远程室和使用该远程室的dart-ms系统
技术领域
1.本技术要求于2021年12月14日提交的韩国专利申请no.10-2021-0178827和于2022年9月21日提交的韩国专利申请no.10-2022-0118993的优先权的权益，上述两个韩国专利申请的全部公开内容通过参引并入本文。
2.本公开涉及一种远程室和使用该远程室的dart-ms系统，并且涉及一种能够增强实时直接分析(dart)仪器与质谱(ms)仪器之间的空间自由度并且为样品施加额外的条件的远程室和使用该远程室的dart-ms系统。
背景技术：
3.环境电离质谱是一种质谱技术，在这种质谱技术中，最大程度地减少了样品制备过程并且能够通过大气中的电离过程快速分析目标材料的分子量和结构。
4.实时质谱直接分析(dart-ms)是一种能够通过使用来自离子源的经加热的亚稳态he气体和由此产生的反应离子对目标材料进行解吸和电离来分析材料的分子量和结构的设备。尽管它具有的优点是在大气压下通过将样品放置在离子源与ms之间就能简单地进行分析，但是需要技术发展来提高样品在大气中的浓度并改善光谱的信噪比，从而应用于更广泛的样品。从这个角度来看，样品的解吸效率、电离效率以及产生的离子的有效收集和传输可能是提高检测灵敏度的重要因素。
5.另外，由于诸如dart-ms、desi-ms、la-dart-ms、laesi-ms等之类的环境质谱法中的采样是在开放空间中进行的，因此必须紧密地布置各设备以确保一定水平的检测灵敏度，并且这种布置阻碍了附加的分析仪器比如光学显微镜和对样品施加额外条件(光、热、电、真空等)的装置的引入，从而限制了可应用的样品的大小。
6.因此，需要一种能够克服上述问题并掌握样品复杂性的分析仪器。
技术实现要素：
7.技术目标
8.本公开涉及一种远程室和使用该远程室的dart-ms系统，并且本公开的目的是提供一种能够增强实时直接分析(dart)仪器与质谱(ms)仪器之间的空间自由度并且能够为样品施加额外条件的远程室和使用该远程室的dart-ms系统。
9.本公开所要实现的技术目标不限于上述技术问题，并且本公开所属领域的普通技术人员将从以下描述中清楚地理解未提及的其他技术目标。
10.技术方案
11.本公开的远程室可以包括：
12.下室，在该下室中容纳有样品；以及
13.上室，上室联接至下室的上端部并且在该上室中形成有导引流动路径，从样品解吸的成分流入该导引流动路径中，
14.其中，在上室内部可以形成有第一空间，第一空间构造成接收来自下室的解吸成
分，
15.在下室内部可以形成有第二空间，第二空间是用于容纳样品的空间，并且
16.第一空间和第二空间可以连接成彼此通风。
17.在本公开的远程室中，上室可以包括具有开放的上部和下部的侧壁部分、联接至侧壁部分的上端部的顶板、形成在侧壁部分的一个侧壁上用于待注入载气的入口、形成在侧壁部分的另一个侧壁上用以排出载气和从样品解吸的成分的出口、以及插入第一空间中并且其中形成有导引流动路径的气体导引件。
18.本公开的dart-ms系统可以包括：远程室，该远程室构造成将样品容纳在其中；光源单元，光源单元构造成将激光通过形成在远程室的上端部处的窗口向样品照射；载气供应单元，载气供应单元构造成将载气通过形成在远程室中的入口供应至远程室的内部空间；气体传输管，气体传输管的一个端部连接至形成在远程室中的出口并且构造成排出从样品分离的待分析材料；电离单元，电离单元构造成通过向排出到气体传输管的另一端部的待分析材料发射氦束来电离待分析的材料；以及质谱分析单元，质谱分析单元构造成吸入待分析的离子化材料并且对待分析的离子化材料进行分析，其中，远程室可以包括上室和下室，上室设置有窗口、入口和出口并且在上室中形成有第一空间，下室联接至上室的下端部并且在下室中形成有构造成容纳样品的第二空间。
19.有益效果
20.本公开的远程室和使用该远程室的dart-ms系统可以提高实时直接分析(dart)仪器与质谱(ms)仪器之间的空间自由度并且为样品提供额外的条件。
21.本公开的远程室和使用该远程室的dart-ms系统具有能够进行光照射、温度和真空控制、电力供应和气体流动的远程室，从而能够进行原位质谱分析。
附图说明
22.图1是图示了本公开的dart-ms系统的概念图。
23.图2是图示了远程室的立体图。
24.图3是图示了远程室的分解立体图。
25.图4是图示了上室的侧壁部分的立体图。
26.图5是图示了上室的顶板的立体图。
27.图6是图示了气体导引件的立体图。
28.图7是图6的a-a横截面。
29.图8是图6的b-b横截面。
30.图9是图示了加热器的分解立体图。
31.图10是图示了下室的底部表面被分离的状态的立体图。
32.图11是图示了下室的底部表面的平面图。
33.图12是图示了水平移动台的立体图。
具体实施方式
34.本公开的远程室可以包括：
35.下室，该下室中用于容纳样品；以及
36.上室，上室联接至下室的上端部并且在该上室中形成有导引流动路径，从样品解吸的成分流入该导引流动路径中，
37.其中，在上室内部可以形成有第一空间，第一空间构造成接收来自下室的解吸成分，
38.在下室内部可以形成有第二空间，第二空间是用于容纳样品的空间，并且
39.第一空间和第二空间可以连接成彼此通风。
40.在本公开的远程室中，上室可以包括具有敞开的上部和下部的侧壁部分、联接至侧壁部分的上端部的顶板、形成在侧壁部分的一个侧壁上用于注入载气的入口、形成在侧壁部分的另一个侧壁上用以将载气和从样品解吸的成分排出的出口、以及插入第一空间中并且其中形成有导引流动路径的气体导引件。
41.在本公开的远程室中，气体导引件可以包括面向入口的第一开口、面向出口的第二开口和面向样品的第三开口，第一开口可以位于导引流动路径的一个端部处，第二开口可以位于导引流动路径的另一端部处，并且第三开口可以相对于导引流动路径的中心向下定位。
42.在本公开的远程室中，当垂直于竖向方向的方向是第一方向并且垂直于竖向方向和第一方向的方向是第二方向时，导引流动路径可以在第一方向上延伸，第三开口可以在第一方向上位于第一开口与第二开口之间，导引流动路径在第二方向上的长度可以随着其从第三开口的中心越靠近第一开口而变得越短，并且导引流动路径在第二方向上的长度可以随着其从第三开口的中心越靠近第二开口而变得越短。
43.在本公开的远程室中，在垂直于气体导引件的竖向方向的横截面上，导引流动路径可以设置为呈流线型形状，其中，其长轴在第一方向上并且短轴在第二方向上。
44.在本公开的远程室中，由能够透射光的材料形成的窗口可以形成在顶板中，气体导引件还可以包括位于面向窗口的位置处的第四开口，并且从外部照射的激光可以穿过窗口、第四开口和第三开口以照射到样品上。
45.在本公开的远程室的第二空间中，在第二空间中可以设置有构造成加热样品的加热器，加热器的下端部可以固定至下室的底部表面，并且加热器的侧表面可以与下室的内表面分离。
46.在本公开的远程室中，加热器可以构造成将样品加热至20℃至1000℃的温度。
47.在本公开的远程室中，加热器可以包括构造成产生热的加热构件以及固定至加热构件的上端部的样品安装盘。
48.在本公开的远程室中，加热器还可以包括联接至样品安装盘的圆周的环形导引环，并且导引环的竖向长度可以比样品安装盘的竖向长度长。
49.在本发明的远程室中，样品安装盘和导引环可以由镀金铜或不锈钢制成。
50.在本公开的远程室中，在下室的底部表面上可以形成有冷却流动路径，冷却流动路径构造成冷却第二空间。
51.本公开的dart-ms系统可以包括：远程室，该远程室构造成将样品容纳在其中；光源单元，光源单元构造成通过形成在远程室的上端部处的窗口向样品照射激光；载气供应单元，载气供应单元构造成将载气通过形成在远程室中的入口供应至远程室的内部空间；气体传输管，气体传输管的一个端部连接至形成在远程室中的出口并且构造成排出与样品
分离的待分析材料；电离单元，电离单元构造成通过向排出到气体传输管的另一端部的待分析材料发射氦束来电离待分析的材料；以及质谱分析单元，质谱分析单元构造成吸入待分析的离子化材料并对待分析的离子化材料进行分析，其中，远程室可以包括上室和下室，上室设置有窗口、入口和出口并且在上室中形成有第一空间，下室联接至上室的下端部并且在下室中形成有构造成容纳样品的第二空间。
52.在本公开的dart-ms系统中，上室的下端部和下室的上端部可以是开放的使得第一空间和第二空间连接，窗口可以形成在上室的上端部中，光源单元可以构造成从远程室的上部向下照射激光，并且激光可以通过穿过窗口而到达样品。
53.在本公开的dart-ms系统中，构造成对远程室的位置进行调节的水平移动台可以联接至远程室的下端部。
54.用于实施本发明的方式
55.在下文中，将参照附图对根据本公开的示例实施方式进行详细描述。此处，为了清楚和方便描述，附图中所示的部件的尺寸或形状可能被放大。另外，考虑到本公开的构型和操作而具体限定的术语可以根据使用者或操作者的意图或惯例而变化。这些术语的定义应当基于本说明书中的上下文。
56.在本公开的说明书中，应当注意的是，由术语比如“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“水平”、“内”、“外”、“一侧”和“另一侧”所表示的取向或位置关系是基于附图中所示的取向或位置关系，或者是在使用本公开的产品时通常被放置的取向或位置关系，仅用于描述和简要说明本公开，并且不应该被解释为限制本公开，因为它们并不表示或暗示所指示的设备或元件必须以指定的取向在指定的取向上构造或操作。
57.图1是图示了本公开的dart-ms系统的概念图。图2是图示了远程室100的立体图。图3是图示了远程室100的分解立体图。图4是图示了上室110的侧壁部分111的立体图。图5是图示了上室110的顶板112的立体图。图6是图示了气体导引件113的立体图。图7是图6的a-a横截面。图8是图6的b-b横截面。图9是图示了加热器121的分解立体图。图10是图示了下室120的底部表面被分离的状态的立体图。图11是图示了下室120的底部表面的平面图。图12是图示了水平移动台130的立体图。
58.在下文中，参照图1至图12，将详细描述本公开的远程室和使用该远程室的dart-ms系统。
59.如图1所示，本公开的dart-ms系统可以包括：
60.远程室100，其构造成将样品容纳在其中；
61.光源单元200，其构造成通过形成在远程室100的上端部处的窗口112a向样品照射激光；
62.载气供应单元300，其构造成将载气通过形成在远程室100中的入口111a供应至远程室100的内部空间；
63.气体传输管400，其一个端部连接至形成在远程室100中的出口111b并且构造成将从样品分离的待分析材料排出；
64.电离单元500，其构造成通过向排出到气体传输管400的另一端部的待分析材料发射氦束来电离待分析材料；以及
65.质谱分析单元600，其构造成吸入待分析的离子化材料并对待分析的离子化材料
进行分析。
66.用以发射激光的光源单元200可以构造成从远程室100的上部向下发射激光，并且从光源单元200发射的激光可以通过穿过设置在远程室100的上端部处的窗口112a到达位于远程室100内部的样品。光源单元200可以选自紫外(uv)至红外(ir)范围内的激光光源。例如，光源单元200可以是发射波长约为400nm的激光的光源。
67.载气供应单元300可以构造成将携带从样品解吸的成分的气体供应至远程室100中。通过载气供应单元300注入远程室100的载气可以将从样品解吸的成分推入气体传输管400，以面对气体传输管400的出口端口处的经加热的亚稳态束。由载气供应单元300供应的载气可以是氮气、氦气、氖气、氩气等。
68.气体传输管400可以是构造成允许远程室100内部产生的气溶胶移动至电离单元500发射氦束的位置的流动路径。例如，气体传输管400可以是特氟隆管、聚氨酯管、硅树脂管等。气体输送管400可以设置为具有几厘米至几十米的长度，并且优选地由柔性材料形成，以获得装置之间布局关系的自由度。例如，气体传输管400可以设置为具有50cm至100cm的长度。
69.电离单元500可以构造成将经加热的亚稳态束发射至从样品解吸的成分。电离单元500可以设置成允许发射氦束的电离单元500的发射端口面对质谱分析单元600的入口端口。
70.质谱分析单元600可以是质谱仪，并且构造成分离并检测具有不同质荷比(m/z)的离子化分子。
71.如图2和图3所示，远程室100可以包括上室110和下室120，上室110中设置有窗口112a、入口111a和出口111b并且形成有第一空间110a，下室120联接至上室110的下端部并且在下室120中形成有构造成容纳样品的第二空间120a。
72.上室110的下端部和下室120的上端部可以是开放的以连接第一空间110a和第二空间120a，窗口112a可以形成在上室110的上端部处，光源单元200可以构造成从远程室100的上部向下照射激光，并且激光可以穿过窗口112a而到达样品。
73.换句话说，在远程室100中，下室120可以构造成将样品容纳在其中，第二空间120a可以形成为对样品施加诸如电压或电流应用、加热和冷却等条件的空间，并且第一空间110a在上室110中可以形成为下述空间：该空间构造成接收从位于下室120的第二空间120a中的样品解吸的成分以便将该成分排出至气体出口管。
74.如图4所示，上室110的侧壁部分111可以设置为具有敞开的上部和下部的矩形框架。侧壁部分111可以设置有入口111a和出口111b。更具体地，入口111a和出口111b可以分别形成在侧壁部分111的四个侧壁中彼此面对的两个侧壁上，并且入口111a和出口111b可以定位成在各自侧壁处彼此面对。因此，引入入口111a的载气可以沿直线流动，并且与从样品解吸的成分一起被排出到出口111b。
75.在需要的情况下，如果在远程室100内部需要形成真空，真空泵可以连接至入口111a或出口111b，以在远程室100内部形成真空。
76.如图5所示，其中形成有窗口112a的顶板可以联接至侧壁部分111的上端部。顶板112可以形成为垂直于形成有孔的竖向方向的板，并且该孔可以覆盖有能够透光的材料以形成窗口112a。更具体地，窗口112a可以设置有由光源单元200产生的激光可穿透的材料。
77.气体导引件113可以插入第一空间110a中。气体导引件113可以防止携带从样品解吸的成分的载气因与上室110的内壁碰撞而形成涡流，并且限制实际流体流过的空间，以提高检测灵敏度。
78.如图6至图8所示，气体导引件113可以包括构造成面向入口111a的第一开口113a、构造成面向出口111b的第二开口113b、构造成面向样品的第三开口113c、构造成面向窗口112a的第四开口113d以及连接至第一开口113a、第二开口113b、第三开口113c和第四开口113d并且构造成导引待分析材料的流动的导引流动路径113e。
79.具体地，对应于分别在上室110的彼此面对的成对侧壁上形成的彼此面对的入口111a和出口111b，第一开口113a和第二开口113b可以位于侧表面上，第三开口113c可以形成在底部表面上，并且第四开口113d可以形成在顶部表面上。换句话说，导引流动路径113e可以设置为沿x轴方向延伸的流线型流动路径，如图6所示，其中，第一开口113a可以位于导引流动路径113e的一个端部处，第二开口113b可以位于导引流动路径113e的另一端部处，第三开口113c可以位于导引流动路径113e的中心向下，并且第四开口113d可以位于导引流动路径113e的中心向上。
80.换句话说，在将x轴方向设定为第一方向并且将y轴方向设定为第二方向的情况下，导引流动路径113e可以设置为呈在第一方向上延伸的形状。第三开口113c在第一方向上可以位于第一开口113a与第二开口113b之间。
81.导引流动路径113e在第二方向上的长度可以随着其从第三开口113c的中心越靠近第一开口113a而变得越短，并且导引流动路径113e在第二方向上的长度可以随着其从第三开口113c的中心越靠近第二开口113b而变得越短。换句话说，导引流动路径113e可以设置成其宽度随着从中心越靠近入口111a或出口111b而渐缩的形状。连接第一开口113a和第二开口113b的一对侧壁可以设置为具有彼此平面对称的形状的弯曲表面。
82.例如，在垂直于气体导引件113的竖向方向的横截面上，导引流动路径113e可以设置为呈流线形状，将第一方向作为长轴并且将第二方向作为短轴。
83.在气体导引件113中，在导引流动路径113e的两侧可以形成有隔热中空部113f。隔热中空部113f可以构造成最大程度地减少由加热器121产生的热量通过气体导引件113传递至周围区域，从而防止远程室100本身以及安装或联接至远程室100的设备的劣化。
84.在第二空间120a中，可以设置有构造成对样品进行加热的加热器121，其中，加热器121的下端部可以固定至下室120的底部表面，而加热器121的侧表面可以与下室120的内表面间隔开。加热器121可以构造成将样品加热到20℃至1000℃的温度。作为另一个示例，加热器121可以构造成将样品加热到20℃至750℃的温度。
85.如图9所示，加热器121可以包括构造成产生热的加热构件121a以及固定至加热构件121a上端部的样本安装盘121b。
86.加热构件121a可以为陶瓷加热器、珀耳帖加热器等。
87.样品安装盘121b在上表面上形成有凹槽，以便能够稳定地安装呈粉末状态的样品。
88.加热器121还可以包括环形导引环121c，其联接至样品安装盘121b的圆周，并且导引环121c在竖向方向上的长度可以长于样品安装盘121b在竖向方向上的长度。导引环121c可以构造成使样品安装盘121b稳定地固定在加热构件121a的上端部处。
89.样品安装盘121b和导引环121c可以由镀金铜或不锈钢制成。也就是说，样品安装盘121b和导引环121c可以由具有优良导热性的材料形成。
90.在下室120的底部表面上，可以形成有构造成冷却第二空间120a的冷却流动路径122。
91.在下室120的侧壁上可以设置有馈通件123，以通过外部充放电装置向样品供电。馈通件123可以成对设置、即设置有两个馈通件，所述馈通件中的每个馈通件可以位于下室120的相应的不同的侧壁上。
92.在下室120的另一个侧壁上可以形成加热器端子124，该加热器端子124构造成电连接位于加热器121和远程室100外部的温度控制器。
93.例如，下室120可以设置为朝向上表面开放的立方形。此处，两个馈通件123可以位于彼此面对的成对侧壁中的相应侧壁上，并且加热器端子124可以位于其余侧壁中的一个侧壁上。
94.如图10和图11所示，下室120的底部表面可以具有两层板重叠的结构，并且u形弯曲流动路径122a可以形成为下板的上表面上的凹槽。冷却流体可以流入u形弯曲流动路径122a以冷却远程室100。在u形弯曲流动路径122a的两个端部处分别形成有注入流动路径122b和排出流动路径122c，冷却流体注入到注入流动路径122b中，冷却流体通过排出流动路径122c排出。在下板的上表面上可以形成有密封构件插入凹槽122d，该密封构件插入凹槽122d构造成围绕u形曲线的凹槽。
95.如图12所示，远程室100的下端部可以与构造成调整远程室100的位置的水平移动台130联接。水平移动台130可以构造成在垂直于向上方向的两个正交轴上调整远程室100的位置。
96.具体地，水平移动台130可以包括固定在地面上的固定装置134、联接至固定装置134的上端部并且构造成能够相对于固定装置134在水平方向上移动的移动板131、以及构造成调节移动板131的水平运动的第一水平调节构件132和第二水平调节构件133。
97.尽管上面已经描述了根据本公开的示例实施方式，但是这些示例实施方式仅是示例性的，并且本领域技术人员将理解的是，示例实施方式的各种修改和等效范围是可能的。因此，本公开的真正技术的保护范围应该由所附权利要求来限定。
98.附图标记列表
99.100...远程室，110...上室，110a...第一空间，111...侧壁部分，111a...入口，111b...出口，112...顶板，112a...窗口，113...气体导引件，113a...第一开口，113b...第二开口，113c...第三开口，113d...第四开口，113e...导引流动路径，113f...隔热中空部，120...下室，120a...第二空间，121...加热器，121a...加热构件，121b...样品安装盘，121c...导引环，122...冷却流动路径，122a...u形弯曲的流动路径，122b...注入流动路径，122c...排出流动路径，122d...密封构件插入凹槽，123...馈通件，124...加热器端子，130...水平移动台，131...移动板，132...第一水平调节构件，133...第二水平调节构件，134...固定装置，200...光源单元，300...载气供应装置，400...气体传输管，500...电离装置，600...质谱分析单元
100.工业适用性。
101.本公开的远程室和使用该远程室的dart-ms系统可以提高直接实时分析(dart)仪
器与质谱(ms)仪器之间的空间自由度，并且为样品施加额外的条件。
102.本公开的远程室和使用该远程室的dart-ms系统具有能够进行光照射、温度和真空控制、电力供应和气体流动的远程室，从而能够进行原位质谱分析。