质量为质谱分析仪

常见的质量分析器类型是什么?

的核心质谱计质量分析器。这个组件需要电离群众和分离他们基于质荷比(m / z)。类型包括飞行时间(ToF)、四极磁部门、离子阱和Orbitrap质量分析器或组合系统(串联质谱(MS))。在本文中,我们考虑的一些常见类型的质量分析器,其优点和缺点。

飞行时间(ToF)质量分析器

最常见的一种类型的质谱仪是ToF乐器。背后的基本原理ToF质谱仪离子可以依赖于事实根据m / z比基于分离的时间需要他们穿越飞行管的长度到达探测器。较低的离子m / z将旅行最快的,首先到达检测器,而大的离子m / z将旅行最慢,到达探测器。由于ToF原则,这些质谱仪几乎总是使用脉冲离子源。也因为这个原因,他们经常与基质辅助激光解吸电离(MALDI)消息人士的激光也经常在脉冲模式下运行。

ToF系统的一大优势是,他们获得并行的一个非常广泛的m / z值,数据总是存储并且可以检索后分析。他们也有很好的质量分辨率,特别是当reflectrons纳入飞行管来弥补不同分析物离子的动能如图1所示。

图1: ToF系统的示意图。动画版可用 在这里。信贷:阿比盖尔高斯,TOFWERK。

四极杆质量分析器

质量四极分析器包括两双金属杆互相等距和偏置大小相等,方向相反的潜力。这些双胞胎势包含固定直流(DC)和交替无线电频率(RF)组件,在射频组件的强度可以不同。任何进入四极离子将其轨迹偏转的潜力,其m / z值成正比。在特定的射频值,只有一个特定的m / z值将产生共鸣,可以导航到结束的四极和被探测到。离子与其他m / z值与四极相撞,失去电荷和不能被检测到。动画的基本概念说明如图2所示。

图2:动画显示四极质谱分析器是如何工作的。信贷:阿比盖尔高斯,TOFWERK。

自四极女士系统的分离原理简单,比较容易操作和维护。同时,四极紧凑的设计,可靠的和相对的便宜。因此,它们广泛采用一种通用的分析仪器。此外,与其他女士需要高真空水平,四极女士可以充分功能较低的真空水平(~10²到10³Pa)。即使他们干扰气相色谱法(GC)或液相色谱(LC)单位,真空度下降造成的界面质量最小的影响分离性能,使其成为最适合与色谱技术。

优势四极系统包括良好的扫描速度和灵敏度和质量范围高达2000 m / z。此外,它允许高速极性转换,便于同时监控多个不同极性的选择离子。然而,它遭受相对贫穷的质量分辨率使用时作为一个系统,而不是与其他分离或MS方法。

磁性行业质量分析器

磁性行业质量分析器依靠磁场可以分散离子轨迹根据m / z比率的方式类似于玻璃棱镜光分散到不同波长或颜色(图3)。

图3:扇形磁质谱仪的原理图。

存在一些变异,包括“双聚焦”版本,包含静电的部门来补偿离子动能差异(图4)。其他人使用multicollector探测系统,允许平行检测的几个群众通过使用一个静态磁场,而不是骑自行车,来衡量尽可能多的群众所需的连续(图5)。

图4: 原理图的双聚焦扇形磁质谱仪包括氧等离子体源和Cs电离源。

图5: 原理图双聚焦磁质谱仪部分融合一个multicollector系统和静态磁场——纳米级二次离子质谱仪(NanoSIMS)。

这种系统的特点是灵敏度高、质量分辨率,但他们是昂贵的,需要技术和经验丰富的操作符。还需要维护这些质谱仪在超高真空,所以它们不会让自己与分离耦合技术,如信用证。

离子阱质量分析器

离子阱背后的原理有点类似于女士四极,但一些关键的差异。一个离子阱通常由一个环形电极夹在两个节流电极。一个电离单元位于入口处和一个探测器在出口处。环电极可以被认为是有些类似于四极的入口和出口。然而,在离子阱通常没有电压在四极的电极系统,导致离子运动沿水平轴。首先在分析、节流电极接地,然后低射频电压环电极。离子引入陷阱在脉冲模式,它们都暂时被困在电极。在这一点上,目前不同质量的离子稳定振荡的陷阱。检测特定的离子,射频电压逐渐增加。随着电压的增加,振荡特定离子的m / z比率变得不稳定,这些离子通过在节流孔电极放电。 While quadrupole systems separate and detect masses by allowing oscillating ions to pass through the quadrupole to reach a detector, ion trap systems separate and detect ions by discharging ions with unstable oscillations from the system and into the detector.

离子陷阱的优点是小而相对便宜和有很好的灵敏度和质量分辨率。

Orbitrap质量分析器

Orbitrap借技术的许多其他类型的质量分析器。它由两个电隔离的杯状容器外电极面对面和spindle-like中央电极一起陷阱。当电压外,中央电极之间,沿着轴产生的电场是线性的,而径向分量的强烈吸引中央电极离子。离子或脉冲注入体积中央和外电极之间无关地通过槽加工的外电极。

电场是增加了增加内电极上的电压。离子被挤向内电极,直到他们达到预期的轨道内的陷阱。那一刻,电场是保持不变,该领域成为静态的。注入离子将与不同的旋转频率但轴向相同的频率。这意味着特定质荷比的离子扩散进入环振荡或轨道沿内轴(图6)。与中央和外电极之间的电压,径向电场离子轨迹向中央弯曲电极同时切向速度创造了一个对立的离心力。对于一个特定的参数,离子保持近圆螺旋,或轨道,内部的陷阱。旋转频率直接关系到他们的m / z值。

图6: 原理图的轨道离子轨迹Orbitrap和示例生成的质谱。信贷:改编自²,复制下创作共用署名4.0国际许可证。

造成的轴向电场推动离子向电极的特殊的锥形形状最宽的部分的陷阱。外电极然后用于电流检测。当前数字化图像在时域Fourier-transformed到频域,然后转换成质谱。这里唯一的方法是,使用图像电流而不是一些检测设备检测离子。

Orbitrap的主要优势是它的相对较小的规模和质量分辨率和质量精度非常高,它可以实现。

串联质谱(串联)女士

女士串联,在一般意义上是指那些涉及超过一种类型的质谱仪的混合方法提高特异性和/或质量解决能力。它们通常被称为MS / MS技术的文献。这些系统通常包括一个额外的分离技术,如GC或信用证。

通常:

1)离子形成离子源是mass-filtered第一质量分析器

2)这些过滤离子可能会经历某种形式的反应在后续反应细胞

3)带电产品走出这个细胞然后第二质量分析仪分析

获得的数据的类型和质量可以有很大区别取决于MS / MS的配置系统的形式和使用阶段之间的反应进行分析。Glish和Burinsky审查几个串联女士变体。³

你可以阅读更多关于女士的其他主要步骤过程遵循下面的链接文章电离离子源和探测器。

引用

1。Nunez J, Renslow R,悬崖JB,安德顿CR。NanoSIMS生物应用程序:当前实践和分析。Biointerphases。2018;13 (3):03 b301。doi:10.1116/1.4993628

2。岛L,霍夫曼AE,基米基也提出达拉斯B, et al。使用Orbitrap质谱分析来评估单个化合物同位素组成的混合物。Int J质量范围。2020;457:116410。doi:10.1016 / j.ijms.2020.116410

3所示。Glish GL, Burinsky DJ。混合质谱仪串联质谱分析。J是Soc的质量范围。2008;19 (2):161 - 172。doi:10.1016 / j.jasms.2007.11.013