseitenbestrahlung und wurden nur mit einer limitierten Auswahl von relativ leichten Analytenmolekülen erprobt.

Die wesentlichen Mechanismen, durch die Material desorbiert wird, sind nicht vollständig verstanden und die Effekte können bei verschiedenen Materialien variieren. Um eine Messung durchzuführen, stellt man im allgemeinen den Analysator durch Festlegen geeigneter elektrischer und/oder magnetischer Felder oder anderweitiger Definition eines Probenfensters ein, bestrahlt im Anschluss die Matrix unter fortschreitender Erhöhung des Teilchenflusses, bis das Spektrometer beginnt, desorbierte Ionen zu detektieren. Der Teilchenfluss kann anschließend etwas erhöht werden, um die Menge des schweren, im desorbierten Material vorhandenen Analyten zu erhöhen, sollte aber nicht so sehr erhöht werden, um ein Verkohlen oder eine Fragmentierung des Materials zu verursachen. Im allgemeinen erhöht ein Anstieg des Teilchenflusses bei der Bestrahlung die Menge an freigesetztem Material. Wie oben beschrieben kann jedoch die Massenauflösung, die anfangs begrenzt ist, aufgrund einer erhöhten Streuung der Anfangsgeschwindigkeiten, der unregelmäßigen Geometrie der Emissionswolke oder anderer Faktoren leiden.

Deshalb ist es wünschenswert, ein Verfahren oder eine Vorrichtung für Transmissions-MALDI zu schaffen, bei denen die resultierenden Spektren identisch oder genau korrelierend mit MALDi-Spektren sind, die durch Oberseitenbestrahlung ähnlicher Verbindungen erhalten wurden.

Ferner ist es wünschenswert, neue Transmissions-MALDI Objekttische oder Verfahren zur Desorbtion einer Analysenprobe zu schaffen.

Es ist ebenso wünschenswert, ein MALDI- Spektrometrieverfahren zu schaffen, worin die Peaks verbessert und die Massenauflösung verfeinert ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Eines oder mehrere der obigen wünschenswerten Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch Durchführung matrixunterstützter Laserdesorptionsanalyse in der Weise erreicht, dass Analytenionen mit einer geringen oder nullgesetzten Durchschnittsgeschwindigkeit zu einem definierten vorliegenden Zeitpunkt in ein spektrometrisches Analysesystem injiziert werden.

(A) Insbesondere stellt die Erfindung ein Verfahren zur matrixunterstützten Laserdesorption/Ionisierung (MALDI) eines Analytenmaterials bereit, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Herstellung eines Probenstücks, das aus einem größeren Anteil an Matrixmaterial und einem kleineren Anteil an Analytenmaterial besteht, wobei die Matrix und der Analyt als Probe auf einem Träger abgeschieden werden,

Bestrahlen der Matrix derart, dass Material einschließlich des Analyten von einer Oberfläche der Probe desorbiert und ionisiert wird, und

anfängliches Begrenzen des desorbierten Materials derart, dass der Desorptionsimpuls zumindest teilweise gerichtet durch Kollisionswechselwirkung statistisch verteilt wird, wodurch der desorbierte Analyt aufbereitet wird, um seinen Anfangszustand für die Analyse zu kontrollieren.

Das verbesserte Verfahren kann ferner den Schritt umfassen, ein Kollisionspuffergas während des Begrenzens des desorbierten Materials bereitzustellen, wobei das Kollisionspuffergas aus Gasen ausgewählt wird, die eine Eigenschaft besitzen, um zumindest eines zu fördern:

i) Stoßdissoziation,

ii) chemische Ionisierung, und

iii) Molekül-Molekül- oder Ionen-Molekül Reaktion mit dem Analyten.

In einer Ausführungsform wird das Laserlicht an eine Matrix oder Probenhalterung gebracht, die eine Abdeckung, Prallfläche oder Kompartiment besitzt. Der Laser bestrahlt die Matrix, vorzugsweise über einen relativ großen Spot mit einem Teilchenfluss im Bereich von 10&sup6; Watt/cm², was die Desorption von Analyten- und Matrixmaterial verursacht, welches in einer Wolke freigesetzt wird. Die Prallfläche oder das Kompartiment behindern oder enthalten die Wolke, um augenblicklich eine Region mit einer relativ hohen Dichte an Analyt und Matrix zu definieren. Der Analyt, der ein Molekulargewicht dutzend- oder tausendfach größer als die Matrix haben kann, unterläuft Kollisionen, um eine Durchschnittsgeschwindigkeit zu erreichen, die gering oder gleich null ist. Auf diese Weise "thermisch gemacht" werden die Analytenionen vom Bereich der Prallfläche weitergegeben, um sich einer konventionellen Massenanalyse zu unterziehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines Objekttisches, der für die Anwendung der Erfindung verwendbar ist, wird die Laserbestrahlung durch das Auslassende eines Lichtwellenleiters bereitgestellt, der die Strahlung an seinem Einlassende zum Beispiel von einem Gaslaser, einer Mischfrequenz-Multiplikationslaseranordnung, einer Hochleistungslaserdiodenanordnung oder einer diodengepumpten Energiequelle empfangen kann. Das Ende des Lichtwellenleiters stößt oben gegen eine dünne transparente Platte, auf der sich die Probe befindet, wobei die Probe auf der Seite der Platte gegenüber dem Leiter liegt und einer Vakuumbeschleunigungskammer gegenüberliegt. Vorzugsweise bewegt ein mechanischer Objekttisch die Platte sowohl in Richtung der x-Achse als auch der y-Achse, um eine Probe oder einen Punkt auf einer gegebenen Probe auszuwählen, der die Strahlung erhalten soll. Die Verwendung eines Leiteroptik- Illuminators ermöglicht der kompletten Objekttischanordnung, im wesentlichen innerhalb der Dimensionen eines herkömmlichen Instrumentenobjekttisches aufgenommen zu werden und doch eine robuste und genaue Bestrahlungsquelle mit genau definierter Intensität und hoher Gleichförmigkeit zu schaffen. Eine Emission von der Energiequelle bestrahlt dann die Probe, was verursacht, dass der Analyt auf der Oberflache der Platte, welche der Massenanalysatoranordnung gegenüberliegt, desorbiert wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Wolke teilweise begrenzt, sodass sein stark gerichteter Impuls statistisch verteilt oder "thermisch gemacht" wird. Nach dem Thermalisieren enthält die Umgebung der Wolke langsame Ionen, die im Analysator beschleunigt werden, wobei jede charakteristische Ladung/Masse-Komponente in ein eng definiertes Intervall zum spektrometrischen Nachweis getrennt wird.

In anderen Ausführungsformen ist ein thermisch gemachter Bereich durch eine kleine Druckhülse oder ein kapillarähnliches Rohrgehäuse definiert, das einen Bereich am Ende des Bestrahlungsleiters umgibt. Die Matrix wird entlang der inneren Zylinderwand des Rohres abgeschieden, wo der divergente Leiterauslass die Matrix bestrahlt. Das Rohr schafft einen kurzen Tunnel als Migrationsweg zum Auslass, in den das desorbierte Material anfänglich mit schrägen Bahnen zur Thermalisierung des desorbierten Analyten ausgestoßen wird. In anderen Ausführungsformen stellen Mikrostrukturen, welche die Gestalt einer kleinen angebauten, überhängenden oder perforierten Abdeckplatte besitzen, eine Eingrenzung bereit, um die Verweildauer zu erhöhen, oder stellen eine Kollisionswechselwirkung zur Thermalisierung des freigesetzten Analyten bereit. Solch eine begrenzende Mikrostruktur kann auch durch die Probenkristalle und die Oberfläche des Substrats gebildet werden, falls das Kristallisationsverfahren speziell gesteuert wird, um derartige Strukturen zu erhalten.

Die letzteren Ausführungen können eine zweistufige Freisetzungskonfiguration einschließen, wobei die Laserbestrahlung eine Wolke formt, die anschließend ein Kompartiment füllt. Das Kompartiment besitzt in einer Wand eine Öffnung, durch die die thermisch gemachten Ionen, die von der Bestrahlungswolke weg gewandert sind, emittiert werden. In dieser zweistufigen Ausführung wird die Distanz zwischen Bestrahlung und Auslass groß genug gemacht, um die großen Moleküle thermisch zu machen, aber klein genug um sicherzustellen, dass die Emission der Analytenionen in einem kurzen Zeitintervall geschieht, das die Breite des TOF-Peaks nicht erweitert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden anhand der Beschreibung von repräsentativen Ausführungsformen des Verfahrens darin und der Offenbarung der veranschaulichten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ersichtlich, zusammen mit den Figuren, worin

Fig. 1 eine MALDI Analysetechnik aus dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 2 Schritte einer MALDI Analyse gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3A bzw. 3B eine grundlegende Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für zwei verschiedene Probenhalter zur Transmissions-MALDI Analyse zeigen;

Fig. 4A und 4B die Objekttische zur Bedienung der Ausführungsform in Fig. 3A oder 3B zeigen;

Fig. 5A und 5B eine zweite Ausführungsform und ihre Bedienung zeigen;

Fig. 6A und 6B eine dritte Ausführungsform und ihre Bedienung zur Oberseitenbestrahlung zeigen.

Fig. 7A und 7B eine experimentelle MALDI Anordnung zeigen;

Fig. 8A und 8B einen bevorzugten Objekttisch zur Durchführung der Erfindung zeigen;

Fig. 9A und 9B eine vierte Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine repräsentative Anordnung aus dem Stand der Technik zur matrixunterstützten Laserdesorption und Ionisierung eines Probenstücks, etwa einer großen Molekülverbindung, die beispielsweise eine Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 100.000 Dalton oder mehr besitzt. Wie dargestellt, trägt ein Substrat 3 wie ein Blatt einer Metallfolie oder ein Glasplättchen eine Probe 2 in einem Bereich auf seiner Oberfläche. Wie oben diskutiert, wird die Probe 2 im allgemeinen als eine Lösung eines laserabsorbierenden Materials mit relativ niedrigem Molekulargewicht zusammen mit einer kleineren Menge des darin enthaltenen Analyten aus großen Molekülen abgeschieden und sie wird an Ort und Stelle trocknen gelassen, um eine dünne Schicht festen Materials zu bilden, das beispielsweise aus einem gekörnten oder kontinuierlichen Bett aus Kristallen bestehen kann. In speziellen Fällen wird ein im Vakuum stabiles Lösungsmittel wie Glycerin verwendet. Die Probe 2 bildet dann einen dünnen flüssigen Film oder Tröpfchen auf dem Substrat 3. Ein Laserstrahl 1 wird auf die Probe 2 gerichtet, was eine Wolke 4 des davon zu desorbierenden Materials erzeugt. Im allgemeinen wird als Matrixmaterial eine Verbindung mit geringem Molekulargewicht verwendet, z. B. eine aromatische Verbindung zur Desorption mit Wellenlängen im Ultravioletten (UV), und der Laser besitzt eine Wellenlänge, die gewählt ist, um anzuregen und gleichzeitig von dem Matrixmaterial gut absorbiert zu werden. Eine Bestrahlung der Probe führt dann zur Desorption von Material davon und Bildung einer Wolke 4, die sich weg von der bestrahlten Seite ausdehnt, wie in dieser Abbildung gezeigt. Während der Mechanismus der Desorption großer Moleküle nicht vollständig verstanden ist, ist er klar verschieden von einer "thermischen" Verdampfung und ist ein sehr schnelles Ereignis; der Analyt dringt daher ohne ausgedehnten chemischen Abbau in die umgebende Vakuumkammer ein. Allerdings ist, wie ferner in Fig. 1 dargestellt, das desorbierte Material stark gerichtet, besitzt eine große Geschwindigkeitskomponente in die Richtung senkrecht zur Oberfläche, die in der Abbildung durch den Vektor V&sub1; angegeben ist. Die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Wolke liegt üblicherweise im Bereich von 500 bis 1000 m/s.

In einem üblichen Analyseverfahren wird das desorbierte Material in der Wolke 4 einem Massenspektrometer wie einem Sektor- oder Quadrupol-Scanningspektrometer, das sowohl Beschleunigung als auch eine massenabhängige Transmissionsform vorsieht, oder einem Flugzeit- (TOF) Massenanalysator bereitgestellt. Im allgemeinen wird eine Flugzeit-Vorrichtung bevorzugt, da die relativ kleine Probenmenge in der Wolke zu einem sehr niedrigen Sammlungsgrad, geringer Empfindlichkeit und Schwierigkeiten beim Aufbau einer Sektor- Scanningvorrichtung führt.

Für eine Flugzeit-Vorrichtung können die Kinetiken des molekularen Transports basierend auf bestimmten Annahmen über die Charakteristik der Wolke, die Geometrie der Plattform zur Erzeugung der Wolke und die umgebenden Elektroden und Feldstärken ungefähr modelliert werden. Beim Aufbau eines solchen Modells kann die Massenauflösung, m/m, mit der anfängliche Geschwindigkeitsstreuung der gewissen vereinfachenden Annahmen als Betrag einer Summe von Größen einschließlich einer Größe, die mit der anfänglichen Geschwindigkeitsstreuung und der Ausdehnung der Wolke in Relation zum Elektrodenabstand variiert, angenähert werden. Grundsätzlich führen die anfängliche Geschwindigkeits- (Energie)-streuung, das Ausmaß, zu dem die Ausdehnung der Wolke Moleküle verschiedenen Feldbedingungen unterwirft, und das Ausmaß, zu dem die Ionen Kollisionen unterlaufen oder eine Durchlaufzeit in der Desorptions- und Beschleunigungsgeometrie erfahren, alle eine Streuung der Ankunftszeit der Peaks am Detektor ein.

Diese Probleme werden gemäß einem grundlegenden Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Laserdesorption und Ionisierung angesprochen, wie in Fig. 2 dargelegt. Im allgemeinen besteht die Probe aus einer festen Matrix, die das zu messende Analytenmaterials einschließt, und wird zur Bestrahlung durch einen Laser auf einem Träger abgeschieden, im wesentlichen entsprechend dem Stand der Technik. Wie in Fig. 2 dargelegt, wird als ein erster Schritt die Probe bestrahlt, was bewirkt, dass Material davon desorbiert wird. Im allgemeinen wird der Schritt der Bestrahlung durch einen kurzen Puls an Laserstrahlung, der eine Dauer von 0,5-200 Nanosekunden hat und auf einen Bestrahlungsspot mit einem Durchmesser zwischen ca. 10 und mehreren hundert Mikrometern gerichtet ist, und eine Bestrahlungsstärke im Bereich von 10&sup6; Watt/cm² oder mehr, um eine Wolke aus desorbiertem und ionisiertem Material zu bilden. Wie oben erwähnt, besitzt das desorbierte Material anfangs einen gerichteten Impuls, der durch die physikalischen Prozesse der laserinduzierten Desorption verliehen wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung begrenzt ein zweiter Schritt dieses desorbierte Material für einen Zeitraum, sodass der gerichtete Impuls zumindest teilweise thermisch gemacht wird, d. h. in der Richtung statistisch verteilt und in der Gesamtgröße reduziert wird, indem es interne Kollisionen und Kollisionen mit der Umgebung durchläuft, bevor es der spektrometrischen Trennung unterworfen wird. Es ist selbstverständlich, dass die Wolke selbst kleine Ausmaße hat, und die Begrenzung entsprechende Dimensionen besitzt, zum Beispiel mit einem Wandabstand, derart dass die Analytenmoleküle in der Wolke mindestens eine Kollision mit einer umgebenden Wand oder Hindernis durchlaufen. Die Erfindung zieht auch in Erwägung, dass die Thermalisierung durch Anwendung einer zweistufigen Ionenextraktion erreicht werden kann, bei der in einer Anfangsregion eine niedrige Feldstärke bereitgestellt wird, um eine verlängerte Verweildauer nahe des Ausgangsorts der Wolke vor der Beschleunigung zu ergeben.

Im allgemeinen kann die Erfindung entweder mit einer Geometrie zur Transmissions- oder zur Oberseitenbestrahlung durchgeführt werden, obgleich verschiedene Faktoren zur Positionierung der eigentlichen Eingrenzungs- und Beschleunigungsstrukturen in Relation zum Substrat in Betracht kommen. Repräsentative physikalische Ausführungsformen der Erfindung werden mit speziellem Bezug auf eine Flugzeit- Massenanalysevorrichtung unten beschrieben. Wie jedoch aus der generellen Beschreibung offensichtlich wird, wirkt die Erfindung genauso gut und schafft signifikante Vorteile, wenn sie als Probeneingabe für verschiedene andere Analysevorrichtungen wie etwa eine Ionenfalle, ein Fourier Transform-Ionen-Zyklotron-Resonanzmassenspektrometer und andere Vorrichtungen, die verwendet werden, um Ionen bei geringem Druck zu detektieren oder charakterisieren, betrieben wird.

Fig. 3A und 3B zeigen eine grundlegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Bestandteile, die denjenigen in Fig. 1 entsprechen, entsprechend nummeriert wurden. Wie in Fig. 3A dargestellt, stößt ein Lichtleiter 10, der zum Beispiel einen Kern mit einem Durchmesser von 140 oder 200 Mikrometern haben kann, oben gegen eine Oberfläche eines transparenten Substrats 3, auf dem eine Probe 2 bestehend aus einer Matrix mit dem darin enthaltenen Analyten abgeschieden wird. Hier wird eine getrocknete Matrix dargestellt. Der Leiter 10 bestrahlt die Probe 2 mit seinem divergenten Austrittsstrahl 1, was bewirkt, dass davon eine Wolke 4 aus desorbiertem Material ausströmt. Wie ferner in Fig. 3A gezeigt, bildet eine Begrenzungsstruktur 20 ein Kompartiment 21, das eine oder mehr Ausgangsöffnungen 22 in einer Wand besitzt, über der Wolke 4. Die Abmessungen des Kompartiments 21 sind vergleichbar mit jener des Bestrahlungsspots, z. B. 10 bis 500 Mikrometer, und können dieselbe Größenordnung haben wie das Ausmaß der Wolke 4, sodass sich die Wolke ausdehnt, um das Kompartiment innerhalb weniger hundert Nanosekunden zu füllen.

Die in Fig. 3A und 3B dargestellten Konfigurationen sind beides Konfigurationen zur Transmissionsbestrahlung, da das Laserlicht die Probe aus einer Richtung gegenüberliegend der Richtung der Ionenextraktion bestrahlt. In der Konfiguration von Fig. 3A wird die Probe direkt auf das transparente Substrat gelegt, so dass der Leiter die Probe von der Unterseite bestrahlt, d. h. die Seite gegenüber dem Substrat. Als Ergebnis wird das Material von der Unterseite der Probe desorbiert; die Probe 2 kann zum Beispiel aus Mikrokristallen in einer mehrere Mikrometer dicken Schicht auf dem Substrat bestehen, und die Wolke 4 kann weitgehend aus Material bestehen, das von der Unterseite (gegenüber dem Substrat) der Kristalle desorbiert worden ist und das sich gewendet hat, bevor es den Hauptkörper der herausragenden Wolke bildet.

Fig. 3B zeigt eine entsprechende Konfiguration dieser Ausführungsform zur Reflexions-MALDI. In dieser Ausführungsform wird die Probe 2 nicht auf dem Substrat 3 abgeschieden, das den Leiter und die Analysekammer trennt, sondern an einer Wand 20 des Gehäuses. Der Leiter 10 strahlt anschließend seinen Lichtstrahl durch das Substrat und über einen schmalen Spalt, der das Kompartiment zur Probe auf der entfernt liegenden Seite darstellt. In jedem Fall dehnt sich die Wolke 4 in den kompartimentierten Raum 21 aus.

Fig. 4A und 4B zeigen die nachfolgende Entwicklung der Wolke im Verlauf der Zeit. Wie oben diskutiert, kann die Geschwindigkeit von Molekülen in der Wolke 4 anfangs im Bereich von mehreren hundert Metern pro Sekunde oder mehr liegen. Wie in Fig. 4A gezeigt, entwickelt sich die Wolke 4, um das Kompartiment 21 zu füllen, und allgemein um interne Kollisionen zwischen Matrixmolekülen und zwischen Matrix- und Analytenmolekülen sowie mit den Wänden 20 der Halterung des Probenstücks zu durchlaufen. Dies führt zu einer Verzufälligung der Bewegungsrichtungen der Moleküle, und im Falle von Molekülen, die verschiedene Freiheitsgrade über die drei orthogonalen Translationsmodi hinaus besitzen, wie es für Proteine und große organische Moleküle typischerweise der Fall ist, kann die Energie auch intern aufgeteilt werden, um eine wesentlich niedrigere Durchschnittsgeschwindigkeit mit einer wohl geordneten Maxwell-Verteilung zu ergeben. Wie in Fig. 4A gezeigt, erreichen die Moleküle die Ausgangsöffnungen 22 nach einer relativ kurzen Diffusionszeit. Fig. 4B zeigt das Wolkenmaterial, das nach Anlegen eines elektrischen Extraktionsfeldes Eext aus den Öffnungen beschleunigt wurde.

Folglich stellen die Öffnungen 22 die Probe durch einzelne Ausgänge definierter Größe mit einer Geschwindigkeit, die zumindest teilweise verzufälligt wurde, und vorzugsweise mit einer Maxwell-Verteilung und einer geringen Durchschnittsgeschwindigkeit vollständig verzufälligt wurde, bereit. Dieser definierte Anfangszustand ergibt Flugzeitspektren, die schärfer definierte Peaks besitzen und weniger streuen, was zu einer berechneten Massenauflösung führt, die nicht nur einige Male größer ist als bei herkömmlichen Vorrichtungen, sondern unabhängig von der Masse sein kann, was zu einer wesentlichen Verbesserung der spektralen Definition bei hohen Molekulargewichten führt.

Fig. 5A und 5B zeigen eine zweite Ausführungsform 30 der vorliegenden Erfindung, in der ein einzelner Körper einer neuartigen Konstruktion das Substrat und das Kompartiment der ersten Ausführungsform ersetzt hat. Hierbei wird eine High Aspect-Kapillare 32 von einem elektrisch leitenden Gehäuse oder einem Mantel gehalten, der zum Beispiel dazu dient, eine gleichförmige und das Feld abflachende leitende Startfläche für die spektrometrische Beschleunigung zu schaffen. Die Probe wird an den Innenwänden der Kapillare abgeschieden, welche wiederum das Ende des Leiters 10 umgibt, sodass der ausgehende Strahl, der vom Leiterende divergiert, die Probe 2 bestrahlt und eine Wolke an Material erzeugt, die von den Seiten der Kapillare in den zentralen Raum 33 ausgestoßen wird. Falls die Probe 2 als ein Band um das Innere der Kapillare herum beschichtet ist, ist in diesem Fall die resultierende Wolke selbststörend, d. h. die stark gerichtete Desorptionswolke ist radial nach innen gerichtet, so dass Material von verschiedenen Teilen der Wand mit Wolkenmaterial aus anderen Anteilen kollidiert, was zu einer hohen Auftreten von Kollision innerhalb des kleinen Kapillarvolumens 33 resultiert. Wie ferner in Fig. 5B gezeigt, führt das elektrische Extraktionsfeld zur Beschleunigung einer thermisch gemachten Materialprobe 35 entlang einer Richtung quer zur Kapillarachse in die Analysevorrichtung.

Die in Fig. 5A dargestellte Begrenzungsgeometrie kann auch in einer Anordnung zur Oberseitenbestrahlung verwendet werden. In diesem Fall wird der vom Leiter 10 austretende Laserstrahl vorzugsweise durch einen fokussierten Laserstrahl oder einen Laserstrahl mit kleinem Durchmesser ersetzt, der von der Vorderseite (d. h. gegenüber dem Massenanalysator) in die Begrenzung eintritt.

Wie aus dem vorangegangenen Beispiel ersichtlich, muss die Begrenzung der Wolke nicht zu einem vollständigen Einschluss hinauslaufen, sondern braucht lediglich eine Anordnung zu umfassen, die eine Kollisionswechselwirkung des desorbierten Materials sicherstellt, vorzugsweise einschließlich mindestens eine Kollision mit einer Wand einer physikalischen Begrenzungsstruktur, die zum Beispiel die Richtung des Molekülverkehrs ändern kann und folglich den stark gerichteten Impuls durch Kollisionen zwischen Molekülen des desorbierten Materials schneller vermindert.

Fig. 6A und 6B zeigen eine weitere Begrenzungsanordnung, die in diesem Fall für die Oberseitenbestrahlung (d. h. die Seite der Ionenextraktion) konfiguriert ist. Wie zuvor bezeichnen die Bezugszeichen 1, 2, 3 und 4 den Laserstrahl, die Probe, das Substrat, das die Probe hält, bzw. die durch Desorption von der Probe emittierte Wolke. In dieser Ausführungsform schafft eine Struktur 40 eine Barriere oder einen Überstand 42 quer durch den Emissionsweg der Wolke 4. Der Überstand 42 kann beispielsweise aus einem Brettchen oder einer Abdeckung bestehen, die von einem Träger oder Pfosten 41 gehalten wird. Der Überstand 42 bedeckt die Probe 2 nicht vollständig, sondern erstreckt sich wie ein Anbau mit einem offenen Sektor 43, der die schräge Bestrahlung durch den Laserstrahl 1 ermöglicht, fokussiert auf einen kleinen Spot der Probe. Wie in Fig. 6B dargestellt, thermalisiert die Wolke danach unter dem Anbau und wird durch den Sektor 43 nach außen beschleunigt, um der Analysevorrichtung langsame Ionen bereitzustellen, welche diese von jenem äußeren Punkt einfängt oder beschleunigt.

In allen Ausführungsformen zur Thermalisierung der Wolke, wie denjenigen in Fig. 3 bis 6 gezeigten Beispiele, kann die Ionenextraktion durch Implementierung mehrerer verzögernder und beschleunigender elektrischer Felder erreicht werden, welche durch geeignete Elektroden und/oder Gitter im Raum zwischen den Strukturen zur Begrenzung der Wolke und dem Massenanalysator erzeugt werden. Ein solches Gitter 80 an einem Potential U relativ zur Begrenzung ist zur Veranschaulichung in Fig. 3A eingezeichnet. Alle Potentiale der Verzögerungs- oder Extraktionselektroden können zeitmoduliert sein, z. B. zeitverzögert.

Während die vorangegangenen Anordnungen physikalische Barrieren gezeigt haben, in denen eine externe Struktur wie etwa ein Aufsatz, eine Abdeckung oder eine Umhüllung das thermisch machende Behältnis bereitstellen, zieht die Erfindung außerdem in Erwägung, dass das Behältnis aus offeneren Strukturen, die zum Teil durch die Matrix selbst implementiert sind, resultieren kann. Fig. 7A und 7B zeigen eine experimentellen Aufbau, bei dem beobachtet wurde, dass sich die Thermalisierung in einer Bestrahlungsgeometrie im Transmissionsmodus aufgrund partiell thermalisierender Bedingungen ereignet, welche von einem Bett aus Mikrokristallen aus Matrixmaterial geschaffen wurden. In dieser Vorrichtung 50 wurde eine Laserquelle angeordnet, um Strahlung einem ersten Leiter F&sub1; zur Oberseitenbestrahlung der Probe oder einem zweiten Leiter F&sub2; zur Transmissionsbestrahlung von der Rückseite der Probe bereitzustellen. Die Probe wurde auf einem Substrat 3 gehalten, wobei der Leiter F&sub2; durch einen Objekttisch mit seiner Endfläche exakt auf der Achse des Massenanalysators positioniert getragen wurde. Der entstehende Laserstrahl zielt auf eine gewählte Position auf der Probe, die durch den Träger des Objekttisches kontrolliert wurde. Wie am besten aus Fig. 7A ersichtlich, bestand die Probe aus einem relativ dünnen Bett aus Mikrokristallen, die eine maximale Größe in Bereich von wenigen bis zu wenigen hundert Mikrometern haben und auf der Oberfläche des Substrats gegenüber der Analysekammer abgeschieden wurden. In diesem Fall wurde gefunden, dass ein wesentlicher Teil der Wolke von der Rückseite der Kristalle, d. h. die Kristallflächen gegenüber dem Substrat und dem Leiter, über einen Abstand von nicht mehr als 5 Mikrometern emittiert wurde, sodass das emittierte Material schnell mit dem Substrat kollidierte und wendete, um mit dem Wolkenmaterial zu interagieren und zu einem partiell thermalisierten Zustand des die Analysevorrichtung erreichenden desorbierten Materials zu führen. Die Mikrokristalle lagen in einer zufälligen Geometrie, wobei ihre Rückseiten in verschiedenen schrägen Winkeln lagen, sodass der gesamte Desorptionsimpuls anfangs weniger gerichtet war als bei der Anordnung zur Oberseitenbestrahlung und schnell weiter statistisch verteilt wurde, während die Moleküle kollidierten und in den Fluss desorbierten Wolkenmaterials zurückkehrten.

Wie weiterhin in Fig. 7A gezeigt, schließt der Objekttisch 60 eine Metallplatte 61 ein, die ein im wesentlichen flaches Feld über dem Substrat 3 für eine verbesserte Emissions- und Beschleunigungsgeometrie schafft. Der Bestrahlungsleiter F2 passiert einen Schlitz in dieser Planarelektrode und stößt gegen das Substrat 3. Der Leiter hatte eine hohe numerische Blende und schuf ein im wesentlichen homogenes Lichtstrahlprofil mit einem definierten Durchmesser an der Probe. In der dargestellten Ausführungsform wurde ein 141 um-Leiter verwendet, sodass die stoßgekoppelte Geometrie einen 200 um Spot auf der Probe schuf. Wie ferner in Fig. 7A gezeigt, bestand die Probe aus einem üblichen Trocknungspräzipitat aus Mikrokristallen und Makrokristallen auf einem einfachen Glasdeckplättchen. Die größeren Kristalle waren ungefähr 100 um groß, während die verbliebenen Mikrokristalle viel kleiner waren und durch die Anfangs- Betätigungen des Lasers vollständig entfernt wurden. Die Makrokristalle selbst sind normalerweise mit den Substratflächen an einem Sortiment von Winkeln ausgerichtet, sodass die Wolke, die mit im wesentlichen normaler Häufigkeit von diesen Oberflächen emittiert wird, schnell mit dem Substrat kollidieren würde, in eine Richtung im allgemeinen weg vom Substrat und zurück in das Wolkenmaterial strebt und dabei schnell Thermalisierung durchläuft.

Springt man kurz weiter zu Fig. 9A und 9B, wird darin noch eine vierte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, worin eine Eingrenzung oder genauer eine verbesserte Kollisionswechselwirkung durch eine poröse oder permeable Struktur geschaffen wird. In dieser Ausführungsform 70 ist die Probe 2 auf einem Substrat 3 aufgebracht und mit einer Umhüllung oder Ummantelung aus porösem oder faserigem Material 71 bedeckt, welche über der Probe mit einem geeigneten Abstandshalter 72 montiert ist. Die Thermalisierung der Wolke findet anschließend nach Extraktion der Ionen durch die poröse oder faserige Ummantelung statt, mit oder ohne ein angelegtes elektrisches Feld, das durch geeignete Elektroden geschaffen werden kann. In einem typischen Aufbau ist die Ummantelung 71 dünn, zum Beispiel 100 um oder weniger, und der Abstandshalter 72 schafft einen freie Abstand in der Größenordnung der Probendicke. Beispielsweise wurde gefunden, dass ein faseriges Papier auf Zellstoffbasis, ähnlich einem Laborfilterpapier, die emittierte Wolke thermisch macht, obwohl im allgemeinen das Material für diese Schicht ausgewählt wird, um weder mit der Wolke zu reagieren noch diese zu kontaminieren.

In der in Fig. 9A gezeigten Ausführungsform wird die Probe durch das optisch transparente Substrat 3 in Transmissionsgeometrie von einem Leiter 10 bestrahlt, wie oben beschrieben. In der in Fig. 9B dargestellten Ausführungsform wird die Probe von einem fokussierten, gerichteten Lichtstrahl 1a in einer Geometrie zur Oberseitenbestrahlung durch die poröse oder faserige Ummantelung 71, die optisch transparent oder lichtdurchlässig ist, bestrahlt. Geeignete Materialien für die faserige oder poröse Ummantelung 71 schließen Glas sowie keramische und polymere Materialien ein. Eine Glasfritte aus einem Polymer oder eine Mikropor-Membran aus Papier, wie sie zum Säubern oder Reinigen von Flüssigkeiten wie Wasser verwendet wird, ist ebenfalls als Ummantelung 71 geeignet. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann die Probe direkt auf der Unterseite des porösen Materials angebracht werden, d. h. die vom Massenanalysator abgewandte Seite. In einer anderen Variation dieser Ausführungsform ist die Probe in eine optisch transparente oder lichtdurchlässige Ummantelung des porösen Materials eingeschlossen und wird in situ bestrahlt, sodass die Desorption direkt in die kollisionsfördernde poröse Struktur der Ummantelung hinein geschieht.

Die vorhergehenden Beispiele zeigen Thermalisierung mit verschiedenen Strukturen und Aufbauten, um eine Reihe von Anwendungen der Erfindung zu veranschaulichen, und diese haben einfache mechanische Elemente umfasst. Es ist jedoch nicht notwendig, die Plattform für die thermisch zu machenden Wolke aus existierenden Strukturen wie Abschirmungen oder Kapillarröhrchen, zusammenzusetzen. Es ist auch möglich, komplett neue Strukturen zum Halten einer Probe zu entwickeln, um Emission in eine örtlich begrenzte thermalisierende Umgebung zu erzeugen. So kann zum Beispiel das Substrat 2 aus einer Platte bestehen, die eine Vielzahl von dünnen, nadelähnlichen Vorsprüngen oder tiefen Vertiefungen auf ihrer, dem Instrument gegenüberliegenden Oberfläche besitzt, auf welcher die Probe 2 geschichtet ist. In diesem Fall erzeugt die durch den Laser geschaffene Bestrahlung 1 eine Desorption von den Seiten der Nadeln oder den Wänden der Vertiefung in einen durch die umgebenden Wände oder angrenzenden Nadeln begrenzten Raum. Die Anfangsgeschwindigkeit der Wolke ist im Anschluss im wesentlichen parallel zur allgemeinen Ebene des Substrats und führt zu einer Eingrenzung mit einer hohen Häufigkeit von Kollisionen und nachfolgender Emission thermisch gemachten Wolkenmaterials über eine Ebene senkrecht dazu, an den Enden der auf dem Substrat gebildeten Nadeln oder Vertiefungen. Derartige Nadeln oder Vertiefungen können als Mikrostrukturen durch bekannte Verfahren der Mikrolithographie unter Verwendung kompatibler Materialien gebildet werden und können zum Beispiel ausgestaltet werden, um zusätzlich als Probenkämme (z. B. Igelkämme) oder Mikrotiterplatten zu dienen, was es dem Träger aus einem vorhergehenden Präparationsverfahrens ermöglicht, als Substrat in einem MALDI-Analysator zu dienen. Weitere neue mikrolithographische Konstruktionen werden leicht implementiert werden, um einen effektiven Kollisionsraum zur Modulation der Wolke zu schaffen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird ausgeführt mit dem Substrat 3 getragen von einem Objekttisch 12, der in Verbindung mit dem Leiterträger ausgelegt ist, um dem Leiter zu ermöglichen, jede gewählte x,y-Position auf dem Substrat 3 zu bestrahlen und Material davon zu desorbieren. Solch ein Objekttisch ist in Fig. 8A und 8B dargestellt. Wie in perspektivischer Ansicht in Fig. 8A gezeigt, ist der Leiter 10 in einer an einer Platte 11 fixierten Manschette 10a angebracht, welche eine stabile mechanische Halterung schafft, um das Ende des Leiters, das aus der Platte 11 hervorragt, in einer Öffnung 12a in einer Objekttischplattform 12 anzuordnen. Die Endfläche des Leiters ist exakt in einer fixierten Position auf der Achse des Massenanalysators zentriert, um eine symmetrische Verteilung der in den Analysator injizierten Ionen festzulegen. Die Objekttischplattform 12 ist in einer Vakuumkammer zur zweidimensionalen Bewegung befestigt, z. B. durch eine herkömmliche Objekttischhalterung und Schrittmotorantriebe, was die Bestrahlung jeder gewünschten Stelle der Probe oder den Proben 2 auf dem Substrat 3 ermöglicht. Vorzugsweise besitzt das Substrat 3 eine einigermaßen leitende und dielektrische dünne Materialschicht auf seiner Unterseite (gegenüber dem Leiter), die den Objekttisch 12 elektrisch berührt und sich dadurch unter die identische Spannung setzt wie der Objekttisch, wobei ein flaches elektrisches Feld an der Emissionsoberfläche des Substrats 3 geschaffen wird.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur matrixunterstützten Laserdesorption/Ionisierung (MALDI) eines Analytenmaterials, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Herstellung eines Probenstücks, das aus einem größeren Anteil an Matrixmaterial und einem kleineren Anteil an Analytenmaterial besteht, wobei die Matrix und der Analyt als Probe auf einem Träger abgeschieden werden,

Bestrahlen der Matrix derart, dass Material einschließlich des Analyten von einer Oberfläche der Probe desorbiert und ionisiert wird, und

anfängliches Begrenzen des desorbierten Materials derart, dass der Desorptionsimpuls zumindest teilweise gerichtet durch Kollisionswechselwirkung statistisch verteilt wird, wodurch der desorbierte Analyt aufbereitet wird, um seinen Anfangszustand für die Analyse zu kontrollieren.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst, ein Kollisionspuffergas während des Begrenzens des desorbierten Materials bereitzustellen, wobei das Kollisionspuffergas aus Gasen ausgewählt wird, die eine Eigenschaft besitzen, um zumindest eines zu fördern:

i) Stoßdissoziation,

ii) chemische Ionisierung, und

iii) Molekül-Molekül- oder Ionen-Molekül Reaktion mit dem Analyten.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Bestrahlungsschritt den Schritt der Bestrahlung durch die Strahlleistung eines Lichtwellenleiters einschließt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Bestrahlungsschritt durch Abbilden des Ende des Leiterauslasses auf der Probe bewirkt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Bestrahlungsschritt direkt bewirkt wird durch Anordnen des Leiters nahe an ein optisch transparentes Substrat, welches die Probe trägt, und Bestrahlung durch das Substrat.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Begrenzungsschritt durch Begrenzung mit einer Prallfläche bewirkt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Begrenzungsschritt durch Begrenzung in einem teilweise geschlossenen Kompartiment bewirkt wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Begrenzungsschritt einschließt, das desorbierte Material durch eine poröse Materialschicht zu durchdringen.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die poröse Materialschicht die Matrix ist.

10. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Begrenzungsschritt durchgeführt wird, indem das Probenstück als ein permeables Bett auf dem Träger abgeschieden wird und eine Unterseite des Bettes derart bestrahlt wird, dass das desorbierte Material durch den Träger begrenzt wird.

11. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Begrenzungsschritt ferner eine Begrenzung mit zumindest einer ein elektrisches Potential definierenden Struktur einschließt, wobei die das elektrische Potential definierende Struktur eine Spannung besitzt, die gewählt ist, um die Ionen zumindest teilweise gerichtet durch Kollisionswechselwirkung statistisch zu verteilen.

12. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Extraktionsspannung nur nach einer Verzögerung im Anschluss an die Desorption des Materials angelegt wird, wodurch nur ein Teil des desorbierten Materials extrahiert oder als Probe entnommen wird, das einen Zusammenstoß erfahren hat.

13. Vorrichtung, um eine ionisierte Materialprobe einem Analysegerät wie einem Massenspektrometer oder dergleichen, bereitzustellen, wobei die Vorrichtung aufweist:

einen Objekttisch (60) zum Halten eines Probenstücks, von dem die Probe bereitgestellt werden soll,

ein Mittel (10), auf den Objekttisch, zur Bestrahlung des Probenstücks gerichtet, um die Desorption des Materials aus der Probe und die Ionisierung davon zu veranlassen, wodurch das desorbierte Material einen gerichteten Impuls besitzt, und

ein Mittel (20) zur ausreichenden Begrenzung des desorbierten Materials, um den gerichteten Impuls zumindest teilweise derart zu thermalisieren, dass große Moleküle in dem Material in ihrer Geschwindigkeit vermindert werden,

wobei das Mittel zur Begrenzung einen Auslass (22) besitzt, welcher mit dem Analysegerät kommuniziert, um dazu die großen Moleküle reduzierter Geschwindigkeit bereitzustellen.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei das auf den Objekttisch (60) gerichtete Mittel einen Lichtwellenleiter (10) von dem Probestück beabstandet einschließt, um einen definierten Bereich darauf zu bestrahlen.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der Objekttisch (60) und der Leiter (10) für eine wechselseitige Relativbewegung angebracht sind, um den definierten Bereich des Probenstücks nach einer Bestrahlungsposition zur Entnahme von Teilen davon selektiv abzutasten.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei das Mittel zur Begrenzung poröses Material (71) quer durch einen Weg zum Auslass einschließt.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei das Mittel zur Begrenzung elektrostatische Mittel einschließt, um das desorbierte Material in einem begrenzten Bereich zu halten, um Kollisionswechselwirkungen vor dem Auslass zu steigern.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Objekttisch einen leitenden Bereich enthält, der ein flaches Feld (61) benachbart zum Probenstück definiert.

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Trägerobjekttisch Mittel zum Halten der Probe auf einem Substrat (3) in einem definierten Bereich des Objekttisches (60) einschließt, und das auf den Objekttisch gerichtete Mittel einen Lichtwellenleiter (10) einschließt, der ein erstes zur Kopplung an eine Lichtquelle zum Empfang von Licht angepasstes Ende sowie ein zweites Ende besitzt, das durch den Objekttisch in einer Position gehalten wird, um einen Spotbereich der Probe zu bestrahlen, wobei der Objekttisch das zweite Ende so positioniert, dass sein Austrittsstrahl durch das Substrat hindurchtritt, um direkt den Spotbereich mit einem Lichtfleck definierter Größe bei einem Teilchenfluss zu bestrahlen, der wirksam ist den Analyten aus der Probe zu desorbieren.

20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19 mit einer Vielzahl von in einem Raster angeordneten Lichtwellenleitern, um ein Raster separater Spotbereiche der Probe zu bestrahlen, wobei jeder Leiter getrennt ansteuerbar ist, um Material von einem entsprechenden Spotbereich der Probe zu verschiedenen Zeiten zu desorbieren, wodurch Mehrfach-Proben des desorbierten Analyten zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten einem gemeinsamen Massenanalysator bereitgestellt werden können.

21. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei der Objekttisch funktionsfähig ist, das Substrat mit der Probe in zumindest zwei laterale Dimensionen bezogen auf das zweite Ende des Lichtwellenleiters zu bewegen, um darauf abzuzielen, an beliebigen Stellen der Probe Material zu desorbieren.







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