HMOTNOSTNÍ ANALYZÁTOR DOBY LETU
Vědecké články | 2020 | Chemické listyInstrumentace
Analytická hmotnostní spektrometrie využívající analyzátor doby letu (TOF) představuje nejrychlejší techniku pro získání plného hmotnostního spektra během desítek mikrosekund. Díky možnosti měřit nabité částice libovolného m/z bez horního limitu, vysoké citlivosti a konkurenceschopného rozlišení ve spojení s moderními ionizačními technikami (MALDI, ESI) nachází TOF široké uplatnění od biopolymerů až po rychlé chromatografické separace. Jeho přenositelnost a miniaturizace otevřely dveře i do mobilních aplikací a průzkumu vesmíru.
Hlavním cílem referátu je popsat historický vývoj, základní pracovní princip a klíčová technická řešení analyzátoru TOF. Text shrnuje lineární provedení, reflektron pro korekci energie, zpožděnou extrakci, ortogonální urychlení a alternativní uspořádání (multiturn). Dále je diskutován vliv vakua, kalibrace a možnosti detekce velmi těžkých iontů.
Pro popis analyzátorů TOF byly využity následující komponenty a postupy:
Reflektron významně zlepšuje rozlišení kompenzací počátečního rozdělení kinetických energií, přičemž ortogonální TOF umožňuje spojení s kontinuálními ionizačními zdroji a chromatografií. Zpožděná extrakce optimalizuje fokusaci časovou prodlevou 80–200 ns a eliminuje kolizní fragmentace v iontovém zdroji. Díky moderní elektronice dosahují současné TOF spektrometry časového rozlišení řádu nanosekund, což je srovnatelné s přístroji vysokého rozlišení (FT-ICR, Orbitrap). Multiturn konfigurace poskytují prodloužené dráhy v kompaktním uspořádání.
TOF spektrometry nabízejí:
Očekává se další vylepšení detektorů pro velmi pomalé ionty, rozvoj hybridních uspořádání s orbitrapem či cyklotronem, integrace rychlých separací (ultrarychlá GC/LC) a vývoj nových iontových optik. Rovněž se rozšiřuje miniaturizace pro terénní aplikace a podporu automatizace v průmyslové QA/QC.
Analyzátor doby letu je univerzální hmotnostní spektrometr s bezkonkurenční rychlostí, širokým rozsahem měřených hmotností a konkurenčním rozlišením. Díky flexibilní konstrukci iontové optiky a moderním pulzním metodám se stal klíčovým nástrojem v analytické chemii, biochemii i průmyslové aplikaci.
1. Stephens W. E.: Phys. Rev. 69, 691 (1946).
2. Gohlke R. S., McLafferty F. W.: J. Am. Soc. Mass Spectrom. 4, 367 (1993).
3. Karas M., Hillenkamp F.: Anal. Chem. 60, 2299 (1988).
4. Guilhaus M., Mlynski V., Selby D.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 11, 951 (1997).
5. Vestal M. L.: J. Mass Spectrom. 44, 303 (2009).
6. Cotter R. J., Iltchenko S., Wang D., Gundry R.: J. Mass Spectrom. Soc. Jpn. 53, 7 (2005).
7. Chernushevich I., Loboda A., Thomson B.: J. Mass Spectrom. 36, 849 (2001).
8. Vestal M. L., Campbell J. M.: Methods Enzymol. 402, 79 (2005).
9. Guilhaus M., Mlynski V., Selby D.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 11, 951 (1997).
10. Verentchikov A. N., Ens W., Standing K. G.: Anal. Chem. 66, 126 (1994).
11. Radionova A., Filippov I., Derrick P. J.: Mass Spectrom. Rev. 35, 738 (2016).
12. Weickhardt C., Moritz F., Grotemeyer J.: Mass Spectrom. Rev. 15, 139 (1997).
13. Mamyrin B. A., Karataev V. I., Shmikk D. V., Zagulin V. A.: J. Exp. Theor. Phys. 64, 82 (1973).
14. Mamyrin B. A.: Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 131, 1 (1994).
15. Wiley W. C., McClaren I. H.: Rev. Sci. Instrum. 26, 1150 (1955).
16. Vestal M. L.: J. Mass Spectrom. 44, 303 (2009).
17. Vestal M. L., Juhasz P., Martin S. A.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 9, 1044 (1995).
18. Dawson J. H. J., Guilhaus M.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 3, 155 (1989).
19. Su C.-S.: Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 88, 21 (1989).
GC/MSD, GC/TOF, GC/Q-TOF, LC/TOF, LC/MS
ZaměřeníVýrobceSouhrn
Význam tématu
Analytická hmotnostní spektrometrie využívající analyzátor doby letu (TOF) představuje nejrychlejší techniku pro získání plného hmotnostního spektra během desítek mikrosekund. Díky možnosti měřit nabité částice libovolného m/z bez horního limitu, vysoké citlivosti a konkurenceschopného rozlišení ve spojení s moderními ionizačními technikami (MALDI, ESI) nachází TOF široké uplatnění od biopolymerů až po rychlé chromatografické separace. Jeho přenositelnost a miniaturizace otevřely dveře i do mobilních aplikací a průzkumu vesmíru.
Cíle a přehled článku
Hlavním cílem referátu je popsat historický vývoj, základní pracovní princip a klíčová technická řešení analyzátoru TOF. Text shrnuje lineární provedení, reflektron pro korekci energie, zpožděnou extrakci, ortogonální urychlení a alternativní uspořádání (multiturn). Dále je diskutován vliv vakua, kalibrace a možnosti detekce velmi těžkých iontů.
Použitá metodika a instrumentace
Pro popis analyzátorů TOF byly využity následující komponenty a postupy:
- Ionizační techniky: MALDI, ESI a další desorpčně-ionizační metody.
- Iontová optika: lineární letová trubice, reflektron (iontové zrcadlo), ortogonální urychlení, multiturn (spirály, kruhy).
- Pulzní extrakce: zpožděná extrakce (DE, TLF, PIE) pro časovou fokusaci iontů.
- Detekce: vícekanálové destičky (MCP) s rychlou digitalizací signálu.
- Vakuační soustava: ultranízký tlak pro minimalizaci srážek iontů.
- Kalibrace: pravidelná vnější kalibrace pro zachování přesné hmotnostní stupnice.
Hlavní výsledky a diskuse
Reflektron významně zlepšuje rozlišení kompenzací počátečního rozdělení kinetických energií, přičemž ortogonální TOF umožňuje spojení s kontinuálními ionizačními zdroji a chromatografií. Zpožděná extrakce optimalizuje fokusaci časovou prodlevou 80–200 ns a eliminuje kolizní fragmentace v iontovém zdroji. Díky moderní elektronice dosahují současné TOF spektrometry časového rozlišení řádu nanosekund, což je srovnatelné s přístroji vysokého rozlišení (FT-ICR, Orbitrap). Multiturn konfigurace poskytují prodloužené dráhy v kompaktním uspořádání.
Přínosy a praktické využití metody
TOF spektrometry nabízejí:
- Extrémní rychlost měření a simultánní akumulaci spekter.
- Neomezený rozsah m/z pro analýzu makromolekul.
- Vysokou citlivost díky plnému využití všech iontů.
- Kompatibilitu s MALDI pro biomolekuly a s ESI-LC pro proteomiku.
- Možnost miniaturizace pro přenosné a mobilní přístroje.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další vylepšení detektorů pro velmi pomalé ionty, rozvoj hybridních uspořádání s orbitrapem či cyklotronem, integrace rychlých separací (ultrarychlá GC/LC) a vývoj nových iontových optik. Rovněž se rozšiřuje miniaturizace pro terénní aplikace a podporu automatizace v průmyslové QA/QC.
Závěr
Analyzátor doby letu je univerzální hmotnostní spektrometr s bezkonkurenční rychlostí, širokým rozsahem měřených hmotností a konkurenčním rozlišením. Díky flexibilní konstrukci iontové optiky a moderním pulzním metodám se stal klíčovým nástrojem v analytické chemii, biochemii i průmyslové aplikaci.
Reference
1. Stephens W. E.: Phys. Rev. 69, 691 (1946).
2. Gohlke R. S., McLafferty F. W.: J. Am. Soc. Mass Spectrom. 4, 367 (1993).
3. Karas M., Hillenkamp F.: Anal. Chem. 60, 2299 (1988).
4. Guilhaus M., Mlynski V., Selby D.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 11, 951 (1997).
5. Vestal M. L.: J. Mass Spectrom. 44, 303 (2009).
6. Cotter R. J., Iltchenko S., Wang D., Gundry R.: J. Mass Spectrom. Soc. Jpn. 53, 7 (2005).
7. Chernushevich I., Loboda A., Thomson B.: J. Mass Spectrom. 36, 849 (2001).
8. Vestal M. L., Campbell J. M.: Methods Enzymol. 402, 79 (2005).
9. Guilhaus M., Mlynski V., Selby D.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 11, 951 (1997).
10. Verentchikov A. N., Ens W., Standing K. G.: Anal. Chem. 66, 126 (1994).
11. Radionova A., Filippov I., Derrick P. J.: Mass Spectrom. Rev. 35, 738 (2016).
12. Weickhardt C., Moritz F., Grotemeyer J.: Mass Spectrom. Rev. 15, 139 (1997).
13. Mamyrin B. A., Karataev V. I., Shmikk D. V., Zagulin V. A.: J. Exp. Theor. Phys. 64, 82 (1973).
14. Mamyrin B. A.: Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 131, 1 (1994).
15. Wiley W. C., McClaren I. H.: Rev. Sci. Instrum. 26, 1150 (1955).
16. Vestal M. L.: J. Mass Spectrom. 44, 303 (2009).
17. Vestal M. L., Juhasz P., Martin S. A.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 9, 1044 (1995).
18. Dawson J. H. J., Guilhaus M.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 3, 155 (1989).
19. 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
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
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
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
