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Dokumentenidentifikation DE102004022561B4 26.06.2008
Titel Massenspektrometer
Anmelder Micromass UK Ltd., Manchester, GB
Erfinder Bajic, Steve, Sale, Cheshire, GB;
Bateman, Robert Harold, Knutsford, Cheshire, GB
Vertreter Hössle Kudlek & Partner, Patentanwälte, 70173 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 07.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004022561
Offenlegungstag 13.01.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.06.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.06.2008
IPC-Hauptklasse H01J 49/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01J 49/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Massenspektrometer mit einer Ionenquelle. Die bevorzugte Ausführungsform bezieht sich auf ein Massenspektrometer mit einer Ionenquelle mit einer chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck („APCI", engl. Atmospheric Pressure Chemical Ionization).

Die chemische Ionisation umfasst die Übertragung geladener Spezien von Reagenzionen auf Analytmoleküle zur Herstellung von Analytionen, welche anschließend massenanalysiert werden können. Die geladene Spezies, die mit der größten Häufigkeit im positiven Ionenmodus gebildet wird, ist das Addukt zwischen einen Analytmolekül und positiven Wasserstoffionen (H+).

Die bei Atmosphärendruck durchgeführte chemische Ionisation ist im allgemeinen als chemische Ionisation unter Atmosphärendruck („APCI") bekannt. Eine Analytmaterial aufweisende Probe wird typischerweise auf eine Ionenquelle, die eine chemische Ionisation bei Atmosphärendruck einsetzt, als Lösung aufgebracht. Die Lösung, die das Analyt umfasst, wird dann in ein erwärmtes Rohr gesprüht, durch welches auch ein nebelbildendes bzw. nebulisierendes Gas gerichtet wird. Das nebelbildende Gas bewirkt, dass die Lösung in feine Tröpfchen vernebelt wird, welche dann auf die Innenwand des erwärmten Rohres auftreffen und in die Gasphase umgewandelt werden. Bei der Umwandlung der Lösung in die Gasphase werden die Analytmoleküle desolviert. Heißes Gas mit der mobilen Phase, Mikrotröpfchen und desolvierte Analytmoleküle treten dann aus dem erwärmten Rohr aus, und die Analytmoleküle werden dann anschließend durch chemische Ionisation mit Reagenzionen ionisiert. Insbesondere werden Analytmoleküle durch Gasphasen-Ionen-Molekül-Reaktionen zwischen Reagenzionen und den Analytmolekülen ionisiert.

Reagenzionen, die geladene Spezien auf die Analytmoleküle zur Bildung von Analytionen übertragen, werden als Ergebnis einer Coronaentladung in dem Lösungsdampf hergestellt. Die Coronaentladung wird durch Anwendung bzw. Aufbringung einer hohen Spannung (beispielsweise. 5kV) auf die Spitze einer spitzen Coronanadel generiert. Analytionen werden durch Gasphasen-Ionen-Molekül-Reaktionen in der Coronaentladungsregion, die zwischen der Coronaspitze und dem Ionenabtastgefäß bzw. Ionensamplinggefäß liegt, ionisiert. Analytionen werden daher in der Region der Coronaentladung generiert, da dies der Ort ist, an dem die Reagenzionen gebildet werden.

Ein Großteil des Gases tritt aus der Ionenquelle über eine Auslassöffnung aus, während ein kleiner Anteil des Gases und der Analytionen durch eine Ionenabtastöffnung in das Vakuumsystem des Massenspektrometers zur anschließenden Massenanalyse gezogen bzw. hineingezogen wird.

Herkömmliche APCI-Ionenquellen können als ein relativ offenes geometrisches Design aufweisend angesehen werden. Die Coronanadel wird an dem Ausgang des erwärmten Rohres lokalisiert bzw. angeordnet, aber Gas und Moleküle, die das erwärmte Rohr verlassen, sind nicht darauf beschränkt, in der Region der Coronanadel zu verbleiben. Die Coronanadel ist auch benachbart zu der Ionenabtastöffnung des Massenspektrometers angeordnet. Die Coronanadel, das erwärmte Rohr und die Ionenabtastöffnung können in einen großvolumigen Einschluss eingeschlossen sein, wobei jedoch der großvolumige Einschluss selbst wenig Einfluss auf den Ionisationsprozess hat.

APCI ist theoretisch auf eine große Bandbreite von Analytpolaritäten anwendbar. Hochpolare oder ionische Analyte werden jedoch üblicherweise mittels Elektrospray-Ionisation-Ionenquellen („ESI") und nicht durch APCI-Ionenquellen analysiert, da ein Problem bei herkömmlichen APCI-Ionenquellen darin besteht, dass wenn diese zur Ionisierung hochpolarer Analytmoleküle verwendet werden, es beobachtet wird, dass das Ionensignal mit einer Zunahme der Coronaspannung bzw. des Coronastroms abnimmt. Niedrig- bis moderatpolare Analytproben werden üblicherweise eher durch APCI-Ionenquellen analysiert, da derartige Analyte den gegenteiligen Effekt zu hochpolaren Analyten zeigen, d.h. die Ionensignalintensität nimmt mit einer Zunahme der Coronaspannung oder des Coronastroms zu. Daher sind, obwohl herkömmliche APCI-Ionenquellen zur Ionisierung von niedrigpolaren bis moderatpolaren Analyten geeignet sind, diese nicht optimal geeignet zur Ionisierung von hochpolaren Analyten.

Ein spezielles Problem bei herkömmlichen APCI-Ionenquellen liegt darin, daß diese auch nicht besonders geeignet sind, Mischungen zu analysieren, die sowohl niedrigpolare bis moderatpolare Analyte als auch hochpolare Analyte umfassen, da die unterschiedlichen Arten von Analyten unterschiedliche Coronaspannungseinstellungen für eine optimale Ionisation benötigen. Wenn sich die Aufgabe stellt, eine herkömmliche APCI-Ionenquelle zur Ionisierung einer Probe zu verwenden, die eine Mischung sowohl aus niedrigpolaren bis moderatpolaren Analyten als auch hochpolaren Analyten umfaßt, ist der herkömmliche Ansatz entweder die Einstellung eines Coronastromes als Kompromisseinstellung, oder häufiger auch die Durchführung zweier Experimentalläufe oder – akquisitionen. Werden zwei separate Experimentalläufe oder -akquisitionen durchgeführt, wird in dem ersten Experimentallauf bzw. der ersten Akquisition der Coronastrom beispielsweise bezüglich niedrigpolaren bis moderatpolaren Analytionen optimiert, und in dem zweiten nachfolgenden Experimentallauf bzw. der zweiten Akquisition der Coronastrom für hochpolare Analytionen optimiert (oder umgekehrt). Wie ohne weiteres zu verstehen ist, führt dieser Ansatz zu einer Verdopplung der Gesamtanalysezeit und auch zu einer Verdopplung des gesamten Probenverbrauchs. Beide Zunahmen sind problematisch. Die Zunahme im Probenverbrauch ist insbesondere problematisch, wenn nur eine geringe Menge der Probe zur Analyse zur Verfügung steht (was oftmals der Fall ist).

Die DE 39 13 763 C2 zeigt eine kombinierte Thermospray- und Koronaentladungs-Ionenquelle zum Ionisieren von einerseits hochpolaren und andererseits moderatpolaren Analyten. Die Koronaentladungsvorrichtung, die zum Ionisieren der moderatpolaren Analyte vorgesehen ist, wird in gepulster Weise ein- und ausgeschaltet, um die moderatpolaren Moleküle durch die Koronaentladung periodisch und mit Unterbrechungen zu ionisieren. Während der Unterbrechungen werden die hochpolaren Analyse mittels Thermospray-Ionisierung ionisiert.

Es wird angestrebt, eine verbesserte Ionenquelle bereit zu stellen. Insbesondere wird angestrebt, eine APCI-Ionenquelle bereit zu stellen, die in effektiver Weise eine Probe analysieren kann, die sowohl niedrigpolare bis moderatpolare Ionen als auch hochpolare Ionen aufweist.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Massenspektrometrie gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Innenquelle für ein Massenspektrometer bereitgestellt, die eine Abgabe- bzw. Entladungsvorrichtung aufweist, wobei bei der Verwendung der auf die Entladevorrichtung angewendete Strom bzw. die angewendete Spannung wenigstens n mal während eines einzelnen Experimentallaufs oder einer einzelnen Akquisition zwischen einem ersten Modus und einem zweiten Modus geschaltet bzw. umgeschaltet wird, wobei n ≥ 1.

Die Ionenquelle ist vorzugsweise eine Atmosphärendruck-Ionisations-Ionenquelle, weiter vorzugsweise eine Ionenquelle mit einer chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck.

Die Entladungsvorrichtung weist vorzugsweise eine Coronaentladungsvorrichtung wie etwa eine Coronanadel auf.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann n gleich 1,– 2–10, 10–50, 50–100, 100–200, 200–400, 400–600, 600–800, 800–1000, 1000–2000, 2000–3000, 3000–4000, 4000–5000, 5000–6000, 6000–7000, 7000–8000, 8000–9000, 9000–10000, 10000–15000, 15000–20000, 20000–25000 oder > 25000.

Die Entladungsvorrichtung wird vorzugsweise wenigstens x mal pro Minute zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus geschaltet, wobei x vorzugsweise 1–10, 10–20, 20–30, 30–40, 40–50, 50–60, 60–70, 70–80, 80–90, 90–100, 100–120, 120–140, 140–160, 160–180, 180–200, 200–250, 250–300, 300–350, 350–400, 400–450, 450–500, 500–600, 600–700, 700–800, 800–900, 900–1000, 1000–2000, 2000–3000, 3000–4000, 4000–5000 oder > 5000 ist.

Wenn die Entladungsvorrichtung sich in dem ersten Modus befindet, wird ein erster Strom oder eine erste Spannung vorzugsweise auf die Entladungsvorrichtung aufgebracht. Der erste Strom ist vorzugsweise < 0,1 &mgr;A, 0,1–0,2 &mgr;A, 0,2–0,3 &mgr;A, 0,3–0,4 &mgr;A, 0,4–0,5 &mgr;A, 0,5–0,6 &mgr;A, 0,6–0,7 &mgr;A, 0,7–0,8 &mgr;A, 0,8–0,9 &mgr;A, 0,9–1,0 &mgr;A oder > 1 &mgr;A. Die erste Spannung ist vorzugsweise < 1 kV, 1–2 kV, 2–3 kV, 3–4 kV, 4–5 kV, 5–6 kV, 6–7 kV, 7–8 kV, 8–9 kV, 9–10 kV oder > 10 kV.

Wenn sich die Entladungsvorrichtung in dem zweiten Modus befindet, wird vorzugsweise ein zweiter Strom oder eine zweite Spannung auf die Entladungsvorrichtung aufgebracht. Der zweite Strom ist vorzugsweise < 0,1 &mgr;A, 0,1–0,2 &mgr;A, 0,2–0,3 &mgr;A, 0,3–0,4 &mgr;A, 0,4–0,5 &mgr;A, 0,5–0,6 &mgr;A, 0,6–0,7 &mgr;A, 0,7–0,8 &mgr;A, 0,8–0,9 &mgr;A, 0,9–1,0 &mgr;A oder > 1 &mgr;A. Die zweite Spannung ist vorzugsweise < 1 kV, 1–2 kV, 2–3 kV, 3–4 kV, 4–5 kV, 5–6 kV, 6–7 kV, 7–8 kV, 8–9 kV, 9–10 kV oder > 10 kV.

Erfindungsgemäß existiert eine Zwischenabtast– bzw. Zwischenscanverzögerung zwischen oder während des Umschaltens der Entladungsvorrichtung von dem ersten Modus in den zweiten Modus. Erfindungsgemäß werden während der Zwischenscanverzögerung massenanalysierte Daten oder Massenspektraldaten im wesentlichen entweder nicht erhalten, oder, falls sie erhalten werden, werden diese erfindungsgemäß zur Bereitstellung eines abschließenden Massenspektrums nicht verwendet. Die Zwischenscanverzögerung beträgt vorzugsweise < 1 ms, 1–10 ms, 10–20 ms, 20–30 ms, 30–40 ms, 40–50 ms, 50–60 ms, 60–70 ms, 70–80 ms, 80–90 ms, 90–100 ms, 100–150 ms, 150–200 ms, 200–250 ms, 250–300 ms, 300–350 ms, 350–400 ms, 400–450 ms, 450–500 ms, 500–600 ms, 600–700 ms, 700–800 ms, 800–900 ms, 900–1000 ms, 1–2 s, 2–3 s, 3–4 s, 4–5 s, 5-6 s, 6–7 s, 7–8 s, 8–9 s, 9–10 s oder > 10 s.

Die Ionenquelle weist vorzugsweise eine Nebulisier- bzw. Nebelbildungsvorrichtung auf, welche bei der Verwendung Analytmoleküle und/oder Analytionen in Richtung der Entladungsvorrichtung abgibt. Die Nebelbildungsvorrichtung ist bzw. wird vorzugsweise bei der Verwendung erwärmt, und ein Nebelbildungsgas wird vorzugsweise bei der Verwendung auf die Nebelbildungsvorrichtung gegeben.

Vorzugsweise weist die Ionenquelle eine Sprayvorrichtung zum Sprayen bzw. Sprühen einer Probe und zur Bewirkung, daß die Probe Tröpfchen bildet, auf. Die Tröpfchen sind vorzugsweise so angeordnet bzw. vorgesehen, daß sie auf ein erwärmtes Rohr auftreffen. Ein Nebelbildungsgas kann bei der Verwendung auf das erwärmte Rohr gegeben werden, um die Nebelbildung der Tröpfchen, die durch die Sprayvorrichtung emittiert werden, zu unterstützen.

Ein Gehäuse kann wenigstens teilweise die Entladungsvorrichtung umschließen. Das erwärmte Rohr gibt vorzugsweise bei der Verwendung Analytmoleküle und/oder Analytionen in das Gehäuse ab. Das Gehäuse umfasst vorzugsweise eine Gasausgangsöffnung. Das erwärmte Rohr ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses aufgenommen oder im wesentlichen einstückig mit diesem ausgebildet.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Massenspektrometer bereitgestellt, das eine wie oben beschriebene Ionenquelle aufweist.

Das Massenspektrometer weist vorzugsweise eine Ionenabtastöffnung auf. Ionen in der Nähe der Ionenabtastöffnung können gemäß einer Ausführungsform im wesentlichen von einem elektrischen Feld, das durch die Entladungsvorrichtung erzeugt wird, abgeschirmt werden. Vorzugsweise werden Ionen in der Nähe der Ionenabtastöffnung im wesentlichen von einem elektrischen Feld abgeschirmt, das durch die Entladungsvorrichtung generiert wird, dies durch ein Gehäuse, das wenigstens einen Teil der Entladungsvorrichtung umgibt.

Wenigstens eine Elektrode kann optional gegenüberliegend zu der Ionenabtastöffnung angeordnet sein, so daß wenigstens einige der Ionen in Richtung der Ionenabtastöffnung abgelenkt, gerichtet oder zurück- bzw. abgewiesen werden.

Die Ionenquelle kann bei der Verwendung mit einem Gaschromatographen oder einem Flüssigchromatographen verbunden sein.

Das Massenspektrometer weist vorzugsweise einen Flugzeit-Massenanalysator, einen Quadrupol-Massenanalysator, einen Penning-Massenanalysator, einen Fouriertransformations-Ionenzyclotron-Resonanz-Massenanalysator („FTICR"), einen Magnetsensor-Massenanalysator, eine 2D oder Lineare Quadrupol-Ionenfalle oder eine Paul- oder eine 3D-Quadrupol-Ionenfalle auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Massenspektrometrie mit den folgenden Schritten bereitgestellt:

Bereitstellen einer Ionenquelle mit einer Entladungs- bzw. Abgabevorrichtung;

Schalten bzw. Umschalten des Stromes oder der Spannung, der bzw. die auf die Entladungsvorrichtung gegeben wird, n mal während eines experimentellen Laufs oder einer Akquisition zwischen einem ersten Modus und einem zweiten Modus, wobei

n ≥ 1;

Erhalt von massenanalysierten Daten, sowohl in dem ersten als auch dem zweiten Modus.

Gemäß einer Ausführungsform können die in dem ersten und dem zweiten Modus erhaltenen massenanalysierten Daten zusammengefügt oder anderweitig verbunden werden um ein zusammengesetztes Massenspektrum oder Massenchromatogram zu erhalten, das die Antwort bzw. Reaktion der Probe zeigt, wenn die Entladungsvorrichtung in dem ersten oder zweiten Modus ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können ein Massenspektrum oder Massenchromatogram für entweder den ersten Modus und/oder den zweiten Modus bereit gestellt werden.

Vorzugsweise wird die Antwort einer Probe sowohl in dem ersten als auch dem zweiten Modus zur Unterstützung bei der Bestimmung der Polarität der Probe verwendet. Diese Information kann unterstützend wirken bei der Identifizierung der Probe.

Die vorliegenden Erfinder haben die unterschiedlichen Antworten von niedrig- bis moderatpolaren Analyten und auch hochpolaren Analyten, wenn diese durch eine herkömmliche APCI-Ionenquelle ionisiert werden, bedacht und versucht zu verstehen. Es wird angenommen, dass wenn hochpolare oder ionische Analyte in eine herkömmliche Ionenquelle zur Durchführung einer chemischen Ionisation unter Atmosphärendruck eingegeben werden, Analytionen oder beladene Mikrotröpfchen aus dem Ausgang des erwärmten Rohres austreten und in Richtung der Coronanadel sich bewegen, ohne mit Reagenzionen reagiert zu haben, d. h. Analytionen werden gebildet, ohne mit Reagenzionen zu reagieren, die durch die Coronaentladung gebildet sind. Der genaue Mechanismus, der bei der Ionisation von hochpolaren oder ionischen Analyten vorliegt, wird zum jetzigen Zeitpunkt nicht vollständig verstanden, es wird jedoch angenommen, dass es sich um einen thermischen Ionisationsprozess ähnlich zum Thermosprühen handelt.

Da die Coronanadel auf einem relativ hohen positiven Potential (für positive Ionenanalyse) gehalten wird, wird in der Region der Coronanadel ein elektrisches Feld erzeugt. Das durch die Coronanadel erzeugte elektrische Feld (und auch gegebenenfalls durch den Raumladungseffekt auf Grund einer hohen Konzentration von Reagenzionen als Ergebnis der Coronaentladung) scheint die bereits positiv geladenen Analytionen oder Mikrotröpfchen, die aus dem erwärmten Rohr austreten, zu retardieren, abzulenken oder dispergieren. Die Analytionen oder geladenen Analyt-Mikrotröpfchen werden daher defokussiert, abgelenkt oder dispergiert in der Region der Ionenabtastöffnung. Wenn die Spannung oder der Strom, die bzw. der auf die Coronanadel aufgebracht wird, erhöht wird, dann werden die positiven Analytionen oder Mikrotröpfchen lediglich in einem noch größeren Ausmaß retardiert, abgelenkt oder dispergiert, so dass noch weniger Analytionen anschließend in die Ionenabtastöffnung und in den Hauptkörper des Massenspektrometers gelangen. Da weniger Ionen in den Hauptkörper des Massenspektrometers für eine nachfolgende Massenanalyse eintreten werden, wird die Ionensignalintensität für hochpolare oder ionische Analyte vermindert werden.

Wie weiter unten in größerem Detail beschrieben wird, ist es aus den vorstehend genannten Gründen, dass die vorliegenden Erfinder annehmen, dass die Ionensignalintensität für hochpolare und analytische Ionen optimiert wird, wenn ein relativ geringer Strom oder eine relativ geringe Spannung auf die Coronanadel aufgebracht bzw. gegeben werden. Im Gegensatz hierzu wird die Ionensignalintensität für niedrigpolare bis moderatpolare Analyte optimiert, wenn ein relativ hoher Strom oder eine relativ hohe Spannung auf die Coronanadel gegeben wird. Es wird angenommen, dass wenn ein höherer Strom oder eine höhere Spannung auf die Coronanadel einer APCI-Ionenquelle gegeben wird, eine größere Anzahl an Reagenzionen in der Region der Coronanadel auf Grund des Coronaentladungsprozesses erzeugt werden. Die erhöhte Anzahl von Reagenzionen wechselwirkt mit den niedrigpolaren bis moderatpolaren Analytmolekülen, die aus dem erwärmten Rohr austreten, wodurch eine höhere Anzahl von Analytionen erzeugt wird. Da niedrigpolare bis moderatpolare Analyte vor dem Austritt aus dem erwärmten Rohr nicht geladen werden, werden die niedrigpolaren bis moderatpolaren Analytmoleküle nicht signifikant retardiert, abgelenkt oder dispergiert durch das elektrische Feld, das durch die Coronanadel (oder durch Raumladungseffekte auf Grund einer hohen Konzentration von Reagenzionen) erzeugt wird. Entsprechend werden, da der Strom oder die Spannung, der bzw. die auf die Coronanadel aufgebracht wird, erhöht wird, Analytmoleküle weiterhin ungehindert sich der Coronaentladungsregion nähern. Eine größere Anzahl an Analytionen wird daher auf Grund einer Zunahme in der Anzahl der gebildeten Reagenzionen gebildet werden, welche dann mit den Analytmolekülen wechselwirken können. Die sich ergebenden Analytionen werden durch die Ionenabtastöffnung passieren, um einer an- schließenden Massenanalyse unterzogen zu werden, wodurch eine größere Ionensignalintensität beobachtet werden wird.

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt wie die Ionensignalintensität für eine hochpolare Probe (Reserpin) und eine niedrigpolare bis moderatpolare Probe (Corticosteron) als Funktion des Stroms, der auf eine Coronanadel einer herkömmlichen APCI-Ionenquelle angewendet bzw. aufgebracht wird, variiert;

2 zeigt überlagerte Ionenintensitäten, die von zwei getrennten LC/MS MRM-Analysen einer Probe mit vier unterschiedlichen Analyten erhalten sind, wobei während einer ersten Akquisition der Coronastrom auf 0,2 &mgr;A gehalten wurde, und wobei während der zweiten Akquisition der Coronastrom auf 5 &mgr;A erhöht wurde;

3 zeigt die Ergebnisse einer einzelnen Akquisition gemäß einer Ausführungsform der vorgegebenen Erfindung, bei der der Strom, der auf die Coronanadel einer APCI-Ionenquelle angewendet wurde, wiederholt zwischen zwei unterschiedlichen Werten hin- und hergeschaltet wurde;

4 zeigt ein Zeitdiagramm bzw. Zeitsteuerungsdiagramm des Stromes, der auf die Coronanadel einer bevorzugten APCI-Ionenquelle in einem Vierkanal-MRM-Experiment angewendet wurde;

5 zeigt die Antwort bzw. Reaktion, die beim Versuch erhalten wurde, wiederholt und schnell den Coronastrom, der auf die Coronanadel einer herkömmlichen APCI-Ionenquelle angewendet wurde, zu schalten;

6 zeigt eine APCI-Ionenquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Coronanadel innerhalb eines Gehäuses vorgesehen ist,

7 zeigt die Ionensignalintensität für die Analyse einer Probe während einer einzelnen Akquisition unter Verwendung einer wie in 6 gezeigten Ionenquelle, wobei der auf die Coronanadel aufgebrachte Strom wiederholt zwischen zwei unterschiedlichen Werten hin- und hergeschaltet wurde;

8 zeigte eine APCI-Ionenquelle gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Coronanadel gegenüber der Abtastöffnung des Massenspektrometers angeordnet ist, jedoch nicht innerhalb eines separaten Gehäuses eingeschlossen ist; und

9 zeigt die Ionensignalintensität für die Analyse einer Probe während einer einzelnen Akquisition unter Verwendung der in 8 gezeigten Ionenquelle, wobei der auf die Coronanadel aufgebrachte Strom wiederholt zwischen zwei unterschiedlichen Werten hin- und hergeschaltet wurde.

In 1 ist dargestellt, wie die Ionensignalintensität als Funktion des Stroms, der auf eine Coronanadel einer herkömmlichen Ionenquelle mit einer chemischen Ionisation bei Atmosphärendruck aufgebracht wird, für zwei unterschiedliche Analyte variiert. Wie aus 1 ersichtlich, steigt die Ionensignalintensität für niedrigpolare bis moderatpolare Proben (d.h. Corticosteron) relativ schnell an, und bildet ab einem bestimmten Punkt ein Plateau, wenn der auf die Coronanadel aufgebrachte Strom weiter erhöht wird. Es wird angenommen, daß die anfängliche Zunahme der Ionensignalintensität auftritt, da die Ionenquelle mit einer Zunahme des Stromes, der auf die Coronanadel aufgebracht wird, mehr Reagenzionen produziert. Die erhöhte Anzahl an Reagenzionen wechselwirkt mit den Analytmolekülen, die aus dem erwärmten bzw. erhitzten Rohr austreten, wodurch mehr Analytionen produziert werden. Entsprechend wird dann eine größere Anzahl von Analytionen anschließend massenanalysiert, und daher wird eine Zunahme in der Ionensignalintensität beobachtet.

Aus 1 ist ebenfalls ersichtlich, daß eine Zunahme des Stromes, der auf die Coronanadel der Ionenquelle aufgebracht wird, für hochpolare Proben (bspw. Reserpin) den gegenteiligen Effekt hat. Mit einer Zunahme des Stroms, der auf die Coronanadel aufgebracht wird, nimmt die Ionensignalintensität für Reserpin relativ schnell ab, und verbleibt dann auf einem im wesentlichen konstanten niedrigen Niveau. Im Gegensatz zu niedrigpolaren bis moderatpolaren Proben wird angenommen, daß relativ hochpolare Analyte wie etwa Reserpin die Nebulisierprobe in einem bereits geladenen Zustand verlassen, dies möglicherweise aufgrund von thermischen Ionisationseffekten. Die bereits geladenen Analytionen werden daher in wirksamer Weise durch das elektrische Feld, das aus dem Strom folgt, der auf die Coronanadel aufgebracht wird, retardiert bzw. verlangsamt. Die hochpolaren Analytionen werden daher durch das elektrische Feld, das durch die Coronanadel erzeugt wird, abgelenkt und dispergiert bzw. gestreut. Die Zunahme des Potentials der Coronanadel (die als Konsequenz den Strom, der aus der Coronanadel gezogen wird, erhöht) erhöht lediglich die Stärke des elektrischen Feldes in der Region der Coronanadel, und daher in der Region benachbart zu dem Ausgang des erwärmten Rohres. Daher führt eine Zunahme des Stroms, der auf die Coronanadel aufgebracht ist, lediglich zu einer Zunahme des Ausmaßes bzw. Pegels der Retardation, der Ablenkung und der Dispergierung bzw. Zerstreuung der geladenen Analytionen, die aus dem erwärmten Rohr austreten. Als Ergebnis werden mit einer Zunahme des Coronastromes weniger Analytionen durch die Ionenabtastöffnung durchgehen und in den Hauptkörper eines Massenspektrometers für eine nachfolgende Massenanalyse eintreten.

In Anbetracht der verschiedenen Reaktionen von niedrigpolaren bis moderatpolaren Analyten und hochpolaren Analyten auf den Strom, der auf die Coronanadel aufgebracht wird, wie in 1 gezeigt, bestand der herkömmliche Ansatz bei der Ionisierung einer Mischung mit sowohl niedrigpolaren bis moderatpolaren Analyten und auch hochpolaren und ionischen Analyten darin, entweder den Strom, der auf die Coronanadel aufgebracht wird, auf ein Kompromißniveau (bspw. 0,25 &mgr;A für das Beispiel gemäß 1) einzustellen, was zu einer suboptimalen Ionisation führt, oder alternativ zwei separate Akquisitionen durchzuführen, wobei eine erste Akquisition bei Einstellung eines ersten Coronastroms durchgeführt wird, gefolgt von einer zweiten Akquisition bei einer zweiten Coronastromeinstellung. Der herkömmliche Ansatz resultiert daher entweder in Ionensignalen, die nicht maximiert sind (wenn eine einzige Akquisition bei einem Kompromißcoronastrom durchgeführt wird) oder alternativ in einer Verdopplung der Gesamtanalysezeit und des Probenverbrauchs (wenn zwei separate Akquisitionen bei unterschielichen Coronaströmen durchgeführt werden).

2 zeigt die Ergebnisse eines Vierkanal-Mehrfachreaktionsüberwachungs-Experiments ("MRM"), das unter Verwendung einer herkömmlichen APCI-Ionenquelle und eines Dreifach-Quadrupol-Massenspektrometers durchgeführt wurde. Insbesondere zeigt 2 eine Überlagerung bzw. Überlappung von den Ionensignalen, die aus zwei unterschiedlichen Akquisitionen erhalten wurden, bei denen eine Mischung umfassend Verapamil, Corticosteron, Hydroxyprogesteron und Resperin unter Verwendung einer Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie ("LCMS") analysiert wurde.

Wie Fachleute wissen, wird in einem MRM-Experiment zunächst ein erster Massenfilter (bspw. ein Quadrupol-Stabsatzmassenfilter) eingestellt, um Elternionen bzw. Ausgangsionen, die ein bestimmtes (spezifisches) Masse-Ladungs-Verhältnis aufweisen, zu transmittieren. Die ausgewählten Ausgangsionen mit einem bestimmten Masse-Ladungs-Verhältnis werden dann in eine Kollisions-oder Fragmentationszelle eingeführt, in der die Ausgangsionen bei der Verwendung in Tochterionen oder Fragementionen fragmentiert werden. Ein weiterer Massenfilter (bspw. Quadrupol-Stabsatzmassenfilter) stromabwärts der Kollisions- oder Fragmentationszelle wird dann angeordnet bzw. ausgebildet, um Tochterionen oder Fragementionen mit einem bestimmten (spezifischen) Masse-Ladungs-Verhältnis zu transmittieren. In diesen und den folgenden beschriebenen MRM-Experimenten wurden Verapamil-Ausgangsionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 455,1 durch den ersten Massenfilter transmittiert, und in einer Kollisionszelle oder Fragmentationszelle fragmentiert. Tochterionen oder Fragementionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 165,1 wurden angeordnet bzw. ausgebildet, um von dem zweiten Massenfilter transmittiert zu werden. Corticosteron-Ausgangsionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 347,1 wurden durch den ersten Massenfilter transmittiert und wurden in der Kollisionszelle oder Fragmentationszelle fragmentiert. Tochterionen oder Fragmentionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 329,1 wurden dann eingerichtet, um durch den zweiten Massenfilter transmittiert zu werden. Hydroxyprogesteron-Ausgangsionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 331,1 wurden durch den ersten Massenfilter transmittiert und in der Kollisions- oder Fragmentionszelle fragmentiert. Tochterionen oder Fragementionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 109,1 wurden eingerichtet, um durch den zweiten Massenfilter transmittiert zu werden. Schließlich wurden Reserpin-Ausgangsionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 609,1 durch den ersten Massenfilter transmittiert und in der Kollisionszelle oder Fragmentationszelle fragmentiert. Tochterionen oder Fragmentionen mit einem Masse-Ladungs-Verhältnis von 195,1 wurden eingerichtet, um durch den zweiten Massenfilter transmittiert zu werden.

Ein erster experimenteller Lauf bzw. eine erste Akquisition wurde über einen Zeitraum von 20 Minuten (einschl. Säulengleichgewicht) durchführt, wobei während dieser Zeit die vier Analyte innerhalb einer Zeit von 7 Minuten elutierten, und wobei ein Strom von 0,2 &mgr;A auf die Coronanadel aufgebracht wurde. Ein zweiter experimenteller Lauf bzw. eine zweite Akquisition wurde dann anschließend über einen weiteren Zeitraum von 20 Minuten (einschl. Säulengleichgewicht) durchgeführt, wobei wiederum die vier Analyte innerhalb eines Zeitraums von 7 Minuten elutierten, wobei jedoch ein Strom von 5 &mgr;A auf die Coronanadel aufgebracht wurde. Die Analyte, in der Reihenfolge der Elutierung, waren Verapamil, Corticosteron, Hydroxyprogesteron, schließlich gefolgt von Reserpin. Verapamil und Reserpin sind hochpolare Moleküle, während Corticosteron und Hydroxyprogesteron moderatpolare Moleküle sind.

Wie aus 2 ersichtlich ist die Differenz in der resultierenden Ionensignalintensität, die für zwei separate experimentelle Läufe oder Akquisitionen festgestellt bzw. detektiert wird, relativ groß, insbesondere für das relativ hochpolare Analyt Verapamil.

Es ist ebenfalls aus 2 ersichtlich, daß mit einer Erhöhung des auf die Coronanadel aufgebrachten Stromes in dem zweiten experimentellen Lauf bzw. der zweiten Akquisition von 0,2 &mgr;A auf 5 &mgr;A die Ionensignalintensität für die relativ hochpolaren Analyte Verapamil und Resperpin signifikant abnahm, während die Ionensignalintensität für die niedrigpolaren bis moderatpolaren Analyte Corticosteron und Hydroxyprogesteron zunahm.

In Gegensatz zum herkömmlichen Ansatz, bei dem der Strom, der auf die Coronanadel aufgebracht wird, während eines experimentellen Laufs oder einer Akquisition konstant bleibt, wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Strom oder die Spannung, der bzw. die auf die Coronanadel einer Ionenquelle gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebracht wird, vorzugsweise periodisch zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Werten während eines einzigen experimentellen Laufs bzw. einer einzigen Akquisition umgeschaltet bzw. hin- und hergeschaltet oder verändert. Dies ermöglicht eine ausreichend hohe Ionensignalintensität für alle Analyte in einer Probe, so daß diese in einen einzigen experimentellen Lauf oder einer einzigen Akquisition erhalten werden können, unabhängig davon, ob die Analyte in der Probe niedrigpolar/moderatpolar oder hochpolar sind. Die Schaltung des auf die Coronanadel aufgebrachten Stroms bzw. der Spannung zwischen zwei oder mehr Werten ergibt zwei oder mehr Datensätze für die Probe während eines einzigen experimentellen Laufs bzw. einer einzigen Akquisition. Die zwei oder mehr Datensätze ermöglichen ferner den Erhalt von Informationen bzgl. der ionischen oder polaren Natur jedes Analyts in der Probe, was vorteilhaft bei der Identifizierung des Analyts sein kann.

3 zeigt die Ergebnisse eines Vierkanal-MRM-Expermiments, das lediglich die allgemeine Zweckmäßigkeit des bevorzugten Verfahren des Schaltens des Coronastromes zwischen zwei oder mehr unterschiedlichen Pegeln bzw. Niveaus während eines einzigen experimentellen Laufs oder einer einzigen Akquisition darstellen soll.

Das MRM-Experiment wurde durch individuelle Infusion von Verapamil, Corticosteron, Hydroxyprogesteron und Reserpin in den Mobilphasenfluß ausgeführt, d.h. ein LCMS-Experiment wurde nicht ausgeführt, sondern vier separate Analytlösungen wurden sequentiell bzw. nacheinander eingeführt, von einer Spritzenpumpe zu dem kontinuierlichen Fluß von einer separaten Pumpe. Der Fluß bzw. Strom wurde dann auf eine APCI-Ionenquelle gegeben. Der Coronastrom wurde während einer Akquisition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwischen zwei Modi bzw. Betriebszuständen geschaltet.

Vier Übergangskanäle (MS/MS) wurden verwendet, einer für jede Probe. Eine Verweilzeit von 100 ms wurde für jeden Kanal verwendet, d.h. eine Probe eines individuellen Kanals wurde während eines Fensters von 100 ms abgetastet. Eine Zwischenkanalverzögerung von 50 ms wurde aufrecht erhalten, bevor der nächste Kanal abgetastet wurde. Die vier Kanäle wurden daher individuell über einen Zeitraum von 0,55 sek. (einschl. Zwischenkanalverzögerungen) abgetastet, wobei während dieser Zeit der auf die Coronanadel aufgebrachte Strom auf 0,2 &mgr;A gehalten wurde. Nach dem Abtasten der vier Kanäle, wobei während dieser Zeit der Coronastrom auf 0,2 &mgr;A gehalten wurde, wurde der Strom auf 5 &mgr;A geschaltet. Die vier Kanäle wurden dann individuell für eine Verweilzeit von 100 ms mit 50 ms Zwischenkanalverzögerung, wie oben, abgetastet. In diesem Experiment wurde, um dem Coronastrom genug Zeit zu geben, um von 0,2 &mgr;A auf 5 &mgr;A anzusteigen, eine 5-sekündige Zwischenabtastverzögerung eingeführt, um ausreichend Zeit dafür zur Verfügung zu stellen, daß der Coronastrom umgeschaltet und die Ionenquelle stabilisiert wurde. Eine 5-sekündige Zwischenabtastverzögerung wurde in ähnlicher Weise eingeführt, um das Zurückschalten des Coronastroms von 5 &mgr;A auf 0,2 &mgr;A zu ermöglichen. Der Datenakquisitionszyklus in diesem speziellen Beispiel betrug daher 11,1 sek., und der Datenakquisitionszyklus wurde über eine Zeitdauer von 30 min wiederholt.

4 zeigt ein Zeitdiagramm bzw. Zeitsteuerungsdiagramm für den Strom, der auf die Coronanadel einer Ionenquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebracht wurde. 4 zeigt in größerem Detail, wie der Coronastrom als Funktion der Zeit verändert wurde. Während einer Zwischenabtastverzögerung ISD wird der Coronastrom innerhalb einer Zeit ts geschaltet. Sobald der Coronastrom geschaltet ist, wird am Ende der Zwischenabtastverzögerung ISD ein erster Kanal während einer ersten Verweilzeit (DWELL1) abgetastet, gefolgt von einer Zwischenkanalverzögerung ICD. Ein zweiter Kanal wird dann während einer zweiten Verweilzeit (DWELL2) abgetastet, gefolgt von einer Zwischenkanalverzögerung ICD. Ein dritter Kanal wird dann während einer dritten Verweilzeit (DWELL3) abgetastet, gefolgt von einer Zwischenkanalverzögerung ICD. Ein vierter Kanal wird dann während einer vierten Verweilzeit (DWELL4) abgetastet. Der Coronastrom wird dann während einer nachfolgenden Zwischenabtastverzögerung ISD geschaltet.

Wie wiederum unter Bezugnahme auf 3 ersichtlich, erbrachte das einzige Experiment gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im wesentlichen die gleiche Information, die gemäß dem herkömmlichen Ansatz erhalten wurde, wobei dort zwei separate nachfolgende experimentelle Läufe bzw. Akquisitionen ausgeführt wurden (s. 2). Wie mit den in 2 gezeigten Daten wurde beobachtet, daß die Ionensignalintensitäten, die für die relativ hochpolaren Analyte Verapamil und Reserpin festgestellt wurden, am höchsten waren, wenn ein relativ kleiner Strom (d.h. 0,2 &mgr;A) auf die Coronanadel aufgebracht wurden, während die Ionensignalintensitäten für die niedrigpolaren bis moderatpolaren Analyte Corticosteron und Hydroxyprogesteron am höchsten waren, wenn ein relativ hoher Strom (d.h. 5 &mgr;A) auf die Coronanadel aufgebracht wurde. Somit kann eine ausreichend hohe Ionensignalintensität für sämtliche Analyte in der Probe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten werden, unabhängig von der Polarität der Analyte, wobei hierfür lediglich ein experimenteller Lauf benötigt wird.

Es wird erkannt, daß eine 5-sekündige Zwischenabtastverzögerungszeit, wie sie in dem oben unter Bezugname auf 3 beschriebenen Experiment verwendet wurde, im allgemeinen zu langsam ist für Applikationen, wie etwas eine Flüssigchromatrographie-Massenspektrometrie ("LC/MS") bzw. Anwendungen einer derartigen Spektrometrie, wo eine ausreichende Anzahl von Datenpunkten über eine bzw. jede Elutierungsspitze benötigt wird. Daher sollte, um eine ausreichende Anzahl von Datenpunkten über eine Elutierungsspitze bei Verwendung von Flüssigchromatrographie-Massenspektrometrie ("LC/MS") zu erhalten, die Zwischenabtastverzögerungszeit (d.h. die Zeit während der der Coronastrom geschaltet wird und während der vorzugsweise keine Daten aufgenommen und/oder verwendet werden) idealerweise reduziert werden, so dass sie so kurz wie möglich ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Zwischenabtastverzögerung ≤ 200 ms sein. Gemäß besonders bevorzugter Ausführungsformen kann die Zwischenabtastverzögerung etwa 20 bis 30 ms betragen.

5 zeigt die Ergebnisse des Versuchs, den Coronastrom einer herkömmlichen APCI-Ionenquelle zu schalten, während ein LC/MS-MRM-Experiment ähnlich wie das, das oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde (oder ähnlich dem MRM-Experiment, das oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde) durchgeführt wird, jedoch mit einer signifikant reduzierten Zwischenabtastverzögerung von nur 200 ms (gegenüber 5 s). Die Verweilzeit für jeden Kanal wurde bei 100 ms beibehalten, und die Zwischenkanalverzögerung wurde in ähnlicher Weise auf 50 ms gehalten. Aus 5 wird deutlich, daß sämtliche der oben dargestellten Vorteile, die durch Alternieren des Stroms, der auf die Coronanadel gemäß der bevorzugten Ausführungsform angewendet wurde, verloren sind. Ferner deuten die Ionensignalintensitäten an, daß die Ionenquelle sich verhält, als ob sie in einem Hochstrommodus ist, unabhängig von dem auf die Coronanadel aufgebrachten Strom (d.h., die Ionensignalintensitäten sind ähnlich den Ergebnissen, die in 2 für einen Coronastrom von 5 &mgr;A zeigt sind). Es wird angenommen, daß die Leistungsversorgung der herkömmlichen APCI-Ionenquelle, die zum Erhalt der in 5 dargestellten Daten verwendet wurde, nicht in der Lage war, ausreichend schnell auf ein so schnelles Umschalten zu reagieren. Es wird daher angenommen, daß aktuelle, herkömmliche APCI-Ionenquellen nicht gemäß der bevorzugten Ausführungsform betrieben werden können.

6 zeigte eine Ionenquelle für eine chemische Ionisation unter Atmosphärendruck gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ionenquelle weist ein Rohr 1 auf, daß vorzugsweise erwärmt ist, sowie eine Coronanadel oder einen Stift 2. Die Coronanadel bzw. der Stift 2 ist vorzugsweise in einem Einschluß oder Gehäuse relativ kleinen Volumens angeordnet, worin auch der Ausgang des erwärmten Rohres 1 aufgenommen ist. Das Gehäuse weist einen Gasausgangskanal 3 auf, der vorzugsweise gegenüber der Coronanadel oder dem Stift 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 7 umschließt vorzugsweise direkt den Coronastift bzw. die Coronanadel 2, dies im Gegensatz zur herkömmlichen APCI-Ionenquelle mit offener Geometrie. Sobald Analytionen innerhalb des Gehäuses 7 gebildet sind, treten diese vorzugsweise über den Auslaßkanal 3 aus, und bewegen sich im allgemeinen in Richtung der Ionenabtastöffnung 5 eines Massenspektrometers. Wenigstens einige Ionen werden vorzugsweise durch den Ionenabtastkonus 4 eines Massenspektrometers mittels eines Gasstromes gezogen. Zusätzlich kann eine Schieberelektrode 6 vorgesehen sein, wobei eine auf die Schieberelektrode angewendete bzw. aufgebrachte Spannung ein elektrisches Feld erzeugt, das das Schieben oder Ziehen von Ionen durch den Ionenabtastkonus 4 unterstützt. Die Schieberelektrode 6 ist vorzugsweise gegenüber einer Ionenabtastöffnung 5 des Ionenabtastkonus 4 angeordnet.

Eine flüssige Probe bzw. eine Flüssigprobe aus einem Chromatographiesystem tritt vorzugsweise in das erwärmte Rohr ein, und wird vorzugsweise mittels eines Hochgeschwindigkeitsstromes eines Gases, wie etwa Stickstoff, zu Tröpfchen vernebelt bzw. nebulisiert. Die sich ergebenden Tröpfchen umfassen vorzugsweise Mobilphasenlösungsmittel und – Analyte. Die Mobilphasen- Lösungsmittel und Analyte werden vorzugsweise in dem erwärmten Rohr 1 erwärmt und in die Gasphase umgewandelt.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Ionenquelle mit offener Geometrie hat der Gasstrom, der aus dem erwärmten Rohr 1 gemäß der in 6 dargestellten Ausführungsform aus dem erwärmten Rohr austritt, nicht die Möglichkeit, einfach direkt in die Region um die Ionenabtastöffnung 5 vorzudringen. Vielmehr ist bzw. wird der Gasstrom, der aus dem erwärmten Rohr austritt, innerhalb des Gehäuses 7 zurückgehalten, wodurch im wesentlichen eine begrenzten Fluß- bzw. Stromregion in der unmittelbaren Nachbarschaft der Coronanadel oder des -stifts 2 gebildet wird. Es ist zu erwarten, daß der Gasstrom in der beschränkten Stromregion innerhalb des Gehäuses, die die Region ist, in der Ionen-Molekül-Reaktionen vorzugsweise zwischen Reagenzionen und Analytmolekülen in der mobilen Phase stattfinden, relativ turbulent ist. Wenn ein Strom auf die Coronanadel oder den Stift 2 aufgebracht wird, werden in der Nachbarschaft bzw. Nähe der Coronanadel oder des Stiftes 2 aufgrund einer Coronaentladung Reagenzionen erzeugt. Diese Reagenzionen Wechselwirken dann mit Analytmolekülen, die aus dem erwärmten Rohr 1 austreten, wodurch geladene Spezien auf die Analytmoleküle zur Bildung von Analytionen übertragen werden.

Die Analytionen, die innerhalb der Ionenquelle zusammen mit Gas gebildet werden, treten dann über den Gasauslaßkanal 3aus der Ionenquelle aus. Die Ionen und das Gas treten vorzugsweise aus dem Gas aus und expandieren in eine Region, die der Ionenabtastöffnung 5 unmittelbar benachbart ist. Es wird angenommen, daß Reagenzionen, die in der Nachbarschaft der Coronanadel oder des Stifts 2 in dem eingeschlossenen Raum an dem Ausgang des erwärmten Rohres 1 gebildet werden, vorteilhafterweise relativ schnell aus dem Stromweg von eintretenden Analytmaterial durch den relativ hohen Gasfluß verschoben bzw. entfernt werden. Dies kann den negativen Effekt vermindern, den eine hohe Konzentration von Reagenzionen auf die Übertragung von Analytionen eines hochpolaren Analytmaterials hat.

Bei dieser Ausführungsform strömen das Gas und die Ionen, die aus der Ionenquelle über den Auslaßkanal 3 austreten, in Richtung der Ionenabtastöffnung 5 eines Massenspektrometers. Die Ionen werden vorzugsweise durch den Gasstrom in das Massenspektrometer gezogen. Zusätzlich kann eine Schieberelektrode 6 optional im wesentlichen gegenüber der Ionenabtastöffnung 5 vorgesehen sein, um bei der Verwendung ein elektrisches Feld vorzugsweise im rechten Winkel zu dem allgemeinen Strom von Ionen und Gas, die aus dem Auslaßkanal 3 austreten, bereitzustellen. Das elektrische Feld lenkt vorzugsweise wenigstens einige der Ionen im und durch die Ionenabtastöffnung 5 des Ionenabtastkonus 4 und erhöht somit die Ionentransmissionseffizienz in das Massenspektrometer. Stromabwärts der Ionenabtastöffnung 5 tritt Gas in eine erste Vakuumstufe des Massenspektrometers ein, und expandiert dann vorzugsweise in das Volumen einer äußerer Quelleneinschließung, die eine Auslaßöffnung umfaßt. Der oben beschriebene Prozeß der Ionenerzeugung und- transmission, der in der Ionenquelle stattfindet, findet vorzugsweise bei oder nahe Atmosphärendruck statt.

7 zeigt die Ionensignalintensität, die durch Widerholung des oben unter Bezugnahme auf 5 dargestellten LC/MS-MRM-Experiments erhalten wurde, wobei nun jedoch eine Ionenquelle gemäß der in 6 dargestellten Ausführungsform verwendet wurde, wobei der Coronastift bzw. die Coronanadel 2 in einem Gehäuse eingeschlossen ist. Der Coronastrom wurde alternierend zwischen 0,2 &mgr;A und 5 &mgr;A geschaltet. Eine Zwischenabtastverzögerung von 200 ms, eine Verweilzeit von 100 ms und eine Zwischenkanalverzögerung von 50 ms wurden verwendet. Wenn dieses Experiment unter Verwendung einer herkömmlichen APCI-Ionenquelle durchgeführt wurde, zeigen die in 5 dargestellten Ergebnisse an, daß eine Zwischenabtastverzögerung von 200 ms zu kurz für eine Reaktion bzw. ein Ansprechen einer herkömmlichen APCI-Ionenquelle war. Es wird jedoch durch einen Vergleich der 5 und 7 deutlich, daß im Gegensatz zu einer herkömmlichen Ionenquelle, wenn der Strom, der auf die Coronanadel oder den Stift 2 der in 6 dargestellten Ionenquelle aufgebracht wurde, zwischen zwei unterschiedlichen Werten mit einer relativ schnellen Rate bzw. Frequenz alterniert wurde, die maximale Ionensignalintensität, die für die relativ hochpolaren Analyte Verapamil und Reserpin festgestellt wurde, merklich anstieg, wenn der Coronastrom klein war (bspw. 0,2 &mgr;A). Eine Analyse der ausgewählten Ionenchromatographen für jedes der Analyte zeigt eine maximale Signalverbesserung von etwas 350% für Verapamil und etwa 50% für Reserpin verglichen mit der Ionensignalintensität, die unter Verwendung einer in 5 gezeigten Ionenquelle mit herkömmlicher offener Geometrie erhalten wurde. Die maximalen Ionensignalreaktionen für die niedrigpolaren und moderatpolaren Analyte Corticosteron und Hydroxyprogesteron waren im wesentlichen die gleichen wie bei der Verwendung einer herkömmlichen APCI-Ionenquelle, d.h. kein Signalverlust wurde für niedrigpolare bis moderatpolare Analyte beobachtet.

Es wird deutlich, daß die in 6 dargestellte Ionenquelle eine wesentlich kürzere Reaktionszeit bezüglich Änderungen in dem Strom, der auf die Coronanadel oder den Stift 2 aufgebracht wird, verglichen mit einer herkömmlichen Ionenquelle hat. Die in 6 dargestellte Ionenquelle ermöglicht eine Optimierung der Ionensignalintensität sowohl für relativ hochpolare als auch niedrig- bis moderatpolare Analyte, dies in einer einzigen Akquisition, wobei auch eine schnelle (d.h. kurze) Zwischenabtastverzögerung ermöglicht wird, die in vorteilhafterweise ermöglicht, die Ionenquelle auch für LC/MS-Anwendungen zu verwenden.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Coronanadel oder der Stift 2 nicht direkt innerhalb eines Gehäuses eingeschlossen war. Eine neue, schnell schaltende Stromversorgung wurde vorzugsweise verwendet, um den Strom, der auf die Coronanadel oder den. Stift 2 aufgebracht wurde, in geeignet schneller Weise zu schalten.

9 zeigt die Ionensignalintensität, die durch Wiederholung des oben unter Bezugnahme auf 5 dargestellten LC/MS-MRM-Experiments erhalten wurde, unter Verwendung einer Ionenquelle, wie sie in 8 gezeigt ist, und wobei eine schnell schaltende bzw. umschaltende Coronastromleistungsversorgung verwendet wurde. Der Coronastrom wurde alternierend zwischen 0,2 &mgr;A und 5 &mgr;A geschaltet. Eine Zwischenabtastverzögerung von 200 ms, eine Verweilzeit von 100 ms und eine Zwischenkanalverzögerung von 50 ms wurden verwendet. Wenn der auf die Coronanadel oder den Stift 2 der in 8 dargestellten Ionenquelle aufgebrachte Strom zwischen zwei unterschiedlichen Werten mit einer relativ schnellen Rate bzw. Frequenz geschaltet wurde, stieg die maximale Ionensignalintensität, die für die relativ hochpolaren Analyte Verapamil und Reserpin festegestellt wurde, signifikant an, wenn der Coronastrom vom hohen Pegel (bspw. 5 &mgr;A) auf den niedrigen Pegel (bspw. 0,2 &mgr;A) geschaltet wurde. 9 zeigt, daß im wesentlichen die gleiche Wirksamkeit bzw. Leistungsfähigkeit wie sie in 2 gezeigt ist, erhalten wurde, wobei vorteilhafterweise nur ein einziger experimenteller Lauf oder eine einzige Akquisiton benötigt wurden.

Die in 8 dargestellte Ionenquelle ermöglicht daher eine Optimierung der Ionensignalintensität sowohl für relativ hochpolare als auch niedrig -bzw. moderatpolare Analyte in einer einzigen Akquisition, wobei gleichzeitig eine schnelle (d.h. kurze) Zwischenabtastverzögerung möglich ist, wie im allgemeinen für LC/MS-Anwendungen wünschenswert ist.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Ionenquellen können Probentypinformationen, wie etwa Analytpolarität und optimierte Feststellung sämtlicher Analyttypen in einer einzigen Flüssigchromatographie-Massenspektral-Analyse ("LC/MS") erhalten werden, dies unter Verwendung einer Ionenquelle, wie sie entweder in 6 oder 8 gezeigt ist, und gemäß der bevorzugten Ausführungsform betrieben wird. Ferner kann eine Datenakquisition mit einem kleinen Probenverbrauch und kurzen Analysezeiten erreicht werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der auf die Coronanadel oder den Stift 2 aufgebrachte Strom auf einer Zeitskala von etwa 20 ms geschaltet werden (d.h. ts, wie in 4 gezeigt, beträgt etwa 20 ms). Entsprechend kann die Zwischenabtastverzögerung weiter von 200 ms auf bspw. 25 bis 30 ms verkürzt werden. Es ist ebenfalls denkbar, daß der Coronastrom auf einer noch schnelleren Zeitskala (bspw. < 10 ms) unter Verwendung von sehr schnellen Stromschaltungsversorgungen geschaltet wird.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform oben unter Bezugnahme auf die Schaltung des Coronastroms zwischen lediglich zwei Strom- oder Spannungsniveaus beschrieben wurde, ist ebenfalls denkbar, daß gemäß weniger bevorzugten Ausführungsformen der Coronastrom oder die Coronaspannung zwischen 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr als 10 unterschiedlichen Niveaus während eines experimentellen Laufs oder einer Akquisition geschaltet werden kann.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, daß verschiedene Änderungen in der Form und in Details gemacht werden können, ohne den Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen umrissen ist, zu verlassen.


Anspruch[de]
Verfahren zur Massenspektrometrie mit folgenden Schritten:

– Bereitstellen einer Ionenquelle mit einer Entladungsvorrichtung;

– Umschalten des Stroms, der auf die Entladungsvorrichtung gegeben wird, wenigstens n mal während einer Akquisition zwischen einem ersten Modus, bei dem ein erster Strom größer Null auf die Entladungsvorrichtung gegeben wird, und einem zweiten Modus, bei dem ein zweiter von dem ersten unterschiedlicher Strom größer Null auf die Entladungsvorrichtung gegeben wird, wobei n ≥ 1;

– Durchführen einer Massenanalyse zum Erhalt von massenanalysierten Daten sowohl in dem ersten Modus als auch in dem zweiten Modus, wobei in einer Zwischenabtastverzögerungszeit während des Schaltens der Entladungsvorrichtung von dem ersten Modus in den zweiten Modus massenanalysierte Daten nicht erhalten oder nicht verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Ionenquelle eine Atmosphärendruck-Ionisations-Ionenquelle bereitgestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei als Ionenquelle eine Quelle für eine chemische Ionisation unter Atmosphärendruck bereitgestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei als Entladungsvorrichtung eine Coronaentladungsvorrichtung bereitgestellt wird. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Coronaentladungsvorrichtung eine Coronanadel oder einen – stift aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ferner eine Sprühvorrichtung zum Sprühen einer Probe und zum Bewirken, dass die Probe Tröpfchen bildet, bereitgestellt wird. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem ferner ein nebulisierendes Gas zur Vernebelung der Tröpfchen bereitgestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ferner die Ionenquelle mit einem Gaschromatographen gekoppelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ferner die Ionenquelle mit einem Flüssigchromatographen gekoppelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem ferner ein Massenanalysator bereitgestellt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: i) Flugzeit-Massenanalysator; (ii) Quadrupol-Massenanalysator; (iii) Penning-Massenanalysator; (iv) Fouriertransformations-Ionenzyclotron-Resonanz-Massenanalysator („FTICR"); (v) 2D oder Linear-Quadrupol-Ionenfalle; (vi) Paul- oder 3D-Quadrupol-Ionenfalle; (vii) Magnetsektor-Massenanalysator.






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