GC-MS High Sensitivity Technology Using Overdrive Lens

Význam tématu

V řadě oblastí, od potravinové analýzy po metabolomiku, je schopnost detekovat látky v nízkých koncentracích stěžejní pro zajištění kvality, bezpečnosti a výzkumu. Zlepšení poměru signál-šum (S/N) je proto klíčovým úkolem při vývoji GC-MS metod.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit, jak instalace overdrive čočky v přístroji GCMS-QP2010 Ultra ovlivňuje intenzitu signálu a potlačení šumu. Pro tento účel byly provedeny numerické simulace pomocí softwaru Optdesign a experimentální měření na standardních látkách včetně chlorpyrifos-methylu.

Použitá metodika a instrumentace

• Simulace trajektorií iontů a potenciálových polí provedená v Optdesign (Surface Charge Method).
• Analyzátor: GCMS-QP2010 Ultra (Shimadzu Corporation) vybavený overdrive čočkou (patent US6737644).
• Standardy: perfluorotributylamin (PFTBA), octafluoronaphthalen (OFN), chlorpyrifos-methyl.
• Metody měření: full-scan pro záznam fragmentačních iontů (m/z 69, 219, 502); test rychlosti skenování pomocí Advanced Scanning Speed Protocol (ASSP).
• Další funkce: dvojitý systém chlazení pece (double-jet cooling), úsporný režim Ecology mode.

Hlavní výsledky a diskuse

• Simulace ukázaly, že s rostoucím záporným napětím čočky (0 až −1000 V) dochází k signifikantnímu nárůstu intenzity detekčního signálu, který se kolem −830 V optimalizuje.
• Současně se snižuje šum způsobený ionizovaným heliem z nosného plynu, čímž se zlepšuje poměr S/N.
• Experimentální data potvrdila průběh simulace na fragmentačních iontech PFTBA a na chromatogramech OFN.
• Analýza 5 ppb chlorpyrifos-methylu ve full-scan režimu prokázala možnost vysoce citlivé detekce v reálných vzorcích.
• Implementace ASSP umožnila zvýšení rychlosti skenování až na 100 Hz bez ztráty citlivosti ani zkreslení spektrálních vzorců.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zvýšení citlivosti a zlepšení poměru signál-šum usnadní detekci stopových látek, pesticidů a biomarkerů.
• Rychlé skenování a zkrácené doby chlazení pece zvyšují produktivitu laboratorních analýz.
• Úsporný režim a možnost multisloupcové instalace snižují náklady na provoz a umožňují flexibilní přizpůsobení pracovním postupům.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj technologie overdrive čočky lze kombinovat s pokročilými metodami jako je multidimenzionální GC×GC-MS nebo interface pro přímý přenos vzorků z mikrofluidních systémů. Očekává se další optimalizace napěťových profilů a širší uplatnění v metabolomice, toxikologii a environmentálních studiích.

Závěr

Využití overdrive čočky v GCMS-QP2010 Ultra významně zlepšuje citlivost měření a potlačuje šum z nosného plynu. Optimalizované napětí −830 V představuje kompromis mezi maximálním signálem a minimálním šumem. Další přidané funkce jako ASSP a double-jet cooling rozšiřují možnosti rychlého a ekonomického provozu.

Reference

1. Itoi H.: Quadrupole Mass Spectrometer, U.S. Patent 6737644, 2004-05-18.
2. Takabe M., Ueno Y., Sato A. a kol.: Development of Optdesign software, Shimadzu Review, 55(1), 83–91, 1998.