用於離子源的雷射對準的製作方法
2023-07-13 19:58:36
專利名稱：用於離子源的雷射對準的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在離子源中對準雷射束的裝置及其方法。
背景技術：
當利用諸如具有基質輔助雷射解吸附/電離(MALDI)離子源的質譜儀的分析儀器分析樣品時，樣品通常被混合在UV吸收基質材料中，然後被沉積在樣品板上，在樣品板上樣品和基質經乾燥而共結晶。來自雷射束的會聚UV能量脈衝被引向樣品，並且UV能量電離樣品，經電離的樣品隨後經過諸如由毛細管限定的小噴嘴從離子源到達分析儀器。為了進行精確分析，雷射束斑必須在與所述儀器的噴嘴開口的中心軸相一致的位置上轟擊板。任何從該轟擊位置的偏離(甚至低至幾百微米)對於質譜儀的靈敏度是不利的。
一般設法使用視頻攝像機對雷射束斑和噴嘴開口的近端進行成像進行對準。但是，由於視差效應，可能難以精確地對準雷射束斑。
發明內容
一般來說，本發明涉及一種雷射對準設備，用於形成標記雷射束轟擊離子源中的目標的適當位置的淺凹。
本發明的一個方面提供一種用於離子源的對準雷射束的方法。所述方法包括在用於承載樣品的目標板上形成標記，所述標記與離子源和分析儀器之間的噴嘴口基本軸向對準；將雷射束投射在所述目標板上，形成混合有用於分析的樣品分子的UV吸收基質材料雷射斑；以及如果所述雷射斑沒有與所述標記對準，則將所述雷射斑對準，以與所述標記基本重合。
本發明的另一個方面提供一種用於離子源的對準雷射束的方法。所述方法包括朝向基質輔助雷射解吸附/電離(MALDI)板偏置尖鑽，所述尖鑽與離子源和分析儀器之間的噴嘴口基本軸向對準；將所述尖鑽壓靠安裝在所述基質輔助雷射解吸附/電離板上的保護覆蓋物；在所述保護覆蓋物上形成標記，所述標記與所述噴嘴口相對；將雷射束投射在所述基質輔助雷射解吸附/電離板上，形成雷射斑；如果所述雷射斑沒有與所述標記對準，則將所述雷射斑對準，以與所述標記基本重合；以及在所述雷射斑與所述標記基本重合後將所述保護覆蓋物從所述基質輔助雷射解吸附/電離板取走。
本發明的另一個方面提供一種用於在離子源中對準雷射束的裝置。所述裝置包括安裝構件，其具有第一端、第二端和軸。尖鑽被定位在所述軸上，並且可操作連接到所述第一端上。偏置構件被布置來在所述裝置被安裝在所述離子源上時沿著所述軸推動所述尖鑽。
圖1A是雷射對準設備的軸測投影。
圖1B是沿線1B-1B所取的、圖1A中所示的雷射對準設備的橫截面圖。
圖1C是圖1的圓圈1C中所示的雷射對準設備上的尖鑽的局部視圖。
圖2是雷射對準設備可用於其中的基質輔助雷射解吸附/電離(MALDI)離子源的橫截面頂視平面圖，並且包括有毛細管組件的橫截面圖。
圖3是圖2中所示的MALDI離子源的橫截面頂視平面圖，其包括安裝好的圖1A和1B中所示的雷射對準設備並且殼體處於打開位置，並且包括有毛細管組件的頂視平面圖。
圖4是圖2中所示的MALDI離子源的橫截面頂視平面圖，其包括安裝好的雷射對準設備並且殼體處於關閉位置，並且包括有毛細管組件的頂視平面圖。
圖5A是附接有保護覆蓋物的目標板。
圖5B是在保護覆蓋物上具有標記和雷射束斑的目標板。
圖6是正被插入加熱套(並且處在毛細管延伸部分的端部的上方)的雷射對準設備的軸測投影。
具體實施例方式
本發明的各種實施例將參考附圖被詳細描述，其中，在若干視圖中相似的標號表示相似的部件和組件。對各種實施例的描述不是限制本發明的範圍，本發明的範圍僅由所附權利要求的範圍限定。此外，在本說明書中闡明的任何示例不是意在進行限制，而僅僅是闡明對於所要求保護的發明來說許多可能的實施例中的一些實施例。
參考圖1A和1B，雷射對準設備100的一個可能的實施例提供了一夾具，用於標記雷射束應該轟擊目標板的位置。雷射對準設備100包括安裝構件104，其具有大致管狀的壁103和中心軸116，所述管狀的壁103限定出尺寸被設計來接納諸如在下面所描述的毛細管延伸管之類的安裝結構的腔109。管狀構件104的第一或者遠端105開口到腔109，用於將毛細管延伸管接納到腔109中。管狀構件104的第二或者近端107具有壁111，所述壁111從軸116徑向延伸並且垂直於軸116。
該內腔109的形狀和尺寸可以依據其接納的毛細管延伸管的形狀而變化。此外，內腔109的形狀和尺寸被這樣確定，從而毛細管128將輕柔地滑入內腔109，但是雷射對準設備100將不會相對於毛細管的軸變歪斜或者以其他方式徑向移動。在管狀構件104中限定出至少一個孔112，114。孔112，114在管狀構件104的內腔109和外表面115之間延伸並且開口到內腔109，從而清潔溶劑可以流動穿過腔109，以清潔雷射對準設備100的內表面117。
尖鑽106從管狀構件104的近端107處的壁突出。尖鑽106具有位於軸116上的尖點113。在一個可能的實施例中，尖鑽106形成有正圓錐，其中延伸到頂點的錐壁上的相對布置的兩個母線彼此成90°。尖鑽106可以包括具有當壓靠表面時能夠留下標記的尖點的任何結構。
雖然描述了尖鑽106的某種構造，但是其他實施例包括具有不同於正圓錐和不同於錐的形狀的尖鑽。其他可能的實施例也可以包括不同於徑向壁和不同於在近端107完全封閉腔的結構的用於在軸上支撐尖鑽的尖點的結構。
第一凸緣110被定位於管狀構件104的第一或者遠端105，並且從外表面115徑向延伸。第二凸緣108被定位於管狀構件的第二或者近端107，並且從外表面115徑向延伸。彈簧102圍繞管狀構件104的外表面115延伸，並被置放在第一凸緣110和第二凸緣108之間，且被第一凸緣110和第二凸緣108保持定位。在製造過程中，彈簧102的近端被裝配在第一凸緣110上，然後圍繞第一凸緣110以螺旋狀的方式旋繞，直到其被完全置放在第一凸緣110和第二凸緣108之間。
在示例性實施例中，雷射對準設備100由容易清潔並且足夠硬而使得當將尖鑽106壓靠一表面時會留下標記的材料來形成。可以用於形成雷射對準設備100的材料的一個可能的示例是不鏽鋼，該不鏽鋼通過熱處理工藝被硬化。在其他可能的實施例中，雷射對準設備100的尖鑽106和其他部分由不同類型的材料製成。
參考圖2，雷射對準設備100的一個可能的應用是用於諸如質譜儀的儀器146的大氣壓基質輔助雷射解吸附/電離(AP-MALDI)離子源119。可以使用雷射對準設備100的離子源的示例是型號為NO.G1974A PDF-MALDI的大氣壓離子源，其可從總部在Palo Alto，California的AgilentTechnologies，Inc.商購。離子源119包括殼體123，殼體123可以打開以允許取放內部構件。在一個可能的實施例中，殼體123具有目標側或者部分132和儀器側或者部分130。目標側132可滑動安裝在導軌154a和154b上，所述導軌154a和154b允許目標側132軸向滑動形成與殼體123的儀器側130的密封配合狀態中和滑動脫離與殼體123的儀器側130的密封配合狀態。鎖銷125被安裝到殼體123的目標側132和儀器側130。鎖銷125確保殼體處在封閉位置，使得殼體的兩部分保持在相對彼此固定的位置，並且使得殼體123的內腔127與外部環境保持封閉和密封，或者隔離。
毛細管組件148被安裝在殼體123的儀器側130內部，並且包括毛細管122，毛細管延伸部分128，和加熱套120。毛細管組件148具有中心軸124，該中心軸124限定離子從殼體123流到儀器146中的離子通道133。毛細管122通過殼體123在儀器部分130的壁129，並且限定出噴嘴131，該噴嘴131提供離子從殼體123內部127流到分析儀器146中的通道。毛細管122延伸到殼體123的內部空間127。毛細管延伸部分128具有開口126，該開口126提供到在毛細管組件148中所限定出的離子通道133的輸入端。毛細管延伸部分128與毛細管122軸向對準，並且從毛細管122向外延伸到殼體123中。管狀加熱套120圍繞毛細管延伸管128並且與之同心。環形空間135被限定在毛細管延伸部分128和加熱套120之間。
此外，軸環121被定位在毛細管延伸部分128的外表面上。在雷射對準設備100中所限定的腔109與軸環121和毛細管延伸部分128的外表面的幾何形狀相符。雖然在示例性實施例中示出了用於毛細管組件148的特定結構，但是其他的實施例可以使用不同的用於限定出離子流入分析儀器146中的通道的結構。
目標支座138被安裝在殼體123的內部127，並且通過xy載臺137定位在殼體的目標側132。目標板136具有前或者樣品表面139和後表面141，目標板136被安裝在目標支座138上。當被安裝在目標支座138上時，目標板136與毛細管延伸部分128的開口126垂直並且正對毛細管延伸部分128的開口126。在示例性實施例中，目標板136通過磁力安裝在目標支座138上。在其他實施例中，諸如夾板之類的其他可選機構被用於將目標板136安裝在目標支座138上。在示例性實施例中，混合有用於分析的樣品分子的UV吸收基質材料被沉積在目標板136上。雖然在示例性實施例中示出了用於目標支座138和目標板136的特定結構，但是其他實施例可以使用不同的結構和構造。
毛細管延伸部分128的開口126與目標板136相對，並且離開但是靠近目標板136。當在此所描述的雷射束130轟擊目標板136時，來自雷射束130的能量導致混合在基質中的樣品電離，並且在毛細管延伸部分128的開口126處形成氣態升華。然後，諸如壓差和電池之類的機構使得離子流動通過離子通道133，並且進入分析儀器146進行分析。
雷射組件142被安裝在殼體123的儀器側130的側壁143上。雷射組件142包括雷射器145，該雷射器145被定向為通過透鏡152投射雷射束130。在一個可能的實施例中，雷射器145被垂直於毛細管組件148的軸124定位。反射鏡144於是被定位並且定向來反射雷射束130，使雷射束130指向目標板136，並且在直接與毛細管延伸部分128的開口126的一點處轟擊目標板136。反射鏡144被安裝在支架147上，以沿所期望的定向支撐反射鏡144。雖然在示例性實施例中示出了雷射組件142的特定布置，但是其他實施例可以使用用於雷射器145的相關的雷射組件142的不同結構布置。
視頻攝像機134也被安裝在殼體123的儀器側130的側壁149上。反射鏡151被安裝在支架153上，並且被定位和定向來反射和成像至少目標板136的直接與毛細管延伸部分128的開口126相對的部分。視頻攝像機134被這樣定位和定向，從而使得反射鏡中的目標板136的反射圖像處在其視場中並且在殼體123被封閉和密封時監控視頻攝像機134的輸出的操作器可以觀察雷射束130轟擊目標板136的位置。在一個可能的實施例中，視頻攝像機134被垂直於毛細管組件148的軸124定位，並且視頻攝像機134和雷射組件142被安裝在相對的側壁143和149上。雖然在示例性實施例中示出了視頻攝像機134的特定布置和定向，但是其他實施例可以使用用於視頻攝像機134的不同布置和定向，或者甚至不同的用於在雷射器145投射雷射束130時觀察目標板136的機構。
在使用時，參考圖3和6，殼體123通過將目標側132與儀器側130分離而被打開。然後，將雷射對準設備100的遠端105插入毛細管延伸部分128和加熱套120之間的環形空間135中，使得彈簧102被靠住加熱套120的面118置放。以這樣的定位，尖鑽106的尖點113被對準在毛細管組件148的軸124上。
參考圖3和5a，粘附紙標籤156內放置在目標板136的後表面上，並且目標板136被安裝在目標支座138上，使得前或者樣品表面139面向目標支座138。紙156具有UV螢光性，其提供對雷射束斑的可視性。在一個實施例中，粘附紙標籤156還具有黃顏色。
參考圖4和5b，在雷射對準設備100和具有粘附紙標記156的目標板136被安裝之後，殼體123被封閉，使得殼體的目標側132配合殼體123的儀器側130。尖鑽106的尖點113撞擊紙標籤156，並且在紙156中留下標記或者淺凹160。此外，彈簧102被壓縮在雷射對準設備100的近端107處的凸緣108和加熱套120的面118之間。彈簧102偏置或者推動尖鑽106抵抗紙標籤156，並且彈簧力幫助形成粘附紙標籤156中的可視標記160。
用於形成對準雷射130的標記160的其他實施例也是可以的。例如，標記可以被直接布置在目標板136的表面141中。在其他實施例中，不同於在此所描述的標籤156的其他類型的保護塗層可以被用於接納由尖鑽106形成的淺凹160。在另一個實施例中，標記160可以被布置在替換或者虛目標板上，或者甚至布置在目標板136的與後表面141相對的樣品表面139上。除了在此描述的示例性實施例之外，還存在其他用於安裝雷射對準設備100的可能的實施例。例如，一個實施例可以被構造為裝配在加熱套120的端部的上方。
在粘附紙標籤156中形成淺凹160並且打開殼體119之後，雷射對準設備100被從毛細管組件148取走，並且殼體被再次封閉。然後激活雷射器142，以將雷射束斑158投射在目標板136上。雷射束斑158的位置被調節成其被會聚在淺凹160上。在一個可能的實施例中，雷射束斑158的位置通過相對於殼體123的側壁143橫向調節雷射器145的位置來調節。在另一個可能的實施例中，雷射束斑158的位置通過相對於殼體123的側壁143改變雷射130的角定向來調節。在另一個可能的實施例中，雷射束斑158的位置通過移動反射鏡144的位置和定向或者通過某些其他的機制來調節。在雷射束斑158被定位時，通過視頻攝像機134來觀察雷射束斑158。
在雷射被對準之後，殼體123被打開，目標板136被從目標支座138取走，並且粘附紙標籤156被從目標板136取走。目標板136可以用異丙醇或者某些其他清潔溶劑洗滌，以除去任何殘餘的膠粘劑。然後，可以將樣品沉積在目標板136上，用於測試和分析。
僅僅作為示例提供了上述的各種實施例，並且不應認為是限制本發明。本領域的技術人員將容易認識到不仿效所示出的示例性實施例和應用並且在不偏離本發明的實質精神和範圍的情況下，可以對本發明進行各種修改和變化，而本發明的實質精神和範圍由所附權利要求闡明。
權利要求
1.一種用於具有噴嘴口的離子源的對準雷射束的方法，所述方法包括在目標板上形成標記，所述標記與所述離子源的所述噴嘴口基本軸向對準；將雷射束投射在所述目標板上，形成雷射斑；以及如果所述雷射斑沒有與所述標記對準，則將所述雷射斑對準以與所述標記基本重合。
2.如權利要求1所述的方法，其中，在目標板上形成標記的步驟包括將尖鑽壓靠所述目標板。
3.如權利要求2所述的方法，其中，將尖鑽壓靠所述目標板的步驟包括利用偏置構件將所述尖鑽朝向所述目標板偏置。
4.如權利要求3所述的方法，其中，利用偏置構件將所述尖鑽朝向所述目標板偏置的步驟包括利用彈簧偏置所述尖鑽。
5.如權利要求1所述的方法，其中，在目標板上形成標記的步驟包括標記安裝在所述目標板上的保護覆蓋物。
6.如權利要求5所述的方法，其中，標記安裝在所述目標板上的保護覆蓋物的步驟包括標記安裝在所述目標板上的粘附標籤。
7.如權利要求5所述的方法，還包括在所述雷射斑與所述標記基本重合後將所述保護覆蓋物從所述目標板移除。
8.如權利要求1所述的方法，其中，在用於承載樣品的目標板上形成標記的步驟包括在基質輔助雷射解吸附/電離板上形成標記。
9.如權利要求1所述的方法，還包括朝向所述目標板偏置尖鑽。
10.一種用於具有噴嘴口的離子源的對準雷射束的方法，所述方法包括朝向基質輔助雷射解吸附/電離板偏置尖鑽，所述尖鑽與所述離子源的所述噴嘴口基本軸向對準；將所述尖鑽朝向安裝在所述基質輔助雷射解吸附/電離板上的保護覆蓋物壓靠；在所述保護覆蓋物上形成標記，所述標記與所述噴嘴口相對；將雷射束投射在所述基質輔助雷射解吸附/電離板上，形成雷射斑；如果所述雷射斑沒有與所述標記對準，則將所述雷射斑對準以與所述標記基本重合；以及在所述雷射斑與所述標記基本重合後將所述保護覆蓋物從所述基質輔助雷射解吸附/電離板移除。
11.一種用於在離子源中對準雷射束的裝置，所述裝置包括安裝構件，其具有第一端、第二端和軸；尖鑽，其被定位在所述軸上，並且可操作連接到所述第一端上；和偏置構件，其被布置來在所述裝置被安裝在所述離子源上時沿著所述軸推動所述尖鑽。
12.如權利要求11所述的裝置，還包括第一凸緣和第二凸緣，其分別靠近所述第一端和所述第二端定位；和所述偏置構件由定位在所述第一凸緣和所述第二凸緣之間的彈簧形成。
13.如權利要求12所述的裝置，其中，所述安裝構件是管狀軸套。
14.如權利要求13所述的裝置，其中，所述彈簧與所述管狀軸套同心。
15.如權利要求12所述的裝置，還包括離子源，所述離子源具有形成有噴嘴口的毛細管組件，其中所述安裝構件可拆卸地安裝在所述毛細管組件上，所述尖鑽與所述噴嘴口軸向對齊，並且所述彈簧被壓縮在所述第一凸緣和所述毛細管組件之間。
16.如權利要求15所述的裝置，其中所述毛細管組件包括毛細管延伸管和與所述毛細管延伸管同心的加熱軸套；所述安裝構件是一管狀軸套，所述管狀軸套與所述毛細管延伸管和所述加熱軸套同心，並且至少部分和可拆卸地插入所述毛細管延伸管和所述加熱軸套之間；以及所述彈簧被壓縮在所述第一凸緣和所述加熱軸套之間。
17.如權利要求15所述的裝置，還包括離子基質輔助雷射解吸附/電離板，並且其中所述彈簧推動所述尖鑽抵靠所述離子基質輔助雷射解吸附/電離板。
18.如權利要求15所述的裝置，還包括分析儀器，所述分析儀器限定出噴嘴口，所述分析儀器的所述噴嘴口與所述毛細管組件的所述噴嘴口連通。
全文摘要
本發明公開了用於在離子源中對準雷射束的裝置和方法。其中，安裝構件具有第一端、第二端和軸。尖鑽被定位在所述軸上，並且可操作連接到所述第一端上。偏置構件被布置來在所述裝置被安裝在所述離子源上時沿著所述軸推動所述尖鑽，以產生用於對準雷射束的標記。
文檔編號H01J49/10GK1897217SQ20061005707
公開日2007年1月17日 申請日期2006年3月17日 優先權日2005年3月17日
發明者瓊-魯克·圖克, 安東尼厄斯·A·范德谷爾, 史蒂文·馬克·小胡配, 弗雷德裡克·羅伯特·蕾 申請人:安捷倫科技有限公司