Analizor de masă cu rezonanță cu ciclotron ionic cu transformată Fourier

Spectrometrie de masă rezonantă cu transformată Fourier

Analizorul de masă de rezonanță ciclotron cu transformare Fourier (FT/ICR MS, spectrometrie de masă cu transformată Fourier) este un tip de analizor de masă pentru determinarea raportului masă-încărcare din frecvența ciclotronului unui ion într-un câmp magnetic fix.

Istorie

Metoda FT-ICR a fost dezvoltată de Marshall și Komisarov (Alan G. Marshall, Melvin B. Comisarov, Universitatea British Columbia). Prima lucrare a apărut în Chemical Physics Letter în 1974

Fundamente teoretice

Un ion într-un câmp magnetic static și uniform se va mișca ciclic în conformitate cu forța Lorentz . Mișcarea circulară poate fi combinată cu mișcarea axială uniformă pentru a forma o spirală sau cu mișcarea uniformă perpendiculară pe câmp, cum ar fi în prezența unui câmp electric sau gravitațional, pentru a forma un cicloid. Frecvența unghiulară (ω = 2π f ) a acestei mișcări ciclotronului pentru un câmp magnetic dat B este exprimată ca (în sistemul SI ):

$\omega ={\frac {zeB}{m)).$

Unde z este sarcina ionului (numărul algebric), e este sarcina elementară m este masa ionului

Din formula rezultă că un semnal electric cu o frecvență f va rezona cu ionii având un raport masă-încărcare ca:

${\frac {m}{z}}={\frac {eB}{2\pi f)).$

Esența metodei

Ionii sunt ținuți într- o capcană Penning (un câmp magnetic cu electrozi limitatori electric), unde ionii sunt excitați și își măresc raza de mișcare sub acțiunea unui câmp electric oscilant perpendicular pe cel magnetic. Excitația face ca ionii să se miște în „pachete” într-o singură fază. Semnalul este detectat ca o reflectare a curentului pe o pereche de electrozi, cauzată de apropierea unui astfel de „pachet” în timpul mișcării ciclotronului. Spre deosebire de alte metode, nu necesită ciocnirea ionilor cu detectorul - este suficient doar să treci pe lângă el. Semnalul este suma sinusurilor undelor lor. Prin aplicarea transformării Fourier la datele obținute, se poate obține spectrul de masă al ionilor în mișcare.

Opțiuni

Excitarea pulsului - Spectrul de frecvență este o funcție „sinc” (sinc = sin w/w)
Măturarea frecvenței
SWIFT - Transformată Fourier inversă a formei de undă stocată, în care ionii bine aleși sunt accelerați.

Diferențele față de alte analizoare de masă

Nu este nevoie ca ionul să se ciocnească cu detectorul - semnalul este generat atunci când ionul trece în apropierea detectorului;
Masele nu sunt separate prin timp sau spațiu, ci prin frecvență. Toți ionii sunt detectați simultan la intervale de timp prestabilite.

Beneficii

Precizie și rezoluție foarte ridicate

Dezavantaje

Costul ridicat al dispozitivelor și întreținerea
Dimensiuni mari ale instrumentului
Pentru a obține rezoluții ultra-înalte, este necesar să sacrificați viteza de analiză
Scăderea fundamentală a rezoluției cu creșterea ionilor m/z

Aplicație

Urme de impurități
Amestecuri complexe
Macromolecule mari multi-încărcate (de exemplu, proteine)