Масс-спектрометр с ионной ловушкой

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Рис 5. Анализатор масс с ловушкой ионов. С помощью различных высокочастотных сигналов, которые прилагаются к кольцевому электроду и концевым заглушкам, все ионы улавливаются в полости и затем последовательно испускаются соответственно величине их отношений m/z.

Динод (от греч. dyn(amis) - сила и (электрод), электрод в фотоэлектронном умножителе, обладающий высоким коэффициентом вторичной электронной эмиссии.

Времяпролетный масс-спектрометр

Времяпролетные - масс-спектрометры отличаются тем, что в них с помощью, например, импульса ионизирующего лазера (рис. 6) или с помощью импульса высокого напряжения в электрическом затворе ионы стартуют в одно и то же время. После прохождения через ускоряющую разность потенциалов V ион с зарядом z, массой m и скоростью v приобретает кинетическую энергию Е:

Для длины пути время пролета t составляет:

Например, для

и V = 100 В мы получаем t = 72 мкс. В этом примере, чтобы различать массы в 1 Да требуется разрешение времени в 3,6 нc. К сожалению, не все ионы стартуют в одно и то же время и не все ионы имеют одну и ту же скорость. Разница в скоростях называется хроматической аберрацией. В простой линейной конструкции ВП-МС из-за хроматической аберрации и различий в стартовом времени очень трудно обеспечить требования, необходимые для высокого разрешения (рис. 6).

Рис. 6. Линейный времяпролетный масс-спектрометр (ВП-МС) с лазерной десорбционной ионизацией на матрице (ЛДИМ). Линейная конфигурация ВП-МС представляет простейший вариант времяпролетной техники. Типичный диапазон масс лежит между 0 и 100 кДа, и типичное разрешение масс составляет 300—200.

Ионизация, транспорт и детекция ионов

Обычными методами ионизации являются электрораспыление (рис. 7), матриксная лазерно-десорбционная ионизация (рис. 6), бомбардировка электронами, бомбардировка ионами и химическая ионизация. Ионы управляются электростатическими линзами и четырехполюсными (квадрупольными) или восьмиполюсными (октопольными) проводниками (рис. 8). За исключением МС-ПФ, Ионные сигналы, исходящие из анализатора масс, обычно регистрируются с помощью вторично-электронного умножителя (ВЭУ) (рис. 9). В МС-ПФ ионы, разогнанные (раскрученные) в циклотроне, Непосредственно регистрируются путем измерения и Фурье-преобразования сигналов напряжения, которое они индуцируют в принимающих (накопительных) электродах.

Рис. 8. Электрораспылительный метод ионизации. Анализируемый раствор доставляется из жидкостного хроматографа или с помощью шприцевого насоса и распыляется через узкий нагретый капилляр в масс-спектрометр. Меёжду капилляром и отверстием в электростатических линзах создается разность потенциалов 200 В - 5 кВ. Ионы образуются вследствие испарения заряженных капель анализируемого раствора в вакууме.

Рис 9. Высокочастотный восьмиполюсный проводник для инжекции ионов в ионную ловушку масс-спектрометра. По сравнению с четырехполюсным (квадрупольным) проводником ионов он обеспечивает более высокую точность наведения.

Рис 10. Вторично-электронный умножитель для масс-спектрометра. Первый динод преобразует поток ионов в поток электронов. Последующие диноды умножают число электронов в 10³ —10⁸ раз. Коэффициент усиления зависит от напряжения между динодами, от их числа и от их композиции. Последний динод присоединен к амперметру (не показан).

Практические применения

Все более возрастает интерес в быстром обнаружении токсичных и нетоксичных биологических материалов, таких как определенные штаммы бактерий, вирусы и белки. Это привело к разработке специализированных портативных масс-спектрометрических детекторов биологических агентов (рис. 11). Чувствительность некоторых из них составляет менее 1 частицы биологического агента в литре воздуха, а время обнаружения не превышает 3 минут.

Другим важным применением МС является обнаружение мутаций в ДНК и секвенирование ДНК (рис. 12), обнаружение мутаций и посттрансляционных модификаций в рекомбинантных белках, диагностика болезней, идентификация белков, контроль качества белковых препаратов, секвенирование пептидов, протеомный анализ

Рис. 11. Масс-спектро-метрический детектор биологи-ческих агентов состоит из импактора (воздухозаборника с сепаратором аэрозольных частиц), пиролизера и масс-спектрометра. Двухстадийный импактор отбирает аэрозольные частицы по размеру в определенном диапазоне, например, 1 -10 мкм. Эти частицы затем расщепляются пиро-изом и анализируются в ионной ловушке масс-спектрометра.

Рис. 12. Масс-спектрограмма барстара, 89-членного ингибитора рибонуклеазы барназы.

Рис 13. Обнаружение биологической контаминации и дифференциация между различными биологическими агентами с помощью масс-спектрометрии пиролизатов с отношением m/z в диапазоне 50-200.

Контрольные вопросы:

1. Метод масс-спектрометрии. Принцип работы и схема масс-спектрометров.

2. Секторный масс-спектрометр.

3. Квадрупольный масс-спектрометр.

4. Масс-спектрометр с ионной ловушкой.

5. Времяпролетный масс-спектрометр.

6. Ионизация, транспорт и детекция ионов.

7.Практические применения.

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1118; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!