Microsoft PowerPoint - 13 QuadrIonTrap MSMSmonitor

7/28/2019 Microsoft PowerPoint - 13 QuadrIonTrap MSMSmonitor

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QuadrupoloQuadrupolo


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+

+

+

+

DC Volt + RF

Resonant ion

Non Resonant Ion

In un analizzatore di massa a quadrupolo gli ioni vengono separati mediante campielettrici, in base al loro rapporto m/z, facendoli passare lungo lasse centrale diquatto barre metalliche parallele ed equidistanti (poli) alle quali applicato unacorrente continua ( DC) a polarit fissa ed un voltaggio alternato (RF,radiofrequenza)


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La sezione ideale delle quattro barre dovrebbe essere iperbolica. Le barre a

sezione rotonda sono usate in molti sistemi per convenienza costruttiva. In ognicaso bisogna considerare che la costruzione delle barre e il loro posizionamentosono fattori critici per laccuratezza della masse e la risoluzione.


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La lunghezza del quadrupolo normalmente varia da 5 a 25 cm, in dipendenza del tipo di

applicazione, e il diametro dei poli di 5-15 mm. Il raggio del tunnel (r0) per un quadrupolo tipicamente di 5 mm.

Per ottenere le massime prestazioni in termini di accuratezza e risoluzione, richiestaunalta accuratezza meccanica (dellordine dei micrometri) sia nella costruzione dellebarre che nel loro posizionamento spaziale (allineamento con una tolleranza non superiore

a 10 micrometri).


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Per spiegare il moto degli ioni dentro lanalizzatore di massa a quadrupolooccorre considerare lequazione che descrive la forza di campo(Potenziale elettrico, F) in posizioni differenti nel piano x e y (direzionetrasversale) allinterno del quadrupolo:

)cos(2

0

22

tVUr

yxF +

=

Dove xe ysono le distanze rispetto agli assi coordinati, r0 la distanza

tra lasse z e la superfice della barra,

la frequenza angolare (2

f)della corrente alternata, V lampiezza della radiofrequenza applicata e U il valore del potenziale della corrente continua applicata ai poli.


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Dal rapporto tra le due equazioni viste prima si ottiene:

VU

qa 2=

Un valore costante del rapporto 2U/V rappresentato nel diagramma una rettache detta linea di scansione. Per un determinato valore di U rispetto a V la lineadi scansione passa in corrispondenza dellapice del diagramma di stabilit. Questasituazione corrisponde ad una risoluzione infinita. Riducendo il valore di a mentresi mantiene costante q, cio riducendo il valore di U mantenendo costante V, puessere trasmesso, cio diventa stabile, la traiettoria di un range di m/z sempre pilargo. Questo significa che la risoluzione diminuisce mentre aumenta la sensibilit.

In altri termini, lampiezza (q) della regione di stabilit, determina la risoluzione.Per avere una risoluzione unitaria, il q deve essere tale da trasmettere un rangedi m/z non superiore a 0.5.

Eseguire una scansione lineare di un quadrupolo significa far variare i valori di U eV mantenendo costante il rapporto 2U/V. In questo modo si permette ad ioni

aventi valori di m/z crescenti di raggiungere il rivelatore.Quindi eseguire la scansione di un quadrupolo significa shiftare lintero diagrammadi stabilit lungo la linea di scansione, perch ogni valore di m/z ha un suodiagramma di stabilit.


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Q0Q0Q0 Q1Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3Q3

Q0 LENS

TRANSPORTS

+ / - IONS TO Q1

PARENT MASS

ANALYZER

Q0 LENSQ0 LENS

TRANSPORTSTRANSPORTS

+ /+ / -- IONS TO Q1IONS TO Q1

PARENT MASSPARENT MASS

ANALYZERANALYZER

+ / - IONS AND

NEUTALS

FORMED IN

API SOURCE

+ / -- IONS ANDIONS AND

NEUTALSNEUTALS

FORMED INFORMED IN

API SOURCEAPI SOURCE

PARENT IONS

ENTER Q2

COLLISION CELL

COLLIDE WITH

Ar GAS AND

DISASSOCIATE

PARENT IONSPARENT IONS

ENTER Q2ENTER Q2

COLLISION CELLCOLLISION CELL

COLLIDE WITHCOLLIDE WITH

Ar GAS ANDAr GAS AND

DISASSOCIATEDISASSOCIATE

Q3 PRODUCT

MASS ANALYZER

IS SCANNED,

PASSING FULL

SCAN PRODUCT

ION SPECTRA TO

THE DETECTOR

Q3 PRODUCTQ3 PRODUCT

MASS ANALYZERMASS ANALYZER

IS SCANNED,IS SCANNED,

PASSING FULLPASSING FULL

SCAN PRODUCTSCAN PRODUCT

ION SPECTRA TOION SPECTRA TO

THE DETECTORTHE DETECTOR

Q1 PARENTMASS ANALYZER IS

PARKED, PASSING

ONLY PARENT IONS

OF A SINGLE M / Z

TO Q2 COLLISION

CELL

Q1 PARENTMASS ANALYZER IS

PARKED, PASSING

ONLY PARENT IONS

OF A SINGLE M / Z

TO Q2 COLLISION

CELL

ArAr

Energ

y

Energ

y

Triplo quadrupolo: Scansione completa degli ioni frammento(Full Scan)


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DETECTO

R

DETECTO

R

Q0Q0 Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3ION

SOURCE

ION

SOURCE

Q0 LENS

TRANSPORTS

+ / - IONS TO Q1

PARENT MASS

ANALYZER

Q0 LENS

TRANSPORTS

+ / - IONS TO Q1

PARENT MASS

ANALYZER

+ / - IONS AND

NEUTRALS

FORMED IN

API SOURCE

+ / - IONS AND

NEUTRALS

FORMED IN

API SOURCE

PARENT IONS

ENTER Q2

COLLISION CELL

& COLLIDE WITH

Ar GAS THEN

DISASSOCIATE

PARENT IONS

ENTER Q2

COLLISION CELL

& COLLIDE WITH

Ar GAS THEN

DISASSOCIATE

Q3 PRODUCT

MASS ANALYZERIS PARKED, PASSING

ONLY PRODUCT

IONS OF A SINGLE

M / Z TO THE

DETECTOR

Q3 PRODUCT

MASS ANALYZERIS PARKED, PASSING

ONLY PRODUCT

IONS OF A SINGLE

M / Z TO THE

DETECTOR

Q1 PARENT

MASS ANALYZER IS

PARKED, PASSINGONLY PARENT IONS

OF A SINGLE M / Z

TO Q2 COLLISION

CELL

Q1 PARENT

MASS ANALYZER IS

PARKED, PASSINGONLY PARENT IONS

OF A SINGLE M / Z

TO Q2 COLLISION

CELL

Energ

y

Energy

Triplo quadrupolo: Scansione Single Reaction Monitoring (SRM)


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Trappola ionica quadrupolare

Una trappola ionica quadrupolare (QIT) costituita da due elettrodiaventi una superficie iperbolica detti end-caps ed un elettrodo ad anelloche sostituisce due delle barre del quadrupolo. Idealmente una trappola

ionica quadrupolare si pu ottenere ruotando di 360 gradi un quadrupololineare con barre a sezione iperbolica. Pertanto una sezione di una QITlungo il piano rz- assomiglia alla sezione di un quadrupolo con barreiperboliche, con la differenza che langolo tra gli asindoti dellelettrodoad anello di 70.5 gradi invece di 90 gradi. Le due end-cap sonoelettricamente collegate tra loro e ad esse a alelettrodo ad anello sonoapplicate una corrente continua e una radiofrequenza.

Il principio di funzionamento della QIT basato sulla creazione ditraiettorie stabili per ioni di un determinato m/z o range di m/z e sullarimozione degli ioni non desiderati per collisione con le pareti dellatrappola o per espulsione assiale dalla trappola a causa della lorotraiettoria instabile.


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INTRAPPOLAMENTOINTRAPPOLAMENTO

ISOLAMENTOISOLAMENTO

COLLISIONECOLLISIONE

SCANSIONESCANSIONE

Fundamentals of the Quadrupole Ion Trap Mass SpectrometryFundamentals of the Quadrupole Ion Trap Mass SpectrometryFundamentals of the Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometry

Qz= ----------------------QzQz==--------------------------------------------M(r02+2z0

2)F

M(rM(r0022+2z+2z00

22))FF

8eV8eV8eV


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111 --- INTRAPPOLAMENTOINTRAPPOLAMENTOINTRAPPOLAMENTO

Main RF AmplitudeMain RF Amplitude


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Q = 0.83Q = 0.83Q = 0.83

Qz 0.83 = 300KhzQz 0.83 = 300KhzSpin FrequencySpin Frequency

222 --- ISOLAMENTOISOLAMENTOISOLAMENTO

Main RF Amplitude


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333 --- COLLISIONECOLLISIONECOLLISIONE

Q = 0.83Q = 0.83Q = 0.83Q = 0.25Q = 0.25Q = 0.25

Main RF Amplitude


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444 --- SCANSIONESCANSIONESCANSIONE

Main RF Amplitude

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