Hmotnostní spektrometrie

Tato diferenciální rovnice je klasická rovnice pohybu pro nabité částice. Spolu s částečkami počátečních podmínek, částice zcela určují pohyb v prostoru a čase, pokud jde o poměr m / Q.

Existuje mnoho typů hmotnostních analyzátorů, statické či dynamické, nebo magnetické či elektrické , ale všechny fungují podle výše uvedené diferenciální rovnice. Každý typ analyzátoru má své silné a slabé stránky. Mnoho hmotnostních spektrometrů používá dva nebo více hmotnostních analyzátorů pro tandemové hmotnostní spektrometrie (MS / MS). Kromě běžnějších hmotnostních analyzátorů uvedených níže, jsou tam i jiné, určené pro zvláštní situace.

Sektor

Sektorové pole hmotnostního analyzátoru užívá elektrické a/nebo magnetického pole, které ovlivňují cestu a/nebo rychlost pohybu nabitých částic. Jak je uvedeno výše sektorové pole ohýbá trajektorii iontů, zatímco projdou hmotnostním analyzátorem, podle jejich m/Q poměru, vychylování více nabitých a rychleji se pohybujících lehčích iontů je znatelnější. Analyzátor může být použit k výběru úzkého rozsahu m/z poměru nebo skenování prostřednictvím řady m/z, ke katalogizaci iontů v reálném čase.

Čas letu

Analyzátor doby letu používá elektrické pole k urychlení iontů se stejným potenciálem. Pokud mají částice stejný náboj, bude kinetická energie částice totožná, a jejich rychlost bude záviset pouze na jejich hmotnosti. Lehčí ionty dosáhnou detektoru první.

Kvadrupólový hmotnostní filtr

Kvadrupólové hmotnostní analyzátory používají oscilující elektrická pole k selektivnímu stabilizování nebo destabilizovaní cesty iontů procházejícími rádiovými frekvencemi (RF), elektrické pole je vytvořeno ze čtyř paralelních tyčí - elektrod. Pouze ionty v určitém rozsahu m/Q poměru jsou předávány prostřednictvím systému kdykoliv, ale změny potenciálů na elektrodách umožňují široký rozsah m/z hodnoty, které se přehnaly rychle, a to buď kontinuálně, nebo v posloupnosti. Kvadrupólový filtr působí v hmotnostním analyzátoru jako selektivní filtr m/z a je úzce spojen s kvadupólovou iontovou pastí. Další variací čtyř-pole je trojnásobné čtyř-pole. Trojnásobné kvadrupólové hmotnostní spektrometry mají tři po sobě jdoucí kvadrupóly uspořádány za sebou. První kvadrupól se chová jako hmotnostní filtr, druhý působí jako kolizní cela, kde jsou vybrané ionty rozděleny do fragmentů. Výsledné fragmenty jsou analyzovány třetím kvadrupólem.

Tří-dimenzionální čtyř-pole iontové pasti

Čtyř-pólová iontová past pracuje za stejných fyzikálních zákonů jako čtyř-pólové hmotnostní analyzátory, ale ionty jsou zachyceny do pasti a následně vyhozeny. Ionty jsou v pasti hlavní čtyř-pólového pole rádiové frekvence, v prostoru ohraničeného kruhu (obvykle připojena k hlavnímu potenciálu rádiové frekvence) mezi dvěma elektrodami. Vzorek je ionizován buď interně (např. elektronovým nebo laserovým paprskem), nebo externě, v takovém případě jsou ionty často zaváděny přes otvor k takzvanému "čelu" elektrody.

Existuje mnoho m/Q separačních a izolačních metod, ale nejpoužívanější je hmotnostní nestabilní mód, v němž je potenciál rádiové frekvence udržován tak, že orbita iontů s hmotou "a">"b", je stabilní, zatímco ionty s hmotností "b"<"a" jsou nestabilní a jsou katapultoval na z-osu na detektoru. Tam jsou také použity nedestruktivní metody analýzy.

Ionty mohou také být vyhozeny metodou rezonanční excitace, kdy je doplňkové oscilační budící napětí aplikováno na čelo elektrody, a odchytnutá amplituda napětí a/nebo frekvence budicího napětí je rozmanitě přenášena ionty do rezonančního stavu v pořadí podle jejich m/Q poměru.

Válcové iontové pasti hmotnostního spektrometru jsou derivátem čtyř-pólové hmotnostní spektrometrální iontové pasti.

Lineární čtyř-pólové iontové pasti

Lineární čtyř-pólová iontová past je podobná čtyř-pólové iontové pasti, ale ta zachycuje ionty v dvourozměrném čtyř-pólovém poli, místo tří-dimenzionálních čtyř-pólových polích jako v 3D čtyř-pólové iontové pasti. Thermo Fisher LTQ (v češtině známá jako "Thermo Fisherova čtyř-pólová lineární past") je příkladem lineární iontové pasti.

Fourierova transformace ion cyklotronová rezonance

Fourierova transformace hmotnostní spektrometrie (FTMS) je opatření, které zachytí obraz současně vytvořených iontů v magnetickém poli v reálném čase. Místo měření vychýlení iontů s detektorem, ionty jsou odvedeny do Penningovi pasti(statická elektrická / magnetická iontová past). Detektory na pevných pozicích v prostoru měří elektrický signál iontů, které projdou blízko nich v průběhu doby, během periodického signálu.

Iontová cyklotronová rezonance (ICR) je starší technika hmotnostní analýzy, tato technika je podobná FTMS kromě toho, že ionty jsou detekovány s tradičním detektorem. Ionty chycené v Penningově pasti jsou vybuzeny RF elektrickým polem, než dopadnou na stěny pasti, kde se nachází detektor. Ionty různé hmotnosti jsou rozděleny podle času dopadu.

Detektor

Posledním prvkem hmotnostního spektrometru je detektor. Zaznamenává vyvolané nebo aktuální průchody iontů nebo jejich dopady. Detektor se skládá ze dvou kovových desek, které zaznamenávají průchody iontů.

Reference