離子阱的原理
上一篇 / 下一篇 2007-08-08 00:44:13/ 個(gè)人分類:液質(zhì)聯(lián)用
離子阱由于可以存貯所有從離子源產(chǎn)生進(jìn)入阱中的離子,因此靈敏度很高;另外,離子阱的特有功能是容易產(chǎn)生MSn,對(duì)分子的結(jié)構(gòu)解析非常有用;離子阱質(zhì)譜還非常容易用軟件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制,人機(jī)接口非常簡(jiǎn)單。三維離子阱質(zhì)譜的分析器由一對(duì)環(huán)形電極和兩個(gè)呈雙曲面形的端蓋電極組成(見圖1)。
在環(huán)形電極上加基礎(chǔ)射頻電壓(Fundemental rf)和直流電壓;在端蓋電極上加交流補(bǔ)充電壓。由離子源產(chǎn)生的離子,通過(guò)脈沖離子門進(jìn)入離子阱,通過(guò)調(diào)節(jié)射頻電壓和直流電壓,離子可以穩(wěn)定地存貯在離子阱中。阱中離子的數(shù)目可通過(guò)自動(dòng)增益控制(AGC)技術(shù)進(jìn)行有效控制。阱中離子數(shù)目太多,會(huì)引起空間電荷效應(yīng),導(dǎo)致電場(chǎng)的扭曲和整體性能的下降。離子阱中一般充入1 mTorr的氦氣,它有兩個(gè)作用,一是碰撞“冷卻”降低初進(jìn)入離子的動(dòng)能,有效地捕獲注入的離子;二是作為碰撞氣體,從而產(chǎn)生多級(jí)MS。一個(gè)離子是否可穩(wěn)定地存貯在阱中,取決于離子的荷質(zhì)比,離子阱的大小(r),fundamental rf的諧振頻率(w),和環(huán)電極上的電壓幅度(V)。離子行為的依賴性被描述為多維參數(shù)qz
qz=4eV/mr2w2 公式
圖2顯示了阱中離子“穩(wěn)定區(qū)域圖”,一個(gè)給定質(zhì)荷比的離子將有一個(gè)qz值,若落在穩(wěn)定區(qū)的邊界內(nèi),離子就被穩(wěn)定捕獲。若qz值落在邊界外,則該離子會(huì)撞在電極上湮滅。通過(guò)掃描射頻電壓值(即從低到高加射頻電壓值),可以使阱中離子的軌道依次變得不穩(wěn)定,因此可從低m/z到高m/z依次將離子甩出阱外檢測(cè)。對(duì)于高質(zhì)量數(shù)m/z的離子,用掃描射頻電壓無(wú)法使離子軌道不穩(wěn)定,這時(shí)在端蓋電極上加高幅的交流電壓,如果交流電壓頻率與離子振蕩頻率一致,將會(huì)產(chǎn)生共振,離子振蕩的振幅隨時(shí)間線性增加,當(dāng)振幅足夠大時(shí),離子將甩出阱外。結(jié)合這兩種方式還可分離出特定m/z的離子,比如掃描范圍為50~1500 m/z,若想分離出m/z=500的離子,則先掃描射頻電壓,使50~499 m/z被甩出阱;再依次改變交流電壓頻率,使501~1500 m/z被甩出阱,這樣就分離出m/z=500的離子。若在端蓋電極上加低幅的交流電壓信號(hào),將使被分離出的離子產(chǎn)生共振激發(fā),與氦氣碰撞,產(chǎn)生結(jié)構(gòu)碎片信息。以肽分析為例,這個(gè)過(guò)程將引起沿肽骨架的隨機(jī)斷裂,在質(zhì)譜上獲得豐富的氨基酸序列碎片。
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