DE10134427A1

DE10134427A1 - Elektrospray

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Publication number: DE10134427A1
Application number: DE2001134427
Authority: DE
Original assignee: CARBOTEC GES fur INSTR ANALYT
Current assignee: CARBOTEC GES fur INSTR ANALYT
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-02-06

Abstract

Die Erfindung betifft ein Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse, eine Vorrichtung zum Versprühen von elektrisch geladenen Flüssigkeiten sowie bevorzugte Verwendungen der Vorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft generell ein Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse, d. h. ein Verfahren, welches die Bestimmung von Substanzen in einer Lösung ermöglicht. Solche Substanzen können Peptide, Proteine, Nukleinsäure, Kohlenhydrate und Lipide sein, aber auch andere Substanzgruppen kommen in Betracht. Das erfindungsgemäße Verfahren, die Vorrichtung sowie deren Verwendung sehen vor, dass eine zu analysierende Flüssigkeit durch ein elektrisches Feld zu einem Spray versprüht (zerstäubt) wird und der Spray von einem Gasstrom erfasst wird. Es ist dabei wesentlich, dass der Gasstrom die Tröpfchen des Sprays erst außerhalb des Bereichs erfasst, in dem die Flüssigkeit versprüht wird. Die geladene Flüssigkeit wird demnach nicht durch einen sehr schnellen Gasstrom, der von außen an der Flüssigkeit vorbeiströmt, abgerissen, wie es im pneumatisch unterstützten Electrospray-Verfahren geschieht. Hierdurch wird verhindert, dass relativ große Tropfen mit einer ungleichmäßigen Größenverteilung und einer geringen Aufladung gebildet werden und hierdurch eine geringere Signalintensität in der eventuell nachgeschalteten Analysevorrichtung vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse, eine Vorrichtung zum Versprühen von elektrisch geladenen Flüssigkeiten sowie bevorzugte Verwendungen der Vorrichtung.
Die Elektrospray-Massenspektrometrie ist heute, sowohl in der Forschung als auch in der analytischen Anwendung, eine der weitest verbreiteten massenspektrometrischen Techniken.
Die Elektrospray-Massenspektrometrie ist von besonderer Bedeutung für den Nachweis thermisch labiler und hochmolekularer Substanzen wie z. B. von Biomolekülen wie Peptiden, Proteinen, Nukleinsäuren, Kohlenhydraten und Lipiden (Richard B. Cole; "Electrospray Ionization Mass Spectrometry: Fundamentals, Instrumentation & Applications"; John Wiley & Sons Inc., New York, 1997), weil bei dieser Methode die Überführung von Analytionen vom flüssigen Zustand in die Gasphase schonend ist und im Vergleich zu anderen Ionisierungsmethoden wenig Fragmentierungen induziert werden.
Der massenspektrometrische Nachweis von Substanzen wird im wesentlichen bestimmt durch deren Löslichkeit in einem polaren Lösungsmittel und eine ausreichende Analytkonzentration entsprechend der Effizienz der Zerstäubung und der Nachweisempfindlichkeit des Massenspektrometers. Dabei kann sich jedoch der Massenbereich des Spektrometers begrenzend auswirken.
Bei Molekülen mit vielen polaren Gruppen wird der Massenbereich eines Spektrometers automatisch dadurch erweitert, dass die Analytionen in einem hochgeladenen Zustand desolvatisiert werden. N-fach geladene Moleküle erscheinen auf ihrer 1/n-ten Masse. So kann z. B. Albumin mit einem Molekulargewicht von 66.430 Da noch mit einem Quadrupolmassenspektrometer nachgewiesen werden.
Elektrosprayvorrichtungen üblicher Bauart weisen eine Kapillare auf. An einem Ende der Kapillare wird eine Flüssigkeit elektrohydrodynamisch in ein Aerosol kleiner geladener Tropfen zerstäubt. Dazu wird durch eine Elektrode die Flüssigkeit auf Potenzial gebracht und an dieses Ende der Kapillare transportiert. Hier löst sich die geladene Flüssigkeit von der Kapillare ab und zerstäubt unter dem Einfluss des anliegenden elektrischen Feldes. Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise bei der Elektrospray- Massenspektrometrie eingesetzt. Nachfolgende Zerfälle der geladenen, zerstäubten Tropfen führen unter ständiger Verdampfung des Lösungsmittels schließlich zur Freisetzung von Ionen. Diese Ionen werden über ein Pumpsystem einem Massenanalysator zugeführt.
Beträgt der Innendurchmesser der Kapillaren beim Elektrosprayverfahren üblicherweise um 100 µm, so ist er beim Nano- Elektrosprayverfahren auf 1-10 µm reduziert. Diese dünnen Kapillaren werden bei sehr kleinen Probenmengen und geringen Flussraten um ca. 20 nl/min eingesetzt. Durch die geringen Kapillarendurchmesser und die damit verbundenen geringen Flussraten werden beim Nano- Elektrosprayverfahren kleinere Tröpfchen erzeugt als beim Elektrosprayverfahren. Dadurch ist die Ionsisierungseffizienz größer als bei Elektrosprayverfahren bei höheren Flussraten. Es können aus geringeren Probemengen ungefähr gleich große Analytsignale in der Spektrometrie erhalten werden wie bei höheren Probenmengen bei Verwendung von größeren Kapillaren. Dadurch ist die Nachweisempfindlichkeit größer als bei größeren Kapillaren.
Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Kapillarensysteme überwiegend mit Dimensionen im Mikrometerbereich, mit inneren und äußeren Kapillaren und unterschiedlichem Kapillarendesign bekannt, die zur Unterstützung des Zerstäubungsprozesses eingesetzt werden können.
In der US-Patentschrift US 5,975,426 wird eine Nadel zum Elektrosprühen beschrieben, an deren Austrittstelle (Spitze) befindet sich eine poröse Kugel, die gleichzeitig auch als Elektrode eingesetzt wird. Die Porosität der Kugel schafft viele Mikroöffnungen.
In der US-Patentschrift 4,801,086 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, das mit einem elektrostatischen mehrkanaligen Sprühkopf zum Auftragen bzw. Mischen von Flüssigkeiten dient. Die Flüssigkeiten werden bis zu einer Spitze gepumpt. Von der Spitze aus löst sich die elektrisch geladene Flüssigkeit in Form eines Sprays durch ein elektrisches Feld ab. Das Spray gelangt zu einer Gegenelektrode.
Aus den amerikanischen Patentschriften 5,655,517 und 6,068,199 ergibt sich eine Anwendung hauptsächlich auf dem Gebiet der Medizin: nämlich eine Inhalation mit verschiedenen medizinisch wirksamen Inhalaten. Ein Zerstäuber verwendet die Elektrospray- Technik und besteht aus einem Bündel von Fasern aus gut benetzenden Materialien wie Keramik, Glas oder Polymeren. Das Bündel ist kegelförmig zugespitzt. Als weitere Anwendungsbereiche wird das Versprühen von Parfüm, Aroma, Pestiziden und Insektiziden angegeben.
Das US-Patent 4,748,043 beschreibt das Aufbringen einer sehr dünnen Beschichtung auf ein Substrat im Schichtdickenbereich unter 500 Nanometern durch die Elektrospray-Technik. Um großflächig sprühen zu können, werden Sprühkapillaren in mindestens zwei Reihen angeordnet. Aus den leitfähigen Kapillaren wird durch ein elektrostatisches Potenzial eine Flüssigkeit zerstäubt und durch ein zweites Feld auf das Substrat aufgebracht.
Die Veröffentlichung von Chih-Pin Kuo und Jentaie Shiea in "Analytical Chemistry, Vol. 71, No, 19" vom 1. Oktober 1999 beschreibt eine Technik zur Erzeugung von Elektrospray mit dem Ziel biologische Substanzen zu analysieren.
Dazu wird mindestens ein Ring oder eine Spule aus Kupfer gebraucht, Die zu untersuchende Lösung wird mit einer Mikropipette auf die Spule aufgebracht. Wird die Spule unter Spannung gesetzt, wird Ladung auf der Oberfläche der Lösung induziert. Diese Ladung wirkt der Oberflächenspannung entgegen und bewirkt ein Ausdehnen der Lösung bis letztendlich bei hohen Feldstärken die Oberfläche aufgebrochen und die Flüssigkeit versprüht wird. Durch Einbringen zweier paralleler Stäbe in die Spule, die an einer der Seiten an der Spule befestigt ist, kann die Lösung sich unter anderem durch Ausnutzung der Kapillarkräfte von der Spule als Reservoir an die Spitze der beiden Stäbe bewegen. Sie wird dort zerstäubt. Die Stäbe weisen einen Durchmesser von 100 µm und eine Länge von 5 cm auf.
Verschiedene Arten der Zerstäubung von Flüssigkeiten sind möglich. Einige Beispiele hierfür sind:

1. Reiner Elektrospray: Eine elektrisch aufgeladene Flüssigkeit bildet unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes einen Konus und zerstäubt von dessen Spitze rein elektrohydrodynamisch in einen weit aufgefächerten Spray von geladenen kleinen Tröpfchen mit relativ einheitlicher Größenverteilung und relativ hoher Aufladung. Je kleiner der Spraykonus ist, desto kleiner sind auch die Tröpfchen und desto größer ist ihre relative Aufladung. Bei größeren Flussraten wird der Spraykonus größer und der Spray wird ineffizienter, d. h. die Tropfen werden größer. Dadurch nimmt die Ionensignalintensität im Massenspektrometer mit steigender Flussrate immer weiter ab.
2. Pneumatisch unterstützter Elektrospray (auch Ionspray® genannt):
Eine elektrisch aufgeladene Flüssigkeit wird beim Austritt aus einer Kapillarenöffnung durch einen sehr schnellen Gasstrom, der von außen entlang der Kapillare strömt, abgerissen. Dabei entstehen im Vergleich zum reinen Elektrospray relativ große Tropfen mit ungleichmäßiger Größenverteilung und geringer Aufladung. Dadurch ist die Signalintensität geringer als beim reinen Elektrospray. Der umhüllende Luftstrom verhindert eine starke Auffächerung des Sprays. Da aber größere Tropfen als bei dem reinen Elektrospray gebildet werden, ist ein größerer Abstand zum Massenspektrometer nötig, weil die notwendige Freisetzung der Ionen aus den Tropfen durch Verdampfung des Lösungsmittels länger dauert. Dadurch wird die anfänglich weniger starke Auffächerung des Sprays wieder gegenkompensiert und kann sie sich nicht auf die Signalintensität auswirken. Das Verfahren bietet einige Vorteile, durch die "mechanische" Zerstäubung der Flüssigkeit bleibt die Ionensignalintensität auch bei hohen Flussraten annähernd gleich. Aus diesem Grund werden die oben genannten Nachteile in Kauf genommen.
3. Pneumatische Zerstäubung der Flüssigkeit
Bei diesem Verfahren wird eine Flüssigkeit rein mechanisch durch einen Gasstrom zerstäubt.

Da die Ergebnisse der bekannten Verfahren im Rahmen analytischer, insbesondere massenspektrometrischer Untersuchungen nicht zufrieden stellend war wurden Verbesserungen der bekannten Verfahren nachgestrebt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse zur Verfügung zu stellen bei dem die Flüssigkeit effizient versprüht und die Nachweisempfindlichkeit gesteigert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche sich zur Durchführung des Verfahrens eignet.
Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, die bevorzugten Verwendungen der Vorrichtung zu definieren. Bei einer effizienten Versprühung von Flüssigkeiten sollte die Vorrichtung von Vorteil sein in Bereichen, in denen das bekannte Elektrosprayverfahren bereits Anwendung findet.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, bei Verwendung der Vorrichtung in der Massenspektrometrie eine Steigerung der Nachweisempfindlichkeit zu erreichen, indem ein größerer Teil der gebildeten Ionen als bisher üblich in das Massenspektrometer überführt wird.
Die erstgenannte Aufgabe wird durch eine Verfahren mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst.
Die als zweite genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Die als dritte genannte Aufgabe wird durch die Verwendung der Vorrichtung gemäß dem Anspruch 18 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft generell ein Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse, d. h. ein Verfahren welches die Bestimmung von Substanzen in einer Lösung ermöglicht. Solche Substanzen können Peptide, Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydraten und Lipide sein, aber auch andere Substanzgruppen kommen in Betracht.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass eine zu analysierende Flüssigkeit durch ein elektrisches Feld zu einem Spray versprüht (zerstäubt) wird. Die Flüssigkeit, welche zerstäubt wird, ist dabei elektrisch geladen. Diese Flüssigkeit kann beispielsweise von sich aus ausreichend elektrisch geladen sein.
Ferner können Mittel verwendet werden, um die Flüssigkeit zu laden (z. B. durch ionisierende Strahlung). Auf solche Mittel wird nachher im Rahmen der Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher eingegangen.
Die Flüssigkeit kann aus beliebigen Quellen stammen. Denkbar ist eine Zufuhr aus chromatographischen Quellen, wie Flüssigkeitschromatographie, Elektrophorese oder Kapillarelektrophorese. Die Flüssigkeit kann ebenfalls direkt in das System eingeführt werden, z. B. durch Spritzenvorschub.
Das Zuführen selbst kann unterschiedlich vorgenommen werden, es können Pumpen eingesetzt werden oder es werden Kapillarkräfte verwendet. Dabei kann eine Platte oder Röhren mit Rinnen oder ein geschlossenes System mittels Kapillaren benutzt werden. In nachfolgenden Beschreibungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen näher eingegangen.
Das Versprühen wird durch ein elektrisches Feld bewirkt. Dies wird zum Beispiel durch einen leitfähigen Draht, der isoliert gegenüber der zu versprühenden Flüssigkeit angebracht ist aufgebaut. Durch Anlegen einer Spannung wird diese Elektrode auf ein Potenzial gebracht. Ist die Flüssigkeit elektrisch geladen und die Elektrode durch die angelegte Spannung entsprechend auf gegenüber der Flüssigkeit unterschiedlichem Potenzial, bildet sich durch die Potenzialdifferenz zwischen beiden ein elektrisches Feld aus, welches auf die Flüssigkeit einwirkt.
Die Potenzialdifferenz, die zwischen der zu versprühenden Flüssigkeit und der Elektrode mindestens angelegt werden muss, hängt von der zu versprühenden Flüssigkeit und vom Abstand zur Gegenelektrode ab. Zum Versprühen von wässrigen Lösungen sind höhere Potenzialdifferenzen notwendig als zum Versprühen von Methanol. Die konkrete Potenzialdifferenz welche üblicherweise zur Durchführung des Verfahrens mit einer wässrigen Lösung ausreicht beträgt 1 bis 10 kV.
Ist die Stärke des durch die Potenzialdifferenz ausgebildeten Feldes ausreichend, um die Oberflächenspannung der Flüssigkeit aufzubrechen, wird die Flüssigkeit versprüht von der Stelle der Vorrichtung, an welcher sie sich vor dem Versprühen befunden hat und wird in Richtung der Elektrode angezogen. Dabei spielt es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens keine wesentliche Rolle, ob ein oder mehrere Sprays vorgesehen sind, d. h. ob die Flüssigkeit an einer oder an mehreren Stellen versprüht wird. Im Rahmen der Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden verschiedene Ausführungsformen mit einer unterschiedlichen Anzahl Sprays beschrieben. Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls nicht wesentlich, ob lediglich eine Elektrode oder mehrere Elektroden vorgesehen sind.
Festzuhalten ist, dass bei dem Versprühen Tropfen gebildet werden welche aus irgendeiner Flüssigkeit gebildet sind, welche die zu untersuchenden Substanzen enthält.
Das Ablösen der Tropfen geschieht insbesondere an den Stellen, an denen das elektrische Feld eine hohe elektrische Flussdichte aufweist. Dies ist insbesondere an den Stellen der Fall, an denen die geladene Flüssigkeit vor dem Ablösen nahezu punktförmig zusammenläuft, was beispielsweise dadurch bewirkt werden kann, dass die Stelle an welcher sich die Flüssigkeit vor dem Versprühen befindet, eine oder mehrere Spitzen aufweisen, die in etwa in Richtung der Elektrode weisen oder die Stellen gegenüber der Elektrode durch entsprechende Aussparungen freigestellt sind.
Beim Anlegen des Potenzials zwischen der Elektrode und der Flüssigkeit ist jedoch zu vermeiden, dass eine zu hohe elektrischer Flussdichte gebildet wird. Dies kann an den Spitzen eintreten und im Extremfall zu einer unerwünschten Gasentladung führen. Es kann dem Fachmann überlassen bleiben, das elektrische Feld entsprechend einzustellen, dass dieses Phänomen nicht eintrifft.
Der Gasstrom ist dazu vorgesehen, die zersprühte Flüssigkeit, also die bei der elektrischen Versprühung gebildeten Tröpfchen zu erfassen und den Tröpchenspray mittragend zu lenken. Es ist dabei wesentlich, dass der Gasstrom die Tröpfchen erst außerhalb des Bereichs erfasst, in dem die Flüssigkeit versprüht wird. Die geladene Flüssigkeit wird demnach nicht durch einen sehr schnellen Gasstrom, der von außen an der Flüssigkeit vorbeiströmt, abgerissen, wie es im pneumatisch unterstützten Electrospray-Verfahren geschieht. Hierdurch wird verhindert, dass relativ große Tropfen mit einer ungleichmäßigen Größenverteilung und einer geringen Aufladung gebildet werden und hierdurch eine geringere Signalintensität in der nachgeschalteten Analysevorrichtung vorliegt.
Es ist außerdem wesentlich für das Verfahren, dass der Gasstrom Tropfen erfasst, was bedeutet, dass effektiv noch eine Flüssigkeit vorliegt. Sollte die Flüssigkeit bereits verdampft sein, liegt ein Strom Ionen vor, welche sich von dem Gasstrom sehr viel schlechter lenken lässt.
Die Zusammensetzung des Gasstroms ist nicht wesentlich für das Verfahren. Beispielsweise kommt eine Verwendung von Pressluft, Stickstoff, Argon und Kohlendioxid in Betracht.
Bei Verwendung mehrerer Elektroden, haben diese entsprechend ihrer Anordnung gemeinsam Einfluss auf das Sprayverhalten. Beispielsweise kann eine weitere Elektrode so angebracht sein, dass die Wirkung des Gasstroms unterstützt wird. Ferner kann ein Eingang einer Analysevorrichtung außerhalb des Gasstroms angeordnet sein. Ein durch eine weitere Elektrode erzeugtes Ziehfeld vermag so, die geladenen Tröpfchen oder Ionen aus der Richtung des Gasstroms heraus zum Eingang der Analysevorrichtung umzulenken.
In vorteilhafter Weise wird der Gasstrom verwendet, ein Auftreffen des Sprays auf die Elektrode zu vermeiden, indem der Spray von der Elektrode weggelenkt wird. Bevor die geladenen Tröpfchen die Elektrode erreichen und dort entladen werden, werden sie durch den Gasstrom, der entlang der Elektrode läuft, so abgelenkt, dass sie diese nicht mehr erreichen können oder das Erreichen zumindest verringert wird. Entlang des Gasstromes entsteht ein Unterdruck, der die Spray-Tröpfchen zum Gasstrom hinzieht mit der Folge, dass sie von diesem fortgetragen weden. Die Elektrode kann sich im Vergleich nah an den Stellen befinden, von denen die Flüssigkeit versprüht wird. Eine Ionenfreisetzung aus den Tröpfchen, weil diese beispielsweise austrocknen, findet erst dann statt, wenn die Tröpfchen die durch den Gasstrom vorgegebene Flugrichtung beispielsweise parallel zur Elektrode aufgenommen haben. Bedingt durch den Gasstrom befinden sich die geladenen Teilchen, Ionen sowie Tröpfchen, in einem räumlich begrenzten Bereich, was der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt und die Verbesserung der Empfindlichkeit des Analyseverfahrens herbeiführt.
In weiterer vorteilhafter Weise, kann der Gasstrom dazu verwendet werden, den Spray und somit die Tröpfchen zu trocknen. Beispielsweise kann dazu der Gasstrom erwärmt werden. Ein leicht geheizter Gasstrom unterstützt die Flüssigkeitsverdampfung (beispielsweise Lösungsmittel) und beschleunigt damit die Ionenfreisetzung aus den Tropfen, die im Gasstrom mitgeführt werden. Dies ist besonders hilfreich bei schwerer flüchtigen Lösungsmitteln wie z. B. Wasser. Der so erzeugte "getrocknete" Ionenstrom befindet sich in einer engen Gassäule.
Es ist eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass die zu analysierende Flüssigkeit in mehr als einem Spray versprüht wird. Hierbei wird z. B. ein zu den Stellen des Versprühens zugeführter und zu analysierender Flüssigkeitsstrom auf mehrere Sprays aufgeteilt. Dadurch bleibt der Flüssigkeitsstrom zu jedem einzelnen Spray gering, wobei jeweils im Vergleich vorteilhaft kleine und hoch geladene Tropfen gebildet werden. Es können dadurch sogar wässrige Lösungen versprüht werden und eventuell vorhandene Salzverunreinigungen in der Flüssigkeit wirken sich weniger negativ auf die Ionenfreisetzung aus den Tröpfchen aus, wie das bei größeren Tröpfchen der Fall ist.
Werden beim erfindungsgemäßen Verfahren mehrere Sprays erzeugt, müssen die Stellen, von denen die Sprays erzeugt werden, nicht unbedingt alle räumlich gleich gegenüber der Elektrode positioniert sein. Hierauf wird bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen eingegangen.
Es ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zu analysierende Flüssigkeit in einem oder mehreren Sprays zu versprühen und zeitgleich eine andere Flüssigkeit in einem weiteren oder mehreren weiteren Sprays zu versprühen, wobei diese andere Lösung z. B. eine Kalibrierlösung ist.
So kann z. B. in einer Ausgestaltung der Erfindung einer der Sprays ständig eine Kalibrierlösung versprühen, während die anderen Sprays die eigentlich zu analysierende Flüssigkeit versprühen. Bei der Benutzung eines Flugzeit-Massenfilters ist es z. B. für eine hohe Massengenauigkeit notwendig nach jeder gemessenen Probe einen Standard mit der Kalibrierlösung zu messen. Es ist nicht immer möglich oder erwünscht, den Standard direkt der Probenlösung beizumischen. Durch die Möglichkeit, Ionen aus verschiedenen unterschiedlichen Sprays gleichzeitig zu messen, ist das separate Messen einer externen Kalibrierlösung nicht mehr notwendig. Dies stellt ein Zeitersparnis dar und außerdem wird die Genauigkeit gegenüber zeitlich abfolgenden Messungen weiter erhöht.
Die besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann außerdem sehr günstig eingesetzt werden, wenn z. B. die Kalibrierlösung und die Probenlösung unterschiedlich schnell Ionen aus dem Spray freisetzen, z. B. aufgrund unterschiedlicher Lösungsmittel. In diesem Fall wird der Spray mit der langsameren Ionenfreisetzung bevorzugt unterhalb der anderen Sprays positioniert, damit die optimale Ionenfreisetzung beider Spraysorten in etwa an der gleichen Stelle im Gasstrom erfolgt und der analytische Nachweis gleichzeitig durchgeführt werden kann.
Es stellt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, einen zusätzlichen Ionisierungsschritt vorzusehen. Durch die schon anfänglich kleinen Tropfen und die Lösungsmittelverdampfung im unter Umständen geheizten Gasstrom liegen geladene und ungeladene Spezies der Probe in einem "trockenen" Gasstrom vor. Im Gegensatz dazu sind beim pneumatisch unterstützten Elektrospray auch in einigen cm Abstand vom Spray noch Lösungsmitteltropfen vorhanden. Dadurch ist es im erfindungsgemäßen Verfahren möglich, in den "trockenen" Gasstrom eine zusätzliche Ionisierung vorzunehmen, beispielsweise durch eine Korona-Entladung an einer Elektrode. Hierdurch können z. B. diejenigen Probenbestandteile, die bis dahin noch nicht in ionisierter Form vorliegen, also Spezies, die durch das Elektrospray-Verfahren nicht oder nur in geringem Ausmaß ionisiert werden können, nachionisiert werden. Dies vermindert Unterdrückungseffekte, wobei Probenbestandteile nicht oder nur in zu geringem Ausmaß detektiert werden, obwohl sie in der Lösung vorhanden sind.
Beim Screening von Probenmischungen, die eine große Anzahl verschiedener Bestandteile enthalten, wird durch die zusätzliche Ionisierung die Ausbeute an Substanzen, die man detektieren kann, höher. Bei dem reinen Elektrospray-Verfahren ohne den Gasstrom gemäß der Erfindung ist dies nicht möglich, da durch die zusätzliche Elektrode das elektrische Feld zur Erzeugung des Elektrosprays gestört würde. Bisher war man in solchen Fällen gezwungen, die sog. APCI Mossenspektrometrie (atmospheric pressure chemical ionization) anzuwenden. Hierbei wird zunächst eine Probe rein pneumatisch zerstäubt und dann in einem stark geheizten Quarzrohr (ca. 300-500°C) getrocknet, was demnach praktisch bedeutet, dass das Lösungsmittel verdampft. Das aus dem Quarzrohr austretende Gas, das Proben- und Lösungsmoleküle enthält, gelangt unter Atmosphäre in den Bereich einer Korona-Entladung und wird durch die dort entstandenen H₃O⁺nH₂O (protonierendes Agens) aufgeladen. Durch die hohe thermische Belastung bei der Lösungsmittel-Verdampfung werden thermisch labile Substanzen schon vor dem Nachweis zerstört. Dies ist bei der vorliegenden Erfindung nicht der Fall, da der Desolvatisierungsprozess besonders schonend verläuft.
Wenn eine zusätzliche Korona-Elektrode verwendet wird, erhält man eine Mischung von ESI und APCI Spektren. Um bei den Signalen im Spektrum zwischen ESI und APCI unterscheiden zu können, kann man während der Analyse die Korona-Entladung an- und ausschalten. Durch den Vergleich zwischen reinen ESI Spektren und gemischten ESI-APCI Spektren kann man die detektierten Spezies der jeweiligen Art, auf die sie ionisiert wurden, zuordnen und enthält so zusätzliche Informationen über die Probe. Bei online Messungen kann die Ionenquelle durch einfaches Zuschalten der Korona-Elektrode ohne Umbau der Quelle auch für Substanzklassen verwendet werden, die durch das reine Elektrospray-Verfahren nicht oder nur sehr schlecht ionisiert werden können.
Es ist in vorteilhafter Weise vorgesehen die Flüssigkeit online aus einem chromatographischen System zuzuführen. Wenn die Flüssigkeit der Sprayvorrichtung online aus einem chromatographischen System zugeführt wird, müssen häufig Lösungsmittelgradienten versprüht werden. Dabei handelt es sich um eine kontinuierliche Veränderung der Lösungsmittelzusammensetzung von z. B. reinem Wasser über Methanol : Wasser = 1 : 1 bis zu reinem Methanol. Durch eine solche Verschiebung konnte mit den herkömmlichen Verfahren keine befriedigende Versprühung der Flüssigkeit erzielt werden. Bei dem reinen Elektrospray tauchte z. B. das Problem auf, dass, wenn die einmal vorgegebene Potenzialdifferenz z. B., für Methanol gewählt wurde, höhere Wasseranteile später nicht mehr versprüht werden konnten. Wenn demgegenüber die Potenzialdifferenz für Wasser gewählt wurde, war die Spannung für höhere Methanolanteile so hoch, dass aus dem einen axialen Spray eine sogenannte Rim-Emission (mehrere Sprays bilden sich am Kapillarenrand aus) entstand, wobei die Sprays sich gegenseitig abstoßen und letztendlich häufig kein Spray mehr den Eingang zum Analysegerät trifft. Analoges gilt natürlich auch für andere Lösungsmittelgemische als Gradienten. Dieses unkontrollierte Umschalten zwischen axialem Spray und Rim-Emission nennt man "mode-switching". Aus diesem Grund wird in solchen Fällen die pneumatisch unterstützte Elektrospray verwendet, obwohl sie Nachteile in der Nachweisempfindlichkeit mit sich bringt. Falls aufgrund der besseren Nachweisempfindlichkeit ein reiner Elektrospray verwendet werden soll, musste der Spray während der Analyse ständig optisch kontrolliert werden und bei Bedarf die Potenzialdifferenz angepasst werden, damit der Spraymodus erhalten blieb.
Es ist ein Vorteil des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens, dass von vorne herein die höhere Spannung eingestellt wird, da alle gebildeten Sprays erst auf die Elektrode zielen. Auch beim "mode-switching" in die Rim-Emission werden noch alle gebildeten Tröpfchen in die gewünschte Richtung gelenkt. Dies ist sogar vorteilhaft, da der Spray sich selbständig auf mehrere kleine Sprays aufgeteilt hat und so wieder die Ionenfreisetzung noch günstiger wird. Dadurch ist keine ständige optische Beobachtung und Nachregelung der Potenzialdifferenz mehr notwendig.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird in vorteilhafter Weise die zu analysierende Flüssigkeit durch Kapillarkräfte zu der oder den Stellen transportiert, von der bzw. von denen sie versprüht wird. Beispielsweise erfolgt die Zuführung über Kapillaren oder entsprechend dimensionierte Rinnen. Dadurch ist der Fluss zu der (den) Stelle(-n) von der (denen) versprüht wird, so gering, dass es zu im Vergleich vorteilhaft kleinen und hoch geladenen Tropfen kommt. Es können wässrige Lösungen versprüht werden. Salzverunreinigungen der Flüssigkeit wirken sich weniger negativ auf die Ionenfreisetzung aus den Tröpfchen aus, wie es bei größeren Tröpfchen der Fall ist. Insbesondere kann bei der Zuführung durch Rinnen ein Verstopfen der Zuführung vermieden werden, da ein Umfließen möglich ist.
Ferner wird das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft dann eingesetzt, wenn die Flussrate weniger als 500 nl/min zu den einzelnen Stellen, bzw. der Stelle transportiert wird, von denen bzw. von der sie versprüht wird. Dabei kommt es zu im Vergleich vorteilhaft kleinen und hoch geladenen Tropfen. Es können wässrige Lösungen versprüht werden. Salzverunreinigungen der Flüssigkeit wirken sich weniger negativ auf die Ionenfreisetzung aus den Tröpfchen aus, wie es bei größeren Tröpfchen der Fall ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in all seinen Ausgestaltungen vorteilhaft in der Massenspektrometrie einsetzen. Angewandt in der Massenspektrometrie wird eine Steigerung der Nachweisempfindlichkeit erreicht, indem ein größerer Teil der gebildeten Ionen als bisher üblich in das Massenspektrometer überführt wird. Ferner ist das Verfahren auf unterschiedliche Analysebedingungen zu optimieren, indem Folgendes variiert wird: der Abstand der Sprays zur Elektrode, die Anzahl der Sprays, die Größe der Sprays (durch Größe und Formgebung der Stellen - meist Spitzen -, von denen die Sprays starten), die Flussrate pro Spray, die Position der Sprays untereinander (auf einer Ebene oder auf unterschiedlicher Höhe), durch Größe, Form und Position (bezüglich der Stellen von denen die Sprays erzeugt werden) der Elektrode, durch Gasgeschwindigkeit (Gasmenge, Raum zwischen Zentrierelektrode und Sprays), durch Temperatur des Gases, durch Art des Gases, durch Höhe der Potenzialdifferenz zwischen Elektrode und Flüssigkeit und durch Winkel und Abstand der Spraykonstruktion zum Analysengerät. Auf noch nicht diskutierte Aspekte gemäß der vorstehend aufgelisteten Optimierung der Analysebedingungen wird bei der Beschreibung der Vorrichtung näher eingegangen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit der während des Betriebes wenigstens ein Elektrospray erzeugt wird. Eine elektrisch geladene Flüssigkeit wird durch ein elektrisches Feld zerstäubt und in Richtung wenigstens einer auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachten Elektrode (auch Zentrierelektrode genannt) gelenkt.
Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine Elektrode, so zum Beispiel einen leitfähigen Draht, der isoliert gegenüber der zu versprühenden Flüssigkeit angebracht ist. Durch Anlegen einer Spannung wird diese Elektrode auf ein Potenzial gebracht werden. Ist die Flüssigkeit elektrisch geladen und die Elektrode durch die angelegte Spannung entsprechend auf gegenüber der Flüssigkeit unterschiedlichem Potenzial, bildet sich durch die Potenzialdifferenz zwischen beiden ein elektrisches Feld aus, welches auf die Flüssigkeit einwirkt. Ist die Stärke dieses Feldes ausreichend, um die Oberflächenspannung der Flüssigkeit aufzubrechen, wird die Flüssigkeit versprüht von der bzw. den Stellen der Vorrichtung, an denen sie sich vor dem Versprühen befunden hat und wird in Richtung der oder den Elektroden gelenkt, Mittel zur Erzeugung eines Gasstroms sind vorgesehen.
Bei der Vorrichtung ist es wesentlich, die Stelle oder die Stellen, von denen die geladene Flüssigkeit zerstäubt wird, außerhalb des Gasstroms anzuordnen. Dadurch wird vermieden, dass Flüssigkeit durch den Gasstrom weggerissen wird, wie es beim sogenannten pneumatisch unterstützten Elektrospray der Fall ist. Die Bildung großer Tröpfchen im Spray wird vermieden. Die Ionenfreisetzung aus dem Spray wird effizienter. Erst der Spray mit den gebildeten Tropfen soll auf den Gasstrom treffen und von diesem daran gehindert werden, sich an der Elektrode zu entladen. Der Gasstrom dient zur Ablenkung und zum Transport der Tropfen an der Elektrode vorbei.
Der Gasstrom ist vorteilhaft so gerichtet, dass hierdurch ein Auftreffen der zerstäubten elektrisch aufgeladenen Flüssigkeit auf die entsprechend geladene Elektrode verringert oder im wesentlichen vermieden wird.
Bevor die geladenen Tröpfchen die Elektrode erreichen und dort entladen werden, werden sie durch den Gasstrom (Pressluft, Stickstoff, Kohlendioxid usw.), der entlang der Elektrode läuft, so abgelenkt, dass sie diese nicht mehr erreichen können oder das Erreichen zumindest verringert wird. Entlang des Gasstromes entsteht ein Unterdruck, der die Spray-Tröpfchen zum Gasstrom hinzieht. Durch die Wirkung der Elektrode kann erreicht werden, dass die Tröpfchen sogar in den Gasstrom eintauchen.
Bei der Vorrichtung ist vorteilhaft die entsprechend geladene Elektrode, auf der die elektrisch geladene und zerstäubte Flüssigkeit nicht auftreffen soll, in einer schmalen Form auszugestalten, beispielsweise in Form eines Draht oder einer Kapillare, und deren lange Seite parallel zum Gasstrom anzuordnen. Die geladenen Tröpfchen, aus denen später Ionen freigesetzt werden bzw. die schon freigesetzten Ionen, werden dadurch in einem relativ engen Bereich vor der Elektrode "gebündelt". Auf diese Weise kann man über einen relativ kleinen Bereich geladene Tröpchen/Ionen trotz der Coulomb-Abstoßung untereinander sehr viel näher zusammenbringen, als dies beim Stand der Technik möglich ist, insbesondere wenn beim Elektrosprayverfahren in Richtung einer ausgedehnten Elektrode versprüht wird. Wenn in diesem Bereich zum Beispiel der Einlass zum Analysengerät sitzt, erreicht man dadurch eine Steigerung der Nachweisempfindlichkeit. Die erwünschte Bündelung gelingt somit besonders gut bei Verwendung einer schmalen Elektrode.
Bei der Vorrichtung der Erfindung stellt es außerdem einen Vorteil dar, die entsprechend geladene Elektrode, auf der die elektrisch geladene und zerstäubte Flüssigkeit nicht auftreffen soll, so anzuordnen, dass sie weitestgehend vom Gasstrom eingehüllt wird, wobei sie in Gasstromrichtung gemäß einer äußerst bevorzugten Ausführungsform spitz zuläuft. Dadurch wird erreicht, dass der Gasstrom möglichst verwirbelungsarm (also laminar) daran vorbeiströmt.
Es ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, sie mit Mitteln auszustatten, um das elektrische Potenzial der Flüssigkeit zu verändern, wobei im Ergebnis die Flüssigkeit elektrisch geladen wird. Die Zahl der positiven oder negativen elektrischen Ladungsträger wird also durch diese Mittel verändert.
Bei den Mitteln, um das elektrische Potenzial der Flüssigkeit in vorgenannter Weise zu verändern, handelt es sich beispielsweise um eine Elektrode, an der die Flüssigkeit vorbeigeleitet wird. Die Flüssigkeit wird durch das vorgenannte Mittel auf elektrochemischem Wege aufgeladen. Dies gelingt z. B. dann besonders gut, wenn eine polare Flüssigkeit eingesetzt wird. Geeignet sind polare Flüssigkeiten (z. B. Wasser, Methanol, Acetonitril, etc.), so zum Beispiel Salz- oder Zuckerlösungen. Eine wässrige Lösung mit darin gelösten Proteinen stellt ein weiteres Beispiel für eine polare und damit gut geeignete Lösung dar. Weniger geeignet sind unpolare Flüssigkeiten wie Benzol, Hexan oder Toluol.
Als Elektrode kann ein aus Metall bestehendes Rohr vorgesehen sein, durch das die Flüssigkeit geleitet wird. Alternativ befindet sich die Elektrode in der Flüssigkeit, wobei sie von dieser umspült wird.
Es muss ein solcher Kontakt zwischen der Elektrode und der Flüssigkeit vorliegen, dass ein Ladungsaustausch erfolgen kann, um die Flüssigkeit auf Potenzial zu bringen.
Die Vorrichtung kann einen Elektrospray umfassen. Häufig wird es vorteilhaft sein, dass die Vorrichtung mehr als ein Elektrospray umfasst. Es ist dann vorteilhaft, die Stellen, von denen die geladene Flüssigkeit zerstäubt wird, ringförmig um die Elektrode anzuordnen, auf der die elektrisch geladene und zerstäubte Flüssigkeit nicht auftreffen soll. Mehrere Elektrosprays zielen dann zum Beispiel sternförmig auf die Elektrode.
Der Gesamtfluss der Flüssigkeit wird so auf mehrere kleine Sprays aufgeteilt, wodurch aus einer gegebenen Probenmenge schon von vorne herein mehr Ionen entstehen würden, als wenn der gesamte Fluss über einen Spray zerstäubt wird.
Des weiteren sind vorteilhaft Mittel zur Beheizung des Gasstroms vorgesehen.
Ein leicht geheizter Gasstrom unterstützt die Flüssigkeitsverdampfung (beispielsweise des Lösungsmittels) und beschleunigt damit die Ionenfreisetzung aus den Tropfen, die im Gasstrom mitgeführt werden. Dies ist besonders hilfreich bei schwerer flüchtigen Lösungsmitteln wie z. B. Wasser. Der so erzeugte "getrocknete" Ionenstrom befindet sich in einer engen Gassäule.
Es ist ferner vorteilhaft die Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays mit einer massenspektrometrischen Analysevorrichtung zu kombinieren, wobei der Gasstrom der Elektrospray-Vorrichtung nicht auf den Eingang für den zu analysierenden Elektrospray der Analysevorrichtung ausgerichtet ist. Der Vorteil hierbei liegt darin, dass ungeladene Bestandteile der Probe in die vom Gasstrom vorgegebene Richtung weiterfliegen, die gebildeten Ionen jedoch durch ein leichtes Ziehfeld zum Massenpektrometer-Eingang umgeleitet werden, nachdem der Einflussbereich der Elektrode, auf den die geladene und geladene Flüssigkeit nicht auftreffen soll, verlassen ist. Auf diese Weise wird eine übermäßige Verschmutzung des Analysengerätes vermieden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zusätzliche Elektroden vermeiden, die den Elektrospray oder die Elektrosprays in ihrer Bahn beeinflussen. Die Vorrichtung ist insbesondere dann weniger abhängig von zusätzlichen Elektroden, wenn die Zuführung der Flüssigkeit auf die Stellen, von denen sie versprüht wird, nicht parallel zum Gasstrom verläuft sondern in einem Winkel (z. B. 45° oder 90°) dazu.
Ferner sind bei den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sämtliche Elemente aus chemikalienresistenten Materialien gefertigt. Bei der Gestaltung der Zuführung der Flüssigkeit wird insbesondere bei der Anwendung in der Analytik Totvolumen in der Zuführung vermieden. Bei den verwendeten Materialien werden insbesondere bei der Anwendung in der Analytik solche Materialien oder Oberflächengestaltungen in der Zuführung der Flüssigkeit vermieden, die durch einen sogenannten Memory-Effekt die Messergebnisse verfälschen.
Die Flüssigkeitszufuhr kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterschiedlich ausgebildet sein. Wie bereits mehrfach bei den Beschreibungen der erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt, muss eine Stelle oder mehrere Stellen vorgesehen sein, von welcher bzw. welchen die Flüssigkeit versprüht wird. Die Vorrichtung kann in einer einfachen Ausführungsform ein Rohr enthalten, welches die Flüssigkeit zu der genannten Stelle führt. Das Rohr kann z. B. ein Kapillare aus einem Material wie Glas, Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK) oder fuesed silica sein.
Es ist ebenfalls möglich, zur Zufuhr der Flüssigkeit eine zur Elektrode rechtwinklig angeordnete Platte mit einem Durchbruch vorzusehen. Die Elektrode ist dabei in dem Durchbruch angeordnet, beispielsweise zentriert in einem kreisrunden Durchbruch. Die Flüssigkeitszufuhr wird durch Rinnen erreicht, die über die Platte zum Rand des Durchbruchs reichen und beispielsweise sternförmig um den Durchbruch angeordnet sind.
Ferner können die Mittel zur Erzeugung eines Gasstroms eine Röhre umfassen beispielsweise aus Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK), wobei die Elektrode so angeordnet ist, dass weitgehend die Elektrode mit der Achse der Röhre zusammenfällt. Die Flüssigkeitszufuhr kann beispielsweise durch Kapillaren erreicht werden, die auf der Außenseite der Röhre angebracht sind. Alternativ können auch Rinnen zum Zwecke der Flüssigkeitszuführung auf der Außenseite aufgebracht sein. Die Stellen von denen die Flüssigkeit versprüht wird, liegen beispielsweise dadurch außerhalb des Gasstroms, dass sie sich auf der Außenseite der Röhre befinden oder der Abstand zwischen den Stellen und der Elektrode größer als der Innenradius der Röhre ist. Damit das elektrische Feld möglichst wirksam an den Stellen anliegt, kann das Rohr jeweils um eine Stelle ausgespart sein, beispielsweise kronenförmig.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich in all ihren Ausgestaltungen vorteilhaft in der Massenspektrometrie, insbesondere der Elektrospray-Massenspektrometrie, verwenden. Bei Verwendung der Vorrichtung in der Massenspektrometrie wird eine Steigerung der Nachweisempfindlichkeit erreicht, indem ein größerer Teil der gebildeten Ionen als bisher üblich in das Massenspektrometer überführt wird. Ferner ist die Konstruktion auf unterschiedliche Analysebedingungen zu optimieren, indem Folgendes variiert wird: der Abstand der Sprays zur Elektrode, die Anzahl der Sprays, die Größe der Sprays (durch Größe und Formgebung der Stellen - meist Spitzen -, von denen die Sprays starten), die Flussrate pro Spray, die Position der Sprays untereinander (auf einer Ebene oder auf unterschiedlicher Höhe), durch Größe, Form und Position (bezüglich der Stellen von denen die Sprays erzeugt werden) der Elektrode, durch Gasgeschwindigkeit (Gasmenge, Raum zwischen Zentrierelektrode und Sprays), durch Temperatur des Gases, durch Art des Gases, durch Höhe der Potenzialdifferenz zwischen Elektrode und Flüssigkeit und durch Winkel und Abstand der Spraykonstruktion zum Analysengerät.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung in all ihren Ausgestaltungen lässt sich ferner in der atmospheric pressure chemical ionization Massenspektrometrie verwenden, wobei vorteilhaft die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur reinen pneumatischen Zerstäubung mit den damit oben genannten Nachteilen ersetzt.
Ferner findet die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft Anwendung in der sog. MALDI Massenspektrometrie (matrix assisted laser desorption ionization) Anwendung, wobei die Nachweisempfindlichkeit für bestimmte Substanzen häufig davon abhängt, wie gleichmäßig sie mit einer Matrix vermischt sind. Diese gleichmäßige Vermischung ist in manchen Fällen z. B. aufgrund des Kristallisationsverhaltens der Komponenten schwierig. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung können Matrix und Probe in unterschiedlichen Sprays versprüht werden und gelangen gleichzeitig und vermischt so gut wie trocken auf das MALDI-Target, so dass sich Probe und Matrix nicht mehr entmischen können. Dies ist eine äußerst vorteilhafte Probenvorbereitung für die MALDI MS.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ferner vorteilhaft zur Sprühbeschichtung von Lacken eingesetzt, wodurch ein gleichmäßiger Auftrag des Lackes erreicht wird. Beispielweise können so photoempfindliche Lacke auf Silizium-Wafer aufgetragen werden. Hier wird auch bei großen Wafern noch eine hohe Gleichmäßigkeit erreicht, wo andere Verfahren, die den Zentrifugaleffekt ausnutzen, diese Gleichmäßigkeit nur schwierig erreichen können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ferner als andere mögliche Verwendungsweise in der Ionenmobilitätsspektroskopie eingesetzt. Hierbei wird statt eines Massenfilters bzw. Massendetektors ein Detektor verwendet, der die Beweglichkeit der Teilchen in Abhängigkeit von ihrer Größe und Form zu messen vermag.
Es folgen die Beschreibungen zu folgenden Figuren:
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer zusätzlichen, weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 5 zeigt zwei aufgenommene Spektren eines in Methanol gelösten Peptids 4-Phenylazobenzyl-oxycarbonyl-Pro-Leu-Gly-Pro-D-Arg (C₃₈H₅₂N₁₀O₈, M = 776,9), wobei die Konzentration 10^-5 mol/l beträgt
Fig. 6 und Fig. 7 zeigen im Vergleich Myoglobin-Spektren einer herkömmlichen Sprayeranordnung (Fig. 6) und einer erfindungsgemäßen Anordnung (Fig. 7)
Es wurde gemessen 10^-6 mol/l Myoglobin in Methanol : Wasser : Essigsäure = 49,5 : 49,5 : 1.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer zusätzlichen, weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 1 skizziert die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrem Aufbau und zeigt damit das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es ist eine auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachte Elektrode 1 vorgesehen, Mittel, die die Elektrode 1 aufladen sind in dieser Abbildung nicht gezeigt. Die Elektrode ist in der Figur zylindrisch dargestellt und besteht aus rostfreiem Stahl. An der Elektrode 1 vorbei strömt ein Gasstrom 2. Dieser wird, wie gezeigt, durch eine Röhre 9 zugeführt.
Darin ist, wie gezeigt, zentrisch, mit Abstand zur Röhre 9 die Elektrode 1 eingebracht. Ferner ist eine Kapillare 8 vorgesehen, welche die zu analysierende Flüssigkeit zu einer Stelle 11 zuführt, von der die Flüssigkeit durch Einwirken eines elektrischen Feldes versprüht wird. Dabei ist die Kapillare, wie gezeigt, senkrecht zum Gasstrom 2 bzw. der Elektrode 1 angeordnet.
Das nicht gezeigte elektrische Feld liegt zwischen der geladenen Flüssigkeit und der entsprechend sich gegenüber der Flüssigkeit auf anderem Potenzial liegenden Elektrode 1 an. Die Flüssigkeit ist dazu ausreichend selbst geladen oder es sind Mittel vorgesehen die Flüssigkeit zu laden. Die Stelle 11 von der die Flüssigkeit versprüht wird, liegt wie gezeigt nicht im Bereich des Gasstroms 2, der aus der Röhre 9 herauskommend an der Elektrode 1 vorbeiströmt. Dadurch wird vermieden, dass der Gasstrom 2 auf die sich an der Stelle 1 befindende Flüssigkeit einwirkt und diese so mitreißt. Durch Einwirken des elektrischen Feldes wird die Flüssigkeit von der Stelle 1 elektrohydrodynamisch zerstäubt und es steht ein Elektrospray 12, welches aus kleinen, geladenen Flüssigkeitströpfchen besteht. Dieser treibt durch das einwirkende elektrische Feld auf die Elektrode 1 zu, wird dann vom Gasstrom 2 erfasst und in Richtung des Gasstroms 2 fortgetragen. Der Gasstrom 2 vermeidet ein Auftreffen des Elektrosprays 12 auf die Elektrode 1. Die Flüssigkeit der Tröpfchen verdunstet allmählich, während die Tröpfchen vom Gasstrom 2 fortgetragen werden. Der Ort 15, an dem diese Verdunstung einsetzt, hängt von der Größe der Tröpfchen, der Temperatur des Gasstroms 2 sowie der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes 2 ab. Später sind aus den Tröpfchen die Ionen freigesetzt worden; diese Stelle ist mit 16 in der Fig. 1 markiert.
Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es ist eine auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachte Elektrode 1 vorgesehen. Es ist eine Spannungsquelle 6 vorgesehen, die elektrisch mit der Elektrode 1 verbunden, diese auf Potenzial bringt, so dass sich eine Potenzialdifferenz gegenüber der zu versprühenden Flüssigkeit ergibt. Die Elektrode 1 ist weitgehend zylindrisch mit einem Durchmesser von 520 µm geformt und besteht aus rostfreiem Stahl. Die Elektrode 1 ist mit Befestigungsmitteln 10 zentrisch in einer Röhre 9 befestigt, wobei ein Hohlraum rings um die Elektrode 1 zwischen Elektrode 1 und der Röhre 9 vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine Befestigung, welche in dieser Form in der Abbildung nicht gezeigt ist, dadurch erreicht werden, dass symmetrisch Drähte an der Elektrode befestigt sind, beispielsweise durch Punktschweißen. Dadurch wird eine gute Zentrierung erreicht, um so ein möglichst gleichmäßiges Gospolster um die Elektrode und letztlich ein gute Versprühung zu erhalten.
Diese Röhre 9 besteht beispielsweise aus Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK) und weist einen Innendurchmesser von 750 µm und einen Außendurchmesser von 1580 µm auf.
Es ist ein Einlasskanal 3 an der Röhre 9 vorgesehen, durch den ein Gasstrom 2 beispielweise Pressluft zugeführt wird. Dieser strömt über den zwischen der Innenwand der Röhre 9 und der Elektrode 1 liegenden Hohlraum entlang der Elektrode 1 und erzeugt so ein Gaspolster von etwa 115 µm Dicke rings um die Elektrode. Ferner sind mehrere Kapillaren 8 vorgesehen, welche die zu analysierende Flüssigkeit zu einer Stelle 11 zuführen, von der die Flüssigkeit durch Einwirken eines elektrischen Feldes versprüht wird. Beispielsweise handelt es sich dabei um Kapillare aus fused Silica mit einem Innendurchmesser von 130 µm und einem Außendurchmesser von 260 µm, welche auf der Außenseite der Röhre 9 angebracht sind und parallel zu der Elektrode 1 verlaufen.
Damit das elektrische Feld auf die Flüssigkeit am jeweiligen Ende 11 der Kapillare 8 einwirken kann, überragen die Kapillaren 8 am jeweiligen flüssigkeitsaustretenden Ende 11 die Röhre 9. Der Abstand der Stellen 11 beträgt in etwa jeweils 530 µm zur Elektrode 1 und etwa 415 µm zum Gasstrom 2.
Das nicht gezeigte elektrische Feld liegt zwischen der geladenen Flüssigkeit und der entsprechend sich gegenüber der Flüssigkeit auf anderem Potenzial liegenden Elektrode 1 an. Dazu sind Mittel vorgesehen, die die Flüssigkeit laden. Diese Mittel umfassen eine Elektrode 5 aus einem Platindraht und die Spannungsquelle 6, die elektrisch mit der Elektrode verbunden ist. Die Flüssigkeit steht in dem Zuführungsbereich der Vorrichtung 7 in Kontakt mit der Elektrode 5 und wird so auf Potenzial gebracht gegenüber der Elektrode 1, die die Versprühung bewirkt, beispielsweise 2 kV.
Die Stellen 11 von der die Flüssigkeit versprüht wird, liegen wie gezeigt nicht im Bereich des Gasstroms 2, der aus der Röhre 9 herauskommend an der Elektrode 1 vorbeiströmt. Dadurch wird vermieden, dass der Gasstrom 2 auf die sich an der Stelle 11 befindende Flüssigkeit einwirkt und diese so mitreißt. Durch Einwirken des elektrischen Feldes wird die Flüssigkeit von der Stelle 11 abgerissen und es entsteht ein Elektrospray 12, welches aus kleinen, geladenen Flüssigkeitströpfchen besteht. Dieser treibt durch das einwirkende elektrische Feld auf die Elektrode 1 zu, wird dann vom Gasstrom 2 erfasst und in Richtung des Gasstroms 2 fortgetragen.
Der Gasstrom 2 vermeidet bzw. verringert ein Auftreffen des Elektrosprays 12 auf die Elektrode 1. Das Lösungsmittel der Tröpfchen verdunstet allmählich, während die Tröpfchen vom Gasstrom 2 fortgetragen werden. Im Bereich 13 in etwa gegenüber den Stellen 11 von denen die Flüssigkeit von den Kapillaren 8 versprüht wird, ist die Elektrode angespitzt. Der Gasstrom 2 strömt somit möglichst verwirbelungsarm (also laminar) an der Elektrode 1 vorbei.
Fig. 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Es ist eine auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachte Elektrode 1 vorgesehen. Es ist eine Spannungsquelle 6 vorgesehen, die elektrisch mit der Elektrode 1 verbunden, diese auf Potenzialdifferenz zur zu versprühenden Flüssigkeit bringt. Die Elektrode 1 ist weitgehend zylindrisch mit Durchmesser von 460 µm geformt und besteht aus rostfreiem Stahl. Die Elektrode 1 ist mit Befestigungsmitteln 10 zentrisch in einer Haltevorrichtung 9, die eine Röhre aufweist befestigt, wobei ein Hohlraum rings um die Elektrode 1 zwischen Elektrode 1 und der Röhre vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine Befestigung, welche in dieser Form in der Abbildung nicht gezeigt ist, dadurch erreicht werden, dass symmetrisch Drähte an der Elektrode befestigt sind, beispielsweise durch Punktschweißen. Dadurch wird eine gute Zentrierung erreicht, um so ein möglichst gleichmäßiges Gaspolster um die Elektrode und letztlich ein gute Versprühung zu erhalten.
Die Haltevorrichtung besteht beispielsweise aus Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK) und die Röhre weist einen Innendurchmesser von 650 µm auf. Es ist ein Einlasskanal 3 an der Röhre der Haltevorrichtung 9 vorgesehen, durch den ein Gasstrom 2 beispielweise Stickstoff zugeführt wird. Dieser strömt über den zwischen der Röhreninnenwand und der Elektrode 1 liegenden Hohlraum entlang der Elektrode 1 und erzeugt so ein Gaspolster von etwa 95 µm Dicke rings um die Elektrode. Ferner sind mehrere Kapillaren 8 vorgesehen, welche die zu analysierende Flüssigkeit zu einer Stelle 11 zuführen, von der die Flüssigkeit durch Einwirken eines elektrischen Feldes versprüht wird. Beispielsweise handelt es sich dabei um Kapillare aus fused Silica mit einem Innendurchmesser von 50 µm und einem Außendurchmesser von 150 µm, welche auf der Außenseite der Haltevorrichtung 9 angebracht sind und in einem Winkel von 45° auf das freier Ende der Elektrode 1 zulaufen. Damit das elektrische Feld auf die Flüssigkeit am jeweiligen Ende 11 der Kapillare 8 einwirken kann, überragen die Kapillare 8 am jeweiligen flüssigkeitsaustretenden Ende 11 die Haltevorrichtung 9. Der Abstand der Stellen 11 beträgt in etwa jeweils 400 µm zur Elektrode 1.
Das nicht gezeigte elektrische Feld liegt zwischen der geladenen Flüssigkeit und der entsprechend sich gegenüber der Flüssigkeit auf anderem Potenzial liegenden Elektrode 1 an. Dazu sind Mittel vorgesehen, die die Flüssigkeit laden. Diese Mittel umfassen eine Elektrode 5 aus einem Platindraht und die Spannungsquelle 6, die elektrisch mit der Elektrode verbunden ist. Die Flüssigkeit steht in dem Zuführungsbereich der Vorrichtung 7 in Kontakt mit der Elektrode 5 und wird so auf Potenzial gebracht gegenüber der Elektrode 1, die die Versprühung bewirkt, beispielsweise 2 kV. Die Kapillare 8 sind jeweils an den Stellen 11 in einem Winkel von 45° angeschrägt, beispielsweise durch Abschleifen. Das so erhaltene längere, vorstehende Ende der jeweiligen Kapillare 8 ist jeweils zur Elektrode 1 so ausgerichtet, dass der Abstand des längeren, hervorstehenden Endes zur Elektrode am geringsten wird. Dadurch wird eine erhöhte Spraystabilität erreicht.
Die Stellen 11, von welchen die Flüssigkeit versprüht wird, liegen wie gezeigt nicht im Bereich des Gasstroms 2, der aus der Röhre 9 herauskommend an der Elektrode 1 vorbeiströmt. Dadurch wird vermieden, dass der Gasstrom 2 auf die sich an der Stelle 11 befindende Flüssigkeit einwirkt und diese so mitreißt. Durch Einwirken des elektrischen Feldes wird die Flüssigkeit von der Stelle 11 elektrohydrodynamisch zerstäubt und es steht ein Elektrospray 12, welches aus kleinen, geladenen Flüssigkeitströpfchen besteht. Dieser treibt durch das einwirkende elektrische Feld auf die Elektrode 1 zu, wird dann vom Gasstrom 2 erfasst und in Richtung des Gasstroms 2 fortgetragen.
Der Gasstrom 2 vermeidet bzw. verringert ein Auftreffen des Elektrosprays 12 auf die Elektrode 1. Die Flüssigkeit der Tröpfchen verdunstet allmählich, während die Tröpfchen vom Gasstrom 2 fortgetragen werden. Im Bereich 13 in etwa gegenüber den Stellen 11 von denen die Flüssigkeit von den Kapillaren 8 versprüht wird, ist die Elektrode angespitzt. Der Gasstrom 2 strömt somit möglichst verwirbelungsarm (also laminar) an der Elektrode 1 vorbei.
Fig. 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Es ist eine auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachte Elektrode 1 vorgesehen. Es ist eine Spannungsquelle 6 vorgesehen, die elektrisch mit der Elektrode 1 verbunden, diese auf Potenzial bringt. Die Elektrode 1 ist weitgehend zylindrisch mit Durchmesser von 460 µm geformt und besteht aus rostfreiem Stahl. Die Elektrode 1 ist mit Befestigungsmitteln 10 zentrisch in einer Haltevorrichtung 9, die eine Röhre aufweist befestigt, wobei ein Hohlraum rings um die Elektrode 1 zwischen Elektrode 1 und der Röhre vorgesehen ist. Die Haltevorrichtung besteht beispielsweise aus Poly-Ether-Ether-Keton und die Röhre weist einen Innendurchmesser von 750 µm auf.
Es ist ein Einlasskanal 3 an der Röhre der Haltevorrichtung 9 vorgesehen, durch den ein Gasstrom 2 beispielweise Stickstoff zugeführt wird. Dieser strömt über den zwischen der Röhreninnenwand und der Elektrode 1 liegenden Hohlraum entlang der Elektrode 1 und erzeugt so ein Gaspolster von etwa 145 µm Dicke rings um die Elektrode. Ferner sind mehrere Kapillaren 8 vorgesehen, welche die zu analysierende Flüssigkeit zu einer Stelle 11 zuführen, von der die Flüssigkeit durch Einwirken eines elektrischen Feldes versprüht wird. Beispielsweise handelt es sich dabei um Kapillare aus fused Silica mit einem Innendurchmesser von 50 µm und einem Außendurchmesser von 150 µm, welche auf einer der Außenseite der Haltevorrichtung 9 angebracht sind und in einem Winkel von 90° auf das freier Ende der Elektrode 1 zulaufen. Damit das elektrische Feld auf die Flüssigkeit am jeweiligen Ende 11 der Kapillare 8 einwirken kann, überragen die Kapillare 8 am jeweiligen flüssigkeitsaustretenden Ende 11 die Haltevorrichtung 9 und die Haltevorrichtung ist um die Elektrode 1 entsprechend ausgespart. Der Abstand der Stellen 11 beträgt in etwa jeweils 600 µm zur Elektrode 1.
Das nicht gezeigte elektrische Feld liegt zwischen der geladenen Flüssigkeit und der entsprechend sich gegenüber der Flüssigkeit auf anderem Potenzial liegenden Elektrode 1 an. Dazu sind Mittel vorgesehen, die die Flüssigkeit laden. Diese Mittel umfassen eine Elektrode 5 aus einem Platindraht und die Spannungsquelle 6, die elektrisch mit der Elektrode verbunden ist. Die Flüssigkeit steht in dem Zuführungsbereich der Vorrichtung 7 in Kontakt mit der Elektrode 5 und wird so auf Potenzial gebracht gegenüber der Elektrode 1, die die Versprühung bewirkt, beispielsweise 2 kV. Die Kapillaren 8 sind jeweils an den Stellen 1 in einem Winkel von 45° angeschrägt, beispielsweise durch Abschleifen. Das so erhaltene längere Ende der Kapillare ist jeweils zum Ende der Elektrode 1 ausgerichtet, um so eine erhöhte Spraystabilität zu erhalten.
Die Stellen 11 von welchen die Flüssigkeit versprüht wird, liegen wie gezeigt nicht im Bereich des Gasstroms 2, der aus der Röhre 9 herauskommend an der Elektrode 1 vorbeiströmt. Dadurch wird vermieden, dass der Gasstrom 2 auf die sich an der Stelle 11 befindende Flüssigkeit einwirkt und diese so mitreißt. Durch Einwirken des elektrischen Feldes wird die Flüssigkeit von der Stelle 11 abgerissen und es steht ein Elektrospray 12, welches aus kleinen, geladenen Flüssigkeitströpfchen besteht. Dieser treibt durch das einwirkende elektrische Feld auf die Elektrode 1 zu, wird dann vom Gasstrom 2 erfasst und in Richtung des Gasstroms 2 fortgetragen.
Der Gasstrom 2 vermeidet bzw. vermindert ein Auftreffen des Elektrosprays 12 auf die Elektrode 1. Die Flüssigkeit der Tröpfchen verdunstet allmählich, während die Tröpfchen vom Gasstrom 2 fortgetragen werden. Im Bereich 13 in etwa gegenüber den Stellen 11 von denen die Flüssigkeit von den Kapillaren 8 versprüht wird, ist die Elektrode angespitzt. Der Gasstrom 2 strömt somit möglichst verwirbelungsarm (also laminar) an der Elektrode 1 vorbei, Fig. 5 zeigt zwei aufgenommene Spektren einer Lösung eines Peptides in Methanol. Das linke Spektrum wurde mit Hilfe einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommen. Das rechte Spektrum zeigt das Ergebnis nach dem Stand der Technik. Es ergibt sich eine deutliche Steigerung der Signalintensität gegenüber dem Stand der Technik.
Fig. 6 und Fig. 7 zeigen im Vergleich Myoglobin-Spektren einer herkömmlichen Sprayeranordnung (Fig. 6) - es wird direkt aus einer Kapillare auf das Massenspektrometer gesprüht - und einer erfindungsgemäßen Anordnung (Fig. 7) - ein erzeugter Elektrospray wird von einem Gasstrom erfasst und in ein Massenspektrometer überführt.
Es wurde gemessen 10^-6 mol/l Myoglobin in Methanol : Wasser : Essigsäure = 49,5 : 49,5 : 1.
In Fig. 6 wurde eine herkömmliche Sprayeranordnung (fused silica, OD: 150 µm, ID: 50 µm), die axial auf die Öffnung des Massenspektrometers gerichtet ist, verwendet.
In Fig. 7 wurde eine Kapillare (fused silica, OD: 150 µm, ID: 50 µm) verwendet, die im Winkel von 45° auf die Zentrierelektrode ausgerichtet ist.
Fig. 8 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Es ist eine auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachte Elektrode 1 vorgesehen. Die Elektrode 1 ist weitgehend zylindrisch geformt und besteht aus rostfreiem Stahl. Die Elektrode 1 ist mit nicht gezeigten Befestigungsmitteln zentrisch in einer Röhre 9, befestigt, wobei ein Hohlraum rings um die Elektrode 1 zwischen Elektrode 1 und der Röhre 9 vorgesehen ist. Die Röhre besteht beispielsweise aus Poly- Ether-Ether-Keton (PEEK).
Über eine Öffnung der Röhre 9 wird ein Gasstrom 2 beispielweise Stickstoff zugeführt. Dieser strömt über den zwischen der Röhreninnenwand und der Elektrode 1 liegenden Hohlraum entlang der Elektrode 1 und erzeugt so ein Gaspolster um die Elektrode. Ferner sind mehrere Rinnen 18 vorgesehen, welche die zu analysierende Flüssigkeit zu einer Stelle 11 zuführen, von der die Flüssigkeit durch Einwirken eines elektrischen Feldes versprüht wird. Die Rinnen sind auf der Außenseite, Mantelfläche der Röhre 9 angebracht bzw. sind darin eingebracht und verlaufen parallel zur Achse der Röhre 9 und zur Elektrode 1.
Das nicht gezeigte elektrische Feld liegt zwischen der geladenen Flüssigkeit und der entsprechend sich gegenüber der Flüssigkeit auf anderem Potenzial liegenden Elektrode 1 an. Damit das elektrische Feld auf die Flüssigkeit am jeweiligen Ende 11 der Rinnen 18 einwirken kann, überragen die Rinnen 18 am jeweiligen flüssigkeitsaustretenden Ende 11 die Röhre 9 dazu ist das Rohr 9 jeweils um die Stellen bzw. Rinnen im Bereich 17 kronenförmig ausgespart. Die Röhre 9 ist dazu auf ihrer Innenseite im Bereich 16 ringsum ausgespart. Die Stellen 11, von denen die Flüssigkeit versprüht wird, liegen dadurch außerhalb des Gasstroms, da der Abstand zwischen den Stellen 11 und der Elektrode 1 größer als der Innenradius der Röhre 9 ist.
Die Stellen 11 von welchen die Flüssigkeit versprüht wird, liegen wie gezeigt nicht im Bereich des Gasstroms 2, der aus der Röhre 9 herauskommend an der Elektrode 1 vorbeiströmt. Die Röhre 9 ist dazu auf ihrer Innenseite im Bereich 16 ringsum ausgespart. Die Stellen 11, von denen die Flüssigkeit versprüht wird, liegen dadurch außerhalb des Gasstroms, da der Abstand zwischen den Stellen 11 und der Elektrode 1 größer als der Innenradius der Röhre 9 ist.
Dadurch wird vermieden, dass der Gasstrom 2 auf die sich an der Stelle 11 befindende Flüssigkeit einwirkt und diese so mitreißt. Durch Einwirken des elektrischen Feldes wird die Flüssigkeit von der Stelle 11 elektrohydrodynamisch versprüht und es steht ein Elektrospray 12, welches aus kleinen, geladenen Flüssigkeitströpfchen besteht. Dieser treibt durch das einwirkende elektrische Feld auf die Elektrode 1 zu, wird dann vom Gasstrom 2 erfasst und in Richtung des Gasstroms 2 fortgetragen.
Der Gasstrom 2 vermeidet bzw. vermindert ein Auftreffen des Elektrosprays auf die Elektrode 1. Die Flüssigkeit der Tröpfchen verdunstet allmählich, während die Tröpfchen vom Gasstrom 2 fortgetragen werden. Im Bereich 13 in etwa gegenüber den Stellen 11 von denen die Flüssigkeit von den Kapillaren 8 versprüht wird, ist die Elektrode angespitzt. Der Gasstrom 2 strömt somit möglichst verwirbelungsarm (also laminar) an der Elektrode 1 vorbei.

Claims

1. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse wobei eine elektrisch geladene, zu analysierende Flüssigkeit durch ein elektrisches Feld zu einem Spray versprüht wird, das Spray durch ein Gasstrom gelenkt wird und das Spray einem Analysegerät zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Versprühung außerhalb des Gasstroms stattfindet.

2. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom das Spray so von einer Elektrode weglenkt, dass ein Auftreffen des Sprays auf die Elektrode vermieden wird.

3. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spray von einem Gasstrom getrocknet wird.

4. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu analysierende Flüssigkeit zu mehreren Sprays versprüht wird.

5. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu analysierenden Flüssigkeit in einem oder mehreren Sprays versprüht wird und damit gleichzeitig eine Kalibrierlösung oder andere Flüssigkeit in einem weiteren oder mehreren weiteren Sprays versprüht werden.

6. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gasstrom ein zusätzlicher Ionisierungsschritt durchgeführt wird.

7. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit online aus einem chromatographischen System zugeführt wird.

8. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu analysierende Flüssigkeit durch Kapillarkräfte zu der oder den Stellen transportiert wird, von der beziehungsweise von denen sie versprüht wird.

9. Verfahren zur Flüssigkeitsanalyse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu analysierende Flüssigkeit mit einer Flussrate von weniger als 500 nl/min zu den einzelnen Stellen bzw. der Stelle transportiert wird, von denen beziehungsweise von der sie versprüht wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einer der Ansprüche 1 bis 9 umfassend eine Einrichtung, mit der während des Betriebes wenigstens ein Elektrospray erzeugt wird, wobei eine elektrisch geladene Flüssigkeit durch ein elektrisches Feld zerstäubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erzeugung eines Gasstroms vorgesehen sind und der Gasstrom so angeordnet ist, dass die Stelle oder die Stellen von denen die geladene Flüssigkeit zerstäubt wird, außerhalb des Gasstroms angeordnet sind und der Spray der zerstäubten Flüssigkeit von dem Gasstrom gelenkt wird.

11. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach dem vorhergehenden Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom so angeordnet ist, dass hierdurch ein Auftreffen der zerstäubten elektrisch geladenen Flüssigkeit auf zumindest einer der auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachten Elektroden verringert oder im wesentlichen vermieden wird.

12. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachten Elektrode, auf der die elektrisch geladene und zerstäubte Flüssigkeit nicht auftreffen soll, schmal ist und die lange Seite der Elektrode parallel zum Gasstrom angeordnet ist.

13. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachte Elektrode, auf der die elektrisch geladene und zerstäubte Flüssigkeit nicht auftreffen soll, so angeordnet ist, dass sie vom Gasstrom weitesgehend eingehüllt ist, wobei sie in Gasstromrichtung spitz zuläuft.

14. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die Flüssigkeit elektrisch zu laden.

15. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellen von denen die geladene Flüssigkeit zerstäubt wird, ringförmig um die auf entsprechende Potentialdifferenz zur Flüssigkeit gebrachte Elektrode angeordnet sind, auf der die elektrisch geladene und zerstäubte Flüssigkeit nicht auftreffen soll.

16. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Beheizung des Gasstroms vorgesehen sind.

17. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsmittel zumindest in dem Abschnitt unmittelbar vor der Stelle beziehungsweise den Stellen, von der beziehungsweise denen die Flüssigkeit zerstäubt wird, so ausgestaltet sind, dass die Flussrichtung der transportierten Flüssigkeit senkrecht auf den Gasstrom weist.

18. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsmittel zumindest in dem Abschnitt unmittelbar vor der Stelle beziehungsweise den Stellen, von der beziehungsweise denen die Flüssigkeit zerstäubt wird, so ausgestaltet sind, dass die Flussrichtung der transportierten Flüssigkeit gewinkelt zum Gasstrom weist.

19. Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektrosprays nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsmittel zumindest in dem Abschnitt unmittelbar vor der Stelle beziehungsweise den Stellen, von der beziehungsweise denen die Flüssigkeit zerstäubt wird, so ausgestaltet sind, dass die Flussrichtung der transportierten Flüssigkeit parallel zur Elektrode weist.

20. Vorrichtung zur massenspektrometrischen Analyse bestehend aus einer Elektrosprayvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 19 und einer massenspektrometrischen Analysevorrichtung, wobei der Gasstrom der Elektrosprayvorrichtung nicht auf den Eingang für den zu analysierenden Elektrospray der Analysevorrichtung ausgerichtet ist.

21. Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 20 zur massenspektrometrischen Analyse.

22. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20 in der atmospheric pressure chemical ionization Massenspektrometrie.

23. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20 in der atmospheric pressure ionization Massenspektrometrie.

24. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20 in der electrospray ionization Massenspektrometrie.

25. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20 in der matrix assisted laser desorption ionization Massenspektrometrie.

26. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19 zur Sprühbeschichtung mit Lacken.

27. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20 zur Ionenmobilitätsspektroskopie.