WO2007079844A2 - Device for the electrospray ionisation of a liquid sample - Google Patents

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WO2007079844A2
WO2007079844A2 PCT/EP2006/011682 EP2006011682W WO2007079844A2 WO 2007079844 A2 WO2007079844 A2 WO 2007079844A2 EP 2006011682 W EP2006011682 W EP 2006011682W WO 2007079844 A2 WO2007079844 A2 WO 2007079844A2
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WO
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electrode
feed channel
liquid sample
supply channel
free end
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Joachim Franzke
Dirk Janasek
Michael Schilling
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Gesellschaft zur Förderung der Analytischen Wissenschaften e.V.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
    • H01J49/165—Electrospray ionisation
    • H01J49/167—Capillaries and nozzles specially adapted therefor

Definitions

  • the invention relates to a device for electrospray ionization of a liquid sample having a capillary-shaped supply channel having an electrode for the liquid sample and a provided with at least one passage opening for the formed ion beam plate which is spaced to form a Ionen Strukturske- space spaced from the free end of the feed channel in which a high potential difference is applied between the electrode of the feed channel and the plate.
  • Electrospray ionization is the dispersion of a liquid into many small charged droplets with the help of an electric field. In the electric field, the ions are transferred to the gas phase at atmospheric pressure, whereby this process is divided into four steps:
  • the electrospray ionization (ESI) process begins with the continuous delivery of a dissolved analyte to the tip of a conductive capillary.
  • the applied electric field between the capillary tip and the mass spectrometer inlet also penetrates the analyte solution.
  • the positive ions are attracted to the liquid surface. Accordingly, the negative ions are pushed in the opposite direction until the electric field within the liquid is canceled by the redistribution of negative and positive ions.
  • the positive ions accumulated on the liquid surface are further drawn toward the cathode.
  • the cone At a sufficiently high electric field (potential difference about 3 kV), the cone is stable and emits from its tip a continuous filamentous liquid flow of a few micrometers in diameter. This becomes unstable some distance from the anode and breaks up into tiny, strung droplets.
  • the surface of the droplets is enriched with positive charges that no longer have any negative counterions, resulting in a net positive charge.
  • the charge in the droplets is due to the electrophoretic separation of the ions.
  • the positive ions (as well as after polarity reversal of the field, the negative ions) observed in the spectrum are always the ions already present in the (electrolyte) solution. Additional ions are only observed at very high voltages when electrical (corona) discharges occur between the capillary tip and the mass spectrometer.
  • Known devices for electrospray ionization have as an inlet channel for the liquid sample, an electrically contacted capillary to which a potential is applied, ie the capillary tip itself forms the electrode.
  • the electrode is directly connected to the liquid or sample to be analyzed.
  • the lifetime of these devices is severely limited, since the electrode inevitably corrodes so strongly after a certain period of use that it is no longer usable.
  • the maximum applicable potential difference is limited, otherwise unwanted corona discharges arise.
  • the object of the invention is to develop a generic device so that increases their life and also the creation of higher potential differences without corona discharges is possible.
  • Electrospray ionization is thus made possible by contactless application of a potential, since the electrode of the feed channel has no direct contact with the sample liquid by dielectrically coupling the electric field.
  • the electric field is transmitted through a dielectric shift of the charges through the channel walls, without affecting the functional mechanism, which is due to the fact that the liquid sample is not at rest, but flows through the feed channel. Since there is no direct contact of the electrodes with the sample liquid, corrosion of the electrodes is completed avoided, so that significantly increases the life of the device. Furthermore, it has been found that with such a device much higher voltages or potential differences can be applied without igniting a corona discharge. Thus, potential differences in the order of 6 to 8 kV can be realized.
  • the electrode does not have to be arranged in the end region of the feed channel, this can also be arranged clearly spaced from the free end, without affecting the functionality. As a result, the structure of the device is much more flexible.
  • the channel wall of the feed channel itself consists of a dielectric material and is surrounded on the outside by the electrode.
  • the channel wall of the feed channel made of glass or plastic.
  • the supply channel is formed by a microfluidic microchip, the electrode / n is / are then attached to the outside of the microchip.
  • the feed channel can also be formed by a tube, which preferably consists of glass, which is externally coated ring-shaped with an electrode (preferably made of gold).
  • 1 is a schematic representation of an apparatus for electrospray ionization
  • 2 shows a first embodiment of the essential part of the device in plan view
  • Fig. 3 is a side view of Figure 2 and
  • Fig. 4 shows the essential part of a device according to a second embodiment.
  • FIG. 1 generally shows an apparatus for electrospray ionization, which first comprises a capillary feed channel 1, generally designated 1, in which a liquid sample, i. a dissolved analyte is supplied continuously, which is indicated by the arrow 2.
  • the capillary feed channel 1 is surrounded by an electrode 3 in the region of its front free end 1a, but spaced from it.
  • a plate 4 with a passage opening 5 is arranged to form a free space for ion formation, which allows the passage of the indicated with an arrow 6 ion beam in a not shown mass spectrometer or a similar analyzer.
  • a potential difference ⁇ P of about 3 kV is applied between the electrode 3 and the second electrode forming plate 4, a potential difference ⁇ P of about 3 kV is applied.
  • the formation of the feed channel 1 with the electrode 3 is essential.
  • FIGS. 2 and 3 A first preferred embodiment is shown in FIGS. 2 and 3.
  • the feed channel 1 is integrated in this embodiment in a microfluidic microchip 7, which on both sides of the feed channel 1 two Has layers 8 of dielectric material, for example plastic film. It can also be provided only a layer 8.
  • the front free end of the microchip 7 is formed nozzle-shaped, this area is denoted by 7a.
  • the electrode 3 is arranged on the feed channel 1 such that there can be no contact between the electrode 3 and the liquid sample 2 flowing through the feed channel 1.
  • a bipartite electrode 3 is arranged on the upper and lower sides on the outside of the two layers 8 of dielectric material.
  • the electrode 3 can also be arranged at a considerable distance from the front free end 1a of the feed channel 1.
  • FIG. 1 An alternative embodiment is shown in FIG.
  • the feed channel 1 is surrounded or formed in this embodiment by a tube 9, for example made of glass.
  • This tube 9, which thus consists of a dielectric material, is spaced from the free end 1a of the feed channel 1 enclosed by an annular electrode 3, which consists for example of gold and is preferably formed as a coating on the outside of the tube 9.
  • an annular electrode 3 which consists for example of gold and is preferably formed as a coating on the outside of the tube 9.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments. Further embodiments are possible without departing from the basic idea.
  • the feed channel 1 may of course also have a different shape, it is essential that the at least one electrode 3 is separated from the feed channel 1 by a dielectric separation layer so that the electrode 3 can not get into contact with the liquid sample.

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Abstract

The invention relates to a device for the electrospray ionisation of a liquid sample, comprising a capillary-type supply channel containing an electrode for the liquid sample and a plate provided with at least one passage for the ion stream that is formed, said plate being located at a distance from the free end of the supply channel, thus forming an ion formation clearance. According to the invention, a high potential differential is applied between the electrode of the supply channel and the plate. The aim of the invention is to develop a device of this type to increase its life cycle and to permit the application of higher potential differentials without producing corona discharges. To achieve this, a separation layer (8, 9), consisting of a dielectric material and preventing direct contact between the liquid sample and the electrode (3), is situated between the electrode (3) and the supply channel (1). The electrode (3) is located at a distance from the free end (1a) of the supply channel (1).

Description

"Vorrichtung zur Elektrosprayionisierung einer flüssigen Probe""Apparatus for electrospray ionization of a liquid sample"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Elektrosprayionisierung einer flüssigen Probe mit einem eine Elektrode aufweisenden, kapillarförmigen Zuführkanal für die flüssige Probe und einer mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung für den gebildeten Ionenstrahl versehenen Platte, welche unter Ausbildung eines Ionenbildungsfrei- raumes beabstandet zum freien Ende des Zuführkanals angeordnet ist, wobei zwischen der Elektrode des Zuführkanals und der Platte eine hohe Potentialdifferenz angelegt wird.The invention relates to a device for electrospray ionization of a liquid sample having a capillary-shaped supply channel having an electrode for the liquid sample and a provided with at least one passage opening for the formed ion beam plate which is spaced to form a Ionenbildungsfrei- space spaced from the free end of the feed channel in which a high potential difference is applied between the electrode of the feed channel and the plate.
Unter Elektrosprayionisierung versteht man die Dispersion einer Flüssigkeit in sehr viele kleine geladene Tröpfchen mit Hilfe eines elektrischen Feldes. Im elektrischen Feld werden die Ionen bei Atmosphärendruck in die Gasphase transferiert, wobei sich dieser Prozess in vier Schritte unterteilt :Electrospray ionization is the dispersion of a liquid into many small charged droplets with the help of an electric field. In the electric field, the ions are transferred to the gas phase at atmospheric pressure, whereby this process is divided into four steps:
1. Die Bildung kleiner geladener Elektrolyt-Tröpfchen;1. The formation of small charged electrolyte droplets;
2. kontinuierlicher Lösungsmittelverlust dieser Tröpfchen durch Verdampfen, wobei die Ladungsdichte an der Tröpfchenoberfläche zunimmt;2. continuous solvent loss of these droplets by evaporation, whereby the charge density at the droplet surface increases;
3. wiederholter spontaner Zerfall der Tröpfchen in Mikro- tröpfchen (Coulomb-Explosionen) und schließlich3. Repeated spontaneous decay of the droplets in micro droplets (Coulomb explosions) and finally
4. Desolvatisierung der Analytmoleküle beim Transfer in eine Analysevorrichtung, beispielsweise ein Massen- spektrometer .4. Desolvation of the analyte molecules during transfer into an analysis device, for example a mass spectrometer.
Für den Nachweis z.B. positiv geladener Ionen beginnt der Elektrosprayionisierungsprozess (ESI-Prozess) mit der kontinuierlichen Zuführung eines gelösten Analyten an die Spitze einer leitfähigen Kapillare. Dabei durchdringt das angelegte elektrische Feld zwischen Kapillarspitze und Massenspektrometereinlass auch die Analytlösung. Die positiven Ionen werden an die Flüssigkeitsoberfläche gezo- gen. Entsprechend werden die negativen Ionen in die entgegengesetzte Richtung geschoben, bis das elektrische Feld innerhalb der Flüssigkeit durch die Umverteilung negativer und positiver Ionen aufgehoben ist. Dadurch werden andere mögliche Formen als die der weichen Ionisierung unterdrückt, etwa die Ionisierung durch Entfernung eines Elektrons aus dem Analytmolekül (Feldionisation) , wozu sehr hohe elektrische Felder benötigt würden.For the detection of, for example, positively charged ions, the electrospray ionization (ESI) process begins with the continuous delivery of a dissolved analyte to the tip of a conductive capillary. The applied electric field between the capillary tip and the mass spectrometer inlet also penetrates the analyte solution. The positive ions are attracted to the liquid surface. Accordingly, the negative ions are pushed in the opposite direction until the electric field within the liquid is canceled by the redistribution of negative and positive ions. This suppresses other possible forms than soft ionization, such as ionization by removal of an electron from the analyte molecule (field ionization), which would require very high electric fields.
Die an der Flüssigkeitsoberfläche akkumulierten positiven Ionen werden weiter in Richtung Kathode gezogen. Dadurch entsteht ein charakteristischer Flüssigkeitskonus (Taylor-Konus) , weil die Oberflächenspannung der Flüssigkeit dem elektrischen Feld entgegenwirkt. Bei ausreichend hohem elektrischen Feld (Potentialdifferenz etwa 3 kV) ist der Konus stabil und emittiert von seiner Spitze einen kontinuierlichen filamentartigen Flüssigkeitsstrom von wenigen Mikrometern Durchmesser. Dieser wird in einiger Entfernung von der Anode instabil und zerfällt in winzige, aneinandergereihte Tröpfchen. Die Oberfläche der Tröpfchen ist mit positiven Ladungen angereichert, die keine negativen Gegenionen mehr aufweisen, so dass eine positive Nettoladung resultiert.The positive ions accumulated on the liquid surface are further drawn toward the cathode. This creates a characteristic cone of liquid (Taylor cone), because the surface tension of the liquid counteracts the electric field. At a sufficiently high electric field (potential difference about 3 kV), the cone is stable and emits from its tip a continuous filamentous liquid flow of a few micrometers in diameter. This becomes unstable some distance from the anode and breaks up into tiny, strung droplets. The surface of the droplets is enriched with positive charges that no longer have any negative counterions, resulting in a net positive charge.
Für die Ladung in den Tröpfchen ist die elektrophoreti- sche Trennung der Ionen verantwortlich. Die positiven Ionen (wie auch nach Umpolung des Feldes die negativen Ionen) , die im Spektrum beobachtet werden, sind stets die Ionen, die bereits in der (Elektrolyt-) Lösung vorhanden sind. Zusätzliche Ionen werden erst bei sehr hoher Spannung beobachtet, wenn elektrische (Corona-) Entladungen zwischen der Kapillarspitze und dem Massenspektrometer auftreten.The charge in the droplets is due to the electrophoretic separation of the ions. The positive ions (as well as after polarity reversal of the field, the negative ions) observed in the spectrum are always the ions already present in the (electrolyte) solution. Additional ions are only observed at very high voltages when electrical (corona) discharges occur between the capillary tip and the mass spectrometer.
Bekannte Vorrichtungen zur Elektrosprayionisierung weisen als Zuführkanal für die flüssige Probe eine elektrisch kontaktierte Kapillare auf, an welche ein Potential angelegt wird, d.h. die Kapillarspitze selbst bildet die Elektrode .Known devices for electrospray ionization have as an inlet channel for the liquid sample, an electrically contacted capillary to which a potential is applied, ie the capillary tip itself forms the electrode.
Alternativ ist es bekannt, den benötigten kapillarförmigen Zuführkanal in einen Mikrochip zu integrieren. Eine spezielle Lösung dieser Art ist beispielsweise in DE 199 47 496 C2 beschrieben.Alternatively, it is known to integrate the required capillary feed channel into a microchip. A special solution of this type is described for example in DE 199 47 496 C2.
Sowohl bei Vorrichtungen mit Kapillaren als auch bei Vorrichtungen, die aus einem Mikrochip bestehen, wird die Elektrode mit der zu analysierenden Flüssigkeit bzw. Probe direkt in Verbindung gebracht. Dadurch ist die Lebensdauer dieser Vorrichtungen stark begrenzt, da die Elektrode zwangsläufig nach einer gewissen Nutzungszeit so stark korrodiert, dass sie nicht mehr brauchbar ist. Außerdem ist bei diesen bekannten Vorrichtungen die maximal anlegbare Potentialdifferenz begrenzt, da ansonsten ungewünschte Corona-Entladungen entstehen.Both in devices with capillaries and in devices consisting of a microchip, the electrode is directly connected to the liquid or sample to be analyzed. As a result, the lifetime of these devices is severely limited, since the electrode inevitably corrodes so strongly after a certain period of use that it is no longer usable. In addition, in these known devices, the maximum applicable potential difference is limited, otherwise unwanted corona discharges arise.
Aus der Veröffentlichung "BANKS J. F. : Recent advances in capillary electrophoresis/electrospray/mass spectrometry. In: Electrophoresis. 1997, Vol. 18, S. 2255-2266." ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Elektrosprayionisie- rung bekannt, bei welcher bei einer Ausführungsform zwischen dem Zuführkanal und der Elektrode eine dielektrische Trennschicht angeordnet ist. Die Elektrode ist an der Außenseite der dielektrischen Trennschicht angeordnet und erstreckt sich bis zur Spitze bzw. zum Austritt des Zuführkanals, so dass ein direkter Kontakt zwischen der Elektrode und der flüssigen Probe besteht. Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der Veröffentlichung "SZOSTEK B. et al.: Coupling Condensation Nucleation Light Scattering Detection with Capillary Electrophoresis Using Electro- spray. In: Anal. Chera. 1997, Vol. 69, S. 2955-2962." bekannt. Auch bei dieser Vorrichtung erstreckt sich die Elektrode bis an die Spitze bzw. den Austritt des Zuführ- kanals, so dass ein direkter Kontakt zwischen der flüssigen Probe und der Elektrode besteht. Diese beiden bekannten Vorrichtungen weisen somit ebenfalls die vorbeschriebenen Nachteile des Standes der Technik auf. Weitere Vorrichtungen zur Elektrosprayionisierung sind aus WO 01/50499 Al und DE 44 08 032 Al bekannt.From the publication "BANKS JF: Recent advances in capillary electrophoresis / electrospray / mass spectrometry." In: Electrophoresis, 1997, Vol. 18, pp. 2255-2266. " a generic device for Elektrosprayionisie- tion is known, in which in one embodiment, a dielectric separation layer is disposed between the feed channel and the electrode. The electrode is arranged on the outside of the dielectric separation layer and extends to the tip or to the outlet of the feed channel, so that there is a direct contact between the electrode and the liquid sample. A similar device is known from the publication "SZOSTEK B. et al .: Coupling Condensation Nucleation Light Scattering Detection with Capillary Electrophoresis Using Electro- spray. In: Anal. Chera. 1997, Vol. 69, pp. 2955-2962. "In this device as well, the electrode extends as far as the tip or the outlet of the feed channel, so that there is direct contact between the liquid sample and the electrode. These two known devices thus likewise have the above-described disadvantages of the prior art Further devices for electrospray ionization are known from WO 01/50499 A1 and DE 44 08 032 A1.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiterzuentwickeln, dass ihre Lebensdauer erhöht und auch das Anlegen höherer Potentialdifferenzen ohne Corona-Entladungen ermöglicht wird.The object of the invention is to develop a generic device so that increases their life and also the creation of higher potential differences without corona discharges is possible.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen der Elektrode und dem Zuführkanal eine einen direkten Kontakt zwischen der flüssigen Probe und Elektrode verhindernde Trennschicht aus einem dielektrischen Material angeordnet ist, wobei die Elektrode im Abstand vom freien Ende des Zuführkanals angeordnet ist.This object is achieved with a device of the type described in the present invention, that between the electrode and the feed channel a direct contact between the liquid sample and electrode preventing separation layer is disposed of a dielectric material, wherein the electrode at a distance from the free end of the feed channel is arranged.
Es wird somit eine Elektrosprayionisierung durch kontakt- loses Anlegen eines Potentials ermöglicht, da die Elektrode des Zuführkanals keinen direkten Kontakt zur Probenflüssigkeit hat, indem das elektrische Feld dielektrisch gekoppelt wird. Das elektrische Feld wird durch eine dielektrische Verschiebung der Ladungen durch die Kanalwandungen übertragen, ohne dass damit der Funktionsmechanismus beeinträchtigt wird, was darauf zurückzuführen ist, dass sich die flüssige Probe nicht in Ruhe befindet, sondern den Zuführkanal durchströmt. Da kein direkter Kontakt der Elektroden mit der Probenflüssigkeit besteht, wird eine Korrosion der Elektroden vollständig vermieden, so dass sich die Lebensdauer der Vorrichtung wesentlich vergrößert. Ferner hat sich herausgestellt, dass mit einer solchen Vorrichtung wesentlich höhere Spannungen bzw. Potentialdifferenzen angelegt werden können, ohne dass eine Corona-Entladung zündet. So sind Potentialdifferenzen in einer Größenordnung von 6 bis 8 kV realisierbar. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass, anders als bisher angenommen, die Elektrode nicht im Endbereich des Zuführkanals angeordnet sein muss, diese kann auch deutlich beabstandet vom freien Ende angeordnet werden, ohne die Funktionsfähigkeit zu beeinträchtigen. Dadurch ist der Aufbau der Vorrichtung wesentlich flexibler.Electrospray ionization is thus made possible by contactless application of a potential, since the electrode of the feed channel has no direct contact with the sample liquid by dielectrically coupling the electric field. The electric field is transmitted through a dielectric shift of the charges through the channel walls, without affecting the functional mechanism, which is due to the fact that the liquid sample is not at rest, but flows through the feed channel. Since there is no direct contact of the electrodes with the sample liquid, corrosion of the electrodes is completed avoided, so that significantly increases the life of the device. Furthermore, it has been found that with such a device much higher voltages or potential differences can be applied without igniting a corona discharge. Thus, potential differences in the order of 6 to 8 kV can be realized. It has surprisingly been found that, unlike previously assumed, the electrode does not have to be arranged in the end region of the feed channel, this can also be arranged clearly spaced from the free end, without affecting the functionality. As a result, the structure of the device is much more flexible.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kanalwandung des Zuführkanals selbst aus einem dielektrischen Material besteht und außenseitig von der Elektrode umgeben ist. So kann die Kanalwandung des Zuführkanals aus Glas oder Kunststoff bestehen.In a particularly preferred embodiment, it is provided that the channel wall of the feed channel itself consists of a dielectric material and is surrounded on the outside by the electrode. Thus, the channel wall of the feed channel made of glass or plastic.
Nach einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Zuführkanal von einem mikrofluidischen Mikrochip gebildet ist, die Elektrode/n ist/sind dann an der Außenseite des Mikrochips angebracht .According to a first embodiment, it is provided that the supply channel is formed by a microfluidic microchip, the electrode / n is / are then attached to the outside of the microchip.
Alternativ kann der Zuführkanal auch von einem Rohr gebildet sein, das bevorzugt aus Glas besteht, welches außenseitig ringförmig mit einer Elektrode (vorzugsweise aus Gold) beschichtet ist.Alternatively, the feed channel can also be formed by a tube, which preferably consists of glass, which is externally coated ring-shaped with an electrode (preferably made of gold).
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in:The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the drawing. This shows in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Elektrosprayionisierung, Fig. 2 eine erste Ausführungsform des wesentlichen Teils der Vorrichtung in Draufsicht,1 is a schematic representation of an apparatus for electrospray ionization, 2 shows a first embodiment of the essential part of the device in plan view,
Fig. 3 eine Seitenansicht auf Figur 2 undFig. 3 is a side view of Figure 2 and
Fig. 4 den wesentlichen Teil einer Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform.Fig. 4 shows the essential part of a device according to a second embodiment.
In Figur 1 ist allgemein eine Vorrichtung zur Elektro- sprayionisierung dargestellt, welche zunächst einen allgemein mit 1 bezeichneten kapillarförmigen Zuführkanal 1 aufweist, in welchen eine flüssige Probe, d.h. ein gelöster Analyt, kontinuierlich zugeführt wird, was durch den Pfeil 2 angedeutet ist. Der kapillarförmige Zuführkanal 1 ist im Bereich seines vorderen freien Endes Ia, aber beabstandet von diesem, von einer Elektrode 3 umgeben.FIG. 1 generally shows an apparatus for electrospray ionization, which first comprises a capillary feed channel 1, generally designated 1, in which a liquid sample, i. a dissolved analyte is supplied continuously, which is indicated by the arrow 2. The capillary feed channel 1 is surrounded by an electrode 3 in the region of its front free end 1a, but spaced from it.
Beabstandet zum freien Ende Ia des Zuführkanals 1 ist unter Ausbildung eines Freiraumes zur Ionenbildung eine Platte 4 mit einer Durchtrittsöffnung 5 angeordnet, welche den Durchtritt des mit einem Pfeil 6 angedeuteten Ionenstrahls in ein nicht dargestelltes Massenspektrometer oder ein vergleichbares Analysegerät ermöglicht. Zwischen der Elektrode 3 und der eine zweite Elektrode bildenden Platte 4 ist eine Potentialdifferenz ΔP von etwa 3 kV angelegt.Spaced to the free end Ia of the feed channel 1 is a plate 4 with a passage opening 5 is arranged to form a free space for ion formation, which allows the passage of the indicated with an arrow 6 ion beam in a not shown mass spectrometer or a similar analyzer. Between the electrode 3 and the second electrode forming plate 4, a potential difference ΔP of about 3 kV is applied.
Wesentlich ist nun die Ausbildung des Zuführkanals 1 mit der Elektrode 3.The formation of the feed channel 1 with the electrode 3 is essential.
Eine erste bevorzugte Ausgestaltung ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Der Zuführkanal 1 ist bei dieser Ausgestaltung in einen mikrofluidischen Mikrochip 7 integriert, welcher beiderseits des Zuführkanals 1 zwei Schichten 8 aus dielektrischem Material aufweist, beispielsweise Kunststofffolie. Es kann auch nur eine Schicht 8 vorgesehen sein. Das vordere freie Ende des Mi- krochips 7 ist düsenförmig ausgebildet, dieser Bereich ist mit 7a bezeichnet.A first preferred embodiment is shown in FIGS. 2 and 3. The feed channel 1 is integrated in this embodiment in a microfluidic microchip 7, which on both sides of the feed channel 1 two Has layers 8 of dielectric material, for example plastic film. It can also be provided only a layer 8. The front free end of the microchip 7 is formed nozzle-shaped, this area is denoted by 7a.
Die Elektrode 3 ist so am Zuführkanal 1 angeordnet, dass zwischen der Elektrode 3 und der den Zuführkanal 1 durchströmenden flüssigen Probe 2 kein Kontakt bestehen kann. Dazu ist die bei der Ausführungsform nach Figuren 2 und 3 zweigeteilte Elektrode 3 ober- und unterseitig an der Außenseite der beiden Schichten 8 aus dielektrischem Material angeordnet .The electrode 3 is arranged on the feed channel 1 such that there can be no contact between the electrode 3 and the liquid sample 2 flowing through the feed channel 1. For this purpose, in the embodiment according to FIGS. 2 and 3, a bipartite electrode 3 is arranged on the upper and lower sides on the outside of the two layers 8 of dielectric material.
Wenn die flüssige Probe durch den Durchtrittskanal 1 hindurchfließt, wird somit das elektrische Feld durch eine dielektrische Verschiebung der Ladungen durch die Kanal- wandungen (Schichten 8) des Mikrochips 7 übertragen. Es wird somit ein Elektrospray-Ionenstrahl 6 erzeugt, ohne dass die Elektroden 3 in Kontakt mit der Flüssigkeit geraten.Thus, when the liquid sample flows through the passageway 1, the electric field is transmitted through a dielectric shift of the charges through the channel walls (layers 8) of the microchip 7. Thus, an electrospray ion beam 6 is generated without the electrodes 3 coming into contact with the liquid.
Anders als in den Figuren 2 und 3 dargestellt, kann die Elektrode 3 auch in erheblichem Abstand vom vorderen freien Ende Ia des Zuführkanals 1 angeordnet sein.Unlike in FIGS. 2 and 3, the electrode 3 can also be arranged at a considerable distance from the front free end 1a of the feed channel 1.
Eine alternative Ausgestaltung ist in Figur 4 gezeigt. Der Zuführkanal 1 ist bei dieser Ausgestaltung von einem Rohr 9, beispielsweise aus Glas, umgeben bzw. gebildet. Dieses Rohr 9, das somit aus einem dielektrischen Material besteht, ist beabstandet zum freien Ende Ia des Zuführkanals 1 von einer ringförmigen Elektrode 3 umschlossen, die beispielsweise aus Gold besteht und vorzugsweise als Beschichtung der Außenseite des Rohres 9 ausgebildet ist. Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann der Zuführkanal 1 selbstverständlich auch eine andere Form aufweisen, wesentlich ist, dass die wenigstens eine Elektrode 3 durch eine dielektrische Trennschicht so vom Zuführkanal 1 selbst getrennt ist, dass die Elektrode 3 nicht in Kontkat mit der flüssigen Probe gelangen kann. An alternative embodiment is shown in FIG. The feed channel 1 is surrounded or formed in this embodiment by a tube 9, for example made of glass. This tube 9, which thus consists of a dielectric material, is spaced from the free end 1a of the feed channel 1 enclosed by an annular electrode 3, which consists for example of gold and is preferably formed as a coating on the outside of the tube 9. Of course, the invention is not limited to the illustrated embodiments. Further embodiments are possible without departing from the basic idea. Thus, the feed channel 1 may of course also have a different shape, it is essential that the at least one electrode 3 is separated from the feed channel 1 by a dielectric separation layer so that the electrode 3 can not get into contact with the liquid sample.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Vorrichtung zur Elektrosprayionisierung einer flüssigen Probe mit einem eine Elektrode aufweisenden, kapillarför- migen Zuführkanal für die flüssige Probe und einer mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung für den gebildeten Ionenstrahl versehenen Platte, welche unter Ausbildung eines Ionenbildungsfreiraumes beabstandet zum freien Ende des Zuführkanals angeordnet ist, wobei zwischen der Elektrode des Zuführkanals und der Platte eine hohe Potentialdifferenz angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Elektrode (3) und dem Zuführkanal (1) eine einen direkten Kontakt zwischen der flüssigen Probe und der Elektrode (3) verhindernde Trennschicht (8,9) aus einem dielektrischen Material angeordnet ist, wobei die Elektrode (3) im Abstand vom freien Ende (Ia) des Zuführkanals (1) angeordnet ist.1. A device for the electrospray ionization of a liquid sample having a capillary-shaped feed channel for the liquid sample and having a plate provided with at least one passage opening for the formed ion beam, which is arranged to form an ion formation space spaced from the free end of the feed channel a high potential difference is applied between the electrode of the feed channel and the plate, characterized in that between the electrode (3) and the feed channel (1) a separating layer (8, 9) prevents direct contact between the liquid sample and the electrode (3) ) is disposed of a dielectric material, wherein the electrode (3) at a distance from the free end (Ia) of the feed channel (1) is arranged.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwandung (8,9) des Zuführkanals (1) aus einem dielektrischen Material besteht und außenseitig von der Elektrode (3) umgeben ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the channel wall (8,9) of the feed channel (1) consists of a dielectric material and the outside of the electrode (3) is surrounded.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwandung (8,9) des Zuführkanals (1) aus Glas oder Kunststoff besteht.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the channel wall (8,9) of the feed channel (1) consists of glass or plastic.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal (1) von einem mikrofluidischen Mi- krochip (7) gebildet ist. 4. Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the feed channel (1) is formed by a microfluidic microchip (7).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal (1) von einem Rohr (9) gebildet ist 5. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the feed channel (1) is formed by a tube (9)
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