Analizor de masă cvadrupol

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 26 mai 2021; verificările necesită 2 modificări .

Un analizor de masă cu patru poli este unul dintre principalele tipuri de analizoare de masă ale unui spectrometru de masă. Spectrometrele de masă cu un astfel de analizor de masă sunt numite cvadrupol, care se disting drept cvadrupol unic (Q) și cvadrupol triplu (QQQ).

Analizorul de masă cu patru poli este utilizat pentru a separa ionii în funcție de raportul lor masă-încărcare ( m/z ), care, la rândul său, este determinat de traiectoriile de mișcare a ionilor stabilite de câmpul electric alternativ .

Istoricul aspectului

Oamenii de știință caută de multă vreme o alternativă la magnet ca analizor de masă . În 1953 , Wolfgang Paul , care mai târziu a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1989, a descris primul instrument cu un analizor cvadrupol. Crearea analizoarelor de masă cu patru poli a devenit o revoluție în spectrometria de masă. Analizoarele magnetice de masă necesită utilizarea unor tensiuni înalte (mii de volți), în timp ce cele cu patru poli nu, iar acest lucru le simplifică proiectarea, dimensiunea mai mică a părții de vid simplifică sistemul de generare a vidului . Spectrometrele de masă au devenit mai mici, mai ușor de operat și, cel mai important, mult mai ieftine, ceea ce a deschis posibilitatea utilizării acestei metode analitice pentru multe mii de utilizatori. Dezavantajele patrupolilor sunt rezoluția scăzută și limita inferioară a masei maxime detectabile (m/z~4000). Cu toate acestea, analizoarele moderne de masă permit detectarea ionilor cu raport m/z~300.

Cum funcționează

Un cvadrupol este format din patru monopoluri paralele și aranjate simetric (electrozi rotunzi). O anumită combinație de tensiune constantă și de înaltă frecvență este aplicată electrozilor în perechi în polaritate opusă ( , unde este tensiunea de curent continuu, este componenta de radiofrecvență). $U_{0}=U+V\cos(\omega t)$ $U$ $V\cos(\omega t)$

Sub acțiunea unei mici tensiuni de accelerare (10–20 V), ionii zboară în paralel cu axele tijelor electrodului. Sub acțiunea câmpului oscilant, dat de electrozi, aceștia încep să oscileze de-a lungul axelor x și y . În acest caz, amplitudinea oscilațiilor crește fără a schimba direcția de mișcare. Ionii ale căror amplitudini ating valori mari sunt neutralizați atunci când se ciocnesc cu electrozii. Doar acei ioni dobândesc o amplitudine fixă, ale căror valori m/z vor corespunde unui anumit raport . Acesta din urmă le permite să se miște liber în patrupol și să fie eventual detectați. Astfel, spectrul de masă este înregistrat prin modificarea reciprocă a valorilor și . $U/V$ $U$ $V$

Triplu cvadrupol

Cvadrupolul triplu funcționează pe principiul spectrometriei de masă în tandem. Ionii se formează într-o sursă (APCI, ESI, vESI, sursa de probă este de obicei un cromatograf în gaz sau lichid ), apoi intră în camera de vid și sunt direcționați către primul patrupol, unde ionii de interes sunt filtrați ("părinte). ioni”, „ioni precursori”). ”, ioni părinte englezi sau ioni precursori). Cel de-al doilea cvadrupol este umplut cu argon, atunci când se aplică un câmp RF (atât rezonant pentru anumite molecule, cât și nerezonant), în el poate avea loc disocierea prin impact a ionilor părinte, rezultând așa-numiții „ioni fii” sau „produs”. ioni”. Ionii fiice intră apoi în al treilea cvadrupol, unde sunt filtrați, și intră în detector.

Aplicație

Spectrometrele de masă cu un analizor de masă cvadrupol, în combinație cu cromatografia lichidă și gazoasă , sunt utilizate pe scară largă în soluțiile analitice la probleme din chimie, biotehnologie, medicină, ecologie etc.