การแตกตัวเนื่องจากการชน
การแตกตัวที่เกิดจากการชน ( CID ) หรือที่รู้จักกันในชื่อการแตกตัวที่กระตุ้นด้วยการชน ( CAD ) เป็น เทคนิค สเปกโทรเมตรีมวลเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดการแตกตัวของไอออน ที่เลือก ในเฟสแก๊ส[ 1 ] [ 2 ] ไอออนที่เลือก (โดยทั่วไปคือไอออนโมเลกุลหรือโมเลกุลที่มีโปรตอน) มักจะ ถูกเร่งความเร็วโดยการใช้ศักย์ไฟฟ้า เพื่อเพิ่ม พลังงานจลน์ของไอออนจากนั้นจึงปล่อยให้ชนกับโมเลกุลที่เป็นกลาง (มักจะเป็นฮีเลียมไนโตรเจนหรืออาร์กอน ) ในการชน พลังงานจลน์บางส่วนจะถูกแปลงเป็นพลังงานภายในซึ่งส่งผลให้พันธะแตกและไอออนโมเลกุลแตกตัวเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ ไอออนชิ้นส่วนเหล่านี้สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยสเปกโทรเมตรีมวลแบบคู่ขนาน
เทคนิคการแตกตัวด้วยความเย็น (CID) และไอออนชิ้นส่วนที่เกิดขึ้นจาก CID ถูกนำไปใช้ประโยชน์หลายประการ เช่น การกำหนดโครงสร้างบางส่วนหรือทั้งหมด ในบางกรณี สามารถระบุเอกลักษณ์ได้จากความรู้เดิมโดยไม่ต้องกำหนดโครงสร้าง อีกประโยชน์หนึ่งคือการตรวจจับที่ไวและจำเพาะเจาะจงมากขึ้น โดยการตรวจจับไอออนชิ้นส่วนที่ไม่ซ้ำกัน ไอออนตั้งต้นสามารถตรวจจับได้แม้จะมีไอออนอื่นๆ ที่มีค่า m/z (อัตราส่วนมวลต่อประจุ) เดียวกันอยู่ด้วย ซึ่งจะช่วยลดสัญญาณรบกวนและเพิ่มขีดจำกัดการตรวจจับ
CID พลังงานต่ำและ CID พลังงานสูง
การแตกตัวด้วยไอออนพลังงานต่ำ (Low-energy CID) โดยทั่วไปจะดำเนินการเมื่อพลังงานจลน์ของไอออนน้อยกว่าประมาณ 1 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ (1 keV) Low-energy CID มีประสิทธิภาพสูงในการแตกตัวไอออนตั้งต้นที่เลือกไว้ แต่ชนิดของไอออนที่แตกตัวที่สังเกตได้ใน Low-energy CID นั้นขึ้นอยู่กับพลังงานจลน์ของไอออนอย่างมาก พลังงานการชนที่ต่ำมากจะส่งเสริมการจัดเรียงโครงสร้างของไอออนใหม่ และความน่าจะเป็นของการแตกพันธะโดยตรงจะเพิ่มขึ้นเมื่อพลังงานจลน์ของไอออนเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่พลังงาน ภายในของไอออนที่สูงขึ้น การแตกตัวด้วยไอออนพลังงานสูง (High-energy CID หรือ HECID) ดำเนินการในเครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบภาคสนามแม่เหล็กหรือเครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบภาคสนามแม่เหล็กแบบอนุกรม และในเครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบไทม์ออฟไฟลต์แบบอนุกรม (TOF/TOF) High-energy CID เกี่ยวข้องกับพลังงานจลน์ของไอออนในช่วงกิโลโวลต์ (โดยทั่วไป 1 keV ถึง 20 keV) การแตกตัวด้วยประจุพลังงานสูง (High-energy CID) สามารถสร้างไอออนชิ้นส่วนบางประเภทที่ไม่เกิดขึ้นใน CID พลังงานต่ำ เช่น การแตกตัวแบบประจุระยะไกลในโมเลกุลที่มีโครงสร้างย่อยไฮโดรคาร์บอน หรือการแตกตัวของโซ่ข้างในเปปไทด์
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลควอดรูโพลสามตัว
ในเครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบควอดรูโพลสามตัว จะมีควอดรูโพล อยู่สามตัว ควอดรูโพลตัวแรกเรียกว่า "Q1" ทำหน้าที่เป็นตัวกรองมวลและส่งผ่านไอออนที่เลือกไว้ไปยัง "Q2" ซึ่งเรียกว่าเซลล์การชน ความดันใน Q2 สูงกว่า และไอออนจะชนกับก๊าซที่เป็นกลางในเซลล์การชนและแตกตัวเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยด้วยกระบวนการ CID (Civil Discharge) จากนั้นชิ้นส่วนที่แตกตัวจะถูกเร่งออกจากเซลล์การชนและเข้าสู่ Q3 ซึ่งจะสแกนผ่านช่วงมวลต่างๆ และวิเคราะห์ชิ้นส่วนที่แตกตัวออกมา (เมื่อชนกับตัวตรวจจับ) กระบวนการนี้จะสร้างสเปกตรัมมวลของชิ้นส่วน CID ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการระบุโครงสร้างหรือเอกลักษณ์ได้ นอกจากนี้ยังมีการทดลองอื่นๆ อีกมากมายที่ใช้ CID กับเครื่องควอดรูโพลสามตัว เช่น การสแกนไอออนตั้งต้นเพื่อระบุแหล่งที่มาของชิ้นส่วนเฉพาะ แทนที่จะระบุว่าโมเลกุลนั้นๆ ผลิตชิ้นส่วนอะไรบ้าง
การแปลงฟูริเยร์ ไอออนไซโคลตรอนเรโซแนนซ์
ไอออนที่ถูกกักไว้ในเซลล์ ICR สามารถถูกกระตุ้นได้โดยการใช้สนามไฟฟ้าแบบพัลส์ที่ความถี่เรโซแนนซ์เพื่อเพิ่มพลังงานจลน์[ 3 ] [ 4 ]ระยะเวลาและแอมพลิจูดของพัลส์จะเป็นตัวกำหนดพลังงานจลน์ของไอออน เนื่องจากก๊าซชนที่อยู่ในความดันต่ำต้องใช้เวลานานเพื่อให้ไอออนที่ถูกกระตุ้นชนกับโมเลกุลที่เป็นกลาง จึงสามารถใช้วาล์วแบบพัลส์เพื่อนำก๊าซชนเข้ามาเป็นช่วงสั้นๆ ไอออนชิ้นส่วนที่ถูกกักไว้หรือผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาไอออน-โมเลกุลของพวกมันสามารถถูกกระตุ้นใหม่ได้สำหรับการวิเคราะห์มวลสารแบบหลายขั้นตอน (MS n ) [ 5 ]หากการกระตุ้นไม่ได้กระทำที่ความถี่เรโซแนนซ์ แต่กระทำที่ความถี่ที่เบี่ยงเบนจากเรโซแนนซ์เล็กน้อย ไอออนจะถูกกระตุ้นและคลายการกระตุ้นสลับกัน ทำให้เกิดการชนกันหลายครั้งที่พลังงานการชนต่ำการแตกตัวที่เกิดจากการชนกันจากการฉายรังสีนอกเรโซแนนซ์อย่างต่อเนื่อง ( SORI-CID ) [ 6 ]เป็นเทคนิค CID ที่ใช้ในสเปกโตรเมตรีมวลไอออนไซโคลตรอนแบบฟูริเยร์ทราน ส์ฟอร์ม ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเร่งไอออนให้เคลื่อนที่แบบไซโคลตรอน (เป็นวงกลมภายในกับดักไอออน ) ในที่ที่มีก๊าซชนกัน[ 7 ]
การแตกตัวจากการชนกันที่มีพลังงานสูงกว่า
การแตกตัวจากการชนด้วยพลังงานสูง ( HCD ) เป็นเทคนิค CID เฉพาะสำหรับ เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล แบบออร์บิทแท รป ซึ่งการแตกตัวเกิดขึ้นภายนอกแทรป[ 8 ]เดิมที HCD รู้จักกันในชื่อการแตกตัวจาก C-trap ด้วยพลังงานสูง ใน HCD ไอออนจะผ่าน C-trap และเข้าไปในเซลล์ HCD ซึ่งเป็นเซลล์การชนแบบหลายขั้วที่เพิ่มเข้ามา โดยจะเกิดการแตกตัวขึ้น จากนั้นไอออนจะถูกส่งกลับไปยัง C-trap ก่อนที่จะฉีดเข้าไปในออร์บิทแทรปเพื่อวิเคราะห์มวล HCD ไม่ได้รับผลกระทบจากการตัดมวลต่ำของการกระตุ้นแบบเรโซแนนซ์ (CID) ดังนั้นจึงมีประโยชน์สำหรับ การหาปริมาณโดยใช้ แท็กไอโซบาริกเนื่องจากสามารถสังเกตไอออนตัวรายงานได้ แม้จะมีชื่อเช่นนั้น แต่พลังงานการชนของ HCD โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงของการแตกตัวที่เกิดจากการชนด้วยพลังงานต่ำ (น้อยกว่า 100 eV) [ 8 ] [ 9 ]
กลไกการแตกตัว
การแตกตัวแบบโฮโมไลติกคือการแยกพันธะ โดยที่แต่ละชิ้นส่วนจะยังคงมีอิเล็กตรอนที่เชื่อมต่อกันเดิมอยู่หนึ่งตัว[ 10 ]
การแตกตัวแบบเฮเทอโรไลติกคือการแตกพันธะที่อิเล็กตรอนพันธะยังคงอยู่กับชนิดของชิ้นส่วนเพียงชนิดเดียว[ 11 ]
ใน CID การแตกตัวของประจุระยะไกลเป็นประเภทของ การแตก พันธะโควาเลนต์ที่เกิดขึ้นในไอออนเฟสแก๊สซึ่งพันธะที่แตกนั้นไม่ได้อยู่ติดกับตำแหน่งของประจุ[ 12 ] [ 13 ]การแตกตัวนี้สามารถสังเกตได้โดยใช้สเปกโทรเมตรีมวลแบบคู่ขนาน[ 14 ]