Hmotnostní analyzátory a detektory iont

Transkript

1 Hmotnostní analyzátory a detektory iont

2 Hmotnostní analyzátory

3 Hmotnostní analyzátory Rozdlí ionty v prostoru nebo v ase podle jejich m/z Analyzátory Magnetický analyzátor (MAG) Elektrostatický analyzátor (ESA) Analyzátor doby letu (TOF) Kvadrupolový analyzátor (Q) Iontová past (IT) Analyzátory s Fourierovou transformací Iontový rezonanní cyklotron (FT-IRC-MS) Orbitrap

4 Magnetický analyzátor (MAG,B) Rozdlení v prostoru Zakivování dráhy iont v magnetickém poli Vektor intenzity magnetického pole B je kolmý k vektoru rychlosti iont proudících ze zdroje Zpsoby skenování Posun výstupní štrbiny Zmna akceleraního naptí zdroje Zmna B dnes nejbžnjší Lorentzova síla = odstedivá síla (m/z) 1 > (m/z) 2 m z = 2 2 eb r 2U

5 Elektrostatický analyzátor (ESA,E) r = 2U E U Urychlovací naptí E Intenzita elektrického pole Polomr zakivení je pímo úmrný kinetické energii iontu Ve vztahu nehraje roli m/z dlení podle kinetické energie Silnjší rovnobžné svazky iont jsou zaosteny

6 Sektorové spektrometry s dvojí fokusací Spojení ESA a MAG eší problém disperze kinetické energie iont vstupujících do magnetického sektoru Existují rzné geometrie Rzné úhly jednotlivých sektor Reverzní geometrie BE lze mit MS/MS Kolizní cela mezi B a E Další uspoádání EBE, BEB, EBEB, BEBE

7 Analyzátor doby letu (TOF) zeu = mv 2 2 m z = 2eU t L 2 2 asové rozdlení iont podle m/z - odlišné doby letu Urychlení iont separace v driftové zón detekce Dosažené rozlišení závisí na délce dráhy Výhody Teoreticky neomezený rozsah hmot Ideální pro pulzní ionizaci (spojení s MALDI) Pro každý pulz celé spektrum není teba skenovat

8 TOF s reflektronem Prletová trubice Detektor Iontový zdroj Konstrukce Prstence; potenciál na prstencích definován sérií rezistor Výhody: Zlepšení rozlišení Delší dráha iont Fokusace iont Nevýhody Velké molekuly se na dlouhé dráze rozpadají (nap. proteiny) Reflektron (reflektor) Reflektron (reflektor)

9 Kvadrupólový analyzátor (Q) Pouze ionty o specifické m/z projdou kvadrupólem, ostatní ionty jsou odchýleny Záleží na nastavení stídavé a stejnosmrné složky naptí na tyích Limit maximální hmotnosti 2000 až 4000 Jeden Q neumožuje MS/MS (krom fragmentace ve zdroji)

10 CID v kolizní cele Trojitý kvadrupól Prostední kvadrupól slouží jako kolizní cela Srážky s kolizním plynem fragmentace = kolizn indukovaná disociace (CID) Lze sledovat fragmentaní spektra - Pi skenování ztrácíme ionty + Fragmenty mžeme sledovat v celém rozsahu Prekurzorový ion Fragmentace Produktové ionty

11 Iontová past (IT) Fáze experimentu podle vkládaného naptí Akumulace Skenování rezonanní vypuzování iont Akumulace iont delšías = lepší detekní limit, ale nesmí být peplnna (odpuzování iont navzájem, posun m/z) Skenování U rf na koncové elektrody ionty postupn opouštjí past (od nejnižších po nejvyšší m/z)

12 Iontová past (IT) Možnost MS/MS (CID) (až MS 10, v praxi MS 3 ) Pravidlo 30:70 nestabilita malých iont v MS/MS (i pi fragmentaci) Rozlišení obvykle jednotkové Limit maximální hmotnosti 2000 až D proti 3D iontové pasti Vyšší kapacita Vyšší citlivost, vyšší rozlišení Možnost PQD (neztrácíme dolních 30% rozsahu) Udc Urf + Udc Udc

13 Iontový rezonanní cyklotron s Fourierovou transformací (FT-ICR-MS) Magnetická past Pohyb iont v magnetickém poli po kruhových drahách Excitace na cyklotronovou frekvenci v Be ω = = r m / z Indukní detekce ionty indukují náboj v detekních destikách pi prletu okolo

14 Iontový rezonanní cyklotron s Fourierovou transformací (FT-ICR-MS) Výhody Velmi vysoká pesnost a správnost (cca 1 ppm) Velmi vysoké rozlišení (10 6 ) Vhodné k MS n (CID) Nevýhody Supravodivý magnet vysoká poizovací cena a provozní náklady Vyžaduje vysoké vakuum Omezený dynamický rozsah

15 Orbitrap Elektrostatická past Princip podobný FT-ICR-MS Ionty jsou injektovány do axiáln symetrického elektrostatického pole tvoeného centrální elektrodou a prstencem ionty krouží kolem elektrody Oscilace iont podél osy elektrody jsou detekovány indukní detekce Spektra jsou získána pomocí Fourierovy transformace Detekce iontový zdroj + -

16 Orbitrap Výhody Velmi vysoká pesnost a správnost Velmi vysoké rozlišení ( ) Nepotebuje magnet Nevýhody Nízké provozní a poizovací náklady (oproti ICR) Vyžaduje velmi nízké tlaky

17 Hybridní hmotnostní spektrometry Hmotnostní spektrometry složené z více typ analyzátor - hybridní Q-TOF Možnost MS/MS, možnost mení pesných hmot fragment Q-trap..

18 Speciální pednášky Iontová mobilita - analyzátor :30 h ECD, ETD, IRMPD fragmentaní techniky :00 h

19 Detektory iont

20 Detektory Detekují ionty prošlé analyzátorem Detektory Pímé mení Deskový detektor Faradayv pohár Násobiové V komerních MS pístrojích Elektronásobie Fotonásobie

21 Násobiové detektory I Konverzní elektroda - konverze iont na elektrony Elektronásobi s diskrétními dynodami Série dynod, na konci kolektor Zesílení 10 6 e- U0 Elektronásobi s kontinuální dynodou (channeltron) Sklenná zahnutá trubice s vrstvou PbO uvnit Zesílení 10 6 Kratší životnost, ale levnjší

22 Násobiové detektory II Mikrokanálová destika (MCP) Velké množství chaneltron vedle sebe (vrstva PbO) Orientovány šikmo Zesílení 10 3 Dva detoktory za sebou zesílení 10 6 Pro TOF Detektor s fotonásobiem Zaazeno pokovené scintilaní okénko po dopadu elektronu emise foton - detekce fotonásobiem Vtší životnost než elektronásobie Nízký šum

23 Díky za pozornost