Lentoajan massaanalysaattori

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 25. lokakuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Lentoaikamassaanalysaattori on yksinkertaisin massa-analysaattorityyppi .

Lentoaikamassaanalysaattorissa ionit lentävät ulos lähteestä ja tulevat lentoputkeen, jossa ei ole sähkökenttää (kenttätön aukko). Tietyn matkan d lentämisen jälkeen ionit rekisteröidään ionidetektorilla, jolla on tasainen tai lähes tasainen tallennuspinta. Vuosina 1950-1970 ionidetektorina käytettiin sokeaa sekundaarielektronikertojaa, myöhemmin yhdistetty ilmaisin, jossa käytettiin kahta tai joskus kolmea peräkkäin järjestettyä mikrokanavalevyä (MCP).

Lentoaikamassaanalysaattorin fysikaalinen periaate on, että potentiaaliero U kiihdyttää ionilähteen ioneja nopeuteen v yhtälön mukaisesti:

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

Kiinteän pituuden kentältä ionilähteestä ionidetektoriin ionin lentoaika

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

sitten

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

Lentoaikamassaanalysaattori on pulssimassaanalysaattori, eli ionit eivät virtaa jatkuvasti ionilähteestä lentoaikaosaan, vaan osissa tietyin aikavälein. Tällaiset massa-analysaattorit ovat yhteensopivia matriisiavusteisen laserdesorptioionisaation (MALDI) kanssa, koska tässä ionisaatiomenetelmässä ioneja ei myöskään muodostu jatkuvasti, vaan jokaisen laserpulssin yhteydessä .

Lentoaikamassaanalysaattoreiden etuja ovat havaitun ionimassan korkea yläkynnys (DNA-ionien massa rekisteröitiin 1,5 miljoonaa m/z ), jota rajoittaa vain se tosiasia, että ionimassan herkkyys on laskenut jyrkästi. ionidetektori (yleensä nämä ovat kaksi lähekkäin olevaa mikrokanavalevyä - sellaiselle kaavalle lyhenne "chevron"), kun rekisteröidään hitaasti (nopeus <20000 m/s) lentäviä ioneja. Nykyaikaisissa instrumenteissa tyypillinen herkkyyskynnys on 50 000-100 000 m/z . Idea lentoaikamassaanalysaattorista kuuluu Stevensille, joka ehdotti laitteen suunnittelua vuonna 1948 [1] . Willey ja McLaren kuvasivat ja rakensivat ensimmäisen analysaattorin vuonna 1955 . Ensimmäisten laitteiden, joissa kaasufaasissa ionisoituneiden molekyylien ioneja kiihdytettiin lyhyellä sähkökentän pulssilla ja jotka lensivät ilmaisimeen suorassa linjassa, haittana oli niiden alhainen resoluutio johtuen ioninopeuksien alkuperäisestä Boltzmann-jakaumasta . . Nykyaikaisissa lentoaikamassaspektrometreissä kaasufaasissa tai pinnalle muodostuneita ioneja kiihdytetään sähkökenttäpulssilla, jonka muodostumisaikaa viivästyy mikrosekunnin murto-osilla suhteessa ionisoivan pulssin päättymisaikaan, ja kiihdytyspulssi jatkuu, kunnes kaikki ionit lentävät ulos ionilähteestä. Lisäksi ionipeilissä voi tapahtua lisätarkennusta. Keskittäminen lisäsi huomattavasti lentoaikamassaanalysaattoreiden resoluutiota, jolloin ne kilpailevat magneettisten massaanalysaattoreiden kanssa .

Mahdollisuuden käyttää ionipeiliä sellaisten varautuneiden hiukkasten lentoajan tarkentamiseen, jotka lentävät ulos samasta ekvipotentiaalitasosta tietyllä keskimääräisellä alkunopeudella ja joilla on samalla alkunopeuksien hajaannus, mainitsi Alikhanov lyhyesti ajassa. lennon massaanalysaattorit 1950-luvun lopulla. 1960-luvun lopulla Mamyrinin laboratorio ( Ioffe Physical-Technical Institute , Leningrad) kehitti teorian ionipeileistä, joissa on kaksi hidastuvaa rakoa. Vuonna 1969 Mamyrinin laboratoriossa esiteltiin ensimmäistä kertaa maailmassa lentoaikatarkennuksella varustetun massaspektrometrin ja kaasufaasissa olevien ionien havaitsemiseen tarkoitetun ionipeilin toiminta. Vuosina 1989-1993 Moskovets ( Moskovan fysiikan ja tekniikan instituutti , Dolgoprudny; Spektroskopian instituutti, Troitsk) laski ionipeilien parametrit tapauksille, joissa oli paljon aukkoja ja osoitti mahdollisuuden samanaikaiseen geometriseen ja lentoaikatarkennukseen kahdelle mittapeilit (kissansilmätyyppisiä). Vuosina 1996-2000 Kovtun (Moskovan fysiikan ja teknologian instituutti, Dolgoprudny; ja Johns Hopkins University , Baltimore) kehittivät teorian lennon aikatarkennuksesta, joka otti huomioon massavaikutuksen korkeamman resoluution saavuttamiseksi koko ajan alueella. tallennettuja massoja.

Tandem-TOF-massaspektrometrin toimintaperiaate pirstoutuneiden ionien lisäkiihdytyksellä kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 1998 yhdysvaltalaisessa patentissa. 2000-luvulla markkinoille ilmestyi useita MALDI-ionilähteillä toimivia tandem-TOF-massaspektrometrityyppejä.

Kurnosenko (Moskovan fysiikan ja teknologian instituutti, Dolgoprudny) ehdotti lentoajan tarkennusta tandemmassaspektrometreille, joissa käytettiin monimutkaisen muotoisia sähköpulsseja ja jotka mahdollistivat merkittävästi sekundääristen (fragmentoituneiden) ionien tarkentamisen. ja Moskovets (Northeastern University, Moskova). . Boston) vuonna 2009.

Muistiinpanot

↑ MM Wolff, W.E. Stephens. Pulssimassaspektrometri aikadispersiolla // Katsaus tieteellisiin instrumentteihin. - 1953-08. — Voi. 24 , iss. 8 . — s. 616–617 . - ISSN 1089-7623 0034-6748, 1089-7623 . - doi : 10.1063/1.1770801 . Arkistoitu alkuperäisestä 19. joulukuuta 2019.