專利名稱：電噴霧離子源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)譜的電噴霧離子源，更具體的說，涉及到使用振蕩電壓模 塊控制電噴霧電壓來進(jìn)行蛋白質(zhì)等大分子電離的電噴霧離子源技術(shù)。
背景技術(shù)：
電噴霧技術(shù)是一種軟電離技術(shù)，最早由Fenn等提出。在這之后得到了廣泛 的應(yīng)用。電噴霧應(yīng)用電場(chǎng)來產(chǎn)生帶電霧滴，然后通過離子蒸發(fā)將分析物離子送入 質(zhì)譜進(jìn)行分析。這種軟電離技術(shù)適合于蛋白質(zhì)等生物大分子物質(zhì)的電離，但是這 種軟電離方法的效率比較低，通常為1/104，噴霧的穩(wěn)定性也有待提高，對(duì)不揮 發(fā)性鹽的忍耐能力也比4交4氐。
因此有許多人在改進(jìn)電噴霧方面做了研究。Alexei Gapeev等利用電路回路 控制在電噴霧過程中電噴霧噴針的電流不變，這樣可以增加噴霧的穩(wěn)定性，可以 增強(qiáng)電噴霧對(duì)樣品溶液含鹽量的容忍能力，更加方便與和分離儀器如液相色譜進(jìn) 行聯(lián)用分析；楊艽原等提出了脈沖電噴霧的離子源，利用高壓電源產(chǎn)生脈沖，利 用脈沖的開關(guān)配合離子阱等脈沖型的質(zhì)量分析器，提高了離子的利用效率，也提 高了質(zhì)譜的靈敏度。
如圖9所示，現(xiàn)有的電噴霧裝置中不銹鋼兩通1坐落在操作平臺(tái)4上，起到 連接液相色鐠餾分3和噴針2的作用，噴針2就是一個(gè)毛細(xì)管帶有尖端的，通常 是內(nèi)徑是50um，但是尖端大約是10um左右，毛細(xì)管是逐漸縮小的。在尖端上時(shí) 施加電壓進(jìn)行電噴霧，然后在質(zhì)鐠5中進(jìn)行分析。
但是上述的這些方法并沒有從根本上解決電離效率的問題，在當(dāng)今蛋白質(zhì)組 學(xué)研究日益廣泛的背景下，復(fù)雜的蛋白質(zhì)的質(zhì)譜鑒定需要其提高離子化效率，提 高質(zhì)譜的靈敏度。在常規(guī)的電噴霧離子源中，離子噴霧電壓在整個(gè)噴霧過程中是 保持不變的，在蛋白質(zhì)等大分子混合物中，由于每種蛋白的組成和構(gòu)象不同，極 性和非極性分子電噴霧對(duì)電壓的要求不同，長(zhǎng)鏈的和短鏈的蛋白質(zhì)電噴霧的電壓也不同，造成適合于混合物中每種物質(zhì)電離的電壓也就不同，使得在復(fù)雜蛋白質(zhì) 檢測(cè)的過程中，有些蛋白不能夠離子化或者離子化的強(qiáng)度不夠不能夠檢測(cè)的到或 者檢測(cè)的靈敏度4艮低。因此，固定電壓進(jìn)行噴霧勢(shì)必會(huì)造成離子化效率低下。
鑒于此，實(shí)有必要i殳一種新的電噴霧離子源以解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及電噴霧離子源，用于解決對(duì)復(fù)雜蛋白質(zhì)混合物進(jìn)行電噴霧離子化 時(shí)，不同組成和構(gòu)象的蛋白質(zhì)需要噴霧電壓不同，用固定電噴霧電壓電離離子化 效率低下的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案 一種電噴霧離子源， 用于蛋白質(zhì)等大分子的質(zhì)i普檢測(cè)，其包括三維操作臺(tái)、放置于三位操作平臺(tái)上的 電噴霧裝置，該電噴霧裝置包括一端與液相色譜餾分連通，另一端與噴針連接的 連接組件以及施加在該電噴霧裝置上的電噴霧電壓，所述電噴霧離子源進(jìn)一步包 括控制電噴霧電壓的振蕩電壓模塊，用于產(chǎn)生振蕩電壓；
所述振蕩電壓模塊包括設(shè)有低壓端和高壓端的高壓模塊， 所述高壓模塊包括高壓線圈變壓器，用于將低電壓轉(zhuǎn)換成高壓交流； 與高壓線圈變壓器輸出端連接的倍壓器，用于提高高壓線圈變壓器輸出的峰 值電壓并整流為直流電壓；
與高壓模塊低壓端連接的高頻矩形波發(fā)生器，用于產(chǎn)生高頻矩形波。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括輸入端與高頻矩 形波發(fā)生器連接，輸出端與高壓模塊低壓端連接的調(diào)制器，用于調(diào)節(jié)高頻矩形波 的峰值強(qiáng)度；與調(diào)制器連接的低頻開關(guān)信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生低頻信號(hào)，控制調(diào) 制器。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括與高壓模塊的高 壓端連接的脈沖高壓電源模塊，所述脈沖高壓電源模塊包括高壓開關(guān)，用于產(chǎn)生 高壓矩形波脈沖，與高壓開關(guān)連接的低頻開關(guān)信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生低頻信號(hào)， 控制高壓開關(guān)；與高壓開關(guān)另一端連接的RC回路，用于展寬高壓矩形波脈沖的 上下沿。作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括產(chǎn)生輸入端與直流電
壓連接，輸出端與高壓線圈變壓器連接的調(diào)壓器，用于調(diào)節(jié)直流電源的強(qiáng)度；與 調(diào)壓器連接的低頻振蕩信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生低頻振蕩信號(hào)。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述直流電源為與高壓線圈變壓器連接的低頻 振蕩直流電源。
振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括與高壓線圈變壓器連接的低頻振蕩直流電源。 本發(fā)明通過振蕩電壓模塊來控制電噴霧的電壓，使電壓在短時(shí)間內(nèi)梯度上升 或者下降，來回震蕩，適合于混合物中不同蛋白質(zhì)的離子化的電噴霧離子源。一 方面，連續(xù)變化的振蕩電壓可以使電噴霧的尖端(泰勒錐)處于不同的電場(chǎng)和拉 伸狀態(tài)，導(dǎo)致泰勒錐的噴霧狀態(tài)隨著電壓的高低而不斷改變，為不同極性、大小 和重量的離子都或多或少的提供優(yōu)化的機(jī)會(huì)，而不是傳統(tǒng)電噴霧中單一的傾向于 某類離子的優(yōu)化。解決了用固定電噴霧電壓電離離子化效率低下的問題。
另一方面，這種振蕩電壓模塊集成于電路板上，非常容易安裝調(diào)試，使用方 便，使電噴霧質(zhì)譜更加適應(yīng)于蛋白質(zhì)組學(xué)等復(fù)雜生物大分子的檢測(cè)，提高其質(zhì)i普 鑒定率，提高了檢測(cè)的靈敏度。


圖1為本發(fā)明振蕩電壓模塊一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖2為圖l所示實(shí)施例的振蕩電壓波形圖3為本發(fā)明振蕩電壓模塊另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖4為圖3所示實(shí)施例中RC電路示意圖5為圖3所示實(shí)施例的振蕩電壓波形圖6為本發(fā)明振蕩電壓模塊又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖7為圖6所示實(shí)施例的振蕩電壓波形圖8為本發(fā)明振蕩電壓模塊再一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖9為現(xiàn)有的電噴霧結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施步驟。 實(shí)施例一
如圖l所示， 一種電噴霧離子源，用于蛋白質(zhì)等大分子的質(zhì)鐠檢測(cè)，其包括 三維操作臺(tái)、放置于三位操作平臺(tái)上的電噴霧裝置，該電噴霧裝置包括一端與液 相色語餾分連通，另 一端與噴針連接的連接組件以及施加在該電噴霧裝置上的電 噴霧電壓，所述電噴霧離子源進(jìn)一步包括控制電噴霧電壓的振蕩電壓模塊，用于
產(chǎn)生振蕩電壓；
所述振蕩電壓模塊包括設(shè)有低壓端和高壓端的高壓模塊， 所述高壓模塊包括高壓線圈變壓器11，用于將低電壓轉(zhuǎn)換成高壓交流； 與高壓線圈變壓器11輸出端連接的倍壓器12(HV Multiplier),用于提高 高壓線圈變壓器11輸出的峰值電壓并整流為直流電壓；
與高壓模塊低壓端連接的高頻矩形波發(fā)生器16，用于產(chǎn)生高頻矩形波。 所述振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括輸入端與高頻矩形波發(fā)生器16連接，輸出端 與高壓模塊低壓端連接的調(diào)制器14，用于調(diào)節(jié)高頻矩形波的波形和頻率；與調(diào) 制器14連接的低頻開關(guān)信號(hào)發(fā)生器15，用于產(chǎn)生低頻信號(hào)，控制調(diào)制器14。
該實(shí)施例中振蕩電壓是利用調(diào)制器14調(diào)制高壓模塊低壓端的高頻矩形波發(fā) 生器產(chǎn)生。由低頻開關(guān)信號(hào)發(fā)生器15引入的低頻開關(guān)信號(hào)調(diào)制高壓電源模塊內(nèi) 固有的高頻的震蕩，當(dāng)有高頻振蕩存在時(shí)高壓線圈變壓器產(chǎn)生高壓高頻振蕩，進(jìn) 入倍壓器12，產(chǎn)生單極性的高壓電；反之沒有高頻震蕩時(shí)，倍增器的輸出端電 壓會(huì)衰減到0。調(diào)制的結(jié)果便是高壓輸出為逐漸上升和下降的振蕩電壓，產(chǎn)生如 圖2所示的波形圖。
實(shí)施例二
如圖3、圖4所示， 一種電噴霧離子源，用于蛋白質(zhì)等大分子的質(zhì)語檢測(cè)， 其包括三維操作臺(tái)、放置于三位操作平臺(tái)上的電噴霧裝置，該電噴霧裝置包括一 端與液相色譜餾分連通，另 一端與噴針連接的連接組件以及施加在該電噴霧裝置 上的電噴霧電壓，所述電噴霧離子源進(jìn)一步包括控制電噴霧電壓的振蕩電壓模塊，用于產(chǎn)生振蕩電壓；
所述振蕩電壓模塊包括設(shè)有低壓端和高壓端的高壓模塊，所述高壓模塊包括高壓線圈變壓器21,用于將低電壓轉(zhuǎn)換成高壓交流；與高壓線圈變壓器21輸出端連接的倍壓器22，用于提高高壓線圏變壓器輸出的峰值電壓并整流為直流電壓；
與高壓模塊低壓端連接的高頻矩形波發(fā)生器26，用于產(chǎn)生高頻矩形波。所述振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括與高壓模塊的高壓端連接的脈沖高壓電源模塊，所述脈沖高壓電源模塊包括高壓開關(guān)24，用于產(chǎn)生高壓矩形波脈沖，與高壓開關(guān)24連接的低頻開關(guān)信號(hào)發(fā)生器25，用于產(chǎn)生低頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高壓開關(guān)24;與高壓開關(guān)24另一端連接的RC回路27，用于展寬高壓矩形波脈沖的上下沿。
本實(shí)施例利用脈沖高壓電源和由電阻R和電容C組成的RC回路構(gòu)成。脈沖高壓電源模塊是在高壓模塊的高壓輸出端利用M0SFET、 IGBT、高壓繼電器直接進(jìn)行開關(guān)產(chǎn)生，或者通過高壓脈沖變壓器產(chǎn)生，輸出電壓波形是接近于矩形波的脈沖，上升沿和下降沿較短。這里引入RC回路，將脈.沖的上下沿展寬，達(dá)到震蕩電壓的目的。電阻和電容的數(shù)值可以根據(jù)RC回路的基本物理公式計(jì)算。例如，高壓脈沖電源提供10kHz 0 ~ 10kV的50%占空比矩形波(方波)，R=200kQ( 20kV耐壓)，C=50pF (20kV耐壓)，可以得到如圖5所示的振蕩電壓波形圖。
實(shí)施例三
如圖6、圖7所示， 一種電噴霧離子源，用于蛋白質(zhì)等大分子的質(zhì)鐠檢測(cè)，其包括三維操作臺(tái)、放置于三位操作平臺(tái)上的電噴霧裝置，該電噴霧裝置包括一端與液相色譜餾分連通，另 一端與噴針連接的連接組件以及施加在該電噴霧裝置上的電噴霧電壓，所述電噴霧離子源進(jìn)一步包括控制電噴霧電壓的振蕩電壓模塊，用于產(chǎn)生振蕩電壓；
所述振蕩電壓模塊包括設(shè)有低壓端和高壓端的高壓模塊，所述高壓模塊包括高壓線圈變壓器31，用于將低電壓轉(zhuǎn)換成高壓交流；與高壓線圈變壓器輸出端連接的倍壓器32,用于提高高壓線圈變壓器輸出的峰值電壓并整流為直流電壓；與高壓模塊低壓端連接的高頻矩形波發(fā)生器36,用于產(chǎn)生高頻矩形波。振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括產(chǎn)生輸入端與直流電壓33連接，輸出端與高壓線圈變壓器31連接的調(diào)壓器34,用于調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)直流電壓的強(qiáng)度；與調(diào)壓器34連接的低頻振蕩信號(hào)發(fā)生器35,用于產(chǎn)生低頻振蕩信號(hào)。
本實(shí)施例直接利用高壓電源的低壓端電壓控制輸入調(diào)節(jié)。普通可調(diào)電壓高壓模塊都具有0 ~ 5V或者0 ~ 10V的電壓控制輸入或者電位器控制輸入。改變控制電壓高低也能夠在高壓端產(chǎn)生震蕩的高電壓。如圖7所示，高壓模塊控制電壓輸入是0 ~ 5V100Hz的鋸齒波，高壓端輸出為200 ~ 4500V 100Hz鋸齒波平滑后的振蕩電壓。
實(shí)施例四
如圖8所示， 一種電噴霧離子源，用于蛋白質(zhì)等大分子的質(zhì)譜檢測(cè)，其包括三維操作臺(tái)、放置于三位操作平臺(tái)上的電噴霧裝置，該電噴霧裝置包括一端與液相色譜餾分連通，另 一端與噴針連接的連接組件以及施加在該電噴霧裝置上的電噴霧電壓，所述電噴霧離子源進(jìn)一步包括控制電噴霧電壓的振蕩電壓模塊，用于產(chǎn)生振蕩電壓；
所述振蕩電壓模塊包括設(shè)有低壓端和高壓端的高壓模塊，所述高壓模塊包括高壓線圏變壓器41，用于將低電壓轉(zhuǎn)換成高壓交流；與高壓線圏變壓器41輸出端連接的倍壓器42,用于提高高壓線圈變壓器41輸出的峰值電壓并整流為直流電壓；
與高壓模塊低壓端連接的高頻矩形波發(fā)生器44,用于產(chǎn)生高頻矩形波。所述直流電源43為與高壓線圈變壓器41連接的低頻振蕩直流電源。本發(fā)明中利用固定普通高壓模塊控制電壓，直接改變高壓模塊的電源輸入。如，2^輸入+ 5kV高壓模塊控制電壓為4V，輸入電壓設(shè)置為12 24V的100Hz鋸齒波，高壓模塊輸出為100Hz 2kV 4kV之間變化的振蕩電壓。此方案也能達(dá)到高壓模塊輸出端高電壓震蕩的效果。
本發(fā)明優(yōu)選的振蕩電壓的頻率為質(zhì)鐠儀采樣速度的10倍，以保證質(zhì)譜儀在不同時(shí)間采集的離子流不受到電噴霧電壓的影響。對(duì)于速度較快的線型離子阱質(zhì)語儀，這一頻率是50 200Hz。振蕩電壓最大是普通電噴霧電壓的5倍，即20kV以下，以不發(fā)生放電為準(zhǔn)。振蕩電壓最小是OV。
本發(fā)明通過振蕩電壓模塊來控制電噴霧的電壓，使電壓在短時(shí)間內(nèi)梯度上升或者下降，來回震蕩，適合于混合物中不同蛋白質(zhì)的離子化的電噴霧離子源。一方面，連續(xù)變化的振蕩電壓可以使電噴霧的尖端(泰勒錐)處于不同的電場(chǎng)和拉伸狀態(tài)，導(dǎo)致泰勒錐的噴霧狀態(tài)隨著電壓的高低而不斷改變，為不同極性、大小和重量的離子都或多或少的提供優(yōu)化的機(jī)會(huì)，而不是傳統(tǒng)電噴霧中單一的傾向于某類離子的優(yōu)化。解決了用固定電噴霧電壓電離離子化效率低下的問題。另一方面，這種振蕩電壓模塊集成于電路板上，非常容易安裝調(diào)試，使用方便，使電噴霧質(zhì)譜更加適應(yīng)于蛋白質(zhì)組學(xué)等復(fù)雜生物大分子的檢測(cè)，提高其質(zhì)譜鑒定率，提高了檢測(cè)的靈敏度。
上述實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的4支術(shù)方案。任何不脫離本發(fā)明精神和范圍的技術(shù)方案均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種電噴霧離子源，用于蛋白質(zhì)等大分子的質(zhì)譜檢測(cè)，其包括三維操作臺(tái)、放置于三位操作平臺(tái)上的電噴霧裝置，該電噴霧裝置包括一端與液相色譜餾分連通，另一端與噴針連接的連接組件以及施加在該電噴霧裝置上的電噴霧電壓，其特征在于所述電噴霧離子源進(jìn)一步包括控制電噴霧電壓的振蕩電壓模塊，用于產(chǎn)生振蕩電壓；所述振蕩電壓模塊包括設(shè)有低壓端和高壓端的高壓模塊，所述高壓模塊包括高壓線圈變壓器，用于將低電壓轉(zhuǎn)換成高壓交流；與高壓線圈變壓器輸出端連接的倍壓器，用于提高高壓線圈變壓器輸出的峰值電壓并整流為直流電壓；與高壓模塊低壓端連接的高頻矩形波發(fā)生器，用于產(chǎn)生高頻矩形波。
2. 如權(quán)利1所述的電噴霧離子源，其特征在于所述振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括輸入端與高頻矩形波發(fā)生器連接，輸出端與高壓才莫塊低壓端連接的調(diào)制器， 用于調(diào)節(jié)高頻矩形波的峰值強(qiáng)度；與調(diào)制器連接的低頻開關(guān)信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生低頻信號(hào)，控制調(diào)制器。
3. 如權(quán)利1所述的電噴霧離子源，其特征在于所述振蕩電壓模塊進(jìn)一步 包括與高壓模塊的高壓端連接的脈沖高壓電源模塊，所述脈沖高壓電源模塊包括 高壓開關(guān)，用于產(chǎn)生高壓矩形波脈沖，與高壓開關(guān)連接的低頻開關(guān)信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生4氐頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高壓開關(guān)； 與高壓開關(guān)另一端連接的RC回路，用于展寬高壓矩形波脈沖的上下沿。
4. 如權(quán)利1所述的電噴霧離子源，其特征在于振蕩電壓模塊進(jìn)一步包括產(chǎn) 生輸入端與直流電壓連接，輸出端與高壓線圈變壓器連接的調(diào)壓器，用于調(diào)節(jié)直 流電源的強(qiáng)度；與調(diào)壓器連接的低頻振蕩信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生低頻振蕩信號(hào)。
5. 如權(quán)利1所述的電噴霧離子源，其特征在于所述直流電源為與高壓線圏 變壓器連接的低頻振蕩直流電源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于質(zhì)譜的電噴霧離子源，其使用振蕩電壓模塊控制電噴霧電壓，使電噴霧的電壓在短時(shí)間內(nèi)從低壓線性上升到高壓，然后在從高壓梯度下降到低壓，來回振蕩掃描，這樣不同的電壓適于不同的大分子物質(zhì)進(jìn)行離子化，提高了大分子混合物的離子化效率。這種振蕩電壓模塊集成于電路板上，非常容易安裝調(diào)試，使用方便，使電噴霧質(zhì)譜更加適應(yīng)于蛋白質(zhì)組學(xué)等復(fù)雜生物大分子的檢測(cè)，提高其質(zhì)譜鑒定率，提高了檢測(cè)的靈敏度。
文檔編號(hào)H01J49/10GK101599409SQ20091005527
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者徐國(guó)賓, 楊芃源, 江 清, 磊 聶 申請(qǐng)人:上海華質(zhì)生物技術(shù)有限公司