กับดักไอออนเชิงเส้น
เครื่องดักจับไอออนเชิงเส้น ( LIT ) เป็นเครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบ ดักจับไอออนชนิดหนึ่ง
ใน LIT ไอออน จะถูกจำกัดในแนวรัศมีด้วยสนาม คลื่นความถี่วิทยุ (RF) สองมิติและในแนวแกน ด้วยศักย์หยุดที่ใช้กับ อิเล็กโทรดปลายLIT มีประสิทธิภาพการฉีดสูงและความจุในการเก็บไอออนสูง[ 1 ]
ประวัติศาสตร์
หนึ่งใน LIT แรกถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2512 โดย Dierdre A. Church [ 2 ]ซึ่งดัดควอดรูโพล เชิงเส้น ให้เป็นรูปทรงวงกลมปิดและรูปทรง สนามแข่ง และสาธิตการจัดเก็บ ไอออน He +และH + 3ตัวเป็นเวลาหลายนาที
ก่อนหน้านี้ Drees และ Paul ได้อธิบายถึงควอดรูโพลแบบวงกลมอย่างไรก็ตาม ควอดรูโพลดังกล่าวถูกใช้เพื่อผลิตและกักเก็บพลาสมาไม่ใช่เพื่อกักเก็บไอออน ในปี 1989 Prestage, Dick และ Malecki ได้อธิบายว่าไอออนสามารถถูกดักจับในระบบดักจับควอดรูโพลเชิงเส้นเพื่อเพิ่มปฏิกิริยาไอออน-โมเลกุล ดังนั้นจึงสามารถใช้ในการศึกษาสเปกโทรสโกปีของไอออนที่ถูกกักเก็บได้[ 1 ]
วิธีการทำงาน
LIT ใช้แท่งควอดรูโพลชุดหนึ่งเพื่อกักไอออนในแนวรัศมี และ ใช้ศักย์ ไฟฟ้าสถิต ที่ขั้ว ไฟฟ้าปลายเพื่อกักไอออนในแนวแกน[ 3 ] LIT สามารถใช้เป็นตัวกรองมวลหรือกับดักได้โดยการสร้างบ่อศักย์สำหรับไอออนตามแนวแกนของกับดัก[ 4 ]สามารถกำหนดมวลของไอออนที่ถูกดักจับได้หากค่า m/z อยู่ระหว่างพารามิเตอร์ที่ กำหนด [ 5 ]
ข้อดีของการออกแบบ LIT คือความจุในการเก็บไอออนสูง อัตราการสแกนสูง และความเรียบง่ายในการก่อสร้าง แม้ว่าการจัดตำแหน่งแท่งควอดรูโพลจะมีความสำคัญ ซึ่งเพิ่ม ข้อจำกัดใน การควบคุมคุณภาพในการผลิต แต่ข้อจำกัดนี้ยังมีอยู่ใน ข้อกำหนด การกลึงของกับดัก 3 มิติ อีกด้วย [ 6 ]
โหมดเลือกและโหมดสแกน
ไอออนจะถูกฉีดเข้าไปหรือสร้างขึ้นภายใน LIT ไอออนเหล่านี้จะถูกกักไว้โดยการใช้ แรงดันไฟฟ้า RFและDC ที่เหมาะสม โดยตำแหน่งสุดท้ายของไอออนจะคงอยู่ภายในส่วนกลางของ LIT แรงดันไฟฟ้า RF จะถูกปรับ และ ใช้คลื่นความถี่หลายความถี่ในการดีด ไอออนเพื่อกำจัดไอออนอื่นๆ ยกเว้นไอออนที่ต้องการ เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับ การแตกตัวและการวิเคราะห์มวลในขั้นตอนต่อไป แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับกับดักไอออนจะถูกปรับเพื่อรักษาเสถียรภาพของไอออนที่เลือกไว้ และเพื่อให้เกิดการระบายความร้อนจากการชนกันเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการกระตุ้น
พลังงานของไอออนที่เลือกจะเพิ่มขึ้นโดยการใช้แรงดันกระตุ้นเรโซแนนซ์เสริมที่จ่ายให้กับทุกส่วนของแท่งโลหะสองแท่งที่อยู่บนแกน X การเพิ่มขึ้นของพลังงานนี้ทำให้ไอออนที่เลือกแตกตัว เนื่องจากการชนกับก๊าซหน่วง ไอออนที่เกิดขึ้นจะถูกกักเก็บไว้ในสนามดักจับ การสแกนเนื้อหาของกับดักเพื่อสร้าง สเปกตรัมมวลทำได้โดยการเพิ่มแรงดัน RF ที่จ่ายให้กับทุกส่วนของกับดักอย่างเป็นเส้นตรง และใช้แรงดันขับเรโซแนนซ์เสริม การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะเคลื่อนไอออนจากภายในแผนภาพความเสถียรไปยังตำแหน่งที่พวกมันไม่เสถียรในทิศทาง x และออกจากสนามดักจับเพื่อตรวจจับ ไอออนจะถูกเร่งเข้าไปในไดโนด แรงดันสูงสองตัว ซึ่งไอออนจะสร้างอิเล็กตรอนทุติยภูมิสัญญาณนี้จะถูกขยายโดยตัวคูณอิเล็กตรอน สองตัว จากนั้น สัญญาณอนาล็อกจะถูกรวมเข้าด้วยกันและแปลงเป็นดิจิทัล
เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องวิเคราะห์มวลอื่นๆ
LIT สามารถใช้เป็นเครื่องวิเคราะห์มวล แบบเดี่ยวได้ และยังสามารถใช้ร่วมกับเครื่องวิเคราะห์มวลอื่นๆ ได้ เช่น กับดักไอออน Paul แบบ 3 มิติ, เครื่องสเปกโทรเมตรมวล TOF, FTMSและเครื่องวิเคราะห์มวลประเภทอื่นๆ
กับดักเชิงเส้นและกับดักสามมิติ
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล แบบ 3 มิติ (หรือแบบ Paul trap ) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายแต่ก็มีข้อจำกัด เมื่อใช้แหล่งกำเนิดแบบต่อเนื่อง เช่น แหล่งกำเนิดที่ใช้การแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสเปรย์ (ESI) ไอออนที่เกิดขึ้นในขณะที่ 3D trap กำลังประมวลผลไอออนอื่นๆ จะไม่ถูกนำมาใช้ ทำให้รอบการทำงาน ถูกจำกัด นอกจากนี้ จำนวนไอออนทั้งหมดที่สามารถเก็บไว้ใน 3D ion trap ยังถูกจำกัดด้วย ผลกระทบ จากประจุในพื้นที่การรวม trap แบบเส้นตรงเข้ากับ 3D trap สามารถช่วยเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ได้[ 1 ]
เมื่อไม่นานมานี้ Hardman และ Makarov ได้อธิบายถึงการใช้กับดักควอดรูโพลเชิงเส้นเพื่อเก็บไอออนที่เกิดขึ้นจาก ESI สำหรับการฉีดเข้าไปในเครื่องวิเคราะห์มวลแบบออร์บิทแทรป ไอออนจะผ่านรูเปิดและสกีมเมอร์ ตัวนำไอออนควอดรูโพลสำหรับระบายความร้อนไอออน แล้วจึงเข้าสู่กับดักเก็บไอออนควอดรูโพล กับดักควอดรูโพลมีชุดแท่งสองชุด แท่งสั้นที่อยู่ใกล้ทางออกจะถูกไบแอสเพื่อให้ไอออนส่วนใหญ่สะสมอยู่ในบริเวณนี้ เนื่องจากออร์บิทแทรปต้องการให้ฉีดไอออนเป็นพัลส์สั้นมาก จึง มีการใช้ศักย์ไฟฟ้าสกัดไอออน ระดับกิโลโวลต์กับช่องเปิดทางออก เวลาบินของไอออนไปยังออร์บิทแทรปขึ้นอยู่กับมวล แต่สำหรับมวลที่กำหนด ไอออนจะถูกฉีดเป็นกลุ่มที่มีความกว้างน้อยกว่า 100 นาโนวินาที (fwhm)
กับดักเชิงเส้นและ TOF
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล TOF ยังสามารถมีรอบการทำงานต่ำได้เมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดไอออนแบบต่อเนื่อง การรวมกับดักไอออนเข้ากับเครื่องวิเคราะห์มวล TOF สามารถปรับปรุงรอบการทำงานได้ ทั้งกับดักแบบ 3 มิติและแบบเส้นตรงได้รับการรวมเข้ากับเครื่องวิเคราะห์มวล TOF แล้ว กับดักยังสามารถเพิ่มความสามารถ MSn ให้กับระบบได้อีกด้วย[ 1 ]
กับดักเชิงเส้นและ FTICR
กับ ดักเชิงเส้นสามารถใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ ระบบ FT-ICR (หรือ FTMS) เช่นเดียวกับกับดักไอออน 3 มิติ รอบการทำงานสามารถเพิ่มขึ้นได้เกือบ 100% หากไอออนสะสมอยู่ในกับดักเชิงเส้น ในขณะที่ FTMS ทำหน้าที่อื่นๆ ไอออนที่ไม่ต้องการซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาประจุใน FTMS สามารถถูกขับออกในกับดักเชิงเส้นเพื่อปรับปรุงความละเอียด ความไว และช่วงไดนามิกของระบบ แม้ว่าพารามิเตอร์ของระบบที่ใช้ในการปรับลักษณะสัญญาณดังกล่าวให้เหมาะสมจะแปรผันร่วมกันก็ตาม[ 1 ] [ 7 ]
กับดักเชิงเส้นและควอดรูโพลสามตัว
การผสมผสานระหว่างเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีแบบควอดรูโพลสามตัวกับเทคโนโลยี LIT ในรูปแบบของเครื่องมือที่มีการกำหนดค่า QqLIT โดยใช้การดีดออกตามแนวแกนนั้นน่าสนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากเครื่องมือนี้ยังคงรักษาฟังก์ชันการสแกนแบบควอดรูโพลสามตัวแบบคลาสสิก เช่นการตรวจสอบปฏิกิริยาที่เลือก (SRM) ไอออนผลิตภัณฑ์ (PI) การสูญเสียที่เป็นกลาง (NL) และไอออนตั้งต้น (PC) ในขณะเดียวกันก็สามารถเข้าถึงการทดลองดักจับไอออนที่มีความไวสูงได้ สำหรับโมเลกุลขนาดเล็ก สามารถทำการวิเคราะห์เชิงปริมาณและเชิงคุณภาพได้โดยใช้เครื่องมือเดียวกัน
นอกจากนี้ สำหรับ การวิเคราะห์ เปปไทด์การสแกนแบบ enhanced multiply charged (EMC) ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการเลือกวิเคราะห์ ในขณะที่การสแกนแบบ time-delayed fragmentation (TDF) ให้ข้อมูลโครงสร้างเพิ่มเติม ในกรณีของ QqLIT ความพิเศษของเครื่องมือนี้คือ เครื่องวิเคราะห์มวล Q3 เดียวกันสามารถทำงานได้ในสองโหมดที่แตกต่างกัน ซึ่งช่วยให้สามารถผสมผสานการสแกนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากเมื่อทำการเก็บรวบรวมข้อมูลที่ขึ้นอยู่กับข้อมูล