Analizor de masă pentru timpul de zbor

Analizorul de masă al timpului de zbor  este cel mai simplu tip de analizor de masă .

Într-un analizor de masă de timp de zbor, ionii zboară din sursă și intră în tubul de zbor, unde nu există câmp electric (decalaj fără câmp). După o anumită distanță d , ionii sunt înregistrați de un detector de ioni cu o suprafață de înregistrare plană sau aproape plană. În anii 1950-1970 s-a folosit ca detector de ioni un multiplicator de electroni secundar jaluzele venețiane, ulterior s-a folosit un detector combinat, folosind două sau uneori trei plăci cu microcanale (MCP-uri) dispuse succesiv.

Principiul fizic al analizorului de masă de timp de zbor este că diferența de potențial U accelerează ionii din sursa de ioni la o viteză v conform ecuației:

Pentru o lungime fixă ​​a intervalului fără câmp de la sursa de ioni la detectorul de ioni, timpul de zbor ionic

apoi

Analizorul de masă pentru timp de zbor este un analizor de masă în impulsuri, adică ionii nu curg continuu din sursa de ioni în partea de timp de zbor, ci în porțiuni la anumite intervale de timp. Astfel de analizoare de masă sunt compatibile cu ionizarea cu desorbție laser asistată de matrice (MALDI), deoarece în această metodă de ionizare, ionii nu se formează în mod continuu, ci cu fiecare impuls laser .

Avantajele analizoarelor de masă cu timp de zbor includ un prag superior ridicat al masei ionilor detectate (a fost înregistrată masa ionilor ADN de 1,5 milioane m/z ), limitat doar de faptul că scăderea bruscă a sensibilității detector de ioni (de obicei, acestea sunt două plăci cu microcanale apropiate - pentru o astfel de schemă, abrevierea „chevron”) atunci când se înregistrează lent (viteza <20000 m/s) ionii zburători. La instrumentele moderne, pragul tipic de sensibilitate este de 50.000-100.000 m/z . Ideea unui analizor de masă pentru timpul de zbor îi aparține lui Stevens, care a propus proiectarea dispozitivului în 1948 [1] . Primul analizor a fost descris și construit de Willey și McLaren în 1955 . Dezavantajele primelor dispozitive, în care ionii moleculelor ionizate în faza gazoasă au fost accelerați de un impuls scurt al unui câmp electric și au zburat către detector în linie dreaptă, au fost rezoluția lor scăzută datorită distribuției inițiale Boltzmann a vitezelor ionilor. . În spectrometrele de masă moderne cu timp de zbor, ionii formați în faza gazoasă sau la suprafață sunt accelerați de un impuls de câmp electric, al cărui timp de creare este întârziat cu fracțiuni de microsecunde în raport cu timpul de sfârșit al impulsului ionizant, iar pulsul de accelerare continuă până când toți ionii zboară din sursa de ioni. În plus, în oglinda ionică poate apărea o focalizare suplimentară. Focalizarea a crescut foarte mult rezoluția analizoarelor de masă cu timp de zbor, permițându-le să concureze cu analizoarele magnetice de masă .

Posibilitatea de a utiliza o oglindă ionică pentru focalizarea în timp de zbor a particulelor încărcate care zboară din același plan echipotențial cu o anumită viteză inițială medie și, în același timp, au o răspândire a vitezelor inițiale a fost menționată pe scurt de Alikhanov în timp. analizoare de masă din zbor la sfârșitul anilor 1950. La sfârșitul anilor 1960, laboratorul lui Mamyrin ( Institutul Fizico-Tehnic Ioffe , Leningrad) a dezvoltat teoria oglinzilor ionice cu două goluri de decelerare. În 1969, pentru prima dată în lume, în laboratorul lui Mamyrin a fost demonstrată funcționarea unui spectrometru de masă cu focalizare în timp de zbor și a unei oglinzi ionice pentru detectarea ionilor în faza gazoasă. În 1989-1993, Moskovets ( Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova , Dolgoprudny; Institutul de Spectroscopie, Troitsk) a calculat parametrii oglinzilor ionice pentru cazurile cu multe goluri și a arătat posibilitatea focalizării simultane geometrice și pe timp de zbor pentru două oglinzi dimensionale (de tip ochi de pisică). În 1996-2000, Kovtun (Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova, Dolgoprudny; și Universitatea Johns Hopkins , Baltimore) a dezvoltat teoria focalizării timpului de zbor, care a luat în considerare efectul de masă pentru a obține o rezoluție mai mare pe întreaga gamă de mase înregistrate.

Principiul de funcționare a unui spectrometru de masă TOF tandem cu accelerare suplimentară a ionilor fragmentați a fost descris pentru prima dată în 1998 într-un brevet american. În anii 2000 au apărut pe piață mai multe tipuri de spectrometre de masă TOF tandem care funcționează cu surse de ioni MALDI.

Focalizarea în timp de zbor pentru spectrometrele de masă în tandem, care foloseau impulsuri electrice de formă complexă și care a făcut posibilă îmbunătățirea semnificativă a focalizării ionilor secundari (fragmentați), a fost propusă de Kurnosenko (Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova, Dolgoprudny) și Moskovets (Universitatea de Nord-Est, Moscova). . Boston) în 2009.

Note

1. ↑ MM Wolff, W.E. Stephens. Un spectrometru de masă în impulsuri cu dispersie în timp  //  Revizuirea instrumentelor științifice. — 1953-08. — Vol. 24 , iss. 8 . — P. 616–617 . - ISSN 1089-7623 0034-6748, 1089-7623 . - doi : 10.1063/1.1770801 . Arhivat din original pe 19 decembrie 2019.