Enhanced Performance of a Triple Stage Quadrupole Mass Spectrometer with a Novel Axial Field Collision Cell

Význam tématu

Výkon kolizní cely je klíčovým faktorem pro efektivní produkci a přenos fragmentovaných iontů při analýze metodou MS/MS. Zvláště u kvadrupólových hmotnostních spektrometrů určuje kvalitu rozlišení a citlivost při detekci stopových látek, jako jsou disinfection by-products (DBP) ve vodě. Nové geometrické uspořádání elektrod a optimalizace RF/DC polí umožňují širší přenos rozsahu m/z, vyšší robustnost a zlepšenou reprodukovatelnost výsledků.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři představují vývoj a testování prototypu trojstupňového kvadrupólu TSQ Fortis vybaveného novou PCB‐based kolizní celou s podélným polem. Hlavním cílem bylo porovnat jeho výkonnost s konvenční celtou prostřednictvím kvantifikace haloctových kyselin (HAA), bromátu a dalaponu v odběrech pitné vody pomocí IC‐MS/MS.

Použitá metodika

Pro optimalizaci tvaru elektrod a rozmístění dražic využili autoři simulace pohybu iontů. Nová konstrukce obsahuje:

• RF nožičky na paralelních PCB deskách
• DC dražice pro axiální zrychlení
• rozšířené rozestupy tyček o 20 %

Vzorky pitné vody byly připraveny přídavkem směsi analy­tů (HAA, bromát, dalapon) na známé koncentrace (0,0625–20 µg/L) a konzervovány 100 mg/L NH4Cl. Separace proběhla na Dionex IonPac AS31 kolóně (2 × 250 mm) s vodním a isopropylalkoholovým (IPA) gradientem při 300 µL/min. Hmotnostní spektrometrie byla provozována v negativním režimu HESI, Q1 rozlišení 0,7 Da, Q3 rozlišení 1,2 Da, cyklus 1,3 s, SRM monitorování vybraných prekurzor-produkt přechodů.

Použitá instrumentace

• Trojnásobný kvadrupólový hmotnostní spektrometr Thermo Scientific™ TSQ Fortis Plus (upravený prototyp)
• Ion Chromatography System Thermo Scientific™ Dionex™ ICS-6000 RFIC
• IonPac AS31 RFIC analytická kolona (2 × 250 mm) s AG31 guard kolónou a ADRS 600 suppressorem

Hlavní výsledky a diskuse

Testy prokázaly významné zvýšení citlivosti a přenosu iontů v nízkém konci m/z (69–2722). Porovnání standardní a nové kolizní cely ukázalo nárůst odezvy pro jednotlivé sloučeniny v rozsahu 1,2× až 2,2× (průměrné hodnoty získány z pětippb standardu). Rovnoměrnější profil přenosu napříč m/z eliminuje potřebu častého dolaďování optiky. Lineární závislost odezvy na koncentraci vykazovala R2 > 0,995 pro všechny analyty v devítibodové kalibraci.

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší citlivost pro sledování stopových organických kontaminantů ve vodě
• Stabilnější a robustnější provoz s menším vlivem výkyvů vyladění optiky
• Zrychlení analýzy díky širšímu RF pásmu a jednotnému nastavení
• Vhodné pro rutinní QA/QC laboratoře a metody regulované kvality pitné vody

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další vylepšení tvarování elektrod pomocí pokročilých simulací a aditivních technologií výroby. Integrace s vysokým rozlišením MS, multipletním paralelním SRM nebo AI‐řízenou optimalizací provozních parametrů slibuje další posun ve výkonu kolizních cel. Přenosné a modulární platformy umožní širší uplatnění v terénních analýzách.

Závěr

Předložená PCB‐based kolizní cela přináší významné zlepšení přenosové účinnosti a citlivosti trojnásobného kvadrupólu při zachování jednoduchosti obsluhy. Zvýšení odezvy až o 2,2× a výborná linearita potvrdily přínos pro analytiku stopových DBP ve vodě. Implementace této technologie v rutinních aplikacích podpoří přesnější a rychlejší monitorování kvality vody.

Reference

Oser H., Martins C., Schweingruber H., Silivra O., Ugarov M., Wijeratne N. Enhanced Performance of a Triple Stage Quadrupole Mass Spectrometer with a Novel Axial Field Collision Cell. Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, USA, 2021.