Quadrupol tömegelemző

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. május 26-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

A kvadrupól tömegelemző a tömegspektrométer tömegelemző készülékeinek egyik fő típusa . Az ilyen tömegelemzővel rendelkező tömegspektrométereket kvadrupóloknak nevezik, amelyek megkülönböztethetők egy kvadrupól (Q) és tripla kvadrupól (QQQ).

A kvadrupól tömeganalizátort az ionok tömeg-töltés arányuk ( m/z ) szerinti elválasztására használják, amelyet viszont a váltakozó elektromos tér által beállított ionmozgási pályák határoznak meg .

Megjelenéstörténet

A tudósok régóta keresik a mágnes alternatíváját tömegelemzőként . 1953- ban Wolfgang Paul , aki később 1989-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat, leírta az első kvadrupól analizátorral felszerelt műszert. A kvadrupól tömegelemzők megalkotása forradalommá vált a tömegspektrometriában. A mágneses tömegelemzőknél nagy feszültség (több ezer volt) alkalmazásra van szükség, míg a négypólusúaknál nem, és ez egyszerűsíti a tervezésüket, a vákuumrész kisebb mérete pedig a vákuumgeneráló rendszert . A tömegspektrométerek kisebbek, könnyebben kezelhetőek, és ami a legfontosabb, sokkal olcsóbbak lettek, ami sok ezer felhasználó előtt nyitotta meg ennek az elemzési módszernek a lehetőségét. A kvadrupólusok hátránya az alacsony felbontás és a maximálisan kimutatható tömeg alacsony határa (m/z~4000). A modern tömegelemzők azonban lehetővé teszik az ionok m/z~300 arányú kimutatását.

Hogyan működik

A kvadrupólus négy párhuzamos és szimmetrikusan elrendezett monopólusból (kerek elektródából) áll. Az állandó és a nagyfrekvenciás feszültség bizonyos kombinációja az elektródákra páronként ellentétes polaritású ( , ahol az egyenáram feszültsége, a rádiófrekvenciás komponens). $U_{0}=U+V\cos(\omega t)$ $U$ $V\cos(\omega t)$

Kis gyorsítófeszültség (10-20 V) hatására az ionok párhuzamosan repülnek az elektródrudak tengelyeivel. Az elektródák által adott oszcilláló mező hatására az x és y tengelyek mentén elkezdenek oszcillálni . Ebben az esetben a rezgések amplitúdója a mozgás irányának megváltoztatása nélkül nő. Azok az ionok, amelyek amplitúdója eléri a nagy értéket, semlegesítik, amikor az elektródákkal ütköznek. Csak azok az ionok kapnak rögzített amplitúdót, amelyek m/z értékei egy bizonyos aránynak felelnek meg . Ez utóbbi lehetővé teszi számukra, hogy szabadon mozogjanak a kvadrupólumban, és végül észlelhetők legyenek. Így a tömegspektrumot a és értékeinek kölcsönös változásával rögzítjük . $U/V$ $U$ $V$

Tripla kvadrupól

A hármas kvadrupólus a tandem tömegspektrometria elvén működik. Az ionok egy forrásban (APCI, ESI, vESI, a mintaforrás általában gáz- vagy folyadékkromatográf ) képződnek , majd belépnek a vákuumkamrába, és az első kvadrupólusba irányítják, ahol kiszűrik a kérdéses ionokat ("szülő" ionok", "prekurzorionok"). ”, angol anyaionok vagy prekurzorionok). A második kvadrupól argonnal van feltöltve, amikor RF mezőt (egyszerre bizonyos molekulákra rezonáns és nem rezonáns) alkalmazunk, abban az anyaionok ütközési disszociációja léphet fel, ami az úgynevezett „leányionokat” vagy „terméket” eredményezi. ionok”. A leányionok ezután belépnek a harmadik kvadrupólusba, ahol kiszűrik őket, és belépnek a detektorba.

Alkalmazás

A kvadrupól tömegelemzővel ellátott tömegspektrométereket folyadék- és gázkromatográfiával kombinálva széles körben használják kémiai, biotechnológiai, orvosi, ökológiai stb. problémák analitikai megoldásaiban.