Doğrusal iyon tuzağı - Linear ion trap

Bir Thermo Finnigan LTQ (doğrusal tuzak dört kutuplu)

doğrusal iyon tuzağı (AYDINLATILMIŞ) bir tür iyon tuzağı kütle spektrometresi. Doğrusal bir iyon tuzağında iyonlar, radyal olarak iki boyutlu bir radyo frekansı (RF) alanı tarafından ve eksenel olarak uç elektrotlara uygulanan durdurma potansiyelleri ile sınırlandırılır. Doğrusal iyon tuzakları, yüksek enjeksiyon verimliliklerine ve yüksek iyon depolama kapasitelerine sahiptir.[1]

Tarih

İlk lineer tuzaklardan biri 1969'da Kilise tarafından inşa edildi.[2] Doğrusal dört kutupları kapalı çember ve yarış pisti geometrilerine büken ve 3O+ ve H+ iyonlar birkaç dakika. Daha önce, Drees ve Paul dairesel bir dört kutuplu tanımladılar.[kaynak belirtilmeli ] Bununla birlikte, iyonları depolamak için değil, bir plazma üretmek ve sınırlamak için kullanıldı. 1989'da Prestage, Dick ve Malecki, iyonların iyon-molekül reaksiyonlarını artırmak için doğrusal dört kutuplu tuzak sisteminde tutulabileceğini ve böylece depolanan iyonların spektroskopisini incelemek için kullanılabileceğini açıkladı.[1]

Nasıl çalışır

Doğrusal iyon tuzağı, iyonları radyal olarak sınırlamak için bir dizi dört kutuplu çubuk kullanır ve iyonları eksenel olarak sınırlamak için uç elektrotlarda statik elektrik potansiyeli kullanır.[3] Doğrusal iyon tuzağı, tuzağın ekseni boyunca iyonlar için bir potansiyel kuyu oluşturarak bir kütle filtresi veya tuzak olarak kullanılabilir.[4] Tutulan iyonların kütlesi, m / z'nin tanımlanan parametreler arasında olması durumunda belirlenebilir.[5]

Doğrusal tuzak tasarımının avantajları, yüksek iyon depolama kapasitesi, yüksek tarama hızı ve yapım kolaylığıdır. Dört kutuplu çubuk hizalaması kritik olmasına rağmen, üretimlerine bir kalite kontrol kısıtlaması eklese de, bu kısıtlama 3D tuzağın işleme gereksinimlerinde ek olarak mevcuttur.[6]

Seçici mod ve tarama modu

İyonlar ya iyon tuzağının içine enjekte edilir ya da içinde oluşturulur. Son pozisyonları iyon tuzağının orta bölümünde muhafaza edilerek uygun RF ve DC voltajlarının uygulanmasıyla sınırlandırılırlar. RF voltajı ayarlanır ve çok frekanslı rezonans ejeksiyon dalga biçimleri, sonraki parçalanma ve kütle analizi için hazırlık aşamasında istenen iyonlar hariç tüm iyonları ortadan kaldırmak için tuzağa uygulanır. İyon tuzağına uygulanan voltajlar, seçilen iyonları stabilize etmek ve uyarılma için hazırlık sırasında çarpışmalı soğumaya izin vermek için ayarlanır.

Seçilen iyonların enerjisi, X ekseninde bulunan iki çubuğun tüm segmentlerine uygulanan ek bir rezonans uyarma voltajının uygulanmasıyla artırılır. Bu enerji artışı, sönümleme gazı ile çarpışmalar nedeniyle seçilen iyonların ayrışmasına neden olur. Oluşan ürün iyonları yakalama alanında tutulur. Bir kütle spektrumu üretmek için tuzağın içeriğini taramak, tuzağın tüm bölümlerine uygulanan RF voltajını doğrusal olarak artırarak ve ek bir rezonans fırlatma voltajı kullanarak gerçekleştirilir. Bu değişiklikler, iyonları kararlılık diyagramının içinden, x-yönünde kararsız hale geldikleri bir konuma sırayla hareket ettirir ve algılama için yakalama alanını terk eder. İyonlar, iyonların ikincil elektron ürettiği iki yüksek voltaj dinoduna hızlandırılır. Bu sinyal daha sonra iki elektron çarpanıyla yükseltilir ve daha sonra analog sinyaller birbirine entegre edilir ve sayısallaştırılır.

Diğer kütle analizörleriyle kombinasyon

Doğrusal iyon tuzakları bağımsız kütle analizörleri olarak kullanılabilir ve 3D Paul iyon tuzakları, TOF kütle spektrometreleri, FTMS ve diğer türden kütle analizörleri gibi diğer kütle analizörleriyle birleştirilebilir.

Doğrusal tuzaklar ve 3B tuzak

3B iyon tuzağı (veya Paul tuzağı) kütle spektrometreleri yaygın olarak kullanılmaktadır ancak sınırlamaları vardır. Kullanan biri gibi sürekli bir kaynakla elektrosprey iyonlaşması (ESI), 3B tuzak diğer iyonları işlerken üretilen iyonlar kullanılmaz, bu nedenle görev döngüsünü sınırlar. Ayrıca, bir 3D iyon tuzağında depolanabilen toplam iyon sayısı, uzay yükü etkileri ile sınırlıdır. Doğrusal bir tuzağı bir 3D tuzakla birleştirmek, bu sınırlamaların üstesinden gelmeye yardımcı olabilir.[1]

Son zamanlarda, Hardman ve Makarov, bir yörünge tuzağı kütle analizörüne enjeksiyon için ESI tarafından oluşturulan iyonları depolamak için doğrusal bir dört kutuplu tuzağın kullanımını tanımladılar. İyonlar, iyon soğutması için dört kutuplu bir iyon kılavuzu olan bir delik ve süzgeçten geçti ve ardından dört kutuplu depolama tuzağına girdiler. Dört kutuplu tuzağın iki çubuk seti vardır; çıkışın yakınındaki kısa çubuklar önyargılıydı, böylece çoğu iyon bu bölgede birikti. Yörünge tuzağı, iyonların çok kısa darbelerle enjekte edilmesini gerektirdiğinden, kilovolt iyon çıkarma potansiyelleri çıkış açıklığına uygulanmıştır. İyonların yörünge tuzağına uçuş süreleri kütleye bağlıydı, ancak belirli bir kütle için iyonlar, 100 nanosaniyeden daha az genişlikte (fwhm) demetler halinde enjekte edildi.

Doğrusal tuzaklar ve TOF

Bir TOF kütle spektrometresi, sürekli bir iyon kaynağıyla birleştirildiğinde düşük görev döngüsüne de sahip olabilir. Bir iyon tuzağını bir TOF kütle analizörüyle birleştirmek, görev döngüsünü iyileştirebilir. Hem 3D hem de doğrusal tuzaklar, TOF kütle analizörleriyle birleştirilmiştir. Bir tuzak ayrıca sisteme MSn yetenekleri ekleyebilir.[1]

Doğrusal tuzak ve FTICR

Doğrusal tuzaklar, aşağıdakilerin performansını artırmak için kullanılabilir. FT-ICR (veya FTMS) sistemleri. 3D iyon tuzaklarında olduğu gibi, FTMS diğer işlevleri yerine getirirken iyonlar doğrusal bir tuzakta birikirse görev döngüsü yaklaşık% 100'e çıkarılabilir. FTMS'de uzay yükü sorunlarına neden olabilecek istenmeyen iyonlar, sistemin çözünürlüğünü, hassasiyetini ve dinamik aralığını iyileştirmek için doğrusal tuzağa fırlatılabilir.[1]

Doğrusal tuzak ve üçlü dört kutuplu

Üçlü dört kutuplu MS'nin, eksenel ejeksiyon kullanan bir QqLIT konfigürasyon cihazı biçiminde LIT teknolojisi ile kombinasyonu özellikle ilgi çekicidir, çünkü bu cihaz, seçilen reaksiyon izleme (SRM), ürün iyonu (PI) gibi klasik üçlü dört kutuplu tarama işlevlerini korur. ), nötr kayıp (NL) ve öncü iyon (PC), aynı zamanda hassas iyon tuzağı deneylerine erişim sağlar. Küçük moleküller için, kantitatif ve kalitatif analiz aynı cihaz kullanılarak gerçekleştirilebilir. Ek olarak, peptid analizi için, geliştirilmiş çoklu yüklü (EMC) taraması, seçicilikte bir artışa izin verirken, zaman gecikmeli fragmantasyon (TDF) taraması ek yapısal bilgiler sağlar. QqLIT durumunda, aletin benzersizliği şudur: aynı kütle analizörü Q3 iki farklı modda çalıştırılabilir. Bu, bilgiye bağlı veri toplama gerçekleştirilirken çok güçlü tarama kombinasyonlarına izin verir.

Referanslar

  1. ^ a b c d e Douglas, Donald J .; Frank, Aaron J .; Mao, Dunmin (2005). "Kütle spektrometrisinde doğrusal iyon tuzakları". Kütle Spektrometresi İncelemeleri. 24 (1): 1–29. Bibcode:2005MSRv ... 24 .... 1D. doi:10.1002 / mas.20004. ISSN  0277-7037. PMID  15389865.
  2. ^ Kilise, D.A. (1969-07-01). "Doğrusal Dörtlü Radyo Frekansı Kütle Filtresinden Türetilen Depolama-Halka İyon Tuzağı". Uygulamalı Fizik Dergisi. 40 (8): 3127–3134. Bibcode:1969JAP .... 40.3127C. doi:10.1063/1.1658153. ISSN  0021-8979.
  3. ^ Douglas DJ, Frank AJ, Mao D (2005). "Kütle spektrometresinde doğrusal iyon tuzakları". Kütle Spektrometresi İncelemeleri. 24 (1): 1–29. Bibcode:2005MSRv ... 24 .... 1D. doi:10.1002 / mas.20004. PMID  15389865.
  4. ^ Dörtlü; March, Raymond E .; Spektrometri, Kütle (2000). "Dört kutuplu iyon tuzağı kütle spektrometrisi: yüzyılın başında bir görünüm". Uluslararası Kütle Spektrometresi Dergisi. 2000 (1–3): 285–312. Bibcode:2000IJMSp.200..285M. doi:10.1016 / S1387-3806 (00) 00345-6.
  5. ^ Peng, Ying; Austin, Daniel E. (Kasım 2011). "İyon tuzağı kütle analizörlerini minyatürleştirmeye yeni yaklaşımlar". Analitik Kimyada TrAC Trendleri. 30 (10): 1560–1567. doi:10.1016 / j.trac.2011.07.003.
  6. ^ Schwartz, Jae C .; Michael W. Senko; John E. P. Syka (Haziran 2002). "İki boyutlu bir dört kutuplu iyon tuzağı kütle spektrometresi". Amerikan Kütle Spektrometresi Derneği Dergisi. 13 (6): 659–669. doi:10.1016 / S1044-0305 (02) 00384-7. PMID  12056566.