Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Массалық спектрометрдің түрі
Type of mass spectrometer
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.
In mass spectrometry, the quadrupole mass analyzer (or quadrupole mass filter) is a type of mass analyzer originally conceived In a quadrupole mass spectrometer (QMS) the quadrupole is the mass analyzer – the component of the instrument responsible for selecting sample ions based on their mass to charge ratio (m/z). Ions are separated in a quadrupole based on the stability of their trajectories in the oscillating electric fields that are applied to the rods.]] The quadrupole consists of four parallel metal rods. Each opposing rod pair is connected together electrically, and a radio frequency (RF) voltage with a DC offset voltage is applied between one pair of rods and the other. Ions travel down the quadrupole between the rods. Only ions of a certain mass to charge ratio will reach the detector for a given ratio of voltages: other ions have unstable trajectories and will collide with the rods. This permits selection of an ion with a particular m/z or allows the operator to scan for a range of m/z values by continuously varying the applied voltage. Ideally, the rods are hyperbolic, however cylindrical rods with a specific ratio of rod diameter to spacing provide an easier to manufacture adequate approximation to hyperbolas. Small variations in the ratio have large effects on resolution and peak shape. Different manufacturers choose slightly different ratios to fine tune operating characteristics in context of anticipated application requirements. Since the 1980s, the MAT company and subsequently Finnigan Instrument Corporation used hyperbolic rods produced with a mechanical tolerance of 0.001 mm, whose exact production process was a well kept secret within the company.
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.
A linear series of three quadrupoles is known as a triple quadrupole mass spectrometer. The first (Q1) and third (Q3) quadrupoles act as mass filters, and the middle (q2) quadrupole is employed as a collision cell. This collision cell is an RF only quadrupole (non mass filtering) using Ar, He, or N2 gas (~10−3 Torr, ~30 eV) for collision induced dissociation of selected parent ion(s) from Q1. Subsequent fragments are passed through to Q3 where they may be filtered or fully scanned. This process allows for the study of fragments that are useful in structural elucidation by tandem mass spectrometry. For example, the Q1 may be set to 'filter' for a drug ion of known mass, which is fragmented in q2. The third quadrupole (Q3) can then be set to scan the entire m/z range, giving information on the intensities of the fragments. Thus, the structure of the original ion can be deduced. The arrangement of three quadrupoles was first developed by Jim Morrison of La Trobe University in Australia for the purpose of studying the photodissociation of gas phase ions. The first triple quadrupole mass spectrometer was developed at Michigan State University by Christie Enke and graduate student Richard Yost in the late 1970s. Quadrupoles can be used in hybrid mass spectrometers. For example, a sector instrument can be combined with a collision quadrupole and quadrupole mass analyzer to form a hybrid instrument. A mass selecting quadrupole and collision quadrupole with time of flight device as the second mass selection stage is a hybrid known as a quadrupole time of flight mass spectrometer (QTOF MS). Quadrupole quadrupole time of flight (QqTOF) configurations are also possible and used especially the mass spectrometry of peptides and other large biological polymers. A variant of the quadrupole mass analyzer called the monopole was invented by von Zahn which operates with two electrodes and generates one quarter of the quadrupole field. It has one circular electrode and one V shaped electrode. The performance is, however, lower than that of a quadrupole mass analyzer. An enhancement to the performance of the quadrupole mass analyzer has been demonstrated to occur when a magnetic field is applied to the instrument. Manifold improvements in resolution and sensitivity have been reported for a magnetic field applied in various orientations to a QMS.
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.
These mass spectrometers excel at applications where particular ions of interest are being studied because they can stay tuned on a single ion for extended periods of time. One place where this is useful is in liquid chromatography mass spectrometry or gas chromatography mass spectrometry where they serve as exceptionally high specificity detectors. Quadrupole instruments are often reasonably priced and make good multi purpose instruments. A single quadrupole mass spectrometer with an electron impact ionizer is used as a standalone analyzer in residual gas analyzers, real time gas analyzers, plasma diagnostics and SIMS surface analysis systems.