用于电喷雾电离的喷头的制作方法

本发明涉及一种用于电喷雾电离（esi）的喷头。本发明也涉及一种用于制造根据本发明的喷头的方法以及根据本发明的喷头用于电喷雾电离（esi）的用途。本发明此外涉及一种包含根据本发明的喷头的色谱柱以及一种包含根据本发明的喷头或包含根据本发明的色谱柱的、用于执行电喷雾电离（esi）的装置。本发明在所附的专利权利要求中进行定义。此外，本发明的优选方面由包括实施例在内的以下说明中得出。如果对于本发明的某个特定方面将某些设计方案指定为优选的，则相应的实施方式分别比照适用于本发明的其他方面。根据本发明的各方面的优选个别特征（如权利要求中所定义和/或说明书中所公开的）可以相互组合，并且只要本领域技术人员从本文中未得出相反的个别情况，则优选地相互组合。

背景技术：

1、在电喷雾离子源中产生例如分子量从几百到几千道尔顿的重分析物分子的离子是众所周知的。特别是将无法热蒸发的非常大的分子离子化的可能性具有极其重要的意义；因此，约翰·贝内特·芬恩（john bennett fenn）因其在80年代末开发电喷雾离子源而于2002年获得诺贝尔化学奖。

2、对于电喷雾电离（esi），在运行期间含有喷雾液体或溶解有分析物分子的分析物溶液的喷嘴上施加几千伏的高电压，这会在喷嘴出口周围产生强电场。由此，喷雾液体在喷嘴出口处在表面上被极化并强烈带电；由于电牵引力，在液体表面形成所谓的泰勒锥，通过电牵引场从其尖端拉出细的液流。由于其抵抗表面张力的高表面电荷，该液流本身是不稳定的：它通过收缩分解成直径在一微米量级的极其微小的高电荷液滴。

3、所有液滴，无论大小，都在不断蒸发，其中小液滴由于其表面分子的配位数越来越小且随之而来蒸汽压越来越大而蒸发得越来越快，直到分裂和蒸发过程相对迅速地以液滴完全干燥而结束，最终主要只留下液滴中所包含的分析物分子的主要为多电荷离子。

4、电喷雾电离是用于生成用于质谱（ms）的分析物离子的一种优选方法，特别是在大分子（例如生物分子）的质谱分析以及在质谱研究与上游液相色谱（lc）联用的情况下得到应用。

5、在实践中，通常使用所谓的“拉制发射器”（pulled emitter）作为电喷雾电离的喷嘴，其由石英玻璃（也称为熔融石英或fs）制成的薄壁毛细管组成，其在出口侧被拉成细尖端。拉制的尖端非常薄，以提高电喷雾电离的灵敏度。

6、将拉制发射器用于电喷雾电离的一个缺点在于，将出口拉成尖端伴随着引导分析物溶液的毛细管通道的内部直径在出口方向上的减小，从而使拉制发射器更容易堵塞。对于设置用于纳升电喷雾电离（nano-esi）的拉制发射器而言，拉制发射器的堵塞风险增加的问题进一步加剧，因为用于nano-esi的拉制发射器本身就已具有非常小的引导分析物溶液的通道内部直径。

7、拉制发射器的替代方案是用于电喷雾电离的喷头，其可以附接在引导分析物溶液的管路的末端，例如用于液相色谱（lc）的色谱柱的末端。用于电喷雾电离的喷头（除了用于分析物溶液的入口之外）还具有喷嘴，该喷嘴也可以通过除拉制玻璃毛细管之外的其他方式获得；例如借助注塑成型工艺或通过机械加工步骤。参见例如文献us 10,591,451 b2。

8、然而，用于电喷雾电离的喷头通常具有以下缺点，即，喷嘴出口或尖端的外部直径必须具有最小尺寸而不能任意小地选择，这是因为一方面喷嘴引导分析物溶液的通道在出口处也必须具有一定的最小内部直径，此外，由于在出口处存在通道，基于稳定性和制造原因，喷嘴壁必须具有一定的最小厚度。然而，较宽的出口外部直径会对泰勒锥的形成和所能达到的电喷雾电离灵敏度产生不利影响。

9、us 2004/0113068 a1公开了一种用于质谱分析的微流控芯片，包括电喷雾电离尖端，该电喷雾电离尖端在其末端可以汇聚成尖锐的边缘。这种形状的问题在于，在尖端末端形成的边缘仍然具有相对较宽的长度，并且该尖端具有多个边缘，在这些边缘上可能分别不受控制地形成泰勒锥（即在电喷雾电离期间，在尖端上形成的泰勒锥的最终位置和数量很难被预测和控制）。

技术实现思路

1、考虑到上述现有技术的缺点，本发明的一个主要任务是提供用于（纳升）电喷雾电离的喷头，利用该喷头可以实现提高的电喷雾电离灵敏度。本发明的另一任务是提供一种用于制造此类喷头的方法。

2、其他任务可从以下说明书和专利权利要求中得出。

3、本发明的主要任务通过一种用于电喷雾电离（esi）的喷头来解决，该喷头包括：

4、用于流体、特别是液体的入口；以及

5、喷嘴，其包括用于流体、特别是液体的出口，并包括将入口与喷嘴出口相连的通道；

6、其中，所述喷嘴的出口被如此构造和定位，使得从出口流出的流体的至少一部分在与喷嘴发生空间分离（脱离）之前，沿着喷嘴的（与连接在出口上或突出于出口之外的）构造为锥形逐渐变细的尖端的部分区段的外表面流动。

7、通过使从喷嘴出口流出的流体在脱离喷嘴之前仍有可能沿着喷嘴的构造为锥形渐缩的尖端的部分区段的外表面流动，泰勒锥的形成位置从出口转移到了喷嘴的该部分区段上。由于构造为锥形渐缩的尖端的部分区段不一定必须具有内部通道，而是例如也可以具有紧实结构，在该部分区段的末端处对于该部分区段而言可实现的尖端的厚度不必受限于内部通道的存在，而是可以设计得明显更薄和更精细。通过为该部分区段将尖端设计得明显更薄的可能性，以及将泰勒锥的形成位置转移到该尖端（或该尖端的末端），最终可以实现较小泰勒锥的形成，从而改善电离过程。此外，通过尖端的锥形渐缩的形状，避免了尖端上可能的拐角和边缘，否则在其上可能导致在到达尖端末端之前发生不期望且不受控制的电离。相反，将所述部分区段成型为锥形渐缩的尖端，使得在执行电喷雾电离期间，能够有针对性地将泰勒锥的形成位置并从而将电离过程精确集中在该锥形渐缩的尖端的端点上。

8、构造为锥形渐缩尖端的部分区段优选由与喷嘴其余部分相同的材料制成，并且喷嘴，包括该部分区段优选由一体（整体式）制成。

9、上述构造为锥形渐缩的尖端的部分区段的特征例如可以通过以下方式实现，即，喷嘴出口不（居中）定位在喷嘴的末端，而是取代于此（非居中）定位在喷嘴侧面上，或者换句话说，定位在锥形渐缩尖端的外部锥面的某一点上。

10、在本发明范围内应明确指出，上文和权利要求中所述的通常连接至出口或突出于出口的、从出口流出的流体的至少一部分在脱离喷嘴之前沿其表面流动的部分区段，应区别于出口位于喷嘴末端且其仅被设计为倾斜切口的设计方案，如例如在de 202 10 784 u1的图16或us 2022/0328300 a1的图5中所公开的那样。因此，在其末端仅具有带倾斜切口的出口的喷嘴，在本发明意义上不具有如上所述的、使从出口流出的流体在脱离喷嘴之前可沿其表面流动的另外的（通常突出于出口的）部分区段。

11、在操作中观察到的在喷嘴末端的出口仅倾斜的切口，与上述本发明构造相比的区别在于，对于在喷嘴末端仅倾斜的切口，泰勒锥的形成仍然直接发生在出口处（如例如us2022/0328300 a1的图5中所示），并且在这种情况下，泰勒锥的尺寸仍受出口及其壁的尺寸的影响。因此，在现有技术中已知的带有倾斜切口的喷嘴末端出口处，不会发生将泰勒锥的形成转移到背离出口并朝向喷嘴的另一个（优选更尖或更薄的）区域的情况。

12、如上文已经提到的，构造为锥形渐缩的尖端的部分区段具有向其末端优选渐缩成尽可能薄的尖端的形状，从出口流出的流体或分析物溶液在脱离喷嘴之前沿该部分区段的表面流动。优选一种根据本发明的喷头，其中喷嘴的构造为锥形渐缩尖端的部分区段在其末端具有小于15 μm，优选小于10 μm，特别优选为5 μm或更小的外部直径。

13、优选地，出口与喷嘴上构造为锥形渐缩尖端的部分区段的末端之间的距离尽可能小，以便将从出口流出的流体行进至尖端的末端所必须经过的路程保持在低水平。出口与尖端的末端之间较短的路程长度增加了尽可能多的从出口流出的流体到达尖端的末端并可在那里用于电喷雾电离过程的概率。优选地，出口与喷嘴的构造为锥形渐缩尖端的部分区段的末端之间在水平方向上的距离小于40μm，特别优选小于30μm，极其优选小于20μm，分别从出口中心点至尖端末端的中心点测量。

14、在上述本发明的优选实施方式的范围内，喷嘴也可以具有多个这种构造为锥形渐缩尖端的部分区段，从出口流出的流体可以流向这些部分区段，从而流体或分析物溶液的流量总体可以分散到多个这样的尖端上并因此减少每个尖端的流量，这反过来又对泰勒锥的尺寸和电离效率产生积极影响。由于这些构造为锥形渐缩尖端的部分区段中的每一个都分别具有特定的端点，因此即使存在多个这样的部分区段时，也可以同时以受控的方式确定和控制泰勒锥形成的位置。

15、出口或连接在出口上且构造为锥形渐缩尖端的部分区段优选被成型为使得从出口流出的流体或分析物溶液能够以最佳方式沿着喷嘴的连接在出口上且构造为锥形渐缩尖端的部分区段的外表面流动。

16、优选一种根据本发明的喷头，其中喷嘴的构造为锥形渐缩尖端的部分区段在其表面中具有凹陷（例如以槽的形式），通过该凹陷可以将从出口中流出的流体向喷嘴的该构造为锥形渐缩尖端的部分区段的末端方向引导，

17、其中该凹陷（槽）优选从喷嘴的出口一直延伸至该构造为锥形渐缩尖端的部分区段的末端。

18、这种凹陷或槽有利地支持将从出口流出的流体或从出口流出的分析物溶液转移到构造为锥形渐缩尖端的部分区段的末端，以及就在该尖端的末端形成泰勒锥。凹陷或槽优选设计成没有锋利的边缘，例如具有平滑或倒圆的过渡部，以防止在从出口到喷嘴尖端的路径上不受控制的电离事件。

19、优选一种根据本发明的喷头，其中喷嘴总体上具有在朝向喷嘴出口的方向上（至少区段性地）逐渐变细的外部形状，其中喷嘴优选具有在朝向出口方向上呈锥形渐缩的外部形状。

20、在此，优选出于喷嘴的稳定性原因选择逐渐变细或锥形的形状。因为只要将流体或分析物溶液脱离喷嘴并形成泰勒锥的喷嘴区域设计得尽可能薄和精细，就足以形成尽可能小的泰勒锥，所以为了提高喷嘴的稳定性和机械抵抗力，优选将喷嘴的其他区域设计得更宽。

21、优选一种根据本发明的喷头，其中喷嘴在锥形渐缩尖端的末端包括圆柱形区段。所述圆柱形区段的长度优选在50μm至200μm的范围内，特别优选在100μm至200μm的范围内。通过该圆柱形区段，从出口流出的液体在与喷嘴发生空间分离之前进一步与喷嘴壁间隔开，同时使喷嘴保持足够的稳定性。

22、优选地，喷嘴（至少区段性地）以5至15°范围内的倾斜度逐渐变细，优选以10至15°范围内的倾斜度逐渐变细。15°（甚至更大）的倾斜度在此主要可以在尖端或喷嘴的构造为锥形渐缩尖端的最后的部分区段具有紧实（没有内部通道的）结构的那些情况或区域中实现。

23、优选一种根据本发明的喷头，该喷头另外包括保护结构，用于保护喷嘴免受机械损伤，该保护结构特别在喷嘴的侧方延伸，该保护结构进一步优选在喷嘴的侧方至少延伸至出口的高度，并且该保护结构优选与喷嘴间隔开。

24、由于其通常具有精细的设计，喷嘴需要特别的保护。尤其是在喷嘴由易碎材料、如玻璃制成，和/或喷头由于其预期用于nano-esi而被设计得非常精细的实施方式中，喷嘴的保护结构的存在在此可以提供针对机械损伤的保护，并例如显著简化对喷头的操作。

25、优选一种根据本发明的喷头，其中

26、保护结构具有至少与喷嘴相同的高度（即喷嘴的末端或尖端不突出于保护结构之外）

27、和/或

28、喷嘴至少部分地被保护结构包围

29、和/或

30、保护结构包括多个部段，这些部段（至少部分地）围绕喷嘴布置，其中优选在保护结构的围绕喷嘴布置的部段之间分别存在中间空间（或间隙）。

31、具有至少与喷嘴相同高度的保护结构的目的特别是为了保护喷嘴通常最敏感的前部免受可能的机械损伤，或至少降低发生这种情况的危险。例如，这种保护结构在某些情况下允许将喷头以该保护结构和喷嘴朝前放置在基底上，而无需必然预期喷嘴尖端会断裂或弯曲。具有至少与喷嘴相同高度的保护结构有别于现有技术中常见已知的保护结构，其（如例如us 10,591,451 b2中所公开的）通常仅用于更好地抓取喷头，因此通常仅围绕喷头延伸，而不至少延伸至与喷嘴相同的高度甚至更高。

32、由于保护结构主要旨在保护喷嘴，因此如果喷嘴至少部分地被保护结构包围也是有利的。在此方面，保护结构不一定非要完全包围喷嘴的侧面。在大多数情况下，只要喷嘴至少部分被保护结构包围即可实现充分的保护功能，这样例如在使用镊子夹取喷头时，镊子不与喷嘴接触，而是接触至少部分包围喷嘴的保护结构。包围喷嘴的保护结构可以例如具有孔或缺口。

33、附加地或替代地，包围喷嘴的保护结构还可以包括多个部段，在这些部段之间分别存在中间空间或间隙。

34、围绕喷嘴并且未完全闭合的保护结构总体上提供了这样的优点，即，由此可以将气流沿喷嘴方向引导，该气流优选与来自喷嘴的气溶胶同轴流动，并且通过该气流可以支持喷雾过程本身和/或电离过程。这种沿喷嘴方向引导的气流可以例如用作鞘气（sheathgas）。在喷嘴处或围绕喷嘴产生气流，既可以通过主动将气体引向喷嘴来实现，也可以通过位于喷头附近的负压源（例如放置在喷头附近的通向质量分析器的入口）产生的吸力来实现。

35、对于气体通过保护结构的间隙有效流入喷嘴方向而言，保护结构相邻部段之间尽可能大的距离是有利的。保护结构相邻部段彼此之间尽可能大的距离还促进了在电喷雾电离期间可能沉积在喷嘴周围的可能液体的流出。优选地，保护结构相邻部段之间的距离至少为一毫米。

36、气流向喷嘴方向的进入可以通过喷头及其保护结构的其他技术设计得到进一步促进和优化。在此方面，优选一种根据本发明的喷头，其中喷头的侧面或喷头基体的侧面至少部分地，优选在保护结构的围绕喷嘴布置的部段之间的间隙的区域中被构造成倾斜的。喷头侧面的这种倾斜额外有利于将气流输送至喷嘴。

37、在存在围绕喷嘴布置且具有部段之间间隙的保护结构部段的情况下，相邻部段之间优选可以存在连接段，该连接段优选设计为流线型，并且通过该连接段可以进一步影响待引导至喷嘴的气流。附加地或替代地，保护结构的围绕喷嘴布置的部段的壁也可以具有隆起（ausbuchtungen），以影响可引导至喷嘴的气流。

38、优选地，保护结构的一个或多个边缘被设计为倒圆的。保护结构边缘（以及优选喷头的其他边缘）的倒圆使得可能进入保护结构附近的液体或分析物溶液更难附着于其上，并降低了在保护结构的边缘上以不期望的方式发生分子的不受控电离（即保护结构的边缘在无控制的情况下作为形成进一步泰勒锥的起点）的可能性。

39、喷头任意位置上不受控制的电离带来的缺点是，在对生成的离子进行进一步分析时，由此可能产生更难以定义的信号，并且在喷头区域可能会产生过高的空间电荷，通过该空间电荷会损害喷嘴处实际的电离。同时，保护结构边缘的倒圆确保了在被输送到喷嘴并在此过程中被引导经过保护结构的气体能够更好、以更少的湍流到达喷嘴。

40、在存在保护结构的围绕喷嘴布置的部段的情况下，保护结构的部段优选沿喷嘴方向逐渐变细。一方面，这种逐渐变细对沿喷嘴方向供应气流产生有利影响，另一方面确保了在电喷雾电离期间可能沉积在喷嘴周围的液体能更好地从喷头流出。同时，由此为保护结构的部段保留了稳定和具有抵抗力的结构。

41、优选一种根据本发明的喷头，其中喷头的其上存在有一个或多个喷嘴的底部从该一个或多个喷嘴开始向喷头外侧方向构造成下降的。这种向喷头外侧方向下降的底部也有利于在电喷雾电离期间可能沉积在喷嘴周围的液体有效地流出。

42、优选地，保护结构相对于出口或喷嘴尖端具有尽可能大的距离（优选至少600μm的距离，特别优选至少800μm的距离），以将从出口流出的流体或分析物溶液与保护结构之间的可能接触保持在较低水平，同时保护结构本身自然必须如此设计和定位，以使其能够充分保护喷嘴免受机械损伤。在统一这两种需求的意义上，优选一种根据本发明的喷头，其中保护结构朝向喷嘴的一个壁或多个壁在沿出口和/或喷嘴尖端的方向上逐渐变细。由此一方面在保护结构与喷嘴的出口或尖端之间创造了更大的距离，同时保持了保护结构尽可能高的稳定性。

43、优选一种根据本发明的喷头，其中喷头的入口和喷嘴，优选喷头的入口、喷嘴和保护结构，特别优选整个喷头，均是由一体（整体式）制成的。

44、将喷头的尽可能多的组件由一体制造提供了巨大的优势，即，由此避免了可能构成喷头结构中薄弱环节的连接点。由此，整体式制造增加了喷头的稳定性。此外，通过将喷头的尽可能多的组件整体式制造，简化了喷头的制造本身，因为由此省去了组装各个（在微米尺度上移动的）喷头组件。通过这种整体式制造还显著提高了在喷头制造和尺寸方面的精度，因为由此排除了在连接各个部件时可能出现的不期望的偏移。

45、优选一种根据本发明的喷头，其中喷头的入口和喷嘴，优选喷头的入口、喷嘴和保护结构，特别优选喷头的所有由一体（整体式）制造的部件，极其优选整个喷头，是通过选择性激光诱导蚀刻（selective laser-induced etching，sle）或通过双光子聚合（2pp）获得的。

46、选择性激光诱导蚀刻（也称为“selective laser-induced etching”或简称为sle）是一种两步制造工艺，利用其可以由透明材料如玻璃或蓝宝石制造复杂的3d部件。在此，在第一步中，将超短脉冲激光辐射聚焦到透明工件的体积中。在此，脉冲能量仅在焦点体积内通过多光子过程被吸收。在那里，透明材料被无裂纹地改性，从而改变了材料的化学性质。这允许随后对材料进行选择性的化学蚀刻。通过使用微型扫描仪系统使焦点在工件内偏转，可对待加工工件的连续区域进行改性。通过在工件内偏转焦点而改性的区域可以在第二工艺步骤中通过湿化学蚀刻被选择性地去除，因为与未改性区域相比，被激光辐射改性的区域相对于传统的湿化学蚀刻剂（如高浓度koh碱液）具有高出许多倍（例如以1000的系数）的敏感性和溶解度。通过这种方式，可以在诸如石英玻璃等具有高化学耐性和高耐温性的材料中，以高精度和可重复的方式实现例如微通道和精细的复杂结构。

47、双光子聚合（2pp）是一种高精度的增材制造技术，实现了以高分辨率3d打印出具有亚微米特征和极高形状精度的几乎任意微观、中观和宏观尺度的结构。双光子聚合（也称为双光子或多光子光刻或直写激光光刻，direct laser writing）利用了双光子吸收的基本物理效应。当原子或分子同时吸收两个光子时就会发生双光子吸收，从而可以使其跃迁到更高的能态。介质通常是光敏且可通过紫外光固化的液态树脂。在2pp打印中，使用较低能量的光，例如在近红外（nir）范围内，该光仅当所存放的光聚合物的分子同时吸收两个光子的能量时，才会使打印材料固化。该机制仅在脉冲光的焦点体积内成为可能，因为它需要光敏材料体积内的高光强度。

48、借助选择性激光诱导蚀刻（sle）以及借助双光子聚合（2pp），可以制造用于（纳升）电喷雾电离的喷头，该喷头不仅可以快速且经济地生产，同时还具有非常适合尤其纳升电喷雾电离、且具有可重复和均匀内部直径的微通道，这些微通道非常适合将分析物溶液以不易堵塞的方式引导至喷嘴的出口。借助sle，还可以用诸如石英玻璃等热和化学高耐性的材料获得这种精密且可重复制造的esi喷头。

49、通道尺寸以及通过sle或2pp制造的喷头及特别是其喷嘴的其他尺寸的均匀性还是可重复性，都无法通过用于制造esi喷头的常规制造方法达到。

50、因此，通过利用sle或2pp用于制造根据本发明喷头的喷嘴等，赋予了喷头或喷头的喷嘴通过其他方式无法获得的特殊技术特性。例如，通过机械加工方法，特别是在加工玻璃或塑料的领域，无法实现如借由sle或2pp实现的这种均匀的微通道结构。通过如下所述就已经把根据本发明的喷头与us 10,591,451 b2中公开的喷头区别开，即，借助sle和2pp只能加工特定的材料——例如在sle的情况下是玻璃或蓝宝石，在2pp的情况下是液态且可通过2pp固化的光聚合物，例如适用于2pp的环氧树脂、杂化聚合物和水凝胶（即例如根据本发明的喷头的喷嘴必然要由可通过sle或2pp加工的材料组成），相比之下，在us 10,591,451 b2中则仅公开了由无法借助sle或2pp进行加工的材料制成的喷头或喷嘴。

51、基于伴随借助sle或2pp制造而来的特别精度和可重复性，以及同时可利用sle或2pp实现的快速且简单或经济的生产，优选以这种方式获得喷头的尽可能多的组件。此外，使用相同制造方法制造喷头的尽可能多的组件，同时提供了将尽可能多的组件由一体制造的可能性，并由此可从上面解释的多个组件的整体式制造的优势中获益。无论是在借助sle制造喷头的情况下，还是在借助2pp制造喷头的情况下，都可以容易且无问题地实现喷头的一个或多个组件的整体式制造。

52、优选一种根据本发明的喷头，其中喷头的入口和喷嘴，优选喷头的入口、喷嘴和保护结构，特别优选所有由一体（整体式）制造的喷头部件，极其优选整个喷头，由玻璃、金刚石、蓝宝石或固化的光聚合物（例如环氧树脂、杂化聚合物或水凝胶）组成，优选由选自包含或由石英玻璃（熔融石英，fs）、硼硅酸盐玻璃和铝硅酸盐玻璃组成的组中的玻璃组成，特别优选由石英玻璃组成。

53、上述所有材料以有利的方式适合用于制造esi喷头。在此，使用玻璃特别是石英玻璃由于其极高的耐化学性和耐温性而提供了特殊的优势。

54、根据本发明的喷头的入口优选被设计和构造成用于容纳或附接用于液相色谱的色谱柱（lc柱），特别优选用于纳升液相色谱的色谱柱（nano-lc柱）。为此，喷头优选具有缺口，在该缺口中，（纳升）lc柱的末端可以尽可能在避免死体积的情况下引入到该喷头入口。为了在（纳升）lc柱和喷头之间实现持久且稳固的保持，（纳升）lc柱的末端优选借助粘合连接被固定在根据本发明的喷头上。例如环氧树脂粘合剂适用于建立该粘合连接。

55、优选一种根据本发明的喷头，其中喷头具有缺口，用于将输入管路附接在入口上（例如用于附加lc柱末端）。该缺口通常设计成使得输入管路能够精确配合地引入其中并被引至入口。然而，该缺口优选在入口方向上具有加宽部，使得入口处缺口的直径优选大于待引入该缺口中的输入管路的外部直径。已经证明，缺口的这种在入口方向上或在入口处的加宽部对输入管路与入口的连接具有有利影响，并有助于减少输入管路与入口连接处的死体积。

56、优选地，喷头入口的内部直径小于输入管路的内部直径（例如小于与喷头连接的lc柱的内部直径），流体或分析物溶液通过该输入管路被引导进入入口。通过选择比输入管路更小的入口，可以影响并降低运行期间施加在喷头上的流速，这最终在使分析物溶液进行更精细雾化方面具有优势，并最终对使用电喷雾电离（esi）作为离子源进行离子光谱研究，特别是离子迁移率分析、质量分析或组合的离子迁移率-质量分析时可通过该喷头获得的灵敏度产生积极影响。为喷嘴的入口（以及为连接入口和喷嘴出口的通道）选择尽可能小的内部直径，在执行电喷雾电离（esi）过程中也有利于形成尽可能小的泰勒锥，这有助于提高电离性能。在此利用sle或2pp来制造入口又提供了这样的可能性，即，可以很容易地且可重复地实现这种与输入管路的尺寸相比较小的入口（及通道）内部直径，此外还可以根据输入管路的类型和尺寸简单且灵活地匹配和改变入口的内部直径。

57、优选一种根据本发明的喷头，其中喷头的入口设计为防止可能引起连接入口和出口的通道堵塞的颗粒进入通道，同时确保了流体或分析物溶液能够流入通道中。因此，喷头的入口优选例如具有筛状结构，通过该筛状结构可以将可能导致通道堵塞的较大颗粒截留。在此方面，入口优选具有不同尺寸的开口（但分别小于通道的内部直径），使得例如可能存在的较大颗粒能够卡在较大的开口中并被阻止进一步流动，同时流体或分析物溶液能够通过其他较小的开口经入口进入通道中。优选地，入口处的不同开口具有不同的形状。在一个特别优选的实施方式中，入口在其中心具有较大的开口（例如圆形）——用于截留并固定可能存在的颗粒——且围绕该中心开口具有一个或多个较小的开口（例如矩形或正方形），以保证在中心开口被堵塞的情况下流体或分析物溶液仍能继续流动。

58、优选一种根据本发明的喷头，其中喷嘴的通道（其将入口与喷嘴出口连接起来）的内部直径沿其整个长度基本相同，其中喷嘴的通道的内部直径在其整个长度上特别优选仅在sle或2pp常见的误差容限范围内波动。

59、喷嘴所包括的、将入口与喷嘴出口相连接的通道也可延伸经过喷头的其他区域；但在本发明的范围内，作为替代也可在其延伸范围上仅限于喷嘴区域。如果将入口与喷嘴出口连接起来的通道也延伸超过喷嘴，那么该通道延伸超过喷嘴的部分优选也具有与通道的其余部分基本相同的内部直径，特别优选具有在sle或2pp常见的误差容限内相同的内部直径。

60、根据连接入口和喷嘴出口的通道的设计，设置用于流体或分析物溶液的喷头入口既可直接位于喷嘴处，也可位于喷头的其他位置。

61、如上文已经指出的，根据本发明的喷头是为用于纳升电喷雾电离（nano-esi）而设置的，并相应地具有对于作为esi喷头或nano-esi喷头应用而言常用且合适的构造及尺寸。优选一种根据本发明的喷头，其中

62、喷头的外部直径和/或高度在500μm至2000μm范围内，优选在1000μm至1500μm范围内

63、和/或

64、将入口与喷嘴出口连接起来的通道的长度在50μm至2000μm范围内，优选在500μm至1000μm范围内

65、和/或

66、将入口与喷嘴出口连接起来的通道的内部直径在5μm至50μm范围内，优选在10μm至20μm范围内，特别优选在15μm至20μm范围内

67、和/或

68、喷嘴的长度在100μm至500μm范围内，优选在250μm至300μm范围内

69、和/或

70、用于将输入管路附接至入口处的缺口的直径在200μm至1000μm范围内，优选在350μm至500μm范围内

71、和/或

72、喷嘴在出口处具有15μm至50μm范围内的外部直径，优选在20μm至40μm范围内，特别优选在30μm至40μm范围内。

73、上述优选尺寸对于根据本发明的喷头已被证明是特别有利的。

74、在本发明的范围内，喷头也可以具有超过一个的喷嘴。因此，优选一种根据本发明的喷头，其中喷头包括一个以上的喷嘴，优选为两个、四个、八个或十二个喷嘴。

75、具有多个喷嘴能够提供各种优势。由此可将来自输入管路的流体或分析物溶液流分散至多个喷嘴，从而可影响施加于喷嘴、特别是喷嘴出口上的流速，并且与施加于输入管路或喷头入口处的流速相比，能够将其降低。在一方面喷头入口和另一方面喷嘴出口分别实现不同的流速之所以是有利的，是因为在入口区域中倾向于需要略高的流速（例如用来最小化可能存在于入口处的死体积所带来的影响），但在出口处则倾向于需要更低的流速（因为较低的流速对喷嘴上所能达到的电离率产生积极影响）。因此，多个喷嘴的存在使得例如在输入管路或入口处能够实现1 μl/min的流速，同时在出口处能够实现250 nl/min（当存在4个喷嘴时）或100 nl/min（当存在10个喷嘴时）的流速。

76、多个喷嘴的存在也允许受控地产生多个电离中心。

77、在具有多个喷嘴的情形下，通常且优选所有的喷嘴皆由保护结构予以保护。

78、在多个喷嘴的情况下，其出口可分别通过单独的通道与用于流体或分析物溶液的入口连接。但也是可能的，多个或所有喷嘴共享通道的中央区段，该中央区段在通往喷嘴的途中发生分支，并且多个或所有喷嘴分别与该通道的各一条分支连接。

79、在通道的中央区段发生分支的情形下，各分支通常具有比该通道的中央区段更小的内部直径，以至少避免流速过度下降。在这种优选实施方式的框架内，通道的中央区段优选在至少一个位置包含收缩部和/或筛状结构，其中在收缩部和/或筛状结构处的最大延展或最大开口直径优选小于分支的最大延展或内部直径。由此可预防在分支中的一个发生堵塞，方法是通过在通道的中央区段中提前截留会引起此类堵塞的颗粒。收缩部和/或筛状结构的设计方式（例如通过在筛状结构中存在多个且优选不同大小的开口）为，颗粒在该渐缩部和/或筛状结构上的附着通常不会导致通道的中央区段的完全堵塞。

80、在具有多个喷嘴的情况下，这些喷嘴优选以彼此基本相等的距离围绕一个中央点、优选围绕喷头中心点布置。在存在三个、四个或多于四个喷嘴的情况下，它们例如可分别布置在假想的等边三角形、正方形或等边四边形的角上。在多个喷嘴的中心，优选同样存在保护结构的至少一个部段，特别是在该多个喷嘴的布置结构的侧方并与其相距一定距离。

81、在具有多个喷嘴的情形下，相邻喷嘴之间的距离优选处于300μm至400μm的范围内，从相邻喷嘴出口的各相应中心点测量或从喷嘴尖端的各相应中心点测量。相邻喷嘴之间的这种优选距离有助于在多个喷嘴的出口或尖端上有效形成泰勒锥。

82、在存在多个喷嘴的情况下，这些喷嘴优选在其朝向喷头底部的端部具有扩宽的支腿，其为连接入口与喷嘴出口的通道走向的灵活设计创造了空间。由此可例如避免通道引导中的直角，直角的制造需要较高的耗费且在喷头运行中会导致通道堵塞的易发性更高。

83、减少从输入管路或入口流向一个或多个喷嘴出口处的流量也可通过其他方式实现。优选一种根据本发明的喷头，其中喷头具有旁通管路，用于将达到喷头入口的流量的一部分引出。借助这种旁通管路，即使在例如只存在一个喷嘴的条件下，也可显著降低到达喷嘴出口处的流量。经由旁通管路引出的流量通常不再被使用，而是被导入排放管路或废液容器。

84、同样优选一种根据本发明的喷头，其中喷头或喷嘴另外包括一个通道，用于向连接入口和喷嘴出口的通道供应溶剂，或用于向喷嘴出口处供应溶剂。换言之，用于供应溶剂的通道既可以与连接入口和喷嘴出口的那个通道相连，也可以直接结束在喷嘴出口处，例如通过单独的额外的出口。这种用于供应溶剂的额外的通道的目的之一是，特别是来自液相色谱仪的流体或分析物溶液通常含有高比例的质子型溶剂（例如水），这对利用esi进行的电离会产生负面影响。为了改善此类流体或分析物溶液的电离，可通过用于供应溶剂的通道向其计量加入非质子溶剂（例如乙腈）。以这种方式，例如可以将来自液相色谱的、通常含有5-35%范围的非质子溶剂浓度的分析物溶液的浓度在发生电离之前提高到例如50-70%，从而显著改善分析物溶液被电离的可能性。

85、如上文已解释的，将入口与喷嘴出口连接起来的通道的均匀的——特别是不沿出口方向变细的——内部直径有助于防止堵塞。因此优选一种根据本发明的喷头，其中将入口与喷嘴出口连接起来的通道具有（基本）恒定的内部直径。在通道具有一个中央区段和多个分支的优选实施方式中，通向喷嘴出口的分支优选其各自分别具有（基本）恒定的内部直径。

86、优选一种根据本发明的喷头，其中该喷头

87、是用于纳升电喷雾电离（nano-esi）的喷头

88、和/或

89、被设计且适用于设置低于1000 nl/min的流速，优选低于250 nl/min，特别优选低于10 nl/min的流速。

90、同样优选一种根据本发明的喷头，其中该喷头被设计且适用于设置低于10000nl/min的流速。

91、喷头优选地被设计且适用于为在喷头上所设的每个喷嘴，设置低于1000 nl/min的流速，优选低于250 nl/min，特别优选低于10 nl/min的流速。

92、nano-esi的特征尤其在于在喷嘴出口处实现较低的流速，这例如可以通过将出口以及连接出口与喷头入口的一个或多个通道的尺寸形成得较小来实现，和/或通过其他措施例如将来自输入管路的分析物溶液的量进行分流（如上文通过各种方式阐述的那样）来达到或加以支持。实现nano-esi的优势特别是在于获得了更高的灵敏度。

93、优选一种根据本发明的喷头，其中该喷头额外具有

94、由导电材料构成的层，优选金属层，特别优选包含或由金或银组成的层

95、和/或

96、具有微结构。

97、优选地，所述层和/或微结构位于喷头的喷嘴的外部（锥形）表面上，但也可以位于喷头的其他位置，并例如也可以延伸经过整个所述外部表面或喷头的整个表面。

98、导电材料构成的额外的层特别是用于提高（基于为此所采用的优选制造方法优选由玻璃或光聚合物制成的）喷嘴的导电性。

99、微结构主要用于提高喷头表面，特别是喷嘴表面的疏水性。优选地，喷头的一个或多个喷嘴的表面部分或完全地具有鲨鱼皮状的结构。

100、本发明的一部分也包括一种用于制造根据本发明的喷头（如上文和在权利要求中所定义）的方法，包括以下步骤：

101、a) 制造或提供用于制造该喷头（或用于制造该喷头的一体制成的部件）的坯件或起始材料，

102、b) 加工所制造或提供的坯件或起始材料，优选在采用选择性激光诱导蚀刻（selective laser-induced etching，sle）或双光子聚合（2pp）的情况下，使得喷头的入口和喷嘴，优选喷头的入口、喷嘴和保护结构，特别优选喷头的待一体（整体式）制造的所有部件，极其优选整个喷头，得以获得。

103、本发明的一部分也包括使用根据本发明的喷头（如上文和权利要求中所定义）用于电喷雾电离（esi）的应用，

104、优选用于纳升电喷雾电离（nano-esi），和/或用于在低于1000 nl/min，优选低于250 nl/min，特别优选低于10 nl/min流速下的电喷雾电离。离子在产生之后，可以经历离子谱分析方法，特别是离子迁移率分析、质量分析或组合的离子迁移率-质量分析。

105、本发明的一部分还包括一种色谱柱，优选用于液相色谱（lc）的色谱柱，特别优选用于纳升液相色谱（nano-lc）的色谱柱，其在色谱柱的一端（或在出口处）包括根据本发明的喷头（如上文和权利要求中所定义）。

106、本发明的一部分还涉及一种用于执行电喷雾电离（esi），优选用于执行纳升电喷雾电离（nano-esi）的装置，其包括根据本发明的喷头（如上文和权利要求中所定义），或者包括根根据本发明的色谱柱（如上文和权利要求中所定义）。

107、根据本发明用于执行电喷雾电离（esi）的装置（除了存在根据本发明的喷头外）的特征特别在于，该装置具有用于执行esi所需的所有组件，例如对电极（牵引电压电极）。该装置可以与离子谱装置耦合，特别是离子迁移率分析仪、质量分析仪或组合的离子迁移率-质量分析仪，用于对产生的离子进行离子谱研究。

108、下面借助实施例和附图对本发明进行更详细的说明。以下给出的实施例旨在对本发明进行更详细的描述和解释，而不限制其范围。