專利名稱：質(zhì)譜系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及質(zhì)譜分析，包括與氣相色譜聯(lián)接的質(zhì)譜分析。更具體地，本發(fā)明涉及對質(zhì)譜儀進行調(diào)節(jié)(condition)以提高或恢復其性能。
背景技術(shù)：
質(zhì)譜儀(MS)通常包括離子源，用于由被引入的樣品產(chǎn)生帶電物種；質(zhì)量分析器，用于根據(jù)其質(zhì)荷比(m/z比，或簡稱為“質(zhì)量”)分離帶電物種；粒子檢測器，用于對經(jīng)分離的物種進行計數(shù)以提供信號，質(zhì)譜可由該信號來產(chǎn)生。樣品可以通過各種技術(shù)引入到離子源中。在一種示例中，氣相色譜(GC)與MS對接，使得GC柱(column)的樣品輸出(包含經(jīng)過色譜分離的樣品組分)用作輸入到離子源中的樣品。上述系統(tǒng)通常被稱為GC/MS系統(tǒng)。因為MS長時間持續(xù)運行，所以由于樣品、它們的基質(zhì)(例如，石油樣品中的重烴、脂肪樣品中的甘油三酯)以及溶劑、從GC柱滲出的固定相或其他頑固性物質(zhì)(這些都可能隨時間積累)，總是導致MS的性能發(fā)生改變或劣化。即使在MS的初始運行時，MS也可能不穩(wěn)定或不能“持續(xù)”提供適當?shù)幕蚓坏男阅?。在通常把電子碰?EI)或化學電離(Cl)源用于MS的氣相色譜的情況下，離子源可能被所引入的樣品組分迅速地污染，這導致性能劣化，如從分析物信號或譜圖特征中看到的。另一問題(特別是對于高沸點分析物)在于，隨著持續(xù)的使用，除了信號響應降低之外，峰拖尾的可能性也增大。劣化的性能可能以多種方式被顯現(xiàn)，但是通常的量度是減小的分析物信號響應和高的系統(tǒng)背景噪聲，后者對于分析物檢測和確認是尤其麻煩的。這些問題需要MS被定期清潔。通常，污染物沉積的速率越高，MS必須被更頻繁地清潔。常用的傳統(tǒng)清潔方案是對MS系統(tǒng)進行放空，取下關(guān)鍵受影響的部件(例如，離子源、離子光學元件、預過濾器等)，對取下的部件進行機械和/或化學清潔，隨后進行其他處理(例如，馬弗爐或真空爐烘烤)，然后再將部件重新安裝到MS系統(tǒng)中。這樣的傳統(tǒng)離場清潔過程可能是非常復雜和冗長的過程，可能涉及有毒溶劑、昂貴的設備和專業(yè)技術(shù)人員的時間和照看。而且，清潔過程僅僅是臨時解決問題。在進行了一次清潔并且重新開始MS的分析操作之后，MS的性能將開始再次劣化，最終需要另一次清潔。此外，傳統(tǒng)清潔處理可能由于與部件的重新安裝相關(guān)的機械問題或因為該過程中的某一步驟連累(例如，清潔溶劑被污染)而失敗。這樣的失敗可能直到MS在真空和操作條件下被重新組裝才能被發(fā)現(xiàn)。并且，放空的過程夾帶一些背景物質(zhì)，其中最多的是水，這導致需要額外的時間來去除這些物質(zhì)。作為污染物的水可能導致MS信號響應的快速減小。氦由于其惰性、低質(zhì)量、高電離能以及理想的色譜性能，是GC/MS中最常使用的載氣。而且，譜圖基準庫諸如 NIST 08 (National Institute of Standards and Technology)是氦作為載氣進行記錄。但是，氦本身不具有任何內(nèi)在的清潔或調(diào)節(jié)性能，因此將其用作載氣不能改善對于頻繁進行上述的清潔過程的需要。因此，期望提供對于該問題的解決方案，即防止在使用氦作為載氣時出現(xiàn)的相應損失和拖尾，和/或減少或消除對于通過上述的傳統(tǒng)技術(shù)清潔MS系統(tǒng)的需要，同時仍然保持使用氦作為載氣的優(yōu)點。
氫氣也已經(jīng)被用作載氣,但是遠比氦和其他載氣少見得多。使用氫氣作為載氣伴 隨有多個顯著的缺點。氫氣是高度可燃的。由于氫氣的低粘度，柱尺寸的選擇受到氫氣的 嚴重限制。當柱出口是MS時，需要更小的柱來維持正的入口壓力。當使用氫氣作為載氣時 質(zhì)譜圖或色譜圖的信噪比要低得多，導致檢測極限比使用氦作為載氣時差5-10倍。使用 氫氣可能導致離子源中的分析物的降解反應，導致具有不同于相關(guān)峰的頂點的組成的峰拖 尾。這涉及譜圖重現(xiàn)精度，這是使用譜圖庫檢索時的分析物確認中的重要因素。并且，樣品 入口和柱中的氫的存在可能導致與分析物的改變其結(jié)構(gòu)的化學反應。
鑒于上述，質(zhì)譜測量術(shù)(包括氣相色譜/質(zhì)譜測量術(shù))目前需要用于調(diào)節(jié)MS系統(tǒng) 的方法和設備。還需要用于在MS系統(tǒng)上進行的現(xiàn)場(in-situ)調(diào)節(jié)的方法和設備，從而消 除或至少顯著減少對于傳統(tǒng)離場清潔的需要。還需要在MS系統(tǒng)中有效使用氫氣和/或其它 氣體作為對更常用的氣體諸如氦的替代或與更常用的氣體諸如氦結(jié)合使用的方法和設備。發(fā)明內(nèi)容
為了完全或部分解決上述問題和/或本領(lǐng)域技術(shù)人員可能已經(jīng)觀察到的其他問 題，本公開提供了方法、工藝、系統(tǒng)、設備、儀器和/或裝置，如通過下面闡述的實施方式中 的實施例所描述的。
根據(jù)一個實施方式，用于操作質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)的方法包括將樣品和載氣引入MS 系統(tǒng)的電離室中；并將調(diào)節(jié)氣體流入MS系統(tǒng)的質(zhì)譜儀中，其中，質(zhì)譜儀中的調(diào)節(jié)氣體基本 不改變樣品的分析物的質(zhì)譜特征，并且調(diào)節(jié)氣體與載氣不同。
根據(jù)另一實施方式，用于操作質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)的方法包括在不將樣品引入MS系 統(tǒng)的質(zhì)譜儀中的情況下，將調(diào)節(jié)氣體流入MS系統(tǒng)的質(zhì)譜儀中，其中，質(zhì)譜儀由調(diào)節(jié)氣體調(diào) 節(jié)；用載氣將樣品引入經(jīng)過調(diào)節(jié)的質(zhì)譜儀中，并且從樣品收集分析物數(shù)據(jù)，其中，載氣與調(diào) 節(jié)氣體不同。
根據(jù)另一實施方式，用于操作質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)的方法包括使得樣品和載氣流動 通過柱并進入MS系統(tǒng)的電離室；將調(diào)節(jié)氣體流入MS系統(tǒng)的質(zhì)譜儀，其中，所述調(diào)節(jié)氣體與 所述載氣不同。
根據(jù)另一實施方式，用于操作質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)的方法包括通過使得樣品和載氣 流動通過柱并進入MS系統(tǒng)的電離室中，以分析模式操作MS系統(tǒng)；通過停止樣品的流入，停 止以分析模式操作MS系統(tǒng)；通過將調(diào)節(jié)氣體流入質(zhì)譜儀，以調(diào)節(jié)模式操作MS系統(tǒng)，從而調(diào) 節(jié)MS系統(tǒng)的質(zhì)譜儀的一個或多個部件，其中，調(diào)節(jié)氣體不同于載氣。調(diào)節(jié)氣體例如可以是 氫、U、氨、和/或甲燒。
根據(jù)另一實施方式，用于操作質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)的方法包括使得樣品和載氣流動 通過柱并進入MS系統(tǒng)的電離室；在流入樣品和載氣的同時，將調(diào)節(jié)氣體流入到MS系統(tǒng)的質(zhì) 譜儀中，其中，調(diào)節(jié)氣體不同于載氣；在電離室中電離樣品的組分。調(diào)節(jié)氣體例如可以是氫、 氬、氨、和/或甲烷。
根據(jù)另一實施方式，用于操作質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)的方法包括使得樣品和載氣流動 通過柱并進入MS系統(tǒng)的電離室；在流入樣品和載氣的同時，將輔助氣體流入到電離室中， 其中，輔助氣體不同于載氣；在電離室中電離樣品的組分。載氣例如可以是氫、気、氨、和/ 或甲烷。
根據(jù)另一實施方式，用于操作質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)的方法包括使得樣品和載氣流動 通過柱并進入MS系統(tǒng)的電離室，載氣選自由氫、氬、氨和甲烷組成的組；在流入樣品和載 氣的同時，將輔助氣體流入到MS系統(tǒng)的質(zhì)譜儀中，其中，輔助氣體不同于載氣，并且選自由 氦、氮和氬組成的組；在電離室中電離樣品的組分。
根據(jù)另一實施方式，質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)包括被構(gòu)造來執(zhí)行上述方法中的任一項的 質(zhì)譜儀和調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)。MS系統(tǒng)可以包括質(zhì)譜儀和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。MS系統(tǒng)還可以包括氣相色 譜儀。
根據(jù)另一實施方式，質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)包括質(zhì)譜儀，其包括樣品接口和與樣品接 口連通的電離室；調(diào)節(jié)氣體管線，被配置來與調(diào)節(jié)氣體源流體連通；用于以分析模式操作 的裝置或設備，被配置來建立通過樣品接口并進入電離室中的樣品流動通路；用于以調(diào)節(jié) 模式操作的裝置或設備，被配置來建立從調(diào)節(jié)氣體源出發(fā)、通過調(diào)節(jié)氣體管線并進入質(zhì)譜 儀中的調(diào)節(jié)氣體流動通路。
根據(jù)另一實施方式，質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)包括質(zhì)譜儀，其包括樣品接口和與樣品接 口連通的電離室；調(diào)節(jié)氣體源；調(diào)節(jié)氣體管線，被配置來與調(diào)節(jié)氣體源流體連通，并且用于 將調(diào)節(jié)氣體指引向質(zhì)譜儀；用于調(diào)控進入質(zhì)譜儀中的載氣和調(diào)節(jié)氣體的各自流量的裝置或 設備。
根據(jù)另一實施方式，質(zhì)譜儀(MS)系統(tǒng)包括質(zhì)譜儀，其包括樣品接口和與樣品接 口連通的電離室，其中，樣品接口被配置成與載氣源流體連通，并且載氣源被配置來供應載 氣；輔助氣體管線，其被配置來與輔助氣體源流體連通，其中輔助氣體源被配置來供應與載 氣不同的輔助氣體，并且輔助氣體管線被配置來將輔助氣體添加到載氣；用于調(diào)控進入電 離室的載氣和輔助氣體的各自流量的裝置或設備，使得流入電離室的輔助氣體相對于載氣 的比例在從O體積％到小于100體積％的范圍內(nèi)。載氣可以為氫氣、氬氣、氨、和/或甲烷。。
根據(jù)另一實施方式，提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其包括用于執(zhí)行前述方法中 的任何一個的指令。
根據(jù)另一實施方式，提供一種MS系統(tǒng)，包括所述計算機可讀存儲介質(zhì)。
在一些實施方式中，調(diào)節(jié)氣體可以為或包括氫、氬、氟、氧、氨、和/或甲烷。在一些 實施方式中，調(diào)節(jié)氣體為或包括氫，并且載氣為氦或包括氦。
在其他實施方式中，載氣為氫，輔助氣體(諸如氦)被添加到氫中。
在審查了下面的附圖和詳細說明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚本發(fā)明的其他裝 置、設備、系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點。所有這些附加的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點被意在包括在本 說明書內(nèi)，落入本發(fā)明的范圍內(nèi)，并由所附權(quán)利要求保護。


參考下面的附圖可以更高地理解本發(fā)明。附圖中的部件不必是按比例的，相反重 點在于示明本發(fā)明的原理。在這些附圖中，對于不同的視圖，相似的標號表示相應的部件。
圖1是根據(jù)本公開的質(zhì)譜(MS)系統(tǒng)的實施例的示意圖。
圖2示出了通過MS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)氣體和載氣的質(zhì)譜測量，調(diào)節(jié)氣體和載氣的豐度比 可被用于確定提供給根據(jù)本公開的MS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)氣體的量。
圖3A示出了指示MS系統(tǒng)的重污垢的質(zhì)譜圖。
圖3B示出了由與圖3A中的相同的MS系統(tǒng)(但是在將該MS系統(tǒng)進行根據(jù)本公開的調(diào)節(jié)處理之后)所生成的質(zhì)譜圖。圖3C示出了與圖3B相同的但是以放大比例的質(zhì)譜圖。圖4A是通過運行沒有進行調(diào)節(jié)處理的MS系統(tǒng)所生成的作為時間的函數(shù)的重構(gòu)總離子色譜圖(RTIC或TIC)。圖4B是圖4A中所示的相同MS系統(tǒng)(但是240分鐘之后，根據(jù)本公開利用氫氣作為調(diào)節(jié)劑對該MS系統(tǒng)進行2小時的離線調(diào)節(jié)處理)的另一 RTIC。圖5A-5E是分別對于各個離子質(zhì)量55_u，105_u，91_u，215_u和207_u的作為時間的函數(shù)的離子色譜圖；這些色譜圖是通過運行MS系統(tǒng)并在約250和270分鐘之后對MS系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)處理所生成的。圖6A是在受污染的MS系統(tǒng)中的八氟萘的選擇性離子監(jiān)測(SM)獲取的重構(gòu)離子色譜圖。圖6B是在與圖6A中的相同MS系統(tǒng)(但是在該MS系統(tǒng)根據(jù)本公開進行了利用氫氣作為調(diào)節(jié)劑的離線調(diào)節(jié)處理之后)中的八氟萘的SIM獲取的重構(gòu)離子色譜圖。圖7是根據(jù)本公開被構(gòu)造來在線調(diào)節(jié)的MS系統(tǒng)的實施例的示意圖。圖8是由通過圖7所不的MS系統(tǒng)的二種正燒經(jīng)，正十四燒(n_C14)，正十五燒(n-C15)和正十六烷(n-C16)，的樣品的分析所獲得的色譜圖。圖9是在沒有添加調(diào)節(jié)氣體的情況下對于圖8的樣品的22次連續(xù)運行的原始積分面積相對于第一次注入歸一化之后并對三種化合物作圖的圖線。圖10是在添加調(diào)節(jié)氣體的情況下對于圖8的樣品的21次連續(xù)運行的原始積分面積相對于第一次注入歸一化之后并對三種化合物作圖的圖線。圖11是根據(jù)本公開被構(gòu)造來在線調(diào)節(jié)的MS系統(tǒng)的另一實施例的示意圖。圖12是通過圖11所示的MS系統(tǒng)的八種污染物的樣品的分析所得到的MS SIM TIC和FID色譜圖。圖13是在沒有根據(jù)本公開添加調(diào)節(jié)氣體的情況下對于圖12的樣品的二十次連續(xù)分析的最先五次和最后五次的質(zhì)譜-火焰離子化檢測器(MS FID)面積比的圖線，其中，對于每一化合物的所述比相對于第一次注入的所述比歸一化。圖14是在添加調(diào)節(jié)氣體的情況下對于圖12的樣品的三十次連續(xù)分析的最先五次和最后五次的MS FID面積比的圖線，其中，對于每一化合物的所述比相對于第一次注入的所述比歸一化。圖15是根據(jù)本公開被構(gòu)造來在線調(diào)節(jié)的MS系統(tǒng)的另一實施例的示意圖。圖16是通過圖15所示的MS系統(tǒng)的九種溶劑化合物的樣品的分析所得到的MS SIMTIC和FID色譜圖。圖17是對于在根據(jù)本公開添加調(diào)節(jié)氣體的情況下圖16的樣品的九次連續(xù)分析、隨后在沒有添加調(diào)節(jié)氣體的情況下樣品的十一次連續(xù)分析的質(zhì)譜-火焰離子化檢測器(MS FID)面積比的圖線，其中，對于每一化合物的所述比相對于在添加氫氣的情況下完成的第一次注入的所述比歸一化。圖18示出了在典型的GC/MS系統(tǒng)中僅僅使用氫氣作為載氣時所觀察到的背景離子質(zhì)量的典型譜圖。
圖19是根據(jù)本公開被構(gòu)造來在線調(diào)節(jié)的MS系統(tǒng)的另一實施例的示意圖。
圖20示出了由通過圖19中所示的MS系統(tǒng)的二十八種化合物的樣品的色譜運行 所獲得的兩幅TIC，其中，上面的TIC是在色譜運行開始后不久的，下面的TIC是在MS系統(tǒng) 變清潔之后獲得的。
具體實施方式
當在本文中使用時，術(shù)語“質(zhì)譜系統(tǒng)”(或“MS系統(tǒng)”)是指包括質(zhì)譜儀的系統(tǒng)，該 質(zhì)譜儀具有或不具有與該質(zhì)譜儀以可操作方式對接的氣相色譜(GC)。因此，為方便起見， 根據(jù)所關(guān)注的具體實施方式
，術(shù)語“MS系統(tǒng)”還可以涵蓋術(shù)語“氣相色譜/質(zhì)譜系統(tǒng)”(或 “GC/MS系統(tǒng)”)，即，可以與該術(shù)語互換使用。
在本公開的上下文中，術(shù)語“分析物”一般是指MS系統(tǒng)的用戶或研究者感興趣的 任何樣品分子——即，期望對其進行分析(諸如色譜或色譜/質(zhì)譜分析)的分子。術(shù)語“樣 品”或“樣品基質(zhì)”是指任何已知或被認為包含分析物的物質(zhì)。樣品可以包括分析物和非分 析物的組合。在本上下文中，術(shù)語“非分析物”或“非分析組分”是指樣品的如下組分因為 這樣的組分不具有分析價值和/或損害(例如干擾)對期望的分析物的分析，所以對其的 分析是不感興趣的。非分析物一般可以是任何不感興趣的分子，諸如污染物或雜質(zhì)。非分 析物的實例可以包括但不限于水、油、溶劑或可以在其中找到期望的分析物的其它介質(zhì)， 以及已經(jīng)從色譜柱滲出的固定相材料。非分析物的來源可以是在操作MS系統(tǒng)以獲取關(guān)于 樣品的分析數(shù)據(jù)時被分析的樣品。或者或此外，非分析物可以是在給定時間操作MS系統(tǒng)以 獲取分析數(shù)據(jù)之前已經(jīng)存在于質(zhì)譜儀中的殘余物種，這樣的殘余物種由于MS系統(tǒng)的之前 使用而已經(jīng)積累。
為了本公開的目的，術(shù)語“分析物”還指為了提供參照、標準、調(diào)控載劑或校準物的 目的可由MS系統(tǒng)分析的化合物。
本公開描述了各種實施方式，這些實施方式需要將調(diào)節(jié)氣體(或調(diào)劑劑)添加到 質(zhì)譜(MS)系統(tǒng)，以現(xiàn)場調(diào)節(jié)(或再調(diào)節(jié))系統(tǒng)，從而改善或恢復其性能。并非希望受限于 目前的任何具體理論，調(diào)節(jié)氣體可以提供如下功能中的一種或多種清潔MS系統(tǒng)的一個 或多個部件(例如離子源、質(zhì)量分析器、離子檢測器)的一個或多個表面(例如，壁、板、電 極、導管)；減少或去除在樣品分析之后在MS系統(tǒng)中積累的或在樣品分析期間在MS系統(tǒng) 中積累的非分析物，諸如基質(zhì)組分；防止在樣品分析期間非分析物的進一步積累；加速放 空/抽空之后MS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)；恢復或創(chuàng)建對于MS分析更優(yōu)化的或一致的離子源條件(例 如，表面氧化狀態(tài)或其它表面衡量標準)。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氫作為MS環(huán)境中的調(diào)節(jié)劑是高 度有效的。氫迅速擴散并轉(zhuǎn)移表面污染物。氫在解離或處于較高的激發(fā)、亞穩(wěn)或假里德伯 (pseudo-Rydberg)狀態(tài)時(諸如通過電子碰撞或其它過程)是非常活潑的，并且可以還原 多種被吸附的化合物，諸如往往吸附在離子源表面上并使得操作劣化的那些化合物。而且， 氫可以改變金屬氧化態(tài)。MS系統(tǒng)的金屬表面被認為參與多種影響分析物和其它被引入化合 物的反應，如在離子源中發(fā)生的脫水或還原。通過將金屬從各種各樣的氧化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍?現(xiàn)和固定的設置，可以使得性能更一致。在離子源的情形中，可大大地穩(wěn)定譜圖特征。由于 上面所提到的使用氫所帶來的挑戰(zhàn)，氫的這些調(diào)節(jié)屬性還沒有被以前的研究者充分理解。 更一般地，在本研究工作之前，向MS系統(tǒng)添加調(diào)節(jié)氣體的構(gòu)思還沒有被充分地研究。這可以由如下的觀察結(jié)果來證實到目前為止，對于改善的調(diào)節(jié)技術(shù)所做的努力很大程度上限于提高部件的可拆卸性，以便于傳統(tǒng)的離場清潔一就是說，對MS系統(tǒng)進行停機，為了清潔部件的目的將這些部件從MS系統(tǒng)物理地取下；開發(fā)離子源表面的替代性組成，試圖減少傳統(tǒng)離場(ex situ)清潔的需要。一般來說，調(diào)節(jié)氣體可以是適用于在MS系統(tǒng)中完成前述的功能的一種或多種或者表現(xiàn)出與氫相同或相似的調(diào)節(jié)屬性的任何氣體。因此，除了氫之外，調(diào)節(jié)氣體的其它實例還包括但不限于氬、氟、氧、氨、甲烷、以及氫、氬、氟、氧、氨和甲烷中的兩種或更多種的組合。所使用的具體調(diào)節(jié)氣體可能取決于調(diào)節(jié)處理是以在線模式還是以離線模式進行，這些模式將在下面進行描述。調(diào)節(jié)氣體可以是由氣體源或揮發(fā)性液體源提供的一種氣體或多種氣體的混合物。在本上下文中，術(shù)語“氣體”涵蓋術(shù)語“蒸汽”。被引入MS系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)氣體可以添加到任何其它的意欲被添加的氣體，諸如用于色譜測量的載氣、用于化學電離的反應劑氣體、以及用于碰撞室或離子阱中的離子裂解的碰撞氣體或用于離子引導裝置或離子阱中的碰撞冷卻的碰撞氣體。或者，調(diào)節(jié)氣體可以根據(jù)其特性和MS系統(tǒng)的具體狀態(tài)而被單獨地添加。添加到MS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)氣體可以是包含載氣或某些其它氣體(例如，如下面進一步描述的輔助氣體)的共混物的一部分。根據(jù)調(diào)節(jié)氣體的類型、所實施的具體實施方式
、或MS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)氣體存在于其的階段，調(diào)節(jié)氣體分子可以是經(jīng)加熱的，電中性的，處于亞穩(wěn)態(tài)、里德伯狀態(tài)或其它激發(fā)狀態(tài)，或電離的。在一些實施方式中，被構(gòu)造來進行現(xiàn)場調(diào)節(jié)的MS系統(tǒng)是氣相色譜/質(zhì)譜儀(GC/MS)系統(tǒng)的一部分，因此與氣相色譜(GC)對接。在這樣的實施方式中，調(diào)節(jié)氣體可在被引入MS系統(tǒng)中之前，途經(jīng)GC的一部分。在一些實施方式中，調(diào)節(jié)氣體被直接引入到離子源中。而且，調(diào)節(jié)氣體可以被引入MS系統(tǒng)和/或GC的一個或多個位置。為此，可以使用多于一個的獨立的調(diào)節(jié)氣體源(或至少多于一個的調(diào)節(jié)氣體管線)。在一些實施方式中，MS或GC/MS系統(tǒng)被構(gòu)造來進行離線調(diào)節(jié)模式。在離線調(diào)節(jié)模式中，調(diào)節(jié)氣體在沒有以分析模式操作MS或GC/MS系統(tǒng)(即，沒有操作MS或GC/MS系統(tǒng)來對樣品執(zhí)行質(zhì)譜測量或氣相色譜/質(zhì)譜測量以獲取分析數(shù)據(jù))的時間期間被引入MS或GC/MS系統(tǒng)。在這樣的實施方式中，MS或GC/MS系統(tǒng)可以被構(gòu)造來在分析模式和調(diào)節(jié)模式之間切換。從一種模式到另一種模式的切換的執(zhí)行可以是完全或部分手動的，或完全或部分自動的(諸如響應于對于一個或多個參數(shù)的評價，如下面進一步所述的)。一般來說，在離線模式中，調(diào)節(jié)氣體可以在不涉及關(guān)于樣品的分析數(shù)據(jù)的獲取的任何操作階段期間添加，諸如熱機、調(diào)控、抽空、放空、冷卻等等。而且，離線模式可能需要在MS或GC/MS系統(tǒng)的一個或多個部件(例如離子源)被取下的同時添加調(diào)節(jié)氣體。在其它實施方式中，MS或GC/MS系統(tǒng)被構(gòu)造來進行在線(或動態(tài))調(diào)節(jié)模式。在在線調(diào)節(jié)模式中，調(diào)節(jié)氣體在MS或GC/MS系統(tǒng)正被操作來對樣品執(zhí)行質(zhì)譜測量或氣相色譜/質(zhì)譜測量時被引入MS或GC/MS系統(tǒng)。與在線調(diào)節(jié)模式相關(guān)的一個或多個參數(shù)可響應于MS或GC/MS系統(tǒng)的操作條件被動態(tài)地調(diào)整。在一些實施方式中，MS或GC/MS系統(tǒng)被構(gòu)造來進行離線調(diào)節(jié)模式和在線調(diào)節(jié)模式兩者。除了使得調(diào)節(jié)氣體流入MS系統(tǒng)之外，調(diào)節(jié)模式還可包括保持MS或GC/MS系統(tǒng)的一個或多個區(qū)域(例如離子源、質(zhì)量分析器、離子檢測器、柱)受到期望溫度下或期望溫度范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)氣體的作用。通過加熱調(diào)節(jié)氣體和/或被調(diào)節(jié)氣體處理的表面，可以增強調(diào)節(jié)處理。此外，調(diào)節(jié)模式可以包括操作離子源以向電離腔中發(fā)射電子。電子的存在可以通 過一種或多種機制(諸如由調(diào)節(jié)氣體“活化”或生成促進表面清潔的次級物種)增強調(diào)節(jié)處理。
在另一實施方式中，調(diào)節(jié)氣體(諸如氫)被用作用于運送樣品通過GC柱的載氣， 代替更傳統(tǒng)的載氣諸如氦。輔助氣體諸如氦在離子源上游的某一點被添加到氫載氣流中， 并且混合的氣體流進入離子源。并且業(yè)已發(fā)現(xiàn)該構(gòu)造作為在線調(diào)節(jié)技術(shù)是有效的。
在本公開的上下文中，術(shù)語“調(diào)節(jié)”一般是指清潔或或以其它方式使得質(zhì)譜儀的離 子源和/或其它部件或區(qū)域達到改善或優(yōu)化質(zhì)譜儀的性能的條件。在一個方面中，調(diào)節(jié)通 過如下方式來完成操作MS系統(tǒng)，以將調(diào)節(jié)氣體流入MS系統(tǒng)的質(zhì)譜儀中。在質(zhì)譜儀中添 加調(diào)節(jié)氣體基本不會改變在在線調(diào)節(jié)處理期間由MS系統(tǒng)分析的樣品的分析物的質(zhì)譜特征 (或譜圖響應)，或基本不會改變離線調(diào)節(jié)處理之后將由MS系統(tǒng)分析的樣品的分析物的質(zhì) 譜特征(或譜圖響應)。就是說，分析物的譜圖特征在添加或不添加調(diào)節(jié)氣體的情況下基本 保持不變。換句話說，調(diào)節(jié)氣體基本不改變分析物的離子豐度比。相反，調(diào)節(jié)氣體清潔質(zhì)譜 儀，并且不讓非分析物在質(zhì)譜儀中積累。為了這些目的，在設想用于在線調(diào)節(jié)模式的典型實 施方式中，調(diào)節(jié)氣體可以是例如氫、氦、或氫和氦的共混物(混合物)。在離線調(diào)節(jié)模式中， 一般來說，可以想到更寬范圍的調(diào)節(jié)氣體，諸如氫、氬、氟、氧、氨和/或甲烷。
添加調(diào)節(jié)氣體時所使用的條件或參數(shù)可被控制，使得調(diào)節(jié)氣體能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)，而 基本不會改變分析物譜圖響應。例如，調(diào)節(jié)氣體在質(zhì)譜儀中的濃度可被控制，諸如通過調(diào)控 進入質(zhì)譜儀中的調(diào)節(jié)氣體的流率。調(diào)節(jié)氣體的流率的調(diào)控可以相對于被流入質(zhì)譜儀中的其 他氣體。其他條件或參數(shù)可以包括調(diào)節(jié)氣體的溫度，質(zhì)譜儀的區(qū)域或部件(其中使用調(diào)節(jié) 氣體)中的溫度和/或壓力，以及調(diào)節(jié)氣體被賦能(例如通過離子源的操作)的程度。
因此可以看到，因為調(diào)節(jié)氣體的添加基本不會改變分析物譜圖響應，所以調(diào)節(jié)氣 體的添加不會引起化學電離(Cl)。因此，在本公開的上下文中，調(diào)節(jié)氣體不是Cl反應劑氣 體。
在MS系統(tǒng)包括GC的一些實施方式中，調(diào)節(jié)氣體可以通過使得調(diào)節(jié)氣體流經(jīng)GC的 分析柱而被添加到質(zhì)譜儀。但是，將會理解的是，本公開中所教導的“調(diào)節(jié)”質(zhì)譜儀的處理 不同于“調(diào)節(jié)”或“預調(diào)節(jié)”分析柱的處理。調(diào)節(jié)或預調(diào)節(jié)分析柱通過涉及使得溶劑流過柱， 以活化固定相的組分和/或清除柱的雜質(zhì)，以為色譜實驗做好準備，并且因此是與本公開 的調(diào)節(jié)處理無關(guān)的單獨和不同的過程。
圖1是色譜儀(MS)系統(tǒng)100的實施例的示意圖。MS系統(tǒng)100可以大體包括質(zhì)譜 儀104和調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108。質(zhì)譜儀104可以包括樣品源、樣品(或樣品/載氣)入口或接 口 112、MS殼體116、電離裝置(或離子源)120、質(zhì)量分析器124、離子檢測器128和真空系 統(tǒng) 132。
樣品源可以是被構(gòu)造來將樣品材料流經(jīng)由樣品接口 112提供到離子源120的任何 裝置。例如，樣品源可以與配料室(batch volume)、樣品探針或液體處理系統(tǒng)相聯(lián)。樣品材 料到離子源120的流動可以由任何手段來實現(xiàn)，諸如泵送、毛細作用、或電力輔助技術(shù)。在 聯(lián)用技術(shù)中，樣品源可以可以與分析分離儀器諸如氣相色譜(GC)儀、液相色譜(LC)儀、毛 細管電泳(CE)儀、毛細管電色譜(CEC)儀等的出口相聯(lián)。在一些實施方式中，樣品可被直 接引入或加載到離子源120中，不必使得樣品從樣品源流出并通過柱或?qū)Ч?。在這些實施方式中，到離子源120的樣品入口或樣品接口可以是例如直接的插入探針。根據(jù)用于將樣品直接引入到離子源中的技術(shù)，可以或可以不使用載氣來輔助樣品引入。離子源120可以是任何適用于由從樣品源接收的樣品流產(chǎn)生分析物離子并且將所產(chǎn)生的離子指引到質(zhì)量分析器124中的任何裝置。例如，離子源120可以是電子碰撞(EI)裝置或化學電離(Cl)裝置。離子源120還可以包括在EI操作模式和Cl操作模式之間切換的能力。離子源120包括電離室136和電離裝置140。在EI或Cl的情形中，電離裝置140通常是被構(gòu)造來以本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的方式發(fā)射電子的細絲。但是，本公開不限于EI和Cl，并且可以包括現(xiàn)在已知或今后發(fā)展的各種其他模式。在一些實施方式中，特別是對于運行在線方法，離子源120不是用等離子體電離樣品的離子源，諸如不是感應耦合等離子體(ICP)離子源。在Cl的情形中，MS系統(tǒng)100還包括Cl反應劑氣體源144，其通常經(jīng)由反應劑氣體管線152與樣品接口 112的導管148連通。反應劑氣體源144可以表示用于供應一種或多種不同類型的反應劑氣體的一個或多個容器。反應劑氣體可以是任何如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的適于在電離室136中進行Cl的氣體。反應劑氣體的實例包括但不限于，甲烷、異丁烷、氨、二氧化碳、二氟二氯甲烷、三甲基硅烷、一氧化氮、以及甲胺。反應劑氣體的流量可以用任何手段，諸如氣體流量控制器(或流量控制模塊)156來控制。流量控制器156可以例如包括一個或多個閥、限流器、質(zhì)量流量控制器、壓力調(diào)節(jié)器等。流量控制器156可以被手動或電子控制。在一些實施方式中，流量控制器156可以是具有已知設計和操作的可編程電子氣動控制器(EPC)。在所示的實施例中，反應劑氣體可以經(jīng)由從反應劑氣體源144出發(fā)、通過反應劑氣體管線152到流量控制器156、通過輔助氣體管線160到導管148 (經(jīng)由導管148的端口)到電離室136中的反應劑氣體通路，被供應到電離室136。質(zhì)量分析器124可以是被構(gòu)造來基于分析物離子各自的質(zhì)量(即，質(zhì)荷比或m/z比)分離、歸類或過濾分析物離子。質(zhì)量分析器124的實例包括但不限于，多極電極結(jié)構(gòu)(例如，質(zhì)量過濾器、離子阱)、飛行時間(TOF)部件、靜電分析器(ESA)以及即磁扇區(qū)。質(zhì)量分析器124可以包括多于一個質(zhì)量分析器的系統(tǒng)，特別是當期望離子裂解時。例如，質(zhì)量分析器124可以是級聯(lián)MS或MSn系統(tǒng)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的。作為另一個實例，質(zhì)量分析器124可以包括質(zhì)量過濾器，之后是碰撞腔，碰撞腔之后又是另一個質(zhì)量過濾器。作為另一個實例，質(zhì)量分析器124可以包括離子遷移率譜儀(MS)。但是，在一些實施方式中，MS系統(tǒng)100不包括MS。離子檢測器128可以是被構(gòu)造來收集并測量從質(zhì)量分析器124輸出的按質(zhì)量進行了區(qū)分的離子的通量(或流量)。離子檢測器128的實例包括但不限于，電子倍增器、光倍增器以及法拉第杯。離子源120、質(zhì)量分析器124和離子檢測器128被布置在MS殼體116中，所述MS殼體116與真空系統(tǒng)132對接。MS殼體116和真空系統(tǒng)132被構(gòu)造來限定質(zhì)譜儀104中的連續(xù)的真空級。通過該構(gòu)造，離子源120根據(jù)設計被保持在期望低的壓強或真空水平下，并且質(zhì)量分析器124和離子檢測器128被保持在期望的真空水平下。對于包括諸如上述的多個部件或模塊的質(zhì)量分析器124，每一個部件或模塊可以被保持在不同的真空水平下。例如，碰撞腔一般被保持在較之在碰撞腔之前或之后的被抽空的質(zhì)量過濾器更高的壓強下。為了上述目的，真空系統(tǒng)132 —般包括一個或多個真空泵，所述一個或多個真空泵經(jīng)由MS殼體116的一個或多個排氣端口與一個或多個真空級連通。
質(zhì)譜儀104還可以包括加熱系統(tǒng)164。加熱系統(tǒng)164可以包括被構(gòu)造來控制質(zhì)譜 儀104的一個或多個部件(諸如樣品接口 112、電離室136、質(zhì)量分析器124和離子檢測器 128)的各自溫度的一個或多個加熱裝置。特定的加熱裝置可以被構(gòu)造來直接加熱(諸如電 阻加熱元件)或間接加熱(諸如用于按一定路徑運送熱交換介質(zhì)的系統(tǒng))。
MS系統(tǒng)100還可以包括系統(tǒng)控制器(或系統(tǒng)控制器模塊)168。系統(tǒng)控制器168可 以被構(gòu)造來控制和/或監(jiān)控MS系統(tǒng)100的各個方面，諸如到電離室136中的樣品引入、反應 劑氣體引入(如果適用的話)以及反應劑氣體的選擇、樣品電離、EI或Cl操作模式的選擇、 真空和壓強設置、溫度設置或改變由加熱系統(tǒng)164實現(xiàn)的溫度分布、質(zhì)量分析器124的操作 參數(shù)(例如，所施加的電場和/或磁場、碰撞/背景氣體引入、離子光學元件的定時等)、來 自離子檢測器128的信號的獲取和分析、質(zhì)譜或色譜圖的生成和顯示等等。為了這些目的， 系統(tǒng)控制器168被示意性地示為經(jīng)由通信鏈路172與質(zhì)譜儀104信號通信。通信鏈路172 可以代表若干分別與MS系統(tǒng)100的各種部件接口的通信鏈路。給定的通信鏈路可以是有 線的或無線的。并且為了這些目的，系統(tǒng)控制器168可以包括一種或多種硬件、固件和/或 軟件，以及一種或多種儲存器。在所示的實施例中，如將在下面進一步描述的，系統(tǒng)控制器 168包括電子處理器176、存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)庫180、氣體流量控制軟件184、以及性能 評價軟件188。系統(tǒng)控制器168還可以代表一種或多種用戶界面設備，諸如用戶輸入設備 (例如鍵盤、觸摸屏、鼠標等)、用戶輸出設備(例如顯示屏、打印機、可視指示器或報警器、 可聽指示器或報警器等)、由軟件控制的圖形用戶界面(GUI)、以及用于加載可由電子處理 器176讀取的介質(zhì)的設備(例如以軟件、數(shù)據(jù)實現(xiàn)的邏輯指令等等)。系統(tǒng)控制器168可 以包括操作系統(tǒng)(例如Microsoft Windows 軟件)，用于控制和管理系統(tǒng)控制器168的 各種功能。系統(tǒng)控制器168的一個或多個部件可以相對于MS系統(tǒng)100位于遠程，并且通過 有線或無線通信鏈路與系統(tǒng)控制器168的本地部分通信。在一些實施方式中，系統(tǒng)控制器 168可以包括實驗室信息管理系統(tǒng)(LIMS)或作為其一部分，如可以用于醫(yī)院或其他醫(yī)療設 施中的那些。
調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108被構(gòu)造來將調(diào)節(jié)氣體指引到MS系統(tǒng)100中。為此目的，調(diào)節(jié)氣 體系統(tǒng)108可以包括與調(diào)節(jié)氣體管線連通的調(diào)節(jié)氣體源以及根據(jù)需要的氣體流量控制器。 如上所述的，調(diào)節(jié)氣體可以是例如氫、氬、氨和/或甲燒。調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108可以被構(gòu)造來 將調(diào)節(jié)氣體指引到MS系統(tǒng)100的一個或多個位置。圖1中的虛線框和虛線描繪了各種可 選方式。因此，在一個實施方式中，調(diào)節(jié)氣體源204和相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體管線208與氣體流 量控制器156連通，所述氣體流量控制器156還調(diào)控來自反應劑氣體源144的反應劑氣體 的流量。在此實施方式中，調(diào)節(jié)氣體被流入輔助氣體管線160中，通過導管148，進入電離室 136。在另一實施方式中，調(diào)節(jié)氣體源212和相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體管線216直接與電離室136 連通，由此調(diào)節(jié)氣體被直接流入到電離室136中。在另一實施方式中，調(diào)節(jié)氣體源212和相 關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體管線220直接與質(zhì)量分析器124或與多部件質(zhì)量分析器124的一個或多個 部件連通。例如，調(diào)節(jié)氣體可以被引入碰撞腔、質(zhì)量過濾器、離子引導裝置、或這樣的質(zhì)量分 析器部件中的兩個或更多個。在另一實施方式中，調(diào)節(jié)氣體源212和相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體管 線224直接與離子檢測器128的合適區(qū)域連通。調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108可以包括一個與上述位 置中的一個連通的調(diào)節(jié)氣體源212，或者可以包括兩個或更多個分別與上述位置中的兩個或更多個連通的調(diào)節(jié)氣體源212 (或至少兩條或更多條調(diào)節(jié)氣體管線216，220，224)。應該注意的是，為了簡化在圖1中示出了一個調(diào)節(jié)氣體源212 ;調(diào)節(jié)氣體管線216，220，224中的每一條可以與不同的調(diào)節(jié)氣體源相關(guān)聯(lián)。還應注意的是，氣體流量控制器(沒有示出)可以被布置成與調(diào)節(jié)氣體管線216，220，224中的一條或多條連通，并且具有與跟反應劑氣體源144相關(guān)聯(lián)的氣體流量控制器156相同或相似的構(gòu)造。MS系統(tǒng)100中所設置的任何流量控制器可以被手動操作和/或由系統(tǒng)控制器168控制，諸如根據(jù)氣體流量控制軟件184所提供的指令由電子處理器176控制。在所有上述的實施方式中，調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108提供從調(diào)節(jié)氣體源204和/或212出發(fā)、通過調(diào)節(jié)氣體管線208，216，220和/或224、并進入質(zhì)譜儀104中的調(diào)節(jié)氣體流動通路。調(diào)節(jié)氣體流動通路要么直接進入質(zhì)譜儀104的一個或多個位置中，要么從質(zhì)譜儀104的上游的位置進入質(zhì)譜儀104。在這些實施方式中的任何一個中，調(diào)節(jié)氣體可以從調(diào)節(jié)氣體首先直接進入其中的MS部件流到或擴散到其他MS部件中的一個或多個中。例如，直接供應到碰撞腔中的調(diào)節(jié)氣體可以流到或擴散到前面的和/或后面的質(zhì)量過濾器。作為另一實例，直接供應到質(zhì)量分析器124的部件中的調(diào)節(jié)氣體可以流到或擴散到電離室136和/或離子檢測器128中。在一些實施方式(在下面進一步描述)中，當MS系統(tǒng)100以分析模式被主動操作時，即當樣品和離子流動通路被沿大致從電離室136朝向質(zhì)量分析器124的方向建立時，調(diào)節(jié)氣體流動通路可以被建立。即使在這些實施方式中，被直接注入到質(zhì)量分析器124中的足夠量的調(diào)節(jié)氣體可以沿相反方向擴散到電離室136中，并且有效地調(diào)節(jié)/清潔電離室136的表面。圖1還示出了 MS系統(tǒng)100包括氣相色譜(GC或GC系統(tǒng))230或換句話說MS系統(tǒng)100是氣相色譜/質(zhì)譜儀(GC/MS)系統(tǒng)的一部分的實施方式。在這樣的實施方式中，MS系統(tǒng)100或者可以被描述為經(jīng)由樣品接口 112 (在此情況下也可被稱為GC/MS接口)與GC230對接。GC 230 —般可以包括GC殼體234、通過安裝在GC殼體處的樣品引入裝置238、載氣源242、布置在GC殼體234中的柱(或GC柱)246以及加熱裝置250。柱246包括經(jīng)由密封的流體連接器與樣品引入裝置238連通的柱入口 252以及與電離室136連通的柱出口 254。柱246的一部分可以延伸穿過樣品接口 112并且進入電離室136，使得柱出口 254位于電離室136中?；蛘呋虻韧?，柱246可以經(jīng)由密封的流體連接器與轉(zhuǎn)運管線聯(lián)接，在此情況下，轉(zhuǎn)運管線延伸穿過樣品接口 112并進入電離室136。柱246包括固定相，其一般包括保持在作為柱246的內(nèi)壁的襯里的膜或固體支撐物上?？梢詾楣潭ㄏ噙x擇各種各樣的組成，并且可以為固定相選擇一定范圍的孔隙率或密度，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的。為了保留空間同時維持期望的長度，柱246可包括螺旋段256。樣品引入裝置238通常包括用于將樣品注入到柱入口 252中的裝置，并可以包括用于蒸發(fā)樣品的裝置。樣品可以是包含將要在柱246中分析分離的樣品材料和一種或多種溶劑的基質(zhì)。樣品引入裝置238可以與單獨的樣品源(沒有示出)流體連通，或者可以充當樣品源。例如，樣品引入裝置238可被構(gòu)造來接納一個或多個樣品容器260，并且可以包括用于選擇用于注入到柱246中的期望樣品的裝置(例如圓盤傳送帶)。載氣源242可以經(jīng)由載氣管線264與柱入口 252連通。載氣管線264可以在柱入口 252上游的某一點處與樣品引入裝置238的一部分聯(lián)接。載氣可以是如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的適于用作有利于運輸樣品通過柱246的惰性移動相的任何氣體。載氣的實例包括但不限于，氦氣、氮氣、IS氣或在一些實施方式中的氫氣。載氣的流量可以由任何裝置控制，諸 如氣體流量控制器268。流量控制器268可以具有跟與反應劑氣體源144相關(guān)聯(lián)的流量控 制器156相同或相似的構(gòu)造。在所示的實施例中，載氣經(jīng)由從載氣源242出發(fā)、通過載氣管 線264到流量控制器268并進入柱入口 252 (可能經(jīng)由如上所述的樣品引入裝置238)的載 氣通路供應到柱246。
加熱裝置250可以具有適于將柱246保持在根據(jù)期望(即預定)的溫度曲線(或 溫度程序)設定或改變柱246的溫度的期望溫度下的任何構(gòu)造。在一個實施例中，GC殼體 234是(或包含有)爐子，并且加熱裝置250被構(gòu)造來加熱柱子延伸穿過其的爐子內(nèi)部。在 另一實施例中，加熱裝置250被構(gòu)造來直接加熱柱246。例如，加熱裝置250可以包括被安 裝成與柱246熱接觸的電阻加熱元件。
當包括GC時，MS系統(tǒng)100還可以包括用于分析由柱246分離的樣品的組分的附 加裝置，即除了質(zhì)譜儀104之外的其他分析儀器。因此，在所示的實施方式中，MS系統(tǒng)100 包括任何合適類型的任選氣體檢測器272，其通常布置在GC殼體234的外部。氣體檢測器 272可以是能夠產(chǎn)生譜圖或色譜圖的那類檢測器，諸如火焰離子化檢測器(FID)或熱導率 檢測器CTCD)。氣體檢測器272可以經(jīng)由氣體出口管線278與柱246的介于螺旋段和柱出 口 254之間的段276連通。為此，可以布置分流器(沒有示出)與柱246在此段276處與 柱246連線。通過這樣的構(gòu)造，柱246中的來自螺旋段256的樣品/氣體流被分成被導入 電離室136中的第一輸出流和經(jīng)由氣體出口管線278被導入氣體檢測器272中的第二輸出 流。
在具有與MS系統(tǒng)100聯(lián)接的GC 230的情況下，提出了附加的實施方式，用于構(gòu)造 調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108來將調(diào)節(jié)氣體指引到MS系統(tǒng)100中。通常，這些附加的實施方式需要通 過建立至少部分經(jīng)過GC殼體234的一個或多個調(diào)節(jié)氣體通路，在電離室136上游的一個或 多個位置處引入調(diào)節(jié)氣體。在一些實施方式中，(一個或多個)調(diào)節(jié)氣體流動通路可以經(jīng)過 柱246的至少一部分。圖1中的虛線框和虛線描繪了各種可選方式。因此,在一個實施方 式中，調(diào)節(jié)氣體源282和相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體管線284與氣體流量控制器256連通，所述氣體 流量控制器256還調(diào)控來自載氣源242的載氣的流量。在此實施方式中，調(diào)節(jié)氣體從流量 控制器268流入公共氣體入口管線286并流入柱入口 252。流量控制器268可被用于調(diào)控 載氣和調(diào)節(jié)氣體進入柱246的各自流量(例如，流率)。根據(jù)被實施的具體調(diào)節(jié)策略，流入 柱246中的載氣相對于調(diào)節(jié)氣體的比例一般在從O體積％到小于100體積％的范圍內(nèi)。就 是說，流量控制器268可以被操作來在調(diào)節(jié)氣體被流入柱246中時完全關(guān)斷載氣流，或被操 作來混合載氣和調(diào)節(jié)氣體，其中，兩種氣體以期望的比例流動通過氣體入口管線286。在另 一實施例中，調(diào)節(jié)氣體的比例在從O. 02%到50%的范圍內(nèi)。在另一實施例中，調(diào)節(jié)氣體的 比例在從O. 05%到40%的范圍內(nèi)。在另一實施例中，調(diào)節(jié)氣體的比例在從O. 25%到10% 的范圍內(nèi)。這些示例性范圍也可以被用于把調(diào)節(jié)氣體引入MS系統(tǒng)100中的其他位置的其 他實施方式，并且更一般地適用于調(diào)控調(diào)節(jié)氣體進入質(zhì)譜儀104的流量。而且，這些示例性 方法可以被用于需要在線模式或離線模式的各種實施方式。
在另一實施方式中，調(diào)節(jié)氣體源(沒有示出)和相關(guān)聯(lián)的氣體管線(沒有示出) 與柱246的柱入口 252和柱出口 254之間的段(沒有示出)連通，諸如柱入口 252和螺旋 段256之間，在螺旋段256處，或在螺旋段256和柱出口 254之間。作為實例，在圖1中，調(diào)節(jié)氣體源290和相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體管線292與柱246的處于螺旋段256和柱出口 254之間 (或處于螺旋段256和樣品接口 112之間)的段296連通?？梢允褂眠m用于在期望的柱段 合并各氣體流的任何結(jié)構(gòu)或裝置，諸如T形接頭、聯(lián)管件等。如在其他實施方式中，合適的 流量控制器304可以被設置與調(diào)節(jié)氣體管線292連線，以調(diào)控調(diào)節(jié)氣體的流量。如在把調(diào)節(jié) 氣體添加到載氣中的其他實施方式中，調(diào)節(jié)氣體的比例可以根據(jù)上述范圍的實例來調(diào)控。
調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108可以包括與GC 230的前述位置之一連通的一個調(diào)節(jié)氣體源，或 者可以包括分別與GC 230的前述位置中的兩個或多個或者與GC 230和MS系統(tǒng)100的前 述位置中的兩個或多個連通的兩個或更多個調(diào)節(jié)氣體源(或至少兩個或更多個調(diào)節(jié)氣體 管線)。如上述其他流量控制器的情形，與GC 230相關(guān)聯(lián)的流量控制器(例如268，304)中 的任何一個可以被手動操作和/或由系統(tǒng)控制器168控制，諸如根據(jù)由氣體流量控制元件 184提供的指令由電子處理器176控制。
在一些實施方式中，給定的調(diào)節(jié)氣體源204，212，282，290可以包括調(diào)節(jié)氣體和輔 助氣體的共混物。例如，調(diào)節(jié)氣體源204，212，282，290可以包含共混物的單個罐形式設置， 使得MS系統(tǒng)100無需要設置用于將調(diào)節(jié)氣體和輔助氣體混合在一起的裝置。調(diào)節(jié)氣體源 204，212，282，290中容納的調(diào)節(jié)氣體相對于輔助氣體的比例可以在從O體積％到小于100 體積％的范圍內(nèi)。在另一實施例中，調(diào)節(jié)氣體相對于輔助氣體的比例在從O. 25%到10%的 范圍內(nèi)。輔助氣體的組成可以與所使用的載氣的組成相同或不同。輔助氣體一般可以是任 何與調(diào)節(jié)氣體不同的惰性氣體(即，不與樣品反應或以其他方式不利地影響質(zhì)譜儀104的 性能的氣體)。輔助氣體的實例包括但不限于，氦氣、氮氣和氬氣。輔助氣體的組成可以與 也用于MS系統(tǒng)100中的載氣的組成相同，或者可以不同。在下面的實施例部分中描述了輔 助氣體的使用的一些實例。
在另一實施方式中，輔助氣體源308和相關(guān)聯(lián)的輔助氣體管線310被設置來允許 調(diào)節(jié)氣體與輔助氣體共混。因此，流量控制器304可以被配置來調(diào)控輔助氣體和調(diào)節(jié)氣體 的各自流量，使得混合流中的輔助氣體相對于調(diào)節(jié)氣體的比例在從O體積％到小于100體 積％的范圍內(nèi)。在另一實施例中，輔助氣體相對于調(diào)節(jié)氣體的比例在從O. 05 %到80 %的范 圍內(nèi)。在另一實施例中，輔助氣體相對于調(diào)節(jié)氣體的比例在從O. 25%到20%的范圍內(nèi)。在 所示的實施例中，調(diào)節(jié)氣體管線310與流量控制器304連通，調(diào)節(jié)氣體源290也與所述流量 控制器304連通。在此實施例中，調(diào)節(jié)氣體，或者調(diào)節(jié)氣體和輔助氣體的共混物或混合物， 經(jīng)由公共氣體入口管線314流到柱段296。將會理解的是，在此所述的和/或圖1中所示的 其他調(diào)節(jié)氣體源中的任何一個可以以其他方式與輔助氣體源相關(guān)聯(lián)，用于建立調(diào)節(jié)氣體和 輔助氣體到MS系統(tǒng)100的給定位置的混合流。
除了與質(zhì)譜儀104和調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108的部件接口之外，系統(tǒng)控制器168可以被 配置來控制和/或監(jiān)控GC 230的各個方面，諸如到柱246中的樣品引入、柱泄漏事故、壓強 設置、溫度設置或改變由加熱裝置250實現(xiàn)的溫度曲線、氣體檢測器272 (如果設置的話) 的操作、來自氣體檢測器272的信號的獲取和分析、從氣體檢測器272得到的譜圖或色譜圖 的生成和顯示等等。為了這些目的，系統(tǒng)控制器168被示意性地示為經(jīng)由通信鏈路318與 GC 230信號通信，所述通信鏈路318可以是有線的或無線的，并且可以表示到GC 230的各 個部件的一個或多個專用通信鏈路?？梢钥吹?，圖1中示意性地描繪的系統(tǒng)控制器168可 以代表用于協(xié)調(diào)或同步質(zhì)譜儀104和GC 230以及調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108的各種操作的一個或多個裝置或設備。MS系統(tǒng)100包括用于以分析模式操作MS系統(tǒng)100的裝置(或設備)。在分析模式中，MS系統(tǒng)100處理一個或多個樣品，以產(chǎn)生一個或多個質(zhì)譜圖或色譜圖，從所述一個或多個質(zhì)譜圖或色譜圖可以獲得關(guān)于樣品的分析物的信息。在一些實施方式中，用于以分析模式操作的裝置可以被配置來建立通過樣品接口 112并進入電離室136的樣品流動通路。作為實例，樣品被引入到操作用于由樣品產(chǎn)生分析物離子的電離室136和電離裝置140中。分析物離子被輸送到質(zhì)量分析器124中，所述質(zhì)量分析器124根據(jù)質(zhì)量歸類離子，并且根據(jù)設計，可以進行一次或多次離子裂解，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的。所得的按質(zhì)量區(qū)分的離子然后被輸送到離子檢測器128，所述離子檢測器128通常被構(gòu)造來將離子流轉(zhuǎn)換為電信號。該電信號被發(fā)送到數(shù)據(jù)分析器(由系統(tǒng)控制器168示意性表示)，用于處理和生成質(zhì)譜圖或色譜圖。因此，用于以分析模式操作的裝置可以包括如下部件中的一個或多個樣品接口 112 ;電離室136 ；MS系統(tǒng)100的用于處理樣品和產(chǎn)生質(zhì)譜圖或色譜圖的其他部件；一個或多個根據(jù)需要的氣體流量控制器，其可以由手動(用戶)輸入操作，或可以通過電子或計算機化控制而半自動化或完全自動化；和/或如圖1中的系統(tǒng)控制器168示意性表示的電子硬件、固件和/或軟件模塊。手動輸入可能需要物理操控閥門或其他裝置。或者或此夕卜，手動輸入可能需要按壓按鈕，操作開關(guān)，或在與系統(tǒng)控制器168通信或相關(guān)聯(lián)的控制面板上輸入信息，響應于此，電子處理器176或系統(tǒng)控制器168的其他部件發(fā)送控制信號至所述裝置的合適部件，用于以分析模式進行操作。在MS系統(tǒng)100與GC 230對接的實施方式中，分析模式可以包括操作樣品引入裝置238，以將樣品和載氣注入柱246中，由此建立樣品和載氣通過柱246的流動。在此情況下，樣品(或樣品/載氣)流動通路部分由柱246限定。樣品的不同組分由柱246的固定相根據(jù)已知的色譜保留原理分離，并且經(jīng)分離的分析物級分和載氣的所得混合物流動通過柱246、樣品接口 112并進入電離室136。然后，以上述方式在MS系統(tǒng)100中處理樣品。因此，在這些實施方式中，用于以分析模式操作的裝置可以包括如下部件中的一個或多個樣品引入裝置238 ;載氣源242 ;載氣管線264 ;和/或柱246。MS系統(tǒng)100還包括用于以調(diào)節(jié)模式操作MS系統(tǒng)100的裝置(或設備)。在調(diào)節(jié)模式中，MS系統(tǒng)100被操作以經(jīng)由上述的一個或多個調(diào)節(jié)氣體流動通路使得調(diào)節(jié)氣體流入質(zhì)譜儀104。在一些實施方式中，用于以調(diào)節(jié)模式操作的裝置可以被構(gòu)造來建立從調(diào)節(jié)氣體源204和/或212出發(fā)，通過調(diào)節(jié)氣體管線208，216，220和/或224并進入質(zhì)譜儀104的調(diào)節(jié)氣體流動通路。因此，用于以調(diào)節(jié)模式操作的裝置可以包括如下部件中的一個或多個調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108，調(diào)節(jié)氣體源204和/或212 ;調(diào)節(jié)氣體管線208，216，220和/或224，以及根據(jù)需要用于將調(diào)節(jié)氣體遞送到質(zhì)譜儀104的一個或多個期望位置的任何其他氣體導管；一個或多個根據(jù)需要的氣體流量控制器(例如156)，其可以如上所述地手動操作、半自動化或全自動化；和/或由圖1中的系統(tǒng)控制器168示意性表示的電子硬件、固件和/或軟件模塊。在MS系統(tǒng)100與GC 230對接的實施方式中，用于以調(diào)節(jié)模式操作的裝置可以包括替代性的或附加的調(diào)節(jié)氣體源282和/或290，相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體管線284和/或292以及根據(jù)需要的任何其他氣體導管；和/或其他流量控制器(例如268，304)。用于以調(diào)節(jié)模式操作的裝置還可以包括如上所述的一個或多個輔助氣體源308和相關(guān)的輔助氣體管線310。在一些實施方式中，通過向調(diào)節(jié)氣體添加熱能和/或控制其溫度可以優(yōu)化調(diào)節(jié)氣體的效果。因此，根據(jù)通過MS系統(tǒng)100的調(diào)節(jié)氣體流動通路，用于以調(diào)節(jié)模式操作的裝置 也可以被構(gòu)造來控制如下溫度中的一個或多個柱246和/或GC殼體234 (例如爐子)的 內(nèi)部的溫度；樣品接口 112的溫度；電離室136的溫度；質(zhì)量分析器124的溫度；和/或離 子檢測器128的溫度。溫度控制因此可以通過操作加熱裝置250和/或加熱系統(tǒng)164來實 現(xiàn)，所述加熱裝置250和/或加熱系統(tǒng)164可以由系統(tǒng)控制器168來控制，并且可以遵循程 序化的溫度曲線。在一個實施例中，用于以調(diào)節(jié)模式操作的裝置被構(gòu)造來將電離室136保 持在最高達電離室136的金屬表面的失效極限的溫度。在另一實施例中，用于以調(diào)節(jié)模式 操作的裝置被構(gòu)造來將電離室136保持在從_20°C到800°C范圍內(nèi)的溫度下。
在一些實施方式中，可以通過賦予調(diào)節(jié)氣體能量以將調(diào)節(jié)氣體分子激發(fā)(或賦 能)到高能態(tài)(例如里德伯態(tài)或亞穩(wěn)態(tài))或電離調(diào)節(jié)氣體分子。電離裝置140可以例如被 操作用于此目的，以產(chǎn)生與調(diào)節(jié)氣體分子相互作用的電子。
用于以調(diào)節(jié)模式操作MS系統(tǒng)100的裝置可以被配置來調(diào)控到柱入口 252或到質(zhì) 譜儀104中的載氣和調(diào)節(jié)氣體的各自流量(例如，流率)。流入到柱入口 252中的載氣相 對于調(diào)節(jié)氣體的比例可以在從0%到小于100%的范圍內(nèi)?；蛘呋虼送?，用于以調(diào)節(jié)模式操 作MS系統(tǒng)100的裝置可以被配置來調(diào)控輔助氣體和調(diào)節(jié)氣體的各自流量。流動通過特定 氣體管線的輔助氣體相對于調(diào)節(jié)氣體的比例可以在從O %到小于100%的范圍內(nèi)。用于以 調(diào)節(jié)模式操作MS系統(tǒng)100的裝置可以被配置來基于比較由離子檢測器128從樣品的分析 物產(chǎn)生的色譜圖與由氣體檢測器272從樣品分析產(chǎn)生的色譜圖，來判斷MS系統(tǒng)100是否應 該以調(diào)節(jié)模式操作，或者用于調(diào)控調(diào)節(jié)氣體和載氣到質(zhì)譜儀104中的各自流量。
用于以調(diào)節(jié)模式操作MS系統(tǒng)100的裝置可以被構(gòu)造來離線操作、在線操作或兩 者。在離線實施方式中，用于以調(diào)節(jié)模式操作的裝置可以包括用于在分析模式和調(diào)節(jié)模式 之間切換MS系統(tǒng)100的裝置(或設備)。用于切換的裝置可以包括如上所述的一個或多個 氣體流量控制器和/或系統(tǒng)控制器168。
用于以離線模式操作的裝置可以被配置來評價MS系統(tǒng)100的一個或多個參數(shù)，并 且基于參數(shù)的值，判斷MS系統(tǒng)100是否應以調(diào)節(jié)模式操作(或者等同地，是否應該從分析 模式切換到調(diào)節(jié)模式)?？梢员辉u價的參數(shù)的實例包括但不限于，在評價該參數(shù)之前(或者 從上一次評價該參數(shù)以來或從上一次實施調(diào)節(jié)模式以來)MS系統(tǒng)100或其部件(例如，質(zhì) 譜儀104、離子源120、柱246)已經(jīng)以分析模式操作的次數(shù)；在評價該參數(shù)之前(或者從上 一次評價該參數(shù)以來或從上一次實施調(diào)節(jié)模式以來)已經(jīng)過去的時間；在預定操作條件下 由MS系統(tǒng)產(chǎn)生的色譜圖(或質(zhì)譜圖)的質(zhì)量；在以分析模式或調(diào)節(jié)模式操作時進行的具有 一個或多個選定的質(zhì)荷比的離子的豐度的測量；和/或從柱的固定相支撐物分離出的固定 相材料的存在(即，柱滲出的證據(jù))。色譜圖的質(zhì)量可以包括MS系統(tǒng)100的信號響應或其 他性能標準的劣化的量度(例如，信噪比)指示?？梢詫⒅T如色譜圖的質(zhì)量和污染物離子 的豐度之類的參數(shù)與存儲在系統(tǒng)控制器168的數(shù)據(jù)庫180中的參比參數(shù)進行比較，以幫助 判斷是否應該運行調(diào)節(jié)模式?？梢栽谝哉{(diào)節(jié)模式操作時進行選定離子的豐度的測量，以允 許調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)模式的某些操作參數(shù)，諸如被添加的調(diào)節(jié)氣體的水平。用于判斷是否應以調(diào)節(jié) 模式操作這一目的的MS系統(tǒng)100的一個或多個參數(shù)的評價可以由系統(tǒng)控制器168的性能 評價軟件188來執(zhí)行或管理。
或者或此外，上述參數(shù)中的一個或多個可以由MS系統(tǒng)100的用戶手動評價。例如，用戶可以跟蹤MS系統(tǒng)100的已知在進行了調(diào)節(jié)處理之后改善或恢復MS系統(tǒng)100的性能的一個或多個部件的使用的年齡和/或次數(shù)。用戶可以對由樣品分析或背景分析所獲得的色譜圖或質(zhì)譜圖進行目視檢測，并且判斷MS系統(tǒng)100是否需要被調(diào)節(jié)?；蛘呋虼送?，MS系統(tǒng)100可以被構(gòu)造來允許用戶在期望時或根據(jù)預定的維護計劃將MS系統(tǒng)100切換到調(diào)節(jié)模式。如果判定MS系統(tǒng)100應該以調(diào)節(jié)模式操作，用于以離線調(diào)節(jié)模式操作的裝置可以被構(gòu)造來基于(或響應于)該判定進行動作。例如，動作可以包括將MS系統(tǒng)100的操作切換到調(diào)節(jié)模式，制定用于將MS系統(tǒng)100的操作切換到調(diào)節(jié)模式的時間，修改將MS系統(tǒng)100的操作切換到調(diào)節(jié)模式的預定時間，和/或產(chǎn)生MS系統(tǒng)100應該以調(diào)節(jié)模式操作的用戶可讀指示。用戶可讀指示可以包括例如可聽或可視的警告，顯示在MS系統(tǒng)100的用戶控制面板或與MS系統(tǒng)100通信的顯示屏幕上的可視的指示或信息，發(fā)送給用戶的電子郵件信息等
坐寸ο在在線實施方式中，用于以調(diào)節(jié)模式操作的裝置可以包括用于在MS系統(tǒng)100正在進行樣品分析時調(diào)控到質(zhì)譜儀104中的載氣和調(diào)節(jié)氣體的各自流量的裝置(或設備)。用于調(diào)控的裝置可以包括如上所述的一個或多個氣體流量控制器和/或系統(tǒng)控制器168。用于調(diào)控的裝置可以被配置來調(diào)控所述各自流量，使得流入到質(zhì)譜儀中的調(diào)節(jié)氣體的比例可以在從大于O體積％到小于100體積％的范圍內(nèi)。在另一實施例中，調(diào)節(jié)氣體的比例在從O. 02%到50%的范圍內(nèi)。在另一實施例中，調(diào)節(jié)氣體的比例在從O. 05%到40%的范圍內(nèi)。在另一實施例中，調(diào)節(jié)氣體的比例在從O. 25%到10%的范圍內(nèi)。如前所述，這些方法也可以適用于離線模式。用于調(diào)控的裝置可以被配置來將調(diào)節(jié)氣體的流量維持在恒定的流率下，同時柱246的溫度直接或間接由加熱裝置250改變。例如，系統(tǒng)控制器268可以監(jiān)控該溫度，并使得一個或多個流量控制器根據(jù)需要調(diào)節(jié)氣體流率。就像上述的用于以離線調(diào)節(jié)模式操作的裝置，在線模式下用于調(diào)控到質(zhì)譜儀104中的載氣和調(diào)節(jié)氣體的各自流量的裝置可以基于MS系統(tǒng)100的一個或多個參數(shù)的評價。除了上述參數(shù)之外，可被評價的參數(shù)的其他實例包括但不限于，在MS系統(tǒng)100被操作進行樣品分析時進行的具有一個或多個選定的質(zhì)荷比的離子的豐度的測量；流動通過或?qū)⒈涣鲃油ㄟ^柱246的樣品基質(zhì)的組成；柱246中所支撐的固定相的組成；柱246的內(nèi)徑；和/或樣品基質(zhì)的一種或多種組分與調(diào)節(jié)氣體的反應性。如上所述，可以通過性能評價軟件188和/或使用存儲在系統(tǒng)控制器168的數(shù)據(jù)庫180中的數(shù)據(jù)幫助參數(shù)的評價。與向MS系統(tǒng)100添加調(diào)節(jié)氣體相關(guān)的挑戰(zhàn)之一是如何相對于載氣添加調(diào)節(jié)氣體。這在實施較低的氣體流量(例如O. 005mL/min)時尤其如此。在一些實施方式中，所添加的調(diào)節(jié)氣體的相對量可以基于被引入到離子源120中的污染物的速率來選擇。一般來說，對于較高的污染物量，添加較大量的調(diào)節(jié)氣體。對于各種實驗，特別是常規(guī)實驗，理想的是能夠一致地設定調(diào)節(jié)氣體水平。在一些實施方式中，調(diào)節(jié)氣體的水平基于載氣的豐度相對于調(diào)節(jié)氣體的豐度的比例來設定。在一些實施方式中，調(diào)節(jié)氣體和載氣的量(例如，流率、壓強)由MS系統(tǒng)100，諸如由圖1中所示的系統(tǒng)控制器168來電子控制。在這樣的實施方式中，調(diào)節(jié)氣體的水平可以作為MS系統(tǒng)100的自動調(diào)整功能的一部分被自動地設定。圖2示出了調(diào)節(jié)氣體(在此實例中，氫，m/z = 2)和載氣(在此實例中,氦,m/z = 4)流過MS系統(tǒng)100的質(zhì)譜測量結(jié)果。具體地，圖2的測量結(jié)果由下面的實施例7中所述的實驗獲得。相應地，用于調(diào)控到質(zhì)譜儀104中的載氣和調(diào)節(jié)氣體的各自流量的裝置可以被配置來基于通過操作離子源120、質(zhì)量分析器124和離子檢測器128所測量的調(diào)節(jié)氣體離子的豐度對載氣離子的豐度的期望比例進行調(diào)控。而且，用于調(diào)控各自流量的裝置可以被配置來比較調(diào)節(jié)氣體離子的豐度對載氣離子的豐度的測量比例與期望比例，以判斷測量比例與期望比例之間的比例差是否落在期望的范圍之外，并調(diào)整到質(zhì)譜儀104中的調(diào)節(jié)氣體相對于載氣的流量，以將比例差維持在期望的范圍內(nèi)。例如，期望比例可以與不同的實驗和/或給定實驗的不同階段相關(guān)，并且被設置在存儲在數(shù)據(jù)庫180中的查詢表中，并可由系統(tǒng)控制器168的硬件、固件和/或軟件部件訪問。
在一些實施方式中，諸如在下面的實施例8中，諸如氫的調(diào)節(jié)氣體被用作用于運送樣品通過柱246的載氣，并且諸如氦的輔助氣體或者在質(zhì)譜儀104的上游或者在質(zhì)譜儀 104處被添加到氫或其他載氣中。調(diào)節(jié)氣體系統(tǒng)108或其他裝置或設備可以被用來調(diào)控到質(zhì)譜儀104中的輔助氣體的流量相對于到電離室136中的調(diào)節(jié)氣體的流量。在這些實施方式中可以執(zhí)行上述評價任務中的多種。質(zhì)譜儀104可以被操作來測量載氣離子的豐度相對于輔助氣體離子的豐度的比例，并且可以基于所測量的比例調(diào)控輔助氣體的流量相對于調(diào)節(jié)氣體的流量。
實施例1-離線調(diào)節(jié)
在此實施例中，對與圖1中所示一致的、并且與GC 230連接的、受到重污染的MS 系統(tǒng)100進行離線調(diào)節(jié)處理。氫被選擇作為調(diào)節(jié)氣體。氫氣流通過通常用于Cl反應劑氣體的樣品接口 112的端口引入，并由此被導入質(zhì)譜儀104的電離室136和四極中。所添加的氫的流率為O. lmL/min。離子源的溫度為350°C，并且四極的溫度為200°C。氫流動進行 16小時，同時細絲在150 μ A下連續(xù)工作。在調(diào)節(jié)之前，MS系統(tǒng)100在質(zhì)譜儀104激活但是沒有樣品的情況下運行，以分析被懷疑污染MS系統(tǒng)100的背景物種。圖3Α是所得的質(zhì)譜圖。顯示出較大豐度的離子質(zhì)量是通常與非分析物或背景分子相關(guān)的那些。圖3Β是在調(diào)節(jié)之后產(chǎn)生的背景質(zhì)譜圖。在與圖3Α的譜圖相同的比例下，背景物種(例如，m/z = 45. 1， 78. 1，134. 9等等)看起來已經(jīng)被消除。圖3C是與圖3B相同的質(zhì)譜圖，但是具有放大的比例。圖3C示明了背景物種的豐度的顯著減小。
實施例2-離線調(diào)節(jié)
圖4A是通過運行沒有進行調(diào)節(jié)處理的與圖1所示的一致的MS系統(tǒng)100所生成的作為時間的函數(shù)的重構(gòu)總離子色譜圖(RTIC或TIC)。圖4A示出了不進行在此所公開的調(diào)節(jié)處理，MS系統(tǒng)100的持續(xù)使用導致在若干小時的時間段內(nèi)的緩慢改進。如同樣在圖4A中所示的，系統(tǒng)達到漸近線狀態(tài)，在該狀態(tài)下，額外的使用時間導致背景的很少改進。圖4B是相同MS系統(tǒng)100 (但是240分鐘之后，利用氫氣作為調(diào)節(jié)劑對該MS系統(tǒng)進行2小時的離線調(diào)節(jié)處理)的另一 RTIC。然后，在檢查背景，并發(fā)現(xiàn)較之預計的RTIC值降低50倍，如圖4B 所示。在270分鐘時的后續(xù)調(diào)節(jié)處理提供了微小的改進，同樣如圖4B所示。
實施例3-離線調(diào)節(jié)
圖5A-5E是分別對于各個離子質(zhì)量55-u(來自MS系統(tǒng)100中的烴物質(zhì))， 105-u(來自芳香族組分)，91-u(來自芳香族組分)，215-u(來自更重的、與樣品基質(zhì)相關(guān)的組分)和207-u(來自與系統(tǒng)相連的GC毛細管柱)的作為時間的函數(shù)的離子色譜圖。這些色譜圖是通過運行與圖1中所示的一致的MS系統(tǒng)100并在約250和270分鐘之后對MS系統(tǒng)100進行調(diào)節(jié)處理所生成的。圖5A-5E示明了不是所有離子具有相同的來源或在調(diào)節(jié)處理下具有相同的行為，使得在給定的MS系統(tǒng)100中調(diào)節(jié)處理的監(jiān)測和修改可能是可取的。對于207-u得到了最小的收益，因為該粒子不斷從柱補充，這意味著應該更經(jīng)常地進行調(diào)節(jié)處理，以去除該組分。實施例4-離線調(diào)節(jié)圖6A是在受污染的MS系統(tǒng)100中的八氟萘的選擇性離子監(jiān)測(SM)獲取的重構(gòu)離子色譜圖。分析物作為4. 216分鐘附近的凸包并且如信噪比(S/N)所指示的，幾乎無法識別。圖6B是在與圖6A中的相同MS系統(tǒng)100(但是在該MS系統(tǒng)進行了利用氫氣作為調(diào)節(jié)劑的離線調(diào)節(jié)處理之后)中的八氟萘的SIM獲取的重構(gòu)離子色譜圖。背景噪聲被顯著去除，得到清晰的峰而沒有拖尾，并且示出了提高50倍的S/N。圖6A和6B表明應用調(diào)節(jié)處理可以通過降低感興趣的離子周圍的背景或提高或恢復性能，提高分析物的檢測。實施例5-在線調(diào)節(jié)此實施例描述了在異辛烷中的三種正烷烴的樣品的分析，以測試將氫添加到進入質(zhì)譜儀的氦中的效果。圖7是具體被構(gòu)造來在線調(diào)節(jié)并用于本實施例中的MS系統(tǒng)700的實施例的示意圖。MS系統(tǒng)700包括多個與圖1中所示的MS系統(tǒng)100的相同的部件，但是為簡化起見，這些部件中的一些沒有被示于圖7中。在圖1和圖7之間，相似的部件由相同的標號表示。圖7中所示的MS系統(tǒng)700包括質(zhì)譜儀104和與質(zhì)譜儀104相連的GC 230。質(zhì)譜儀104包括離子源120。GC 230包括裝有分流/無分流入口 304的樣品引入裝置238和柱246。MS系統(tǒng)700還包括用于調(diào)節(jié)氣體的第一流量控制器308和相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體管線310、用于輔助氣體的第二流量控制器314和相關(guān)聯(lián)的輔助氣體管線316，以及第三流量控制器320和相關(guān)聯(lián)的氣體出口管線322。在本實施例中使用的流量控制器308，314，320是可編程的EPC。調(diào)節(jié)氣體管線310通過任何適當?shù)墓艿澜Y(jié)構(gòu)諸如聯(lián)管件(沒有示出)在GC殼體234外部的一點處與輔助氣體管線316連接。氣體出口管線322通過任何適當?shù)墓艿澜Y(jié)構(gòu)諸如聯(lián)管件(沒有示出)在GC殼體234外部的一點處與輔助氣體管線316連接。柱246的出口與凈化聯(lián)管件326連接。氣體轉(zhuǎn)運管線330與凈化聯(lián)管件326和離子源120互連。氣體轉(zhuǎn)運管線330可以被認為是柱246的延伸部，或者認為是單獨的氣體管線。在本實施例中，載氣是氦,調(diào)節(jié)氣體是氫,輔助氣體是氦。氦載氣以約12. 5psi的壓強被供應到柱246的入口。凈化聯(lián)管件326便于將氫和輔助氦的氣流添加到從柱246流出的樣品/氦氣流。第一流量控制器308通過限流器334以10. 12psi供應氫氣，在經(jīng)過限流器334之后，流率為O. 067mL/min。第二流量控制器314以8. 9mL/min的流率供應
3.76psi下的氦，以調(diào)控凈化聯(lián)管件326中的壓強。將第三流量控制器320通過限流器(沒有示出)反接到來自第一流量控制器308和第二流量控制器314的混合氦/氫氣流中，從而以8. 362mL/min的恒定流量排放一部分氦/氫混合物(箭頭338)。在第三流量控制器320處的氦/氫混合物的壓強為2. Opsi。在色譜運行期間，來自柱246的氦氣流以1. 2mL/min的流率流入凈化聯(lián)管件326，并且到柱246中的氦載氣的入口壓強和第一流量控制器308和第二流量控制器314中的壓強全部被程序化控制，以在整個溫度程序中將恒定流量維持在上面指出的水平。在所有流量控制器308，314，320接通的情況下，氦/氫混合物以O. 6mL/min(He)和O. 005mL/min (H2)的流率流入凈化聯(lián)管件326中。所得的氦/氫混合物以1.805mL/min進入離子源120。如果第一流量控制器308被關(guān)斷(S卩，沒有O. 005-mL/min的氫作為進入離子源120的氣流的一部分)，于是僅1. 8mL/min的氦將進入離子源120。因此，通過圖7所示的構(gòu)造，容易在實施或不實施本實施例中所使用的調(diào)節(jié)處理(即，接通或關(guān)斷氫氣流)的情況下運行樣品。為了測試將氫添加到進入質(zhì)譜儀104的氦中的效果，在添加氫和不添加氫的兩種情況下進行了在異辛烷中的三種正烷烴(具體為正十四烷(n-C14)，正十五烷(n-C15)，和正十六烷(n_C16)，每一種以101^/^1^的濃度)的樣品的多次分析。該樣品被選擇，因為其為表現(xiàn)出就是有的話也是非常少的活性問題的高濃度的相對非極性的化合物。下面的表I列出了用于給實施例的儀器參數(shù)。表1-儀器參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于操作質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)的方法，所述方法包括 將樣品和載氣引入所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)的電離室(136)中；以及將調(diào)節(jié)氣體流入所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)的質(zhì)譜儀(104)中，其中，所述質(zhì)譜儀(104)中的所述調(diào)節(jié)氣體基本不改變所述樣品的分析物的質(zhì)譜特征，并且所述調(diào)節(jié)氣體與所述載氣不同。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述調(diào)節(jié)氣體包括氫、氬、或者氫和氬兩者。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，將所述調(diào)節(jié)氣體流入的步驟包括將所述調(diào)節(jié)氣體與載氣一起流入所述質(zhì)譜儀(104)中，并且還包括調(diào)控所述調(diào)節(jié)氣體和所述載氣的各自流量以使流入所述質(zhì)譜儀(104)的所述調(diào)節(jié)氣體的比例在從O. 02%到50%的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的方法，包括評價所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100.1500.1900)的參數(shù),并基于所述參數(shù)來調(diào)控所述調(diào)節(jié)氣體的流量。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述參數(shù)選自由以下各項組成的組在評價該參數(shù)之前，所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)的部件已被操作來進行樣品分析的次數(shù)；在評價該參數(shù)之前，已經(jīng)過去的時間量；在預定操作條件下由所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100， 700，1100，1500，1900)產(chǎn)生的色譜圖的品質(zhì)；在預定操作條件下由所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100， 700，1100，1500，1900)產(chǎn)生的色譜圖的信噪比；在操作所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500.1900)來分析樣品時進行的具有一個或多個選定的質(zhì)荷比的離子的豐度的測量；從所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)的柱(246)中的固定相支撐物分離出的固定相材料的存在情況；要流動通過柱(246)的樣品基質(zhì)的組成；被支撐在所述質(zhì)譜儀系統(tǒng) (100，700，1100，1500，1900)的柱(246)中的固定相的組成；柱(246)的內(nèi)徑；樣品基質(zhì)的一個或多個組分與所述調(diào)節(jié)氣體的反應性；前述各項中兩者或更多者的組合。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的方法，其中，引入所述樣品的步驟包括將所述樣品與載氣一起流入所述質(zhì)譜儀(104)中，并且還包括操作所述質(zhì)譜儀(104)以測量調(diào)節(jié)氣體離子的豐度與載氣離子的豐度的比，并基于所測量的比來調(diào)控進入所述質(zhì)譜儀(104)中的所述調(diào)節(jié)氣體的流量相對于進入所述電離室(136)中的所述載氣的流量。
7.一種用于操作質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)的方法，所述方法包括在不將樣品引入所述質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)的質(zhì)譜儀(104)中的情況下，將調(diào)節(jié)氣體流入所述質(zhì)譜儀(104)中，其中，所述質(zhì)譜儀(104)由所述調(diào)節(jié)氣體調(diào)節(jié)； 以及用載氣將樣品引入經(jīng)過調(diào)節(jié)的所述質(zhì)譜儀(104)中，并且從所述樣品收集分析物數(shù)據(jù)，其中，所述調(diào)節(jié)氣體與所述載氣不同。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，包括在流入所述調(diào)節(jié)氣體的同時，在所述質(zhì)譜儀(104) 中產(chǎn)生離子并監(jiān)測所述離子的測量。
9.如權(quán)利要求1-8中任何一項所述的方法，其中，流入所述調(diào)節(jié)氣體的步驟包括將所述調(diào)節(jié)氣體流入所述電離室(136)中，并且還包括激發(fā)所述電離室(136)中的所述調(diào)節(jié)氣體。
10.一種質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)，其被構(gòu)造來執(zhí)行如權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了質(zhì)譜系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)節(jié)。在質(zhì)譜儀或質(zhì)譜儀系統(tǒng)(100，700，1100，1500，1900)中，諸如氫的調(diào)節(jié)氣體被添加來調(diào)節(jié)或清潔質(zhì)譜儀(104)的一個或多個部件或區(qū)域，諸如離子源(120)。調(diào)節(jié)氣體可以在質(zhì)譜儀(104)的上游添加，諸如添加到柱入口(112)或色譜柱(246)中，或者可以直接添加到質(zhì)譜儀(104)中。調(diào)節(jié)氣體可以在質(zhì)譜儀(104)不分析樣品時以離線方式添加，或在樣品期間以在線方式添加。當在線添加時，調(diào)節(jié)氣體可以與諸如氦的載氣混合。在另一實施方式中，調(diào)節(jié)氣體還充當通過柱(246)的載氣，另一氣體諸如氦可以被添加到在載氣流。
文檔編號G01N27/64GK102998362SQ20121028676
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者布魯斯·D·昆比, 哈瑞·F·普瑞思特, 邁克爾·J·沙勒夫斯基, 邁克爾·K·佛雷德 申請人:安捷倫科技有限公司