Кіріспе

Массалық спектрометрдің түрі

Массалық спектрометрияда төртполюс массалық анализатор (немесе төртполюс массалық сүзгі) – бастапқыда төртполюс массалық спектрометрінде (QMS) қолданылған массалық анализатор болып табылады. Төртполюс – бұл құралдың масса-заряд қатынасы (m/z) бойынша үлгі иондарын іріктеуге жауапты бөлігі. Иондар төртполюсте олардың траекторияларының осцилляциялық электр өрістеріндегі тұрақтылығына сүйене отырып бөлінеді, бұл өрістер таяқшаларға қолданылады. Төртполюс төрт параллель металл таяқшадан тұрады. Әрбір қарама-қарсы таяқ жұбы электрлік жағынан біріктірілген, ал бір жұп таяқ пен екінші жұптың арасына тұрақты токпен смещенный радиожиілік (RF) кернеуі қолданылады. Иондар таяқшалар арасында төртполюс бойымен қозғалады. Кернеудің белгілі бір қатынасы үшін тек белгілі бір масса-заряд қатынасы бар иондар ғана детекторға жетеді: басқа иондардың траекториялары тұрақсыз болады және таяқшалармен соқтығысады. Бұл белгілі бір m/z ионын таңдауға немесе операторға қолданылған кернеуді үздіксіз өзгерту арқылы m/z мәндерінің диапазонын сканерлеуге мүмкіндік береді. Идеалды жағдайда таяқшалар гиперболалық болуы керек, бірақ таяқ диаметрінің арақашықтығына қатысты белгілі бір қатынасы бар цилиндрлі таяқшалар гиперболаға қол жеткізуге оңайрақ жақындырады. Қатынастың шағын өзгерулері де ажыратымдылыққа және шыңның пішініне үлкен әсер етеді. Әртүрлі өндірушілер алдын ала күтілетін қолдану талаптарын ескере отырып, жұмыс сипаттамаларын жақсарту үшін сәл әртүрлі қатынастарды таңдайды. 1980 жылдан бері MAT компаниясы және кейіннен Finnigan Instrument Corporation 0,001 мм механикалық толеранттылықпен жасалған гиперболалық таяқшаларды қолданды, олардың нақты өндіріс процесі компания ішінде құпия сақталды.

Көптік төртполярлар, гибридтер және олардың түрлері

Үш төртполюсті сызықтық қатар үш төртполюсті массалық спектрометр деп аталады. Бірінші (Q1) және үшінші (Q3) төртполюстер массалық сүзгілер ретінде әрекет етеді, ал ортаңғы (q2) төртполюс соқтығысу жасушасы ретінде қолданылады. Бұл соқтығысу жасушасы – Q1-ден таңдалған иондардың соқтығысу арқылы диссоциациялануы үшін Ar, He немесе N2 газын (~10−3 Torr, ~30 eV) пайдаланатын, массалық сүзгісі жоқ, тек RF төртполюс болып табылады. Келесі фрагменттер Q3-ке жіберіледі, онда олар сүзгіленуі немесе толық сканерленуі мүмкін. Бұл процесс тандемдік массалық спектрометрия арқылы құрылымды анықтауда пайдалы фрагменттерді зерттеуге мүмкіндік береді. Мысалы, Q1 белгілі массадағы дәрілік ионды «сүзуге» орнатылуы мүмкін, ол q2-де фрагменттеледі. Үшінші төртполюс (Q3) фрагменттердің интенсивтілігі туралы ақпаратты беру үшін m/z диапазонының барлық бөлігін сканерлеуге орнатылуы мүмкін. Осылайша бастапқы ионның құрылымын анықтауға болады. Үш төртполюс құрылымын алғаш рет Австралиядағы Ла Тробе университетінің Джим Моррисон газ фазасындағы иондардың фотодиссоциациясын зерттеу мақсатында жасады. Бірінші үш төртполюсті массалық спектрометрді Мичиган мемлекеттік университетінде 1970-ші жылдардың соңында Кристи Энке және аспирант Ричард Йост әзірледі. Төртполюстер гибридті массалық спектрометрлерде қолданылуы мүмкін. Мысалы, секторлық құралды соқтығысу төртполюсімен және төртполюсті массалық анализатормен біріктіріп, гибридті құрал жасауға болады. Уақыт бойынша ұшу кезінде массаны таңдау үшін төртполюс және соқтығысу төртполюсін пайдаланатын гибридтік құрал төртполюстік ұшу уақыты массалық спектрометрі (QTOF MS) деп аталады. Төртполюстік-төртполюстік ұшу уақыты (QqTOF) конфигурациялары да мүмкін және әсіресе пептидтер мен басқа да ірі биологиялық полимерлердің массалық спектрометриясында қолданылады. Төртполюстік массалық анализатордың бір түрі – монополь, ол фон Захнмен ойлап табылды және екі электродпен жұмыс істейді, төртполюстік өрістің төрттен бір бөлігін тудырады. Онда бір дөңгелек және бір V тәрізді электрод бар. Дегенмен, оның өнімділігі төртполюстік массалық анализатордан төмен. Төртполюстік массалық анализатордың өнімділігін арттыру үшін құралға магнит өрісі қолданылғанда жақсартулар байқалды. Әр түрлі бағыттарда қолданылатын магнит өрісі үшін ажыратымдылық пен сезімталдық айтарлықтай жақсарғаны туралы хабарланды.

Қолданбалар

Бұл массалық спектрометрлер қызығушылық тудыратын нақты иондар зерттелетін жағдайларда өте жақсы жұмыс істейді, себебі олар ұзақ уақыт бойы бір ионға қадағалай алады. Мұның пайдалы болатын жерлерінің бірі – сұйық хроматография-массалық спектрометрия немесе газ хроматография-массалық спектрометрия, онда олар өте жоғары селективті детекторылар болып табылады. Төртполюс приборлары көбінесе қолжетімді бағада болады және көп мақсатты құрал ретінде жақсы жұмыс істейді. Электрондық соққымен иондаушысы бар бір төртполюс массалық спектрометрі қалдық газ анализаторларында, нақты уақыт газ анализаторларында, плазма диагностикасында және SIMS беттік талдау жүйелерінде жеке анализатор ретінде қолданылады.