Quadrupol masseanalysator

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 26. maj 2021; checks kræver 2 redigeringer .

En quadrupol masseanalysator er en af hovedtyperne af masseanalysatorer af et massespektrometer. Massespektrometre med en sådan masseanalysator kaldes quadrupol, som skelnes som enkelt quadrupol (Q) og triple quadrupole (QQQ).

Quadrupol masseanalysatoren bruges til at adskille ioner i henhold til deres masse-til-ladning-forhold ( m/z ), som igen bestemmes af ionbevægelsesbanerne sat af det vekslende elektriske felt .

Udseende historie

Forskere har i lang tid ledt efter et alternativ til magneten som masseanalysator . I 1953 beskrev Wolfgang Paul , som senere modtog Nobelprisen i fysik i 1989, det første instrument med en quadrupolanalysator. Skabelsen af quadrupol masseanalysatorer er blevet en revolution inden for massespektrometri. Magnetiske masseanalysatorer kræver brug af høje spændinger (tusindvis af volt), mens quadrupole ikke gør det, og dette forenkler deres design, den mindre størrelse af vakuumdelen forenkler vakuumgenereringssystemet . Massespektrometre er blevet mindre, nemmere at betjene og vigtigst af alt meget billigere, hvilket har åbnet muligheden for at bruge denne analysemetode for mange tusinde brugere. Ulemperne ved quadrupoler er den lave opløsning og den lave grænse for den maksimale detekterbare masse (m/z~4000). Men moderne masseanalysatorer tillader detektion af ioner med m/z~300-forhold.

Sådan virker det

En quadrupol består af fire parallelle og symmetrisk arrangerede monopoler (runde elektroder). En vis kombination af konstant og højfrekvent spænding påføres elektroderne parvis i modsat polaritet ( , hvor er jævnstrømsspændingen, er radiofrekvenskomponenten). $U_{0}=U+V\cos(\omega t)$ $U$ $V\cos(\omega t)$

Under påvirkning af en lille accelererende spænding (10-20 V) flyver ioner parallelt med elektrodestængernes akser. Under påvirkning af det oscillerende felt, givet af elektroderne, begynder de at svinge langs x- og y -akserne . I dette tilfælde øges amplituden af oscillationer uden at ændre bevægelsesretningen. Ioner, hvis amplituder når høje værdier, neutraliseres, når de kolliderer med elektroderne. Kun disse ioner opnår en fast amplitude, hvis m/z -værdier svarer til et bestemt forhold . Sidstnævnte giver dem mulighed for at bevæge sig frit i quadrupolen og til sidst blive opdaget. Således registreres massespektret ved gensidig ændring i værdierne af og . $U/V$ $U$ $V$

Triple quadrupol

Den tredobbelte quadrupol fungerer efter princippet om tandem massespektrometri. Ionerne dannes i en kilde (APCI, ESI, vESI, prøvekilden er normalt en gas- eller væskekromatograf ), kommer derefter ind i vakuumkammeret og ledes til den første kvadrupol, hvor ionerne af interesse filtreres fra ("forælder ioner", "prækursorioner"). ”, engelske forældreioner eller prækursorioner). Den anden kvadrupol er fyldt med argon, når et RF-felt (både resonant for visse molekyler og ikke-resonant) påføres, kan der forekomme slagdissociation af forældreioner i det, hvilket resulterer i de såkaldte "datterioner" eller "produkt ioner”. Datterionerne kommer derefter ind i den tredje quadrupol, hvor de filtreres, og kommer ind i detektoren.

Ansøgning

Massespektrometre med en quadrupol masseanalysator, i kombination med væske- og gaskromatografi , er meget udbredt i analytiske løsninger på problemer inden for kemi, bioteknologi, medicin, økologi mv.