Repülési idő tömegelemző

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. október 25-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .

A repülési idő tömegelemző a tömegelemzők legegyszerűbb típusa .

A repülési idő tömegelemzőjében az ionok kirepülnek a forrásból és belépnek a repülési csőbe, ahol nincs elektromos tér (mezőmentes rés). Egy bizonyos d távolság megtétele után az ionokat egy lapos vagy majdnem lapos rögzítési felületű iondetektor regisztrálja. Az 1950-1970-es években velencei vak szekunder elektronsokszorozót használtak iondetektorként, később kombinált detektort használtak, két, esetenként három egymás után elrendezett mikrocsatorna lemez (MCP) felhasználásával.

A repülési idő tömegelemző fizikai elve az, hogy az U potenciálkülönbség az ionforrásban lévő ionokat v sebességre gyorsítja az egyenlet szerint:

\frac{mv^2}{2} = zU.

Az ionforrás és az iondetektor közötti mező nélküli rés meghatározott hosszúsága esetén az ion repülési ideje

t={\frac {d}{v))

akkor

$\frac{m}{z} = t^2 \frac{2U}{d^2}.$

A repülési idő tömeganalizátor egy impulzusos tömegelemző, vagyis az ionok nem folyamatosan áramlanak az ionforrásból a repülési idő részébe, hanem részletekben, bizonyos időközönként. Az ilyen tömeganalizátorok kompatibilisek a mátrix-asszisztált lézerdeszorpciós ionizációval (MALDI), mivel ennél az ionizációs módszernél az ionok szintén nem folyamatosan, hanem minden lézerimpulzussal képződnek .

A repülési idő tömegelemzők előnyei közé tartozik a detektált iontömeg magas felső küszöbértéke (1,5 millió m/z DNS-ionok tömegét regisztrálták ), aminek csak az a tény szab határt, hogy az érzékelő érzékenysége jelentősen csökken. iondetektor (általában ez két egymáshoz közel elhelyezkedő mikrocsatorna lemez - ilyen sémára a "chevron" rövidítés) lassan (sebesség <20000 m/s) repülő ionok regisztrálásakor. A modern műszereken a jellemző érzékenységi küszöb 50 000-100 000 m/z . A repülési idő tömegelemzőjének ötlete Stevenshez tartozik, aki 1948 -ban javasolta az eszköz tervezését [1] . Az első analizátort Willey és a McLaren írta le és építette meg 1955 -ben . Az első eszközök hátránya, hogy a gázfázisban ionizált molekulák ionjait elektromos tér rövid impulzusával felgyorsították és egyenes vonalban repültek a detektorhoz, az ionsebességek kezdeti Boltzmann-eloszlása miatti alacsony felbontásuk volt . . A modern repülési idő tömegspektrométerekben a gázfázisban vagy a felszínen képződő ionokat elektromos térimpulzus gyorsítja fel, amelynek keletkezési idejét az ionizáló impulzus végéhez képest mikroszekundum töredékekkel késleltetik, és a gyorsító impulzus addig tart, amíg az összes ion ki nem repül az ionforrásból. Ezenkívül az iontükörben további fókuszálás történhet. A fókuszálás nagymértékben megnövelte a repülési idő tömegelemzők felbontását, lehetővé téve számukra, hogy versenyezzenek a mágneses tömegelemzőkkel .

Alikhanov röviden megemlítette az iontükör alkalmazásának lehetőségét az azonos ekvipotenciális síkból bizonyos átlagos kezdeti sebességgel kirepülő, de ugyanakkor a kezdeti sebességek szétterjedésével járó töltött részecskék repülési idő szerinti fókuszálására. repülés közbeni tömegelemzők az 1950-es évek végén. Az 1960-as évek végén Mamyrin laboratóriuma ( Ioffe Physical-Technical Institute , Leningrád) kidolgozta a két lassító réssel rendelkező iontükrök elméletét. 1969-ben a világon először Mamyrin laboratóriumában mutatták be a repülési időre fókuszáló tömegspektrométer és a gázfázisban lévő ionok kimutatására szolgáló iontükör működését. 1989-1993-ban Moskovets ( Moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet , Dolgoprudny; Spektroszkópiai Intézet, Troick) kiszámította az iontükrök paramétereit sok hézaggal rendelkező esetekre, és megmutatta az egyidejű geometriai és repülési idő szerinti fókuszálás lehetőségét két- dimenziós tükrök (macskaszem típusú). 1996-2000-ben Kovtun (Moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet, Dolgoprudny; és Johns Hopkins Egyetem , Baltimore) kidolgozta a repülési időre fókuszálás elméletét, amely figyelembe vette a tömeghatást, hogy nagyobb felbontást érjen el a teljes tartományban. felvett miséket.

A tandem TOF tömegspektrométer működési elvét a fragmentált ionok további gyorsításával először 1998-ban írták le egy amerikai szabadalomban. A 2000-es években többféle, MALDI ionforrással működő tandem TOF tömegspektrométer jelent meg a piacon.

Kurnosenko (Moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet, Dolgoprudny) javasolta a repülési idő fókuszálását tandem tömegspektrométerekhez, amelyek összetett alakú elektromos impulzusokat használtak, és amelyek lehetővé tették a másodlagos (fragmentált) ionok fókuszálásának jelentős javítását. és Moskovets (Northeastern University, Moszkva). . Boston) 2009-ben.

Jegyzetek

↑ MM Wolff, W.E. Stephens. Impulzusos tömegspektrométer idődiszperzióval // Tudományos műszerek áttekintése. — 1953-08. — Vol. 24 , iss. 8 . — P. 616–617 . - ISSN 1089-7623 0034-6748, 1089-7623 . - doi : 10.1063/1.1770801 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 19.