Государственная фармакопея Республики Беларусь -
Скачать (прямая ссылка):
m / z
B 2 r 2
2V
Для накопления и измерения различных ионов, образовавшихся в источнике, могут быть использованы два типа сканирования: изменение B при постоянной величине V или изменение V при постоянной величине B. За магнитным анализатором обычно следует электрический сектор, который действует как фильтр кинетической энергии и позволяет заметно увеличить разрешение прибора. Максимальное разрешение такого прибора (двойной сектор) изменяется от 10000 до 150000 и в большинстве случаев позволяет достаточно точно оценить величину отношений m/z для определения элементного состава соответствующих ионов. Для однозарядных ионов массовый диапазон равен от 2000 до 15000 Да. Некоторые ионы могут разрушаться спонтанно (метастабильные переходы) или при столкновении с газом (диссоциация, активированная столкновением (CAD)) в областях между ионным источником и детектором, где отсутствует поле. Исследование этих процессов разрушения очень полезно для определения структуры и характеристики определённого соединения, входящего в состав смеси, и делает возможным использование тандемной масс-спектрометрии. В зависимости от места, в котором протекают процессы разрешения, известно много методик, которые могут быть использованы для этого:
- режим дочернего иона (определение состава ионов, образовавшихся при разрушении определённого родительского иона): B/E = константа, MIKES (Mass-analysed Ion Kinetic Energy Spectroscopy),
- режим родительского иона (определение всех ионов, образовавшихся при разрушении иона с определённым отношением m/z): B2/E = константа,
- режим нейтральных частиц (определение всех ионов, которые теряют идентичные фрагменты):
B/E(1 - E/E0)1/2 = константа, где E0 базовый потенциал электрического сектора.
Квадрупольные анализаторы. Анализатор состоит из четырёх параллельных металлических стержней, имеющих цилиндрическое или гиперболическое поперечное сечение. Они расположены симметрично по отношению к траектории движения ионов; пары противоположных стержней присоединены к электрическому источнику. Потенциалы двух пар стержней противоположны. Они состоят из постоянного и изменяющегося компонентов. Ионы, образовавшиеся в ионном источнике, пропускаются и разделяются вследствие изменения потенциалов, приложенных к стержням, причём отношение постоянного потенциала к переменному должно оставаться неизменным. Квадрупольные анализаторы обычно имеют массовый диапазон от 1 атомной единицы массы до 2000 атомных единиц массы., хотя в некоторых случаях он может достигать 4000 атомных единиц массы. Несмотря на то, что такие анализаторы имеют меньшее разрешение, чем магнитные, они позволяют получать моноизотопный профиль однозарядных ионов, полученных во всём массовом диапазоне. Для получения спектров можно использовать три квадруполя, соединённых друг с другом, Qi, Q2, Q3 (Q2 служит ионизационной камерой, и в действительности не является анализатором; чаще всего в качестве ионизирующего газа применяют аргон).
Наиболее часто используемыми режимами сканирования являются:
- режим дочернего иона: Q1 выбирает m/z ион, фрагменты которого, полученные при ионизации в квадруполе Q2, анализируются квадруполем Q3,
- режим родительского иона: Q3 пропускает ионы только с определённым соотношением m/z, в то время как Q1 сканирует определённый массовый диапазон. Детектируются только ионы, при разрушении которых образуется ион, отбираемый квадруполем Q3.
- режим нейтральных частиц: Q1 и Q3 сканируют определённый массовый диапазон, но в интервале, соответствующем фрагментам, которые теряет определённое вещество или группа веществ.
Для получения спектров возможно сочетание квадрупольных анализаторов с магнитными или электростатическими, такие приборы называют гибридными масс-спектрометрами.
Ионные ловушки. Данные анализаторы имеют такой же принцип работы, что и квадрупольные, но в них используются трёхмерные электрические поля. Анализаторы такого типа позволяют получать спектры ионов нескольких генераций (MSn).
Циклотронно-резонансные масс-анализаторы. Ионы, образовавшиеся в ячейке и подвергнутые действию интенсивного магнитного поля, движутся по круговым траекториям с частотами, которые могут быть непосредственно связаны с величинами отношений m/z для этих ионов при помощи преобразования Фурье. Данное явление называется ионно-циклотронным резонансом. Анализаторы такого типа состоят из сверхпроводящих магнитов и обладают очень высокой разрешающей способностью (до 1000000 и выше), а также позволяют получать MSn спектры. Их недостатком является необходимость использования очень глубокого вакуума (порядка 10-7 Па).
Времяпролётные анализаторы. Ионы, образовавшиеся в ионном источнике, ускоряются потенциалом величиной от 10 кВ до 20 кВ. Они проходят через анализатор, состоящий из бесполевой трубы длиной от 25 см до 1,5 м, обычно называемой пролётной трубой.
Время (t), за которое ион достигает детектора, пропорционально квадратному корню из отношения m/z. Теоретически массовый диапазон для такого анализатора бесконечен. Практически он определяется методом ионизации или десорбции. Времяпролётные анализаторы используются, главным образом, для высокомолекулярных соединений (вплоть до нескольких сотен тысяч дальтон). Данный способ ионизации обладает очень высокой чувствительностью (достаточно несколько пикомолей вещества). Точность измерений и разрешение таких приборов могут быть значительно улучшены при использовании электростатического зеркала (рефлектрона).
