Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Массалық спектрометрияда Orbitrap - иондық тұзақ массалық анализаторы, ол сыртқы баррельді электрод сияқты және иондарды орбиталық қозғалыста тұтқындап тұратын электрод сияқты коаксиалды ішкі шпиндельді құрайды. Тұтқынға түскен иондардан алынған бейне ағыны, алдымен, фориерлік трансформациясын пайдалану арқылы массалық спектрге айналдырылады.
In mass spectrometry, Orbitrap is an ion trap mass analyzer consisting of an outer barrel like electrode and a coaxial inner spindle like electrode that traps ions in an orbital motion around the spindle. The image current from the trapped ions is detected and converted to a mass spectrum by first using the Fourier transform of time domain of the harmonic to create a frequency signal which is converted to mass.
Тұзаққа түсіру
Орбитрапта иондар тұтқындалады, өйткені олардың ішкі электродқа электростаттық тартылуы олардың инерциясымен теңдестіріледі. Осылайша иондар эллипстік траекторияда ішкі электродтың айналасында айналады. Сонымен қатар, иондар орталық электродтың осьінде алға-артқа қозғалады, сондықтан олардың кеңістіктегі траекториялары спиральді тәрізді. Квадро логарифмикалық потенциалдың қасиеттері мен ондағы сілтемелерге байланысты. Алайда, егер иондық пакеттерді осьтік потенциалдың ең төменгі деңгейінен (бұл екі электродтың ең қалың бөлігіне сәйкес келеді) алыс инъекцияласа, бұл олардың осьтік тербелістерін автоматты түрде бастайды, бұл кез келген қосымша қозудың қажеттілігін жояды. Сонымен қатар, қосымша қозудың болмауы детекторлық электроника ионды инъекциялау үшін қажетті кернеудің жоғарылауынан қалпына келген кезде детекциялау процесін бастауға мүмкіндік береді.
In the Orbitrap, ions are trapped because their electrostatic attraction to the inner electrode is balanced by their inertia. Thus, ions cycle around the inner electrode on elliptical trajectories. In addition, the ions also move back and forth along the axis of the central electrode so that their trajectories in space resemble helices. Due to the properties of the quadro logarithmic potential, and references therein. However, if ion packets are injected away from the minimum of the axial potential (which corresponds to the thickest part of either electrode), this automatically initiates their axial oscillations, eliminating the need for any additional excitation. Furthermore, the absence of additional excitation allows the detection process to start as soon as the detection electronics recover from the voltage ramp needed for ion injection.
Анықтау
Иондар сақиналарының осьтік тербелістері сыртқы электродқа индукцияланған олардың бейнелі тогы арқылы анықталады, ол дифференциалдық күшейткішке қосылған екі симметриялық қабылдау сенсорларына бөлінеді. Фурье трансформациясындағы иондық циклотрондық резонанстық массалық спектрометрияда (FTICR MS) қолданылатынға ұқсас тәсілмен деректерді өңдеу арқылы тұзақты массалық анализатор ретінде пайдалануға болады. FTICR MS-тегі сияқты, барлық иондар белгілі бір уақыт аралығында бір мезгілде анықталады және өрістің күшін арттыру немесе анықтау кезеңін арттыру арқылы ажырату қабілетін жақсартуға болады. Orbitrap FTICR MS-ден магнит өрісінің болмауымен ерекшеленеді, сондықтан m/z өсуімен ажырату қуатының төмендеуі едәуір баяу болады.
Axial oscillations of ion rings are detected by their image current induced on the outer electrode which is split into two symmetrical pick up sensors connected to a differential amplifier. By processing data in a manner similar to that used in Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR MS), the trap can be used as a mass analyzer. Like in FTICR MS, all the ions are detected simultaneously over some given period of time and resolution can be improved by increasing the strength of the field or by increasing the detection period. The Orbitrap differs from FTICR MS by the absence of a magnetic field and hence has a significantly slower decrease of resolving power with increasing m/z.
Нұсқалар
Қазіргі уақытта Orbitrap анализаторы екі нұсқада бар: стандартты тұзақ және компактті жоғары өрістік тұзақ. Қолданудағы тұзақтарда сыртқы электродты виртуалды жерге ұстап, ішкі электродқа 3,5 немесе 5 кВ кернеу қолданылады. Нәтижесінде 400 м/ц-те ажырату қуаты мен 768 мс анықтау уақыты стандартты тұзақ үшін 60 000-нан 3,5 кВ-ға дейін, ал 5 кВ-ға жоғары өрістегі тұзақ үшін 280 000-ға дейін және FT өңдеуді жетілдіре алады. FTICR MS-тегі сияқты Orbitrap шешуші қуаты иондардың гармоникалық тербелістерінің санына пропорционалды; нәтижесінде шешуші қуаты m/z квадрат түбіріне кері пропорционалды және алу уақытына пропорционалды. Мысалы, жоғарыда көрсетілген мәндер 100 м/с үшін екі есеге, ал 1600 м/с үшін екі есеге азаяды. 96 мс ең қысқа транзитер үшін бұл мәндер 8 есе азаяды, ал 3 секундтық транзитерлерде 1,000,000-ден асатын шешімділік күші көрсетілді. Orbitrap анализаторы сызықтық ион тұтқынына (LTQ Orbitrap аспаптар отбасы), төртполярлы массалық сүзгіге (Q Exactive отбасы) немесе тікелей ион көзіне (Exactive аспап, барлығы Thermo Fisher Scientific сатты). Сонымен қатар, C тұзаққа жоғары энергиялы соқтығысу жасушасын қоса алады, оның артында электронды трансферт диссоциациясы қосылады. Бұл аспаптардың көпшілігі атмосфералық қысымды ион көздеріне ие, бірақ аралық қысымды MALDI көзін де пайдалануға болады (MALDI LTQ Orbitrap). Бұл аспаптардың барлығы жоғары массалық дәлдікті (сыртқы калибратормен <23 ppm және ішкі калибратормен <12 ppm), жоғары ажырату қуатын (m/z 400-де 240 000-ға дейін), жоғары динамикалық диапазонды және жоғары сезімталдықты қамтамасыз етеді. және сондай-ақ биологияның массалық спектрометриясында, мысалы, метаболизм, метаболомика, экологиялық, азық-түлік және қауіпсіздік талдауларында қолданылады. Олардың көпшілігі сұйық хроматографиялық бөліну, екінші иондық және қоршаған ортаны иондау әдістерімен байланысады. Олар сонымен қатар изотоптық алмастырылған молекулалық түрлердің молекулалық құрылымын анықтау үшін пайдаланылды.
Currently the Orbitrap analyzer exists in two variants: a standard trap and a compact high field trap. In practical traps, the outer electrode is sustained at virtual ground and a voltage of 3.5 or 5 kV is applied to the inner electrode only. As a result, the resolving power at m/z 400 and 768 ms detection time can range from 60,000 for a standard trap at 3.5 kV to 280,000 for a high field trap at 5 kV and with enhanced FT processing. Like in FTICR MS the Orbitrap resolving power is proportional to the number of harmonic oscillations of the ions; as a result, the resolving power is inversely proportional to the square root of m/z and proportional to acquisition time. For example, the values above would double for m/z 100 and halve for m/z 1600. For the shortest transient of 96 ms these values would be reduced by 8 times, whereas a resolving power in excess of 1,000,000 has been demonstrated in 3 second transients. The Orbitrap analyzer can be interfaced to a linear ion trap (LTQ Orbitrap family of instruments), quadrupole mass filter (Q Exactive family) or directly to an ion source (Exactive instrument, all marketed by Thermo Fisher Scientific). In addition, a higher energy collision cell can be appended to the C trap, with the further addition of electron transfer dissociation at its back. Most of these instruments have atmospheric pressure ion sources though an intermediate pressure MALDI source can also be used (MALDI LTQ Orbitrap). All of these instruments provide a high mass accuracy (<2–3 ppm with external calibrant and <1–2 ppm with internal), a high resolving power (up to 240,000 at m/z 400), a high dynamic range and high sensitivity. and are also used in life science mass spectrometry such as metabolism, metabolomics, environmental, food and safety analysis. Most of them are interfaced to liquid chromatography separations, secondary ion and ambient ionization methods. They have also been used to determine molecular structures of isotopically substituted molecular species.