Development of an ion transmission enhanced tandem ion guide system for triple quadrupole mass spectrometer

Význam tématu

Atmosférická tlakovám ionizace vyžaduje efektivní zaostřování iontů a minimalizaci jejich ztrát před vstupem do kvadrupólového analyzátoru. Systém se čtyřmi stupni difuzního čerpadla a RF iontovými průvody hraje klíčovou roli ve zvýšení citlivosti a spolehlivosti měření v triple kvadrupólových hmotnostních spektrometrech.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo navrhnout a ověřit konfiguraci tandemového RF iontového průvodu s vylepšeným fringingovým polem ve druhém a třetím stupni difuzního čerpadla v přístroji Shimadzu LCMS-8040. Testovány byly tři geometrie s různými vpisovanými poloměry (1,5; 2,0; 2,8 mm).

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: Shimadzu LCMS-8040 a pro srovnání LCMS-8030, oba triple kvadrupólové hmotnostní spektrometry s atmosférickou tlakovou ionizací.
• Difuzní čerpací systém: čtyři stupně.
• RF iontové průvody: tandemové uspořádání dvou sekcí, mezery obsahující fringingové pole.
• Testovaná skupina sloučenin: pesticidy a směs fthalátových esterů.
• Měřené parametry: Q1 scan při rychlostech 5000, 10000, 15000 u/s; precursor ion scan při 2727 a 6000 u/s.
• Simulace pseudo-potenciálu a fringingových polí pro různé poloměry průvodů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Simulace ukázaly, že menší vpisovaný poloměr 1,5 mm poskytuje nejsilnější fringingové pole a nejlepší zaostřování iontů.
• Experimentálně stanovené optimální RF napětí pro poloměry 1,5; 2,0; 2,8 mm bylo 27 V, 50 V a 100 V.
• Srovnání s hexapólovými a oktapólovými průvody prokázalo nárůst absolutní intenzity signálu 2–5× ve všech testovaných režimech.
• V precursor scanu nedošlo k posunu hmotnostního středu ani při vyšších rychlostech, citlivost LCMS-8040 byla dvojnásobná oproti LCMS-8030.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje výrazné zvýšení citlivosti a rychlosti analýzy bez ztráty hmotnostní přesnosti. Vhodná pro kvantitativní stanovení stopových množství analyzovaných látek, rychlé flow injection analýzy a vysokopřesné sledování reziduí pesticidů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další optimalizace geometrie a mezifázových polí pro různé typy ionizačních zdrojů (ESI, APCI).
• Kombinace s vysokorychlostními chromatografickými technikami pro zvýšení propustnosti laboratoře.
• Rozšíření použití ve farmaceutickém průmyslu, environmentální analytice a QC/QA odděleních.
• Integrace s pokročilými detektory a softwarovými nástroji pro automatizaci zpracování dat.

Závěr

Implementace tandemového RF iontového průvodu s vylepšeným fringingovým polem ve středních tlacích vede k pětinásobnému zvýšení citlivosti, zachování hmotnostní přesnosti i při vysokých rychlostech skenu a významně rozšiřuje aplikační možnosti triple kvadrupólové hmotnostní spektrometrie.

Reference

• Okumura D., Ueda M., Nakano T.: Development of an ion transmission enhanced tandem ion guide system for triple quadrupole mass spectrometer. IMSC 2012, PTu-118, Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan.