Введение
В массовой спектрометрии, Orbitrap - это ионный массовой анализатор, состоящий из внешнего ствола, как электрод, и коаксиального внутреннего шпинделя, как электрод, который захватывает ионы в орбитальном движении вокруг шпинделя. Образный ток от захваченных ионов обнаруживается и преобразуется в массовый спектр, сначала используя преобразование Фурье временной области гармоники для создания частотного сигнала, который преобразуется в массу.
Ловушки
В орбитрапе ионы задерживаются, потому что их электростатическое притяжение к внутреннему электроду уравновешивается их инерцией. Таким образом, ионы вращаются вокруг внутреннего электрода по эллиптическим траекториям. Кроме того, ионы также двигаются вперед и назад по оси центрального электрода, так что их траектории в пространстве напоминают спирали. Из-за свойств логарифмического потенциала quadro и ссылок в нем. Однако, если ионные пакеты вводятся далеко от минимума осевого потенциала (который соответствует самой толстой части любого электрода), это автоматически инициирует их осевые колебания, устраняя необходимость в каком-либо дополнительном возбуждении. Кроме того, отсутствие дополнительного возбуждения позволяет начать процесс обнаружения, как только детекционная электроника восстановится после перехода напряжения, необходимого для ионного впрыска.
Обнаружение
Осевые колебания ионных колец обнаруживаются их изображением, индуцированным на внешнем электроде, который разделен на два симметричных датчика, подключенных к дифференциальному усилителю. Обработка данных аналогична тому, что используется в фориевой трансформации ионной циклотроновой резонансной масс-спектрометрии (FTICR MS), ловушка может использоваться в качестве анализатора массы. Как и в FTICR MS, все ионы обнаруживаются одновременно в течение определенного периода времени, и разрешение может быть улучшено за счет увеличения силы поля или увеличения периода обнаружения. Orbitrap отличается от FTICR MS отсутствием магнитного поля и, следовательно, имеет значительно более медленное снижение мощности разрешения с увеличением m / z.
Варианты
В настоящее время анализатор Orbitrap существует в двух вариантах: стандартная ловушка и компактная ловушка высокого поля. В практических ловушках внешний электрод удерживается на виртуальном заземлении, и напряжение в 3,5 или 5 кВ подается только на внутренний электрод. В результате, мощность разрешения при 400 м/ц и 768 мс времени обнаружения может варьироваться от 60 000 для стандартной ловушки при 3,5 кВ до 280 000 для ловушки высокого поля при 5 кВ и с расширенной обработкой FT. Как и в FTICR MS, разрешающая мощность Orbitrap пропорциональна количеству гармонических колебаний ионов; в результате разрешающая мощность обратно пропорциональна квадратному корню m/z и пропорциональна времени аккумулирования. Например, вышеуказанные значения удвоятся для m/z 100 и уменьшатся вдвое для m/z 1600. Для самого короткого транзиента в 96 мс эти значения будут уменьшены в 8 раз, тогда как сила разрешения более 1 000 000 была продемонстрирована в 3 секунды. Анализатор Orbitrap может быть подключен к линейной ионной ловушке (семейство приборов LTQ Orbitrap), к квадропольному массовому фильтру (семейство Q Exactive) или непосредственно к источнику ионов (прибор Exactive, все продаются Thermo Fisher Scientific). Кроме того, к C-ловушке может быть присоединена ячейка с высокой энергией столкновения с дальнейшим добавлением диссоциации переноса электронов на ее задней стороне. Большинство из этих приборов имеют источники ионов атмосферного давления, хотя источник MALDI промежуточного давления также может быть использован (MALDI LTQ Orbitrap). Все эти приборы обеспечивают высокую точность массы (<23 ppm при использовании внешнего калибратора и <12 ppm при использовании внутреннего калибратора), высокую разрешение (до 240 000 при 400 м/ц), высокий динамический диапазон и высокую чувствительность. и также используются в биологических науках массовой спектрометрии, таких как метаболизм, метаболомика, экологические, пищевые и анализ безопасности. Большинство из них связаны с методами разделения жидкостной хроматографии, вторичных ионов и методами ионизации окружающей среды. Они также использовались для определения молекулярных структур изотопно замещенных молекулярных видов.