High Capacity Electrostatic Ion Trap Mass Spectrometer and its Signal Processing
Postery | | ShimadzuInstrumentace
Elektrostatické iontové pasti (EIT) nabízí vysokou citlivost a přesnost v měření hmotnostních spekter iontů, ale tradiční konfigurace trpí omezenou kapacitou v důsledku nízké tolerance na prostorový náboj a komplikovanou detekcí obrazového náboje. Vysoce kapacitní planar EIT dokáže překonat tyto limity, zvýšit dynamický rozsah a zlepšit rozlišovací schopnost při analýze složitých vzorků.
Cílem práce bylo navrhnout a otestovat nový typ rotací symetrické planar EIT s vyšší kapacitou a vyvinout metody zpracování signálu obrazového náboje. Studie kombinuje iontovou optiku, simulace dráh iontů v náboji, návrh sběrných elektrod a pokročilé algoritmy pro separaci harmonických složek signálu za využití waveletové transformace a Fourierovy analýzy.
Pro návrh a optimalizaci pole byly použity:
V simulacích planar EIT s průměrem 180 mm a 20 mm tloušťkou pole byla demonstrována izochronní dráha iontů v radální, axiální a tangenciální ose. Při 12 ms přechodu bylo možné rozlišit masy 609.00 Da a 609.12 Da. Waveletová transformace snížila počet překrývajících se harmonických, což vedlo k méně zatíženým spektrům pro jednotlivé měřítkové koeficienty. Lineární kombinací signálů z různých sběrných elektrod byly eliminovány vybrané harmonické složky, přičemž základní frekvence zůstala zachována.
Navržená planar EIT nabízí:
Další vylepšení lze očekávat v:
Studie prokázala, že rotací symetrický planar EIT s optimalizovaným elektrostatickým polem a pokročilou analýzou obrazového signálu dokáže významně zvýšit kapacitu, rozlišovací schopnost a dynamický rozsah. Waveletová transformace ve spojení s FFT a vícečtecím sběrem signálu otevírá cestu k efektivnímu potlačení nežádoucích harmonických a real-time dekonvoluci spekter.
LC/MS, LC/IT
ZaměřeníVýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Elektrostatické iontové pasti (EIT) nabízí vysokou citlivost a přesnost v měření hmotnostních spekter iontů, ale tradiční konfigurace trpí omezenou kapacitou v důsledku nízké tolerance na prostorový náboj a komplikovanou detekcí obrazového náboje. Vysoce kapacitní planar EIT dokáže překonat tyto limity, zvýšit dynamický rozsah a zlepšit rozlišovací schopnost při analýze složitých vzorků.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem práce bylo navrhnout a otestovat nový typ rotací symetrické planar EIT s vyšší kapacitou a vyvinout metody zpracování signálu obrazového náboje. Studie kombinuje iontovou optiku, simulace dráh iontů v náboji, návrh sběrných elektrod a pokročilé algoritmy pro separaci harmonických složek signálu za využití waveletové transformace a Fourierovy analýzy.
Použitá metodika a instrumentace
Pro návrh a optimalizaci pole byly použity:
- Simulační software SIMION a AXSIM pro iontovou optiku a výpočet obrazového signálu.
- Perimetrický iontový vodič (toroidální IT) s digitálním čtvercovým napájecím pulsem 1 MHz ±500 V pro předchlazení a homogenní injekci iontů.
- Planární cesta s koncentrovanými soustřednými kroužkovými elektrodami generující rotačně symetrické elektrostatické pole.
- Detekční systém více sběrných elektrod pro zachycení obrazového proudu.
- Zpracování signálu zahrnující waveletovou transformaci pro rozdělení spektra na měřítkové koeficienty a následnou lokální Fourierovu transformaci.
Hlavní výsledky a diskuse
V simulacích planar EIT s průměrem 180 mm a 20 mm tloušťkou pole byla demonstrována izochronní dráha iontů v radální, axiální a tangenciální ose. Při 12 ms přechodu bylo možné rozlišit masy 609.00 Da a 609.12 Da. Waveletová transformace snížila počet překrývajících se harmonických, což vedlo k méně zatíženým spektrům pro jednotlivé měřítkové koeficienty. Lineární kombinací signálů z různých sběrných elektrod byly eliminovány vybrané harmonické složky, přičemž základní frekvence zůstala zachována.
Přínosy a praktické využití metody
Navržená planar EIT nabízí:
- Vyšší kapacitu a signální intenzitu díky většímu objemu pro zachycení iontů.
- Zlepšený dynamický rozsah bez ztráty hmotnostné přesnosti.
- Možnost rychlého rozlišení blízkých masových špiček (FWHM > 15 000) v krátkém čase.
- Potenciál pro aplikace v průmyslové analytice, QA/QC a biochemických analýzách.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další vylepšení lze očekávat v:
- Rozšíření počtu paralelních detekčních kanálů pro simultánní zpracování signálu.
- Integraci pokročilých dekonvolučních algoritmů v reálném čase s využitím strojového učení.
- Kombinaci s dalšími hmotnostními analyzátory pro hyphenovaná uspořádání (LC-EIT-MS).
- Miniaturizaci a přenosných systémech pro in situ měření.
Závěr
Studie prokázala, že rotací symetrický planar EIT s optimalizovaným elektrostatickým polem a pokročilou analýzou obrazového signálu dokáže významně zvýšit kapacitu, rozlišovací schopnost a dynamický rozsah. Waveletová transformace ve spojení s FFT a vícečtecím sběrem signálu otevírá cestu k efektivnímu potlačení nežádoucích harmonických a real-time dekonvoluci spekter.
Reference
- D. Zajfman, Y. Rudich a kol. Int. J. Mass Spectrom., 2003, 229, 55
- A. Golikov, V. Soloyev, M. Sudakov, S. Kumashiro. Patent WO2009001909A21
- A. Verentchikov. Path from Multi-reflecting ToF to Electrostatic Trap. 10th European FTMS Workshop, 2012
- E.N. Nikolaev, M.V. Gorshkov. Int. J. Mass Spectrom. Ion Processes, 1985, 64, 115
- Q. Sun, C. Gu, L. Ding. J. Mass Spectrom., 2011, 46, 417–424
- J.B. Greenwood et al. Rev. Sci. Instrum., 2011, 82, 043103
- L. Ding, R. Badheka. An Electrostatic Ion Trap with Planar Rotational Field Structure. 10th European FTMS Workshop, 2012
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
CDMS mode of FTMS Orbital Frequency Analyzer
2021|Shimadzu|Postery
CDMS mode of FTMS Orbital Frequency Analyzer Aleksandr Rusinov1; Li Ding2; Sergey Smirnov1; Patrick Knight1; Roch Andrzejewski1; Hiroaki Waki3 1Shimadzu Research Laboratory, Manchester, United Kingdom; 2Ningbo University, Ningbo, China; 3Shimadzu Corp., Kyoto, Japan CDMS OFA data processing 1. Orbital Frequency…
Klíčová slova
cdms, cdmsofa, ofacharge, chargeelimination, eliminationftms, ftmshistogram, histogramions, ionsmass, massfrequency, frequencyion, ionscoring, scoringharmonics, harmonicshigh, highaldolase, aldolaseinaccuracy
Orbitrap Mass Spectrometry: Ultrahigh Resolution for Every Lab
2012|Thermo Fisher Scientific|Prezentace
Symposium: New Alternatives in HighResolution Mass Spectrometry Orbitrap Mass Spectrometry: Ultrahigh Resolution for Every Lab Alexander Makarov March 14, 2012 What is Orbitrap™ analyzer? Orbitrap analyzer = = Orbital trapping + Image current detection + Electrodynamic squeezing + External pulsed…
Klíčová slova
orbitrap, orbitrapabundance, abundancerelative, relativehcd, hcdions, ionstrap, trapanalyzer, analyzerltq, ltqvelos, velospreamplifier, preamplifiermass, masshigh, hightic, ticmakarov, makarovfrequency
IMSC: Orbitrap Mass Spectrometry: from Dream to Mainstream
2009|Thermo Fisher Scientific|Prezentace
Lunch talk at 18th IMSC Bremen Orbitrap Mass Spectrometry: from Dream to Mainstream Orbitrap is… …awarded… Dr. Alexander Makarov Thermo Fisher Scientific …produced… …commercialized… September 2, 2009 …developed… Irkutsk …in Bremen! Long time ago… A.Pekaln “If you really want to…
Klíčová slova
orbitrap, orbitrapions, ionsoatof, oatoftrap, trapion, ionmass, massoscillations, oscillationstof, toffrequency, frequencyvoltage, voltageltq, ltqfield, fieldresolving, resolvingpartof, partoficr
A GPU ACCELERATED CDMS TRAP TRAJECTORY SIMULATOR AND OPTIMISER
2023|Waters|Postery
A GPU ACCELERATED CDMS TRAP TRAJECTORY SIMULATOR AND OPTIMISER David Langridge, Keith Richardson, Jeffery Brown, Kevin Giles Waters Corporation, Wilmslow, UK INTRODUCTION Charge detection mass spectrometry (CDMS) is an increasingly popular method for the analysis of large and heterogeneous ions.…
Klíčová slova
trajectory, trajectoryelit, elitoptimiser, optimisertube, tubevoltages, voltagestrap, trapcdms, cdmssimulator, simulatorgeometries, geometriesoptimisation, optimisationgpu, gpuelectrode, electroderesolution, resolutiongeometry, geometryion