一种温控解吸电喷雾离子源

1.本发明涉及质谱分析技术领域，具体而言，涉及一种新型温控解吸电喷雾离子源。


背景技术：

2.质谱仪是一种高精尖且具有强大的定性定量能力的科学仪器，现已广泛的应用到各领域。其主要组成部分包括离子源、真空系统、离子传输系统、质量分析器以及信号检测器等。质谱实验成功的核心之一就是需要产生有效的气相离子，因此，发展多维度、多功能以及适用性强的质谱离子源是一项十分重要的工作。
3.解吸电喷雾电离源(desorption electrospray ionization, desi)是一种环境(ambient)电离源，其特征在于气相离子在质谱仪外形成，无需或很少进行样品制备的一种电离形式。其电离的原理为：初级带电微液滴是由电及声波喷雾电离(electrosonic spray ionization, essi)形成，初级带电微液滴在雾化气和静电场高压的辅助下撞击到样品表面，带电微滴与样品相互作用导致分析物电离，二次带电的分析物离子被高速液滴撞击后溅射进入气相；同时由于雾化气的吹扫和干燥作用 ,含有分析物的带电液滴发生去溶剂化，并沿大气压下的离子传输管迁移，进入质谱前端的毛细管，然后被质谱仪的检测器检测。由于desi离子源能够在环境条件下直接电离感兴趣的分析物，极大地推进了质谱在各领域的应用。近几年随着温控质谱的概念提出，我们可以使用质谱技术在温度的维度去监测液体中生物大分子构象的稳定性。目前国际上研发的温控质谱离子源主要是基于电喷雾电离技术(electron spray ionization, esi)。液体样品中生物大分子处于一个静电场高压环境下，与处在机体细胞原始(native)环境下的生物大分子有很大的区别，即忽视了静电高压对于溶液生物大分子稳定性的影响。因此，质谱离子源技术的选择对于研究溶液生物大分子稳定性十分重要。我们常使用的desi离子源就能实现在常温常压分析样本，这是其主要优势之一。而desi离子源在发明之初不适用于直接分析液体样品，主要原因是液体样品会被高速雾化气体从表面吹走（即液体飞溅），导致产生的离子信号即使有也不会持续太久。故此，一种新的desi离子源直接分析表面液体样品的方法被提出。通过新增一条样品液路，由注射泵连续不断的将液体样品输送到解吸区域，这样可以克服液体飞溅问题。新增的样品液体不需要加高压，实现了在常温常压对液体样品进行分析。而目前的desi离子源，不论是商业化的或是自搭的暂时都没有配备温控模块，导致无法研究温度维度对溶液中生物大分子稳定性的影响，从而限制了desi离子源的应用范围。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术的不足，本发明提出一种新型温控解吸电喷雾离子源。该温控解吸电喷雾离子源中，由desi离子源提供初级带电离子，液体样品由注射泵引入二氧化硅毛细管，不施加高压，样品前处理少、液体样本在进入质谱前产生带电离子，即减少盐进入质谱，质谱抗盐能力强且能进行原位检测；通过温控模块实现对液体样品的温度快速变换和精确调控。本发明的离子源采用产生带电微液滴的为一路，液体样本单独一路的desi离
子源，液体样本在常温常压即可以进行质谱分析，可以克服esi源施加几千伏的高压下可能对液体溶液中生物大分子结构的影响，在更温和的条件下更精准的监测液体样品中的生物大分子的动态变化； 本发明在desi离子源的基础上引入温控模块后，能拓展其应用范围，实现了在温度维度下监测液体样品中的生物大分子的动态变化的目的。
5.本发明的技术方案具体介绍如下。
6.一种温控解吸电喷雾离子源，其包括解吸电喷雾电离源desi和液体样品输送系统，解吸电喷雾电离源包括电喷雾毛细管和通雾化气的不锈钢管，desi离子源用于产生高速带电微液滴，液体样品输送系统包括二氧化硅毛细管和样品注射泵，二氧化硅毛细管和样品注射泵相连用于连续输送液体样品；工作时，带电微液滴与液体样品发生相互作用，再进入质谱仪的质量分析器，其特征在于，还包括用于对液体样品输送系统进行温度调节的温控模块。
7.本发明中，温控模块包括本体，本体为中空结构，本体内水平安装套管，二氧化硅毛细管部分嵌在套管内，尖端部分伸到套管外，本体的下方依次设置tec片和水冷装置。
8.本发明中，二氧化硅毛细管的位置靠近设置热电偶，热电偶和温度控制器相连以实现二氧化硅毛细管的温度的反馈控制。
9.本发明中，水冷装置采用铝制材质制成，其包括长方体结构的水冷本体，水冷本体上设置进水口和出水口，工作时，进水口和出水口分别通过管路和循环水泵的进水口和排水口相连。
10.本发明中，工作时，温控模块通过紧固件固定在升降台的隔热板上。
11.本发明中，desi离子源产生高速带电微液滴，射向样本区域以电离液体中的样本；液体样品输送系统将液体样本源源不断的输送到解吸电离区域；温控模块对液体样本中的物质进行快速变温及精准控温。温控模块可以采用任意且有效的装置与desi源进行组合；液体样品输送系统二氧化硅毛细管处于温控模块内的尺寸需满足样本变温时间。和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的新型温控desi离子源将desi离子源和温控模块进行了合理的组合，结构简单且适用性强；液体样品不施加高电压、前处理简单、质谱抗盐能力强且能进行原位检测；温控模块可以实现对液体样品温度快速变换、精确调控以及变换跨度大等功能。实现了在温度维度下以更温和的条件监测液体样品中的生物大分子的动态变化。
附图说明
12.图1为本发明实施例的结构示意图。
13.图2为本发明温控模块本体的俯视图。
14.附图标记为：电喷雾毛细管，2-不锈钢管，3-本体，4-套管，5-二氧化硅毛细管，6-热电偶，7-tec，8-水冷装置，9-水冷装置进水口，10水冷装置出水口，11-隔热板，12-紧固件。
具体实施方式
15.下面结合各附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
16.如图1-图2所示，本发明的实施例中提供了一种新型温控解吸电喷雾离子源。该新型离子源包括desi离子源、液体样品输送系统及温控模块。desi离子源包括电喷雾毛细管1以及通雾化气的不锈钢管2；电喷雾毛细管1与注射泵相连，用于传输溶剂溶液，并与高压电源接触相连。此外，电喷雾毛细管1被不锈钢管2套住，并且其尖端伸出不锈钢管2外。温控模块包括本体3、tec(thermoelectric cooler，半导体致冷器)片6及水冷装置7，其中本体3采用高导热效率材料加工而成，可以采用紫铜或者其他高导热效率金属，其为卧式中空结构，其中间轴向安装套管4，套管4采用陶瓷或者铜材质，二氧化硅毛细管5嵌入套管4，尖端伸出套管4外，二氧化硅毛细管5与样品注射泵相连，用来传输样品，不需要施加高压。热电偶6靠近二氧化硅毛细管5设置，用于精准测定套管4内二氧化硅毛细管5的温度，同时与温度控制模块相连，实时进行温度反馈。tec片7紧贴于本体3下方，水冷装置8紧贴于tec片7下方，水冷装置8为铝制长方体结构，其一侧分别设置一个进水口9和一个出水口10，通过管路分别接到循环水泵上的进水口和排水口，tec片7与水冷装置8相互配合实现温度在-50-110℃温度范围内的快速升降。
17.实施例中，温控模块通过紧固件12固定，紧固件12是在本体3左右两侧同位置处加工一对螺丝孔洞，用两颗螺丝将整个温控模块固定在升降台的隔热板11上。
18.具体而言，本发明的新型温控desi离子源工作时，注射泵连续输送溶剂进入电喷雾毛细管1，雾化气以固定流速从储气钢瓶中进入不锈钢管2，同时在电喷雾毛细管1上施加高压，desi离子源即可正常工作；液体样品通过注射泵连续输送进入二氧化硅毛细管5，不施加电压，二氧化硅毛细管5嵌入套管4，尖端伸出套管4外；液体样品的温度由外置电路板控制tec片7直接加热本体3，水冷装置8的进水口9和出水口10的管路分别接到循环水泵上的进水口和排水口辅助本体3温度的稳定和快速降温。热电偶6靠近二氧化硅毛细管5设置，用于精准测定套管4内二氧化硅毛细管5的温度，同时与温度控制模块相连，实时进行温度反馈。
19.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种温控解吸电喷雾离子源，其包括解吸电喷雾电离源desi和液体样品输送系统，解吸电喷雾电离源包括电喷雾毛细管和通雾化气的不锈钢管，desi离子源用于产生高速带电微液滴，液体样品输送系统包括二氧化硅毛细管和样品注射泵，二氧化硅毛细管和样品注射泵相连用于连续输送液体样品；工作时，带电微液滴与液体样品发生相互作用，再进入质谱仪的质量分析器，其特征在于，还包括用于对液体样品输送系统进行温度调节的温控模块。2.根据权利要求1所述的温控解吸电喷雾离子源，其特征在于，温控模块包括本体，本体为中空结构，本体内水平安装套管，二氧化硅毛细管部分嵌在套管内，尖端部分伸到套管外，本体的下方依次设置tec片和水冷装置。3.根据权利要求2所述的温控解吸电喷雾离子源，其特征在于，二氧化硅毛细管位置靠近设置热电偶，热电偶和温度控制器相连以实现二氧化硅毛细管温度的反馈控制。4.根据权利要求2所述的温控解吸电喷雾离子源，其特征在于，本体采用包括紫铜在内的高导热材质，套管采用陶瓷或者铜材质。5.根据权利要求2所述的温控解吸电喷雾离子源，其特征在于，水冷装置采用铝制材质制成，其包括长方体结构的水冷本体，水冷本体上设置进水口和出水口，工作时，进水口和出水口分别通过管路和循环水泵的进水口和排水口相连。6.根据权利要求2所述的所述的温控解吸电喷雾离子源，其特征在于，工作时，温控模块通过紧固件固定在升降台的隔热板上。

技术总结
本发明属于质谱分析技术领域，具体为一种温控解吸电喷雾离子源。该温控解吸电喷雾离子源主要由解吸电喷雾离子源DESI、液体样品输送系统及温控模块构成。DESI离子源提供初级带电离子；液体样品由注射泵输送到二氧化硅毛细管中，不施加电压，样品前处理少、质谱抗盐能力强且能进行原位检测；温控模块可以实现对液体样品温度快速变换、精确调控以及变换跨度大等功能。本发明实现了在温度维度下以更温和的条件监测液体样品中的生物大分子的动态变化。监测液体样品中的生物大分子的动态变化。监测液体样品中的生物大分子的动态变化。


技术研发人员：岳磊 杨治渝 粟雯 王娜
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/13