HMOTNOSTNÍ ANALYZÁTOR DOBY LETU
Vědecké články | 2020 | Chemické listyInstrumentace
Time-of-flight (TOF) analyzátory představují nejrychlejší typ hmotnostních analyzátorů s téměř neomezeným m/z rozsahem. Díky schopnosti získávat kompletní spektrum během mikrosekund nachází uplatnění v proteomice, analýze makromolekul i v libovolných aplikacích vyžadujících vysokou citlivost a rychlost měření.
Článek poskytuje shrnutí historického vývoje a základních principů TOF analyzátorů. Popisuje lineární uspořádání, reflektor (iontové zrcadlo), zpožděnou extrakci, ortogonální akceleraci a pokročilá řešení jako vícenásobné oběhy.
TOF analyzátory s reflektronem dosahují rozlišení srovnatelného s magnetickými sektory díky korekci časových odchylek způsobených rozdělením energie. Zpožděná extrakce efektivně fokusuje ionty vzniklé desorpčně-ionizačními technikami. Ortogonální TOF umožňuje přímé spojení s kontinuálními iontovými zdroji a separačními technikami, čímž se stalo standardem pro LC-MS/MS. Vícenásobné oběhy zvyšují rozlišení v kompaktních přístrojích, avšak požadují lepší vakua, aby se minimalizovaly srážky.
V oblasti TOF analyzátorů se očekává další vývoj v elektronice pro sub-nanosekundní měření, vylepšené reflektory s lepší korekcí vyšších řádů energie a nové detektory pro extrémně vysoké m/z. Rostoucí důraz na rychlé a vysoce rozlišené analýzy podpoří hybridní systémy s více analyzátory a ambientní ionizační techniky.
Time-of-flight analyzátory kombinují vysokou rychlost, citlivost a téměř neomezený hmotnostní rozsah. Pokročilé techniky jako reflektron, zpožděná extrakce a ortogonální akcelerace odstraňují historická omezení v rozlišení a otevírají nové možnosti aplikací v analytické chemii a bioanalýze.
GC/MSD, GC/TOF, GC/Q-TOF, LC/TOF, LC/MS
ZaměřeníVýrobceSouhrn
Význam tématu
Time-of-flight (TOF) analyzátory představují nejrychlejší typ hmotnostních analyzátorů s téměř neomezeným m/z rozsahem. Díky schopnosti získávat kompletní spektrum během mikrosekund nachází uplatnění v proteomice, analýze makromolekul i v libovolných aplikacích vyžadujících vysokou citlivost a rychlost měření.
Cíle a přehled studie / článku
Článek poskytuje shrnutí historického vývoje a základních principů TOF analyzátorů. Popisuje lineární uspořádání, reflektor (iontové zrcadlo), zpožděnou extrakci, ortogonální akceleraci a pokročilá řešení jako vícenásobné oběhy.
Použitá metodika
- Základní princip: urychlení iontů v elektrickém poli, převod potenciální energie na kinetickou a čas letu jako funkce druhé odmocniny poměru m/z.
- Lineární TOF: jednoduché uspořádání s přímou dráhou a rychlým detektorem.
- Reflektron: kompenzace rozptýlení počáteční energie, zvýšení rozlišení pomocí iontového zrcadla.
- Zpožděná extrakce: oddělení vzniku iontů a jejich akcelerace časovým pulzem pro fokusaci energie.
- Ortogonální akcelerace: dávkování iontů z kontinuálního svazku kolmo k analyzátoru, ideální pro ESI a chromatografická spojení.
- Multiturn: spirálové či kruhové trubice pro prodloužení dráhy v kompaktních zařízeních.
Použitá instrumentace
- TOF analyzátor s lineární trubicí (1–3 m), elektrody pro urychlení.
- Iontové zrcadlo (reflektron) s vícestupňovým uspořádáním elektrod.
- Detektor multikanálová destička (MCP) s rychlým zesílením a digitalizací signálu.
- Iontizační zdroje: MALDI, elektrosprej (ESI), GC nadstavby.
- Elektronika pro pulzní extrakci, synchronní záznam v mikrosekundách.
Hlavní výsledky a diskuse
TOF analyzátory s reflektronem dosahují rozlišení srovnatelného s magnetickými sektory díky korekci časových odchylek způsobených rozdělením energie. Zpožděná extrakce efektivně fokusuje ionty vzniklé desorpčně-ionizačními technikami. Ortogonální TOF umožňuje přímé spojení s kontinuálními iontovými zdroji a separačními technikami, čímž se stalo standardem pro LC-MS/MS. Vícenásobné oběhy zvyšují rozlišení v kompaktních přístrojích, avšak požadují lepší vakua, aby se minimalizovaly srážky.
Přínosy a praktické využití metody
- Nativní plné spektrum z jednoho pulzu během mikrosekund.
- Vysoká citlivost a široký m/z rozsah umožňuje analýzu malých i velmi velkých molekul.
- Kompatibilita s MALDI proteomikou, LC-ESI pro metabolomiku a cílené kvantifikace.
- Mobilní a přenosné sestavy pro polní měření díky snadné miniaturizaci.
Budoucí trendy a možnosti využití
V oblasti TOF analyzátorů se očekává další vývoj v elektronice pro sub-nanosekundní měření, vylepšené reflektory s lepší korekcí vyšších řádů energie a nové detektory pro extrémně vysoké m/z. Rostoucí důraz na rychlé a vysoce rozlišené analýzy podpoří hybridní systémy s více analyzátory a ambientní ionizační techniky.
Závěr
Time-of-flight analyzátory kombinují vysokou rychlost, citlivost a téměř neomezený hmotnostní rozsah. Pokročilé techniky jako reflektron, zpožděná extrakce a ortogonální akcelerace odstraňují historická omezení v rozlišení a otevírají nové možnosti aplikací v analytické chemii a bioanalýze.
Reference
- Stephens W. E.: Phys. Rev. 69, 691 (1946).
- Gohlke R. S., McLafferty F. W.: J. Am. Soc. Mass Spectrom. 4, 367 (1993).
- Karas M., Hillenkamp F.: Anal. Chem. 60, 2299 (1988).
- Guilhaus M., Mlynski V., Selby D.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 11, 951 (1997).
- Vestal M. L.: J. Mass Spectrom. 44, 303 (2009).
- Cotter R. J., Iltchenko S., Wang D., Gundry R.: J. Mass Spectrom. Soc. Jpn. 53, 7 (2005).
- Chernushevich I., Loboda A., Thomson B.: J. Mass Spectrom. 36, 849 (2001).
- Vestal M. L., Campbell J. M.: Methods Enzymol. 402, 79 (2005).
- Guilhaus M., Mlynski V., Selby D.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 11, 951 (1997).
- Verentchikov A. N., Ens W., Standing K. G.: Anal. Chem. 66, 126 (1994).
- Radionova A., Filippov I., Derrick P. J.: Mass Spectrom. Rev. 35, 738 (2016).
- Weickhardt C., Moritz F., Grotemeyer J.: Mass Spectrom. Rev. 15, 139 (1997).
- Mamyrin B. A., Karataev V. I., Shmikk D. V., Zagulin V. A.: J. Exp. Theor. Phys. 64, 82 (1973).
- Mamyrin B. A.: Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 131, 1 (1994).
- Wiley W. C., McClaren I. H.: Rev. Sci. Instrum. 26, 1150 (1955).
- Vestal M. L.: J. Mass Spectrom. 44, 303 (2009).
- Vestal M. L., Juhasz P., Martin S. A.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 9, 1044 (1995).
- Dawson J. H. J., Guilhaus M.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 3, 155 (1989).
- Su C.-S.: Int. J. Mass Spectrom Ion Proc. 88, 21 (1989).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
ÚVOD DO TANDEMOVÉ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 133−144 (2020) Referát ÚVOD DO TANDEMOVÉ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE Martin Sadílek 1. Úvod a definice University of Washington, Seattle, WA 98195-1700, Spojené státy americké [email protected] Lidová moudrost, že „ve dvou se to lépe táhne“, platí i v oblasti…
Klíčová slova
iontů, iontůhmotnostní, hmotnostníaktivaci, aktivacireferát, referátths, thselektronu, elektronupro, prodisociace, disociaceenergie, energienízký, nízkýaktivace, aktivaceprostoru, prostoruenergií, energiíhmotnostních, hmotnostníchrozpady
KVADRUPÓLOVÝ ANALYZÁTOR A IONTOVÉ PASTI
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 106−112 (2020) Referát KVADRUPÓLOVÝ ANALYZÁTOR A IONTOVÉ PASTI Vladimír Havlíček a František Tureček tuda vloženého napětí, je úhlová frekvence a t je čas. Radiofrekvenční složky jsou fázově posunuty o 180º tak, že dvojice protilehlých tyčí mají…
Klíčová slova
iontů, iontůpasti, pastireferát, referátnapětí, napětíiontové, iontovéamplitudy, amplitudykvadrupólová, kvadrupólováradiofrekvenční, radiofrekvenčnísken, skenlineární, lineárníjako, jakoionty, iontyskenu, skenujsou, jsouiontu
IONTOVÁ CYKLOTRONOVÁ REZONANCE S FOURIEROVOU TRANSFORMACÍ
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 119−125 (2020) Referát IONTOVÁ CYKLOTRONOVÁ REZONANCE S FOURIEROVOU TRANSFORMACÍ Anton Škríba, Jiří Houšť a Vladimír Havlíček jejich zdánlivého proudu (image current detection) v homogenním magnetickém poli. Jedná se o detekci nedestruktivní s možností provádění fragmentačních experimentů. Kvalitní…
Klíčová slova
icr, icrcyklotronové, cyklotronovéreferát, referátproudu, prouduiontů, iontůcyklotronová, cyklotronovárezonance, rezonancesíla, sílafrekvence, frekvencecely, celyčástice, částicenapětí, napětícyklotronovou, cyklotronovousignál, signálčase
DOPLŇKOVÉ METODY V HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRII
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 126−132 (2020) Referát DOPLŇKOVÉ METODY V HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRII František Tureček chemických principů iontové reaktivity. Například přítomnost dvou iontů ve spektru, jejichž m/z se liší o 15 jednotek, ukazuje na ztrátu methylové skupiny z iontu, z čehož se…
Klíčová slova
stavu, stavuiontů, iontůreferát, referátiontu, iontuzáření, zářenídisociaci, disociacienergie, energieenergii, energiiiontech, iontechživota, životaspektrometrie, spektrometriehmotnostní, hmotnostníams, amsjsou, jsouanalýza