Устройство электрораспыления хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов



Устройство электрораспыления хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов
Устройство электрораспыления хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов
Устройство электрораспыления хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов
Устройство электрораспыления хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов

 


Владельцы патента RU 2530783:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН) (RU)

Предлагаемое изобретение относится к области ион-дрейфовой и масс-спектрометрии и найдет широкое применение при решении аналитических задач органической и биоорганической химии, иммунологии, биотехнологии, криминалистике, протеомике, метаболомике и медицины, метабономики и посттрансляционной модификации. Устройство электрораспыления хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов выполнено в виде коаксиально расположенных капилляров, ориентированных вертикально. По внутреннему металлическому капилляру подается раствор, к этому же капилляру прикладывается напряжение от высоковольтного источника питания. С торца этого капилляра происходит электрораспыление вертикально вверх. Коаксиальный внешний капилляр имеет внутренний диаметр больше внешнего диаметра внутреннего капилляра. Излишки не распыленного раствора, стекающие по внешней стенке внутреннего капилляра, вместе с лабораторным воздухом откачиваются воздушным насосом через зазор между коаксиальными капиллярами. Техническим результатом является увеличение потока распыляемого раствора, монодисперсность микрокапель, отсутствие крупных не контролируемых капель, а следовательно, уменьшение шумов в регистрируемом спектре. 4 ил.

 

Изобретение относится к области ион-дрейфовой и масс-спектрометрии и найдет широкое применение при решении аналитических задач органической и биоорганической химии, иммунологии, биотехнологии, криминалистике, протеомике, метаболомике при ионизации исследуемых лабильных веществ методом «электроспрей». Метод «электроспрей» является одним из современных методов «мягкой» ионизации, который позволяет переводить в газовую фазу ионы исследуемых лабильных веществ, например, такие как пепетиды, белки, полинуклеотиды, лекарства, непосредственно из раствора. Однако у существующих устройств электрораспыления хроматографических потоков анализируемых веществ для источников ионов имеется ряд факторов, ограничивающих работоспособность источников ионов. Невозможность точного согласования потоков подаваемого в область распыления анализируемого раствора в широком диапазоне объемных скоростей (5 мкл/мин - 2000 мкл/мин) и его полного распыления с образованием ионов анализируемых веществ без наличия неиспарившихся микрокапель, поступающих в парогазовом потоке в источник ионов, приводят, как правило, к засорению и закупориванию входных диафрагм и транспортирующих систем из области атмосферного давления в высоковакуумную область анализатора ионов, зарядке их элементов, увеличению шумов и появлению ложных сигналов в регистрируемых спектрах.

Известны устройства электрораспыления анализируемых потоков растворов веществ [1, 2], где устройство электрораспыления, система транспортировки ионов источника и вход в анализатор ионов располагаются на одной оси. В этом случае в анализатор ионов попадают крупные капли, образующиеся из жидкости, скапливающейся на внешней стороне капилляра, с торца которого происходит эмиссия заряженных микрокапель, что связано с несогласованностью потоков поступающего и распыляемого раствора. Попадание крупных капель в транспортирующую систему источника ионов и в анализатор усложняет функционирование прибора и проведение анализа. Также известны устройства ортогонального электрораспыления анализируемого раствора относительно оси ввода заряженных частиц в систему транспортировки анализатора [3]. Такая ориентировка устройства электрораспыления позволяет избежать засорения или закупоривания входной диафрагмы системы транспортировки заряженных частиц в анализатор, так как при использовании такой геометрии расположения узла электрораспыления раствора большие капли по инерции, преимущественно пролетают мимо входа в анализатор.

Ближайшим из известных, выбранного в качестве прототипа, является устройство ортогонального электрораспыления [4]. Это устройство по сравнению с [1, 2] дополнено коаксиальным капилляром, по которому в зону существования факела распыленного раствора подается нагретый газ-испаритель. Нагретый газ испаритель предназначен для более эффективного испарения образовавшихся микрокапель и, соответственно, увеличения тока анализируемых ионов из раствора. Такое сочетание электрораспыления и стимулированного испарения микрокапель не влияет на существование больших капель, образовавшихся в результате нестационарности процесса распыления. В свою очередь, нестационарность процесса электрораспыления анализируемого раствора, в основном, связана с невозможностью согласовать поток распыляемого раствора с потоком раствора, поступающего в область распыления - мениск на торце металлического капилляра. Электрораспыление существенно зависит от проводимости распыляемого раствора - состава растворителя и концентрации анализируемого вещества, кроме того, все эти параметры влияют на величину поверхностного натяжения, а соответственно и на режим электрораспыления. Излишек раствора смачивает внешнюю сторону капилляра, где начинает накапливаться большая капля до тех пор, пока электрическое поле не преодолеет силу смачиваемости раствора и не оторвет ее от капилляра. Размер такой капли составляет 100-1000 мкм, что много больше размера капель (≥1 мкм), из которых удается извлечь ионы вещества. Такие гигантские капли существенно усложняют работу анализатора и приводят к искажению аналитической информации (спектров подвижности или масс-спектров). На фигуре 1 показан спектр ионной подвижности растворителя при использовании общепринятого устройства распыления в электроспрей ионизации с наличием микрокапель. По оси абсцисс - время развертки спектра (0 - 6000 мкс), по оси ординат - величина сигнала в мВ. Существенного увеличения тока анализируемых ионов, поступающих в анализатор, кратного увеличению потока распыленного раствора, не происходит из-за влияния объемного заряда в области распыления и экстракции ионов из микрокапель при нормальных условиях.

Задачей изобретения является устранение условий образования больших капель в области электрораспыления раствора при возможности увеличения потока и устранения шумов в регистрируемых спектрах, обусловленных крупными каплями.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве электрораспыление хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов, содержащих капилляр, в торце которого расположен мениск распыляемого раствора и коаксиально которому расположен внешний капилляр большего диаметра, входную диафрагму, торец капилляра с мениском распыляемого раствора ориентирован вертикально вверх, напротив торца в горизонтальной плоскости с наклоном расположен плоский противоэлектрод, электрически соединенный с входной диафрагмой системы транспортировки ионов анализатора, а коаксиальный зазор между капиллярами подключен к воздушному откачивающему насосу.

Заявляемое устройство электрораспыления хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов схематично представлено на фигуре 2. По внутреннему металлическому капилляру (1) подается раствор от жидкостного микронасоса (2). К этому же капилляру прикладывается напряжение от высоковольтного источника питания (3). Торец капилляра (1), с торца которого происходит электрораспыление, ориентирован вертикально вверх. Коаксиально к капилляру (1) расположен внешний диэлектрический капилляр (4) с внутренним диаметром большим внешнего диаметра капилляра (1). Излишки нераспыленного раствора, стекающие по внешней стенке капилляра (1), вместе с лабораторным воздухом откачиваются воздушным насосом (5) через зазор между коаксиальными капиллярами (1) и (4). Напротив торца внутреннего капилляра (1) в горизонтальной плоскости под углом к горизонту вниз расположен плоский противоэлектрод (6), электрически соединенный с входной диафрагмой (7) системы транспортировки ионов анализатора, создающие более симметричное электрическое поле для электрораспыления жидкости.

В целом отвод нераспыленной или сконденсировавшейся жидкости из области распыления и симметрия факела распыления позволяют получить микрокапли раствора в более узком диапазоне размеров (диаметров), что, в свою очередь, позволяет локализовать область экстракции ионов из раствора при нормальных условиях и эффективно транспортировать ионы в анализатор. На фигуре 3 показан спектр ионной подвижности растворителя при использовании предлагаемого устройства распыления в электроспрей ионизации в отсутствии микрокапель. По оси абсцисс - время развертки спектра (0-6000 мкс), по оси ординат - величина сигнала в мВ. На фигуре 4 показан масс-спектр резерпина, полученный с применением описанного устройства электрораспыления.

Источники информации

1. Александров М.Л., Галь Л.Н., Краснов Н.В., Николаев В.И., Павленко В.А., Шкуров В.А. Экстракция ионов из растворов при атмосферном давлении - метод масс-спектрометрического анализа биоорганических веществ.//ДАН, 1984, Т.277, №2. Физическая химия, с.379-383.

2. Tang X., Bruce J.E., Hill H.H. Characterizing electrospray ionization using atmospheric pressure ion mobility spectrometry// Anal.Chem., 2006, v.78, p.7751-7760.

3. Apffel J.A., Werlich M.H., Bertsch J.I., Goodly P.C. Ortogonal ion sampling for electrospray LC/MS. US patent: 5495108, date of patent Feb.27, 1996.

4. www.agilent.com (прототип).

Устройство электрораспыления хроматографических потоков анализируемых растворов веществ для источников ионов, включающее капилляр, в торце которого расположен мениск распыляемого раствора и коаксиально которому расположен внешний капилляр большего диаметра, входную диафрагму, отличающееся тем, что торец капилляра с мениском распыляемого раствора ориентирован вертикально вверх, напротив торца в горизонтальной плоскости с наклоном расположен плоский противоэлектрод, электрически соединенный с входной диафрагмой системы транспортировки ионов анализатора, а коаксиальный зазор между капиллярами подключен к воздушному откачивающему насосу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к инструментальным оптическим методам анализа. .

Изобретение относится к исследованию или анализу материалов путем определения их химических или физических свойств, конкретно путем разделения на составные части (компоненты) с использованием адсорбции и их масс-спектрометрического исследования.

Изобретение относится к области медицины, а точнее к клинической химии, в частности к способам оценки уровня содержания эндогенных стероидов в организме. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для анализа газов живого организма. .

Изобретение относится к биоинформационным методам идентификации белков и пептидов по геномным базам данных. .

Изобретение относится к способу и может быть использовано для хромато-масс-спектрометрической идентификации контролируемых токсичных химикатов в сложных многокомпонентных смесях.

Изобретение относится к области разработки способа установления состава природного материала путем разделения жидкостей, полученных в результате пробоподготовки, методом газовой хроматографии.

Изобретение относится к масс-спектроскопии а более конкретно к квадрупольным масс-анализаторам. .

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способу подготовки проб для определения содержания элементов и их изотопов в углеводородных, минеральных и синтетических, в частности вакуумных маслах, нефтепродуктах и горюче-смазочных материалах.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к масс-спектрометрии, к способам осуществления дейтеро-водородного обмена в ионном источнике масс-спектрометра и может быть использовано для проведения структурного экспресс-анализа биомакромолекул. Для создания атмосферы, насыщенной дейтерирующим агентом, в ионном источнике испаряют каплю дейтерирующего агента, помещенную на металлической подложке, обогреваемой путем контакта с нагретым входным конусом масс-спектрометра. В качестве растворителя для исследуемого образца используют растворитель, не содержащий дейтерий, или дейтерированный растворитель. Техническим результатом является возможность в несколько раз повысить глубину дейтеро-водородного обмена подвижных атомов водорода на дейтерий, используя стандартный ионный источник масс-спектрометра при атмосферном давлении. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к высокочувствительному способу определения количества глицирризина, глицирретиновой кислоты и их фармакологически приемлемых солей, присутствующих в плазме крови человека. Высокочувствительный способ определения количества глицирризина, глицирретиновой кислоты и их фармакологически приемлемых солей характеризуется тем, что смесь плазмы крови человека с метанолом или раствором аммиачной воды с определенной концентрацией вводят в твердую фазу, обладающую обращенно-фазовой распределительной функцией и функцией анионного обмена, затем промывают твердую фазу очищающей жидкостью, представляющей собой однокомпонентную жидкость или жидкую смесь, по меньшей мере, двух компонентов, выбранных из группы, включающей воду, щелочь, спирт и ацетонитрил. Далее проводят элюирование из твердой фазы кислым спиртом, выбранным из муравьиной кислоты-метанола или муравьиной кислоты-этанола, после чего проводят стадию количественного определения глицирризина, глицирретиновой кислоты и их фармакологически приемлемых солей методом ЖХ-МС или ЖХ-МС/МС. Высокочувствительный способ позволяет обнаружить и количественно определить глицирризин, глицирретиновую кислоту и их фармакологически приемлемые соли в плазме крови человека. 4 ил., 17 табл., 7 пр.

Изобретение относится к области аналитической химии и касается способа определения амина в образце. Сущность способа заключается в контактировании образца, содержащего амин, с раствором соли, содержащей 2,2',2”,6,6',6”-гексаметокситритильный карбокатион, и последующем определении конъюгатов методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Способ пригоден как для летучих аминов малой массы, так и для полярных аминогликозидных соединений. Образующиеся производные аминов обладают поглощением в УФ-области и повышенной склонностью к ионизации, что облегчает их детекцию указанными выше методами. Использование способа позволяет с высокой точностью определить амины в образце. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 33 пр., 33 ил.

Изобретение относится к области масс-спектрометрии, а именно к источникам ионов с ионизацией при атмосферном давлении (фотоионизация, химическая ионизация при атмосферном давлении в коронном разряде и другие), и найдет широкое применение в масс-спектрометрии, спектрометрии подвижности ионов при решении задач органической и биоорганической химии, иммунологии, медицины, диагностики заболеваний, биохимических исследований, фармацевтике, токсикологии и экологии, проведении анализов в криминалистике и следового анализа наркотиков и их метаболитов. Способ основан на формировании газовой, транспортирующей ионы, струи, коаксиально обдувающей область образования ионов закрученной вихревой струей с образованием объемного закрученного потока с осевым течением, и дополнительного газового потока, формирующего вихревую пробоотборную струю в виде составного вихря, фокусирующего ионы на оси пробоотборного потока в центре вихревого ядра. Особенностью способа являются равенство линейных скоростей ламинарных потоков: газа-носителя из хроматографической колонки и внешнего коаксиального потока газа; при этом суммарный объемный поток, транспортирующий ионы, должен немного превышать поток газа с транспортируемыми ионами, поступающего в интерфейс масс-спектрометра. Техническим результатом является обеспечение транспортировки ионных потоков без дискриминации ионов по массам, уменьшения плотности ионов в транспортируемом потоке, потери хроматографического разделения при нормальных условиях, не прибегая к нагреву внешнего газа носителя, что существенно упрощает реализацию метода в широком диапазоне объемных скоростей потоков газа-носителя, при этом ионный ток анализируемых веществ хроматографической фракции поступает в анализатор без примесей из лабораторного воздуха. 1 ил.

Изобретение относится к области ион-дрейфовой и масс-спектрометрии и найдет широкое применение при решении аналитических задач органической и биоорганической химии, иммунологии, биотехнологии, криминалистики, протеомики, метаболомики, медицины, экологии и охраны окружающей среды. Устройство непрерывного стабильного электрораспыления растворов в источнике ионов при атмосферном давлении выполнено в виде коаксиально расположенных капилляров, ориентированных вертикально. По внутреннему металлическому капилляру подается анализируемый раствор, к этому же капилляру прикладывается напряжение от высоковольтного источника питания. С торца этого капилляра происходит электрораспыление вертикально вверх. Для непрерывного стабильного электрораспыления вводимых проб (анализируемых растворов в узел электораспыления) и стабильного процесса распыления в канал подачи растворов устанавливается инжектор, например кран-переключатель с петлевым вводом пробы, позволяющий проводить ввод пробы без разрыва потока жидкости, а следовательно, и без переходных неустойчивых процессов выхода на стабильный режим распыления. В канал откачки парогазовой смеси из зазора между коаксиальными капиллярами устанавливается осушитель. Излишки нераспыленного раствора отделяются от парогазовой смеси и осушенный лабораторный воздух откачивается воздушным насосом. Технический результат - увеличение времени непрерывного стабильного распыления раствора, а следовательно. устойчивой работы прибора и стабильности регистрируемых спектров, уменьшение частоты обслуживания устройства распыления и источника ионов для их чистки. 4 ил.
Наверх