Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Analyzer

Fourier-transformation resonans massespektrometri

Fourier transformation ion cyklotron resonans masseanalysator (FT/ICR MS, Fourier transform massespektrometri) er en type masseanalysator til bestemmelse af masse-til-ladning-forholdet ud fra cyklotronfrekvensen af en ion i et fast magnetfelt.

Historie

FT-ICR metoden er udviklet af Marshall og Komisarov (Alan G. Marshall, Melvin B. Comisarov, University of British Columbia). Første papir dukkede op i Chemical Physics Letter i 1974

Teoretisk grundlag

En ion i et statisk og ensartet magnetfelt vil bevæge sig cyklisk i overensstemmelse med Lorentz-kraften . Cirkulær bevægelse kan kombineres med ensartet aksial bevægelse for at danne en spiral, eller med ensartet bevægelse vinkelret på feltet, såsom i nærværelse af et elektrisk eller gravitationsfelt, for at danne en cykloid. Vinkelfrekvensen (ω = 2π f ) af denne cyklotronbevægelse for et givet magnetfelt B er udtrykt som (i SI-systemet ):

$\omega ={\frac {zeB}{m)).$

Hvor z er ladningen af ionen (algebraisk tal), er e den elementære ladning m er massen af ionen

Det følger af formlen, at et elektrisk signal med en frekvens f vil give resonans med ioner med et masse-til-ladningsforhold som:

${\frac {m}{z}}={\frac {eB}{2\pi f)).$

Essensen af metode

Ionerne holdes i en Penning-fælde (et magnetfelt med elektrisk begrænsende elektroder), hvor ionerne exciteres og øger deres bevægelsesradius under påvirkning af et oscillerende elektrisk felt vinkelret på det magnetiske. Excitation får også ionerne til at bevæge sig i "pakker" i én fase. Signalet detekteres som en afspejling af strømmen på et par elektroder, forårsaget af nærheden af en sådan "pakke" under cyklotronbevægelse. I modsætning til andre metoder kræver det ikke kollision af ioner med detektoren - det er nok bare at bevæge sig forbi den. Signalet er summen af deres bølgers sinus. Ved at anvende Fourier-transformationer på de opnåede data kan man opnå massespektret af bevægelige ioner.

Indstillinger

Pulsexcitation - Frekvensspektret er en "sinc" funktion (sinc = sin w/w)
Frekvenssweep
SWIFT - Stored Waveform Inverse Fourier Transform, hvor velvalgte ioner accelereres.

Forskelle fra andre masseanalysatorer

Det er ikke nødvendigt for ionen at kollidere med detektoren - signalet genereres, når ionen passerer nær detektoren;
Masserne er ikke adskilt af tid eller rum, men efter frekvens. Alle ioner detekteres samtidigt med forudbestemte tidsintervaller.

Fordele

Meget høj nøjagtighed og opløsning

Ulemper

De høje omkostninger til enheder og vedligeholdelse
Store instrumentmål
For at opnå ultrahøje opløsninger er det nødvendigt at ofre analysehastigheden
Fundamentalt fald i opløsning med stigende m/z-ioner

Ansøgning

Spor urenheder
Komplekse blandinger
Store multiladede makromolekyler (fx proteiner)