Конструкция гибридного масс-спектрометра LTQ Orbitrap™ содержит множество инновационных патентованных технических решений.
Ионизация образца происходит в источнике IonMax в режиме электроспрея (ESI), химической ионизации при
атмосферном давлении (APCI), атмосферной фотоионизации (APPI) или MALDI. Ионы через систему ионной оптики попадают в линейную
квадрупольную ловушку FINNIGAN LTQ , которая может работать как отдельный прибор, детектируя ионы
двумя вторично-электронными умножителями, расположенными ортогонально к оси квадрупольной ловушки. Этот прибор обладает рядом
преимуществ, может эффективно работать в режиме МСn, выполнять множественные функции зависимых от данных сканирований и
автоматически регулировать число ионов в ловушке с помощью уникальной функции AGC (Automated Gain Control).
Все или отобранные ионы выбрасываются из линейной ловушки в аксиальном направлении и направляются квадрупольной ионной линзой в ловушку,
назваемую C-Trap. Эта ловушка заполняется сухим газом (азот) при давлении менее 1 мТорр. На электроды С-ловушки подается потенциал, таким образом,
что ионны сжимаются в плотный пакет и этот пакет ускоряется ионно-оптическими электродами и выталкивается в орбитальную ловушку.
Пакет ионов влетает в ионную ловушку в точке, отстоящей от ее центра, закручиваются электрическим полем вокруг центрального электрода
и начинают когерентно осциллировать вдоль оси ловушки без какого-либо дополнительного возбуждения. Все ионы в орбитальной ловушке будут
осциллировать с одинаковыми амплитудами, но частота осцилляций будет зависеть от отношения массы к заряду в соответствии со следующим
уравнением:
,
где
wz - частота осцилляций вдоль продольной оси орбитальной ловушки,
m/z -
отношение массы к заряду,
k - константа кривизны поля.
Детектирование этих аксиальных осцилляций выполняется по надеденному изображению тока на внешнем электроде орбитальной ловушки.
Для этого внешний электрод разделен изолятором ровно в середине точки симметрии ловушки. Ток каждой половинки внешнего электрода усиливается
и преобразуется в цифровой сигнал. Ионы с определенным отношением массы к заряду характеризуются определенной аксиальной частотой. Разделение
частот различных ионов происходит с применением преобразования Фурье.
Размеры орбитальной ловушки ионов не велики - диаметр внутреннего электрода в центральной его части 8 мм, а наибольший диаметр внутренней
поверхности внешнего электрода - 20 мм.
Ионы внутри электростатической орбитальной ловушки двигаются в виде плотного шнура. Для того, чтобы не происходило его рассеивания необходим
хороший вакуум и он поддерживается внутри орбитальной ловушки на уровне 10
-10 Торр с помощью трех турбомолекулярных насосов.
Даже при столь низком вакууме происходит столкновения ионов с частицами фона, что приводит к потере фазовой когерентности и выпаданию ионов из
ловушки.
Другое требование, которое необходимо выполнять, максимально стабильное электропитание. Флуктуации питания и рассеивание ионов ограничивают
время пребывания ионов в ловушке двумя секундами, за это время разрешение по массам достигается порядка 150,000.
Стандартный режим работы LTQ Orbitrap™ предусматривает время сканирования в 1 секунду, из которых 750 мс ионы находятся в орбитальной
ловушке и детектируются по изображению тока, наведенного на внешнем электроде ловушки. Другие стадии анализа происходят гораздо быстрее:
приблизительно 15 мс занимает прескан системы AGC, от 1 до 100 мс ионы проводят в линейной квадрупольной ловушке, 20 мс в С-Trap и менее
10 мс занимает перенос ионов в орбитальную ловушку.
Существенным преимуществом орбитальной ловушки перед ионно-циклотронным резонансом является отсутствие эффекта дискриминации по массам
за счет времяпролетного эффекта так как путь переноса ионов в обритальную ловушку короток и ионы ускоряются линзами ионной оптики переноса.
Преимущества LTQ Orbitrap™:
| Определение точной массы |
Достоверная идентификация |
| Высокое разрешение |
Разделение соэлюируемых компонентов |
| Быстрое сканирование |
Соответствует шкале времени ВЭЖХ Разрешение на массе 400 а.е.м. 60,000 при сканировании в 1 с, разрешение 7,500
при 4 сканированиях за 1 с |
| Широкий динамический диапазон |
Ниже предел обнаружения, в сложных матрицах могут определяться соединения в следовых концентрациях с точным определением массы |
| Высокая трансмиссия ионов |
Исключительное качество MSn, целевые значения ионного времени меньше чем в других ловушках |
Дальше:
Введение в ORBITRAP
Истоpия разработки
Техническое описание
Аналитические характеристики LTQ Orbitrap™
Применения
