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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