Quadrupol massanalysator

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 26 maj 2021; kontroller kräver 2 redigeringar .

En kvadrupolmassanalysator är en av huvudtyperna av massanalysatorer för en masspektrometer. Masspektrometrar med en sådan massanalysator kallas kvadrupol, som särskiljs som enkelkvadrupol (Q) och trippelkvadrupol (QQQ).

Den kvadrupolmassanalysatorn används för att separera joner enligt deras förhållande mellan massa och laddning ( m/z ), vilket i sin tur bestäms av jonrörelsebanorna som ställs in av det alternerande elektriska fältet .

Utseendehistorik

Forskare har letat efter ett alternativ till magneten som massanalysator under lång tid . 1953 beskrev Wolfgang Paul , som senare fick Nobelpriset i fysik 1989 , det första instrumentet med en kvadrupolanalysator. Skapandet av kvadrupolmassanalysatorer har blivit en revolution inom masspektrometri. Magnetiska massanalysatorer kräver användning av höga spänningar (tusentals volt), medan kvadrupol inte gör det, och detta förenklar deras design, den mindre storleken på vakuumdelen förenklar vakuumgenereringssystemet . Masspektrometrar har blivit mindre, enklare att använda och, viktigast av allt, mycket billigare, vilket har öppnat möjligheten att använda denna analysmetod för många tusen användare. Nackdelarna med kvadrupoler är den låga upplösningen och den nedre gränsen för den maximala detekterbara massan (m/z~4000). Moderna massanalysatorer tillåter dock detektering av joner med förhållandet m/z~300.

Hur det fungerar

En kvadrupol består av fyra parallella och symmetriskt anordnade monopoler (runda elektroder). En viss kombination av konstant och högfrekvent spänning appliceras på elektroderna i par i motsatt polaritet ( , där är likströmsspänningen, är radiofrekvenskomponenten). $U_{0}=U+V\cos(\omega t)$ $U$ $V\cos(\omega t)$

Under verkan av en liten accelererande spänning (10–20 V) flyger joner parallellt med elektrodstavarnas axlar. Under verkan av det oscillerande fältet, givet av elektroderna, börjar de svänga längs x- och y -axlarna . I detta fall ökar svängningarnas amplitud utan att ändra rörelseriktningen. Joner vars amplituder når höga värden neutraliseras när de kolliderar med elektroderna. Endast de joner får en fast amplitud, vars m/z -värden kommer att motsvara ett visst förhållande . Det senare gör att de kan röra sig fritt i fyrpolen och så småningom upptäckas. Således registreras masspektrumet genom ömsesidig förändring av värdena för och . $U/V$ $U$ $V$

Trippel kvadrupol

Trippelkvadrupolen fungerar på principen om tandemmasspektrometri. Jonerna bildas i en källa (APCI, ESI, vESI, provkällan är vanligtvis en gas- eller vätskekromatograf ), går sedan in i vakuumkammaren och leds till den första kvadrupolen, där jonerna av intresse filtreras bort ("föräldern" joner", "prekursorjoner"). ”, engelska moderjoner eller prekursorjoner). Den andra kvadrupolen är fylld med argon, när ett RF-fält (både resonant för vissa molekyler och icke-resonant) appliceras, kan slagdissociation av förälderjoner ske i den, vilket resulterar i de så kallade "dotterjonerna" eller "produkten" joner”. Dotterjonerna går sedan in i den tredje kvadrupolen, där de filtreras, och går in i detektorn.

Applikation

Masspektrometrar med en kvadrupolmassanalysator, i kombination med vätske- och gaskromatografi , används i stor utsträckning i analytiska lösningar på problem inom kemi, bioteknik, medicin, ekologi, etc.