Odborné texty›Repetitorium - klinická genetika›Repetitorium - biochemie obecná

MS magnetické analyzátory

JVATO

Magnetické hmotnostní analyzátory

 

Magnetický analyzátor (B) s jednoduchou fokusací iontů

 

Při průchodu magnetickým polem dojde k většímu zakřivení dráhy iontů s nižší hodnotou m/z (dráhy těžších iontů se tolik nezakřiví kvůli větší odstředivé síle těžšího iontu)

 

Kladné ionty s určitou hodnotou m/z urychlené záporným potenciálem V vstupují do magnetického pole s magnetickou indukcí B, čímž dojde k zakřivení pohybu iontů na dráze o poloměru r

  • při vstupu do magnetického pole mají ionty kinetickou energii z.V získanou v urychlujícím elektrickém poli bez ohledu na hodnotu m/z, takže:

Ek = z.V = 1/2 m.v2,
kde v je rychlost urychleného iontu

  • v magnetickém poli působí na ion dostředivá síla B.z.v, která musí být v rovnováze s odstředivou silou m.v2/r, takže platí:
    B.z.v = m.v2/r,
    z čehož lze dále odvodit tzv. základní rovnici hmotnostního spektrometru pro magnetický analyzátor:
    m/z = B2. r2/ 2.V
  • poloměr dráhy iontů závisí na m/z, B, V; plynulou změnou (tzv. skenováním) B (magnetické skenování) nebo V (potenciálové skenování) při konstantním poloměru r daným pro použitý přístroj projdou výstupní štěrbinou na detektor postupně všechny ionty a zaznamenají se intenzity iontů pro jednotlivé m/z, čímž se získá hmotnostní spektrum

 

 

Obr.1: Proměnné při separaci v magnetickém poli

 


 

Komerčně dostupné přístroje umožňují řešení variant jednotlivých proměnných.

 

Obr.2: Zaostřovací vlastnosti magnetických sektorů

 


 

Sektorový analyzátor s dvojí fokusací iontů (B, E)

  • navíc k magnetické fokusaci iontů je ještě elektrická (elektrostatická) fokusace (zaostření) iontů, čímž dojde k výraznému zvýšení maximální rozlišovací schopnosti z jednotek na desítky tisíc
  • jestliže do elektrického pole vstoupí ionty s různou Ek a m/z, dojde k zakřivení jejich dráhy
  • ionty vznikající v iontovém zdroji mají určitou distribuci energií, což přispívá k šířce jejich píků při detekci
  • pro dosažení vyššího rozlišení musíme ionty energeticky sjednotit, k čemuž slouží elektrický analyzátor
  • v elektrickém analyzátoru pro ionty musí platit, že dostředivá elektrická síla z.E je v rovnováze s odstředivou silou m.v2/r, takže:
    z.E = m.v2/r,
    kde E je intenzita elektrického pole
  • po výstupu z iontového zdroje a urychlení potenciálem V mají ionty energii:
    Ek = z.V = 1/2 m.v2
  • řešením rovnice získáme vztah pro poloměr zakřivení trajektorie v elektrickém poli:
    r = 2.V/E,
    z čehož je zřejmé, že fokusace iontů v elektrickém poli nezávisí na poměru m/z, ale slouží k získání monoenergetického svazku iontů
  • spojením magnetické (B) a elektrické (E) fokusace iontů (sektorové přístroje s dvojí fokusací iontů) lze dosáhnout rozlišovací schopnosti až 30 – 100000

 

Čtyři základní geometrická uspořádání B a E sektorových analyzátorů:

a) podle Mattaucha a Herzoga EB (30°50´, 90°)

b) podle Niera a Johnsona EB (90°, 90°)

c) podle Matsudy (stejná divergentní funkce jako konkávní čočka)

d) inverzní uspořádání polí BE (90°, 90°)

 


 

Další informace:

 

Jaroslava Vávrová