IntroduzioneSorgentedi ioni

Analizzatore DetectorDataSystem

Sistema di vuoto

Diagramma a blocchi: tipi di analizzatori

IntroduzioneSorgentedi ioni

Analizzatore DetectorDataSystem

Sistema di vuoto

Diagramma a blocchi: tipi di analizzatori

Time of flight (TOF)QuadrupoleIon TrapMagnetic SectorFTMS

LL’’analizzatore consente di differenziare gli ioni molecolari analizzatore consente di differenziare gli ioni molecolari generati, generati, nonché i loro frammenti,nonché i loro frammenti, in base al loro rapporto in base al loro rapporto massa/carica (massa/carica (m/zm/z). ). I piI piùù comuni sono: comuni sono:

ANALIZZATORI

Analizzatore Magnetico Analizzatore Magnetico

Analizzatore a Doppia Analizzatore a Doppia FocalizzazioneFocalizzazione

Analizzatore a Analizzatore a QuadrupoloQuadrupolo

Analizzatore a tempo di volo (TOF, Time of Flight)Analizzatore a tempo di volo (TOF, Time of Flight)

Analizzatore a Trappola Ionica Analizzatore a Trappola Ionica

ANALIZZATORE MAGNETICO

Porta gli ioni a percorrere traiettorie circolari, il cui raggioPorta gli ioni a percorrere traiettorie circolari, il cui raggio dipende dal dipende dal rapporto massa/carica dello ione. Cambiando le traiettorie deglirapporto massa/carica dello ione. Cambiando le traiettorie degli ioni ioni mediante variazioni del campo magneticomediante variazioni del campo magnetico applicato, ioni con applicato, ioni con diverso rapporto diverso rapporto m/zm/z possono essere focalizzati sul rivelatore. possono essere focalizzati sul rivelatore.

E’ costituito da un tubo lungo circa 1 metro, piegato con un ragE’ costituito da un tubo lungo circa 1 metro, piegato con un raggio gio di curvatura di curvatura r'r' ed immerso in un ed immerso in un campo magnetico di intensità campo magnetico di intensità BB. .

ANALIZZATORE MAGNETICO

Quando gli Quando gli IONIIONI che escono dalla camera di ionizzazione che escono dalla camera di ionizzazione entrano nel tubo analizzatore, per effetto del campo magnetico entrano nel tubo analizzatore, per effetto del campo magnetico BBsubiscono una deviazione subiscono una deviazione ((deflessionedeflessione )) dalla loro traiettoria dalla loro traiettoria rettilinearettilinea che viene curvatache viene curvata. .

Analizzatore magnetico: come funziona

Energia cinetica degli ioni

All'uscita della camera di ionizzazione il fascio di ioni è All'uscita della camera di ionizzazione il fascio di ioni è acceleratoaccelerato attraverso un potenziale attraverso un potenziale VV di 6000 di 6000 -- 8000 Volt. 8000 Volt. Gli Gli ioniioni vengono espulsi, attraverso una fenditura di uscita, con vengono espulsi, attraverso una fenditura di uscita, con circa la stessa circa la stessa energia cinetica energia cinetica pari a:pari a:

-- zz è la carica degli ioni; in genere = 1 è la carica degli ioni; in genere = 1 -- VV è il potenziale della griglia è il potenziale della griglia -- mm è la massa dello ione è la massa dello ione -- vv è la velocità dello ione è la velocità dello ione

(Energia potenziale)(Energia potenziale)

LL’’accelerazione che gli ioni subiscono accelerazione che gli ioni subiscono èè proporzionale al proporzionale al potenziale potenziale VV delle piastre delle piastre acceleratriciacceleratrici..

EEcc = = Energia cinetica degli ioniEnergia cinetica degli ioni :: EqEq. I. I

Quando gli ioni entrano nel campo magnetico Quando gli ioni entrano nel campo magnetico BB subiscono subiscono una una forza centripetaforza centripeta che tende a far loro percorrere una che tende a far loro percorrere una traiettoria circolare di raggio traiettoria circolare di raggio r r : :

BB = intensità del campo magnetico = intensità del campo magnetico r r = raggio di = raggio di deflessionedeflessione

Traiettoria degli ioni nel analizzatore magnetico

BB .. z z .. vv

Tale forza centripeta è bilanciata dalla Tale forza centripeta è bilanciata dalla forza centrifugaforza centrifuga::

m m . . vv2 2 / r/ r

Cioè, semplificando :Cioè, semplificando :BB .. z z .. v = m v = m . . vv2 2 / r/ r

Interazione campo magnetico / ioneInterazione campo magnetico / ione:: BB EqEq. II. II

Possiamo scrivere allora:Possiamo scrivere allora:

La nuova traiettoria CURVILINEA ha un La nuova traiettoria CURVILINEA ha un raggio di curvaturaraggio di curvatura r r che è che è direttamente proporzionale alla quantità di moto dello ione (direttamente proporzionale alla quantità di moto dello ione (m m .. vv) e ) e inversamente proporzionale al campo magnetico inversamente proporzionale al campo magnetico BB. .

Traiettoria degli ioni nel analizzatore magnetico

Interazione campo magnetico / ioneInterazione campo magnetico / ione:: B EqEq. II. II

Interazione campo magnetico / ioneInterazione campo magnetico / ione::

Combinando la seconda espressione (Combinando la seconda espressione (EqEq. II). II) con la terza (con la terza (EqEq. III) . III) si ottiene: si ottiene:

PoichèPoichè ricavando ricavando vv 22 dall’energia cinetica degli ioni (dall’energia cinetica degli ioni (EqEq. I. I))

Analizzatore magnetico

EqEq. II. II

EEcc = = EqEq. I. I

abbiamo che: abbiamo che: EqEq. III. III

B

Equazione fondamentale dell’analizzatore magnetico

22

2

m

v2

V

Di conseguenza per un certo valore della coppia B e V esisterà Di conseguenza per un certo valore della coppia B e V esisterà un solo valore di massa mun solo valore di massa m (m/z) per cui il raggio di deflessione r (m/z) per cui il raggio di deflessione r coincide con il raggio di curvatura del tubo r'. coincide con il raggio di curvatura del tubo r'.

B B = intensità del campo magnetico= intensità del campo magnetico

VV = potenziale di accelerazione= potenziale di accelerazione

B

B

2

Gli ioni che hanno questo valore di Gli ioni che hanno questo valore di massamassa escono dal tubo e escono dal tubo e giungono al rivelatore, gli altri giungono al rivelatore, gli altri nnoo!!

Analizzatore magnetico

giusta traiettoria per giungere al rivelatoregiusta traiettoria per giusta traiettoria per giungere al rivelatoregiungere al rivelatore

Analizzatore magnetico

In altre parole è possibile far percorrere agli ioni la traiettoIn altre parole è possibile far percorrere agli ioni la traiettoria corretta per ria corretta per giungere al rivelatore giungere al rivelatore variando opportunamentevariando opportunamente o o l'intensità del campo l'intensità del campo magnetico Bmagnetico B oppure quella del potenziale acceleratore V.oppure quella del potenziale acceleratore V.

Operando a potenziale V costante e facendo una Operando a potenziale V costante e facendo una scansione scansione dell’intensità di campo dell’intensità di campo BB è possibile fare uscire dal tubo gli ioni a è possibile fare uscire dal tubo gli ioni a diversa massa in tempi diversi.diversa massa in tempi diversi.

ANALIZZATORE DI MASSA A DOPPIA FOCALIZZAZIONE

E' l'analizzatore che consente di ottenere le E' l'analizzatore che consente di ottenere le risoluzioni risoluzioni migliori*migliori*. . Aggiungendo prima dell'analizzatore magnetico un Aggiungendo prima dell'analizzatore magnetico un analizzatoreanalizzatoreelettrostaticoelettrostatico (ESA) il percorso degli ioni positivi viene focalizzato (ESA) il percorso degli ioni positivi viene focalizzato ulteriormente in direzione dal campo elettrico statico.ulteriormente in direzione dal campo elettrico statico.

*Vedi*Vedi massa esatta ed alta risoluzionemassa esatta ed alta risoluzione

Così la risoluzione può raggiungere 100.000 e oltre. Ciò permettCosì la risoluzione può raggiungere 100.000 e oltre. Ciò permette e di misurare la così detta “di misurare la così detta “massa esattamassa esatta ”” fino alla quarta cifra fino alla quarta cifra decimale. decimale.

Analizzatore di massa a doppia focalizzazione.

Gli Gli spettrometrispettrometri ad alta risoluzione pad alta risoluzione possonoossono separareseparare ioniioni chechehannohanno la la stessastessa massamassa nominalenominale ma ma cheche hannohanno diversadiversa formula formula brutabruta, come: , come:

CC22HH44, , NN22 e e COCO a a m/zm/z 28. 28.

Le masse Le masse esatteesatte didi CC22HH44, N, N22 e CO e CO sonosono 28.0313, 28.0061, and 28.0313, 28.0061, and 27.9949 Daltons.27.9949 Daltons.

Gli Gli spettrometrispettrometri ad alta risoluzione di questo genere sono ad alta risoluzione di questo genere sono apparecchiature complicate e apparecchiature complicate e costosecostose, e quindi il loro impiego non , e quindi il loro impiego non è molto diffuso.è molto diffuso.

Nel settore elettrostatico (ES) gli ioni Nel settore elettrostatico (ES) gli ioni nonnon vengono separati in vengono separati in funzione del rapporto massa/carica, ma solo focalizzati in base funzione del rapporto massa/carica, ma solo focalizzati in base alla alla loro loro ENERGIA TRASLAZIONALE.ENERGIA TRASLAZIONALE.

Analizzatore di massa a doppia focalizzazione: come funziona

Il settore elettrostatico Il settore elettrostatico si limita ad si limita ad uniformare le energie uniformare le energie translazionalitranslazionali degli ioni che hanno uguale degli ioni che hanno uguale m/m/z, z, compensandocompensandodifferenze di velocitdifferenze di velocitàà inizialeiniziale; ;

Se così non fosse, nel settore successivo, quello magnetico, Se così non fosse, nel settore successivo, quello magnetico, ioni ioni con con ugualugual rapporto rapporto m/zm/z mama differentedifferente energia energia traslazionaletraslazionaleseguirebbero traiettorie diverse, diminuendo la risoluzione dellseguirebbero traiettorie diverse, diminuendo la risoluzione dello o strumento.strumento.

EEcc = =

Gli ioni generati nella camera di ionizzazione possono essere Gli ioni generati nella camera di ionizzazione possono essere dotati di energia cinetica iniziale diversa da 0. L'energia cinedotati di energia cinetica iniziale diversa da 0. L'energia cinetica tica totale di uno ione dopo accelerazione nel campo totale di uno ione dopo accelerazione nel campo VV sarsaràà quindi la quindi la somma di due componenti: somma di due componenti: energia cinetica inizialeenergia cinetica iniziale ed ed energia energia cinetica cinetica guadagnata durante l'accelerazione.guadagnata durante l'accelerazione.

L’analizzatore L’analizzatore quadrupolarequadrupolare è schematicamente costituito da è schematicamente costituito da quattro quattro barrebarre cilindriche metalliche parallelecilindriche metalliche parallele. .

ANALIZZATORE FILTRO DI MASSA QUADRUPOLO

ANALIZZATORE FILTRO DI MASSA QUADRUPOLO

continui (DC)continui (DC)

alternati a radiofrequenza (RF). alternati a radiofrequenza (RF).

La scansione si basa sulla variazione dell’intensità di questi cLa scansione si basa sulla variazione dell’intensità di questi campi e il ampi e il conseguente cambiamento del valore di conseguente cambiamento del valore di m/zm/z che giunge al rivelatore.che giunge al rivelatore.

In questo dispositivo la separazione degli ioni dipende dal motoIn questo dispositivo la separazione degli ioni dipende dal moto degli degli ioni risultante dall’applicazione di una ioni risultante dall’applicazione di una combinazione di campi elettricicombinazione di campi elettrici::

Alle barre opposte del Alle barre opposte del quadrupoloquadrupolo è applicata una differenza di è applicata una differenza di potenziale, generata da una corrente continua ed alternata. In potenziale, generata da una corrente continua ed alternata. In particolare a una coppia di barre (opposte) particolare a una coppia di barre (opposte) vieneviene applicato un applicato un potenziale potenziale ((U+VcosU+Vcos((ωωt))t)), mentre alle restanti due , mentre alle restanti due viene viene applicato applicato un potenziale un potenziale --((U+VcosU+Vcos((ωωt))t)),, dove dove UU èè un voltaggio continuo (un voltaggio continuo (dcdc) e ) e VV un voltaggio alternato (un voltaggio alternato (acac). ).

ANALIZZATORE FILTRO DI MASSA QUADRUPOLO

Gli ioni, accelerati dalle piastre Gli ioni, accelerati dalle piastre acceleratriciacceleratrici, entrano nel tunnel delimitato , entrano nel tunnel delimitato dalle barre e vengono respinti dai poli positivi ed attratti daidalle barre e vengono respinti dai poli positivi ed attratti dai negativi.negativi.

++

++--

--

Analizzatore quadrupolare

A causa di tale oscillazione del A causa di tale oscillazione del quadrupoloquadrupolo, quando gli ioni entrano in questo , quando gli ioni entrano in questo campo gli ioni,assumono una campo gli ioni,assumono una traiettoria a traiettoria a zigzig zagzag oscillando nelle direzioni x oscillando nelle direzioni x e y. L’ampiezza di tali oscillazioni dipende e y. L’ampiezza di tali oscillazioni dipende dalla frequenza del potenzialedalla frequenza del potenzialeapplicato e dalle applicato e dalle masse degli ionimasse degli ioni..

--

--++

++

Il potenziale elettromagnetico oscillante delle barre, fa in modIl potenziale elettromagnetico oscillante delle barre, fa in modo che o che quando le due sbarre verticali hanno potenziale positivo quelle quando le due sbarre verticali hanno potenziale positivo quelle orizzontali orizzontali l’hanno negativo, e viceversa.l’hanno negativo, e viceversa.

Le oscillazioni che gli ioni subiscono nel loro transito potrannLe oscillazioni che gli ioni subiscono nel loro transito potranno essere:o essere:

Analizzatore quadrupolare

stabili stabili (moto diventa sinusoidale), permettendo così allo ione di uscire(moto diventa sinusoidale), permettendo così allo ione di usciredal dal quadrupoloquadrupolo ed entrare nel sistema di rivelazioneed entrare nel sistema di rivelazione

instabiliinstabili e porteranno alla collisione dello ione con le barre del e porteranno alla collisione dello ione con le barre del quadrupoloquadrupolo (gli ioni si scaricano su una delle barre).(gli ioni si scaricano su una delle barre).

A determinati valori della tensione applicata, A determinati valori della tensione applicata, solo ioni aventi un certo solo ioni aventi un certo rapporto rapporto m/zm/z usciranno dal usciranno dal quadrupoloquadrupolo stesso. Variando nel tempo la stesso. Variando nel tempo la tensione applicata, tutti gli ioni saranno messi in condizione dtensione applicata, tutti gli ioni saranno messi in condizione di uscire (a i uscire (a tempi diversi) dal tempi diversi) dal quadrupoloquadrupolo. .

Analizzatore quadrupolare

ANALIZZATORE A TRAPPOLA IONICA ( IT, ION TRAP)

Opera su un principio simile a quello del Opera su un principio simile a quello del quadrupoloquadrupolo, tuttavia , tuttavia non funziona da filtro. Anziché permettere agli ioni di non funziona da filtro. Anziché permettere agli ioni di attraversare il campo attraversare il campo quadrupolarequadrupolare, la IT , la IT trattiene tutti gli ioni al trattiene tutti gli ioni al suo internosuo interno. .

La trappola ionica La trappola ionica èè costituita da costituita da TRE ELETTRODITRE ELETTRODI in acciaio inossidabile in acciaio inossidabile le cui superfici interne sono di forma iperbolica. Gli elettrodile cui superfici interne sono di forma iperbolica. Gli elettrodi sono disposti in sono disposti in una geometria a una geometria a ““sandwichsandwich”” ::

Analizzatore a trappola ionica

+

++

++

+

++

++++

++++

++

IIoonn ssoouurrccee

RRiinngg eelleeccttrrooddee

RRFF vvoollttaaggee

VVccooss((ΩΩtt ++ ФФ))

RReessoonnaannccee AACC vvoollttaaggee

VVrreessccooss((ωωrreesstt ++ ФФrreess))

VVrreessccooss((ωωrreesstt ++ ФФrreess))

EEnndd--ccaapp eelleeccttrrooddee

L L ’’elettrodo ad anello nel centro (ring elettrodo ad anello nel centro (ring electrodeelectrode))

i due elettrodi laterali (i due elettrodi laterali (endend--cupcup), uno di entrata e uno di uscita degli ioni, ), uno di entrata e uno di uscita degli ioni, sopra e sotto di essosopra e sotto di esso

I tre elettrodi formano insieme una I tre elettrodi formano insieme una CAVITCAVITÀÀ in cui gli ioni vengono in cui gli ioni vengono immagazzinati e dove avviene limmagazzinati e dove avviene l’’analisi di massaanalisi di massa

Analizzatore a trappola ionica

Analizzatore a trappola ionica

•• I I due elettrodi due elettrodi ““coperchicoperchi”” sono generalmente a potenziale di terra (oppure sono generalmente a potenziale di terra (oppure viene applicata una tensione DC o ACviene applicata una tensione DC o AC

+

++

++

++++

IIoonn ssoouurrccee

RRiinngg eelleeccttrrooddee

RRFF vvoollttaaggee

VVccooss((ΩΩtt ++ ФФ))

EEnndd--ccaapp eelleeccttrrooddee

•• AllAll’’elettrodo ad anelloelettrodo ad anello èè applicato un potenziale alternato applicato un potenziale alternato VV con frequenza con frequenza angolare angolare ΩΩ (RF) (RF)

Intrappolamento degli ioni nella IT

Applicando all'elettrodo anulare un voltaggio Applicando all'elettrodo anulare un voltaggio rfrf di appropriata grandezza e di appropriata grandezza e frequenza sono intrappolati ioni che coprono un vasto intervallofrequenza sono intrappolati ioni che coprono un vasto intervallo di massadi massaGli elettrodi della trappola ionica creano un infatti un Gli elettrodi della trappola ionica creano un infatti un CAMPO ELETTRICO CAMPO ELETTRICO IPERBOLICOIPERBOLICO tridimensionale, capace di tenere intrappolati gli ioni aventi tridimensionale, capace di tenere intrappolati gli ioni aventi un dato intervallo di rapporti un dato intervallo di rapporti m/zm/z determinato dai potenziali applicati determinato dai potenziali applicati (voltaggio RF). (voltaggio RF).

Infatti il campo Infatti il campo quadrupolarequadrupolare generato esercita sugli ioni nella trappola una generato esercita sugli ioni nella trappola una COMPRESSIONECOMPRESSIONE. Dunque gli ioni non sono liberi di muoversi.. Dunque gli ioni non sono liberi di muoversi.

Intrappolamento degli ioni nella IT

AllAll’’interno della IT interno della IT èè presente lpresente l’’ELIOELIO ad una pressione di circa 10ad una pressione di circa 10--33 TorrTorr che che collide con gli ioni determinando una diminuzione della loro enecollide con gli ioni determinando una diminuzione della loro energia cinetica rgia cinetica che si riflette in una riduzione dellche si riflette in una riduzione dell’’ampiezza delle loro oscillazioni. ampiezza delle loro oscillazioni. (raffreddamento, (raffreddamento, ““coolingcooling””). ).

In questo modo lIn questo modo l’’elio contribuisce anchelio contribuisce anch’’esso a esso a focalizzarefocalizzare tutti gli ioni verso tutti gli ioni verso il il centrocentro della trappola ionica, aumentando la sensibilitdella trappola ionica, aumentando la sensibilitàà e la risoluzione. e la risoluzione.

Espulsione degli ioni dalla IT

Gli ioni intrappolati nella IT vengono espulsi progressivamente Gli ioni intrappolati nella IT vengono espulsi progressivamente rendendorendendoINSTABILEINSTABILE il moto degli ioni stessi (la traiettoria)il moto degli ioni stessi (la traiettoria)

MassMass --sselectiveelective axialaxial instabilityinstability modemode (instabilit(instabilitàà massamassa--selettiva)selettiva)

Quando si vuole registrare uno spettro di massa viene Quando si vuole registrare uno spettro di massa viene aumentata aumentata l'ampiezza del voltaggio l'ampiezza del voltaggio rfrf applicato all'elettrodo anulare. Si ha come applicato all'elettrodo anulare. Si ha come conseguenza che gli ioni di conseguenza che gli ioni di m/z m/z sempre più elevato diventano instabili sempre più elevato diventano instabili dal momento che il loro moto all'interno della trappola aumenta dal momento che il loro moto all'interno della trappola aumenta in in ampiezza e può portarli al di là dei confini fisici del sistema.ampiezza e può portarli al di là dei confini fisici del sistema. A questo A questo punto essi sono espulsi dal sistema in sequenza di massa attravepunto essi sono espulsi dal sistema in sequenza di massa attraverso i rso i fori praticati nell’elettrodo terminale.fori praticati nell’elettrodo terminale.

Espulsione degli ioni dalla IT

+

++

++

+

++

++++

++++

++

IIoonn ssoouurrccee

RRiinngg eelleeccttrrooddee

RRFF vvoollttaaggee

VVccooss((ΩΩtt ++ ФФ))

RReessoonnaannccee AACC vvoollttaaggee

VVrreessccooss((ωωrreesstt ++ ФФrreess))

VVrreessccooss((ωωrreesstt ++ ФФrreess))

EEnndd--ccaapp eelleeccttrrooddee

Aumentando la tensione RFAumentando la tensione RF il valore il valore soglia soglia m/zm/z viene incrementato e gli viene incrementato e gli ioni vengono espulsi in sequenza.ioni vengono espulsi in sequenza.

Espulsione degli ioni dalla IT

ResonantResonant EjectionEjection modemode

Gli ioni sono espulsi facendo una scansione della RF applicata aGli ioni sono espulsi facendo una scansione della RF applicata allll’’elettrodo elettrodo centrale e applicando centrale e applicando ai due ai due endend--capcap una una RF supplementareRF supplementare oscillante oscillante ((ACAC))

+

++

++

+

++

++++

++++

++

IIoonn ssoouurrccee

RRiinngg eelleeccttrrooddee

RRFF vvoollttaaggee

VVccooss((ΩΩtt ++ ФФ))

RReessoonnaannccee AACC vvoollttaaggee

VVrreessccooss((ωωrreesstt ++ ФФrreess))

VVrreessccooss((ωωrreesstt ++ ФФrreess))

EEnndd--ccaapp eelleeccttrrooddee

Espulsione degli ioni dalla IT

Poco prima dellPoco prima dell’’espulsione, il moto assiale dellespulsione, il moto assiale dell’’ione entra in ione entra in risonanzarisonanza con il potenziale oscillante (con il potenziale oscillante (ACAC)) applicatoapplicato, eccitando , eccitando ll’’ione per risonanza; la traiettoria assiale dellione per risonanza; la traiettoria assiale dell’’ione eccitato diviene ione eccitato diviene sempre pisempre piùù ampia consentendo allampia consentendo all’’ione stesso di sfuggire allione stesso di sfuggire all’’effetto effetto della nuvola di ioni nella trappola. In questo modo gli ioni deldella nuvola di ioni nella trappola. In questo modo gli ioni della la stessa specie possono essere ben stessa specie possono essere ben raggruppatiraggruppati prima di uscire prima di uscire sequenzialmentesequenzialmente dalla trappola, garantendo una migliore dalla trappola, garantendo una migliore risoluzione spettrale e sensibilitrisoluzione spettrale e sensibilitàà..

Separa gli ioni in virtù del Separa gli ioni in virtù del TEMPOTEMPO da essi impiegato nel da essi impiegato nel percorrere una certa distanza nota.percorrere una certa distanza nota.Si basa sul fatto che ioni con diverso valore Si basa sul fatto che ioni con diverso valore m/zm/z e uguale e uguale energia cinetica impiegano energia cinetica impiegano tempi differentitempi differenti a percorre una a percorre una certa certa distanzadistanza: :

Analizzatore TOF (time-of- flights)

In In orderorder toto increaseincrease the the resolutionresolution, the , the ionion trajectorytrajectory isis bentbent byby anan electronicelectronicmirrormirror, the , the reflectronreflectron. . WhenWhen goinggoing through the through the reflectronreflectron, the , the dispersiondispersion of of ionsionsof the of the samesame m/z m/z valuevalue isis minimizedminimized, , leadingleading toto a a greatgreat improvementimprovement of of resolutionresolution

Gli ioni più Gli ioni più pesantipesanti raggiungono il rivelatoreraggiungono il rivelatore dopodopo quelliquellipiccoli!piccoli!

Analizzatore TOF (time-of- flights)

Tubo di voloTubo di voloTubo di volo

Gli ioni prodotti dalla sorgente vengono accelerati da un potenGli ioni prodotti dalla sorgente vengono accelerati da un potenziale di ziale di accelerazione che conferisce a tutti accelerazione che conferisce a tutti la stessa energia cineticala stessa energia cinetica. .

Analizzatore TOF ( velocità degli ioni)

Minore sarà la Minore sarà la massamassa dello ione, maggiore sarà la sua dello ione, maggiore sarà la sua velocità velocità

EEcc = =

v = (2zV/m)1/2

Gli ioni vengono focalizzati verso un tubo di volo (Gli ioni vengono focalizzati verso un tubo di volo (flyfly tube o tube o driftdrift tube)tube)

Dato che l’energia cinetica è Dato che l’energia cinetica è

Analizzatore TOF ( tempo impiegato dagli ioni)

Se lo strumento possiede un tubo di volo Se lo strumento possiede un tubo di volo di lunghezza L: v = L/t

t=L /vv = (2zV/m)1/2

t = L / (2V/m/z)1/2

Gli ioni piùGli ioni più LEGGERI LEGGERI percorrono il tubo di volo e raggiungono il percorrono il tubo di volo e raggiungono il rivelatore rivelatore primaprima di quellidi quelli PESANTIPESANTI ..

Analizzatore TOF (tecniche di ionizzazione)

L’analizzatore TOF deve lavorare ad L’analizzatore TOF deve lavorare ad impulsiimpulsi perché tutti gli ioni devono perché tutti gli ioni devono essere espulsi dalla sorgente essere espulsi dalla sorgente NELLO STESSO TEMPONELLO STESSO TEMPO. .

Se così non fosse, gli ioni verrebbero prodotti continuativamentSe così non fosse, gli ioni verrebbero prodotti continuativamente, e al e, e al rivelatore arriverebbe un flusso continuo di ioni che non sarebbrivelatore arriverebbe un flusso continuo di ioni che non sarebbero più ero più separabili in funzione del tempo di arrivo. separabili in funzione del tempo di arrivo.

L’analizzatore TOF deve per ciò utilizzare tecniche di ionizzaziL’analizzatore TOF deve per ciò utilizzare tecniche di ionizzazione pulsata one pulsata (MALDI). (MALDI).

MALDI MALDI -- TOFTOF

Analizzatore TOF (time-of- flights)

RIVELATORI

Sono dispositivi che all’arrivo di un fascio di ioni, danno un Sono dispositivi che all’arrivo di un fascio di ioni, danno un segnale elettrico proporzionale alla quantità degli ioni, segnalsegnale elettrico proporzionale alla quantità degli ioni, segnale e che viene amplificato e registrato.che viene amplificato e registrato.

E’ costituito da:E’ costituito da:

Elettromoltiplicatore di elettroni secondari “Channe ltron”

un un dinododinodo di conversionedi conversione

un un moltiplicatore di elettroni a moltiplicatore di elettroni a dinododinodo continuo continuo (“(“ChanneltronChanneltron”)”)

Quando uno ione positivo colpisce un Quando uno ione positivo colpisce un dinododinodo di conversionedi conversionesi osserva l’emissione di particelle secondarie (si osserva l’emissione di particelle secondarie (ioni negativi ioni negativi ededelettronielettroni)) che vengono focalizzati dalla superficie curva del che vengono focalizzati dalla superficie curva del dinododinodo e accelerati verso il moltiplicatore di elettronie accelerati verso il moltiplicatore di elettroni

Il Il dinododinodo di conversionedi conversione è una superficie metallica è una superficie metallica concava localizzata ad angolo retto rispetto al fascio di ioni concava localizzata ad angolo retto rispetto al fascio di ioni che giungono dall’analizzatore, ed è posta ad un potenziale che giungono dall’analizzatore, ed è posta ad un potenziale negativo.negativo.

Elettromoltiplicatore di elettroni secondari “Channe ltron”

Gli ioni positivi (o negativi) trasformati in elettroni dal Gli ioni positivi (o negativi) trasformati in elettroni dal dinododinododi conversione vengono amplificati attraverso un effetto a di conversione vengono amplificati attraverso un effetto a cascata in un cascata in un moltiplicatore di elettronimoltiplicatore di elettroni a forma di a forma di corno corno ricurvoricurvo per produrre un segnale elettrico. Questo dispositivo, per produrre un segnale elettrico. Questo dispositivo, chiamato anche chiamato anche channeltronchanneltron , è largamente impiegato in , è largamente impiegato in strumenti a strumenti a quadrupoloquadrupolo e a e a ionion traptrap..

Elettromoltiplicatore di elettroni secondari “channe ltron”

Grazie alla forma ad imbuto gli elettroni emessi Grazie alla forma ad imbuto gli elettroni emessi non percorrono non percorrono molto spaziomolto spazio prima di colpire nuovamente la superficie interna prima di colpire nuovamente la superficie interna del moltiplicatore, causando così del moltiplicatore, causando così l’emissione di nuovi elettronil’emissione di nuovi elettroni. . Alla fine si forma una cascata di elettroni che si traduce in unAlla fine si forma una cascata di elettroni che si traduce in una a corrente misurabile. corrente misurabile.

Elettromoltiplicatore di elettroni secondari “Channe ltron”

Calcolatore

Controllo dello Controllo dello spettrometrospettrometro di massa di massa

Acquisizione e memorizzazione degli spettri di massaAcquisizione e memorizzazione degli spettri di massa

Programmi per analisi quantitativeProgrammi per analisi quantitative

Banche dati per spettriBanche dati per spettri

Ruolo del calcolatore: