Analizátorok Cél: Töltött részecskék szétválasztása Analizátor típusok: • • • • • • •
mágnes (B) elektrosztatikus (ESA) kvadrupol (Q) ioncsapda (trap) repülési idő (TOF) lineáris ioncsapda (LIT) Fourier transzformációs ion ciklotron rezonancia MS (FT-ICR)
Mágneses analizátor Lorentz erő: 1. veB = mv2/R ⇒ v= eRB/m R=mv/eB (impulzus) 2. ½ mv2 = eU 2 2
m BR = e 2U
1. + 2. ⇒
Tömegspektrometria alapegyenlete Pásztázás (scan) : • mágnesáram • gyorsító feszültség
Felbontás m Felbontás: R = ∆m Full Width at Half Mass
10 % völgy ∆m
∆m (50% magasságnál)
10 %
m
m
Kvadrupol analizátor • Felbontás: egységnyi • A rendszer méréshatára: néhány ezer
• DC = 0 - ± 500 V • RF = 6000 V
Kvadrupol analizátor + –
– + +
+
+
+
–
–
–
+
+
+
+
+
–
+ +
+
– +
+ –
1. RF-voltage Ion enters the quadrupole system Egy 2. 3. 4. 5. 6. Electrical Movement Movement ... adott ACrepulsion of /changes of DC the the érték ion ion and polarity into into esetében attraction, direction direction andcsak electrical of respectively, ofthe egy the nearest repulsion ionand between nearest quadrupole számára attraction, quadrupole quadrupole stabil rod respectively, az with ionpálya. rod rods thewith opposite and between the ion opposite charge quadrupole charge rods and ion
Kvadrupol analizátor
Kvadrupol analizátor
+
+
+ +
+
+ +
+ +
+
+
+ + + + +
+ + + + +
+ + + + +
+ + + + +
+ + + + +
+ + + +
+ +
+
Az ionok spirális pályán mozognak a kvadrupolban
Ioncsapda analizátor • Ionok mozgása: az elektródákra kapcsolt egyenilletve váltófeszültség hatására • Az összes ion egyszerre tartózkodik a csapdában • Kis méret, könnyű kezelhetőség • MSn funkció (n=10, elméletileg!)
Ioncsapda analizátor gyűrűelektródák
távtartó gyűrűk kilépő lencserendszer
fókuszáló egység
belépő ionok
belépő elektróda
kilépő ionok
kilépő elektróda
Lineáris ioncsapda I. Q TRAPTM LC/MS/MS rendszer Aux AC Exit lens
N2 CAD Gas
Q0
Q1
Q2
Q3
LINACTM lineáris ioncsapda Ütközési cella 3x10-5 Torr
Lineáris ioncsapda II. LTQ rendszer
MSMS Tömegtartomány MS 3 – Szerkezetkutatás Semlegesvesztés/Precursor Ion Kvantitálás – MRM Tömegpontosság Felbontás Könnyű kezelhetőség Új scanfunkciók Kis helyigény
×
ü
×
× × × ×
ü ü
×
ü
ü ü ü
× ×
ü
×
ü
TR AP
ü
Q
Qu ad s Tr ipl e
Érzékenység a teljes tömegtartományra
3D
Tr ap s
Összehasonlítás
ü ü ü ü ü ü ü ü ü ü
Detektor
Repülési idő analizátor
Konstans potenciál (U)
m1, m2
D
m1 m2
Idő (ns)
m1>m2 azonos töltés esetén
Repülési idő analizátor ½ mv2 = eU m1 → v1 v = (2eU/m)1/2 m2 → v2 t = D/v = (D2m/2eU)1/2 ⇒
2U m= D2 t2
Az ionok energiaszórása miatt a felbontás kicsi Megoldás: • iontükör (reflektor) • késleltetett ionkieresztés (delayed extraction)
Iontükör Iontükör
detektor
Ugyorsító forrás
deflektor
U=0
Utükör
Delayed Extraction (DE) +20 kV
+ +
+
A potenciálgradiens a lassabb ionokat jobban gyorsítja
+20 kV
A detektorig a lassabb ion utóléri a gyorsabbat
+ + +
A DE hatása a felbontásra Linear mode
10800
delayed extraction R=11,000
continuous extraction R=125
delayed extraction R=1,100
10600
Reflector mode
11000
m/z
Minta: DNS 36-mer
11200
11400
6130
continuous extraction R=650
6140
6150
m/z
Minta: DNS 20-mer
6160
6170
FT-ICR MS A cellába bejuttatott és a nagy mágneses térerő hatására körpályára kényszerített ionok által indukált áramot méri. • óriási felbontás • tág időskála (nem destruktív detektálás)
Felbontás m Felbontás: R = ∆m Full Width at Half Mass
10 % völgy ∆m
∆m (50% magasságnál)
10 %
m
m
Felbontás Minimálisan szükséges felbontás Ar 39.96239 C3H4 40.03130 N2 28.00615 C2H4 28.03130 CO 27.99491 N2 28.00615 13CC H 92.05813 6 7 C7H8 92.06260
580 1100 2490 20600
HRMS a fehérjevizsgálatokban Minimális peptidszám a találathoz
Tömegpontosság (ppm)
Találatok száma
Általános
Fajspecifikus
4
500
51
8
4
100
29
4
4
50
9
2
4
30
3
1
4
10
1
1
Móltömeg megadása monoizotópos tömeg 556.277 nominál tömeg 556
átlagos (kémiai) tömeg 556.64
Leu-enkefalin C28H38N5O7 felbontás
250 1000
Móltömeg megadása átlagos (kémiai) tömeg 8681.83
Protonált proinzulin C381H586N107O114S6
monoizotópos tömeg 8676.167
nominál tömeg 8672
1000 felbontás 8000
Analizátorok felbontása • • • • • •
szektor (E,B) kvadrupol (Q) ioncsapda (trap) repülési idő (TOF) lineáris ioncsapda (LIT) FT-ICR
nagy >10,000 egységnyi (kivétel!) nagy (de: tömegpontosság?) nagy >10,000 közepes <10,000 nagy!!! >1,000,000
Az FT-ICR felbontása 11+ 779.6097 779.5187
R=1,040,000 !!! 779.7009
779.7924 779.4282 779.3482 779.8840 779.9759
Tandem tömegspektrometria Célok: • szerkezeti információ nyerése • érzékenység növelése • szelektivitás növelése
Megvalósítás: • szektor: kombináció (EBE, BEB) • kvadrupol: QqQ • ioncsapda: MSn • TOF: Post Source Decay (PSD), TOF/TOF • hibrid: BEqQ, Q-Trap, Q-TOF,
Triple quadrupol felépítése Q0
Q1
q2
Q3
CEM DF
Ütközési cella
Triple quadrupol Lehetséges scantípusok • • • •
product ion scan (MS2, “leányion” pásztázás) precursor ion scan (“anyaion” pásztázás) constant neutral loss scan (konstans semlegesvesztés) selected/multiple reaction monitoring (SRM, MRM)
“Leányion” pásztázás
m2+
Ütközési cella m2+ m2+
m1+
“Anyaion” pásztázás
m2+
Ütközési cella
m1+
m1+ m1+
Konstans semlegesvesztés
Ütközési cella
m2+
m1+
-δm m2+
-δm
m1+
