Материал: mass_spectr

и других растворителей с высокой полярностью и невысокой температурой кипения.

Приготовление образца. Обычно заключается в растворении образца в выбранном растворителе или смеси растворителей. Концентрация раствора не должна превышать 1 мг/мл, поскольку при высоких концентрациях повышается вероятность выхода из строя капилляра в результате его засорения.

Рисунок 17 – ESI-спектр миоглобина (Mr = 16951.5 Да), растворитель – смесь ацетонитрил–вода, 1:1

Напряжение на капилляре. Важный параметр, от которого зависит, какие частицы будут наблюдаться в масс-спектре. При низком электрическом напряжении ионы могут вообще не образоваться, при высоком напряжении повышается вероятность фрагментаций.

Данный способ ионизации и метод MALDI дополняют друг друга, позволяя анализировать практически любые объекты.

26

Преимущества:

Прекрасно подходит для получения масс-спектров полярных и ионных соединений;

«Мягкая» ионизация, фрагментация или отсутствует, или незначительна;

Образование мультизарядных ионов расширяет диапазон детектируемых масс;

Высокая чувствительность;

Фрагментацией можно управлять, изменяя электрическое напряжение на капилляре.

Недостатки:

Не подходит для анализа неполярных или слабополярных соединений;

Метод чувствителен к присутствию в растворе посторонних примесей;

Достаточно сложное аппаратное оформление.

Диапазон масс: обычно до 200 тыс. Да.

2 Разделение ионов

После того как анализируемое вещество переведено в ион или серию ионов возникает необходимость их разделения и регистрации. Для этой цели применяют несколько типов анализаторов.

Однако перед рассмотрением конкретных схем следует разобрать значение такого термина, как разрешение. Под разрешением масс-спектрометра подразумевается его способность разделять ионы с различными значениями m/z. При этом, чем выше разрешение прибора, тем больше его способность различить два пика с близкими массами. Рассчитать разрешение можно по одному из двух способов.

В первом случае разрешение определяют по формуле:

27

R = ∆m , m

где R – разрешение, m – масса иона, ∆m – расстояние до соседнего пика, который не перекрывается с данным вплоть до 10%-ной высоты (рисунок 18).

Рисунок 18 – Сопоставление различных способов расчета разрешения масс-спектрометра

Иными словами, разрешение 1000 означает, что пики с массами 100.0 и 100.1 Да отделяются друг от друга, то есть не накладываются вплоть до 10% высоты. Это определение применимо для магнитных масс-анализаторов. Для других анализаторов, в которых сигналы ионов имеют тенденцию к уширению, подобное вычисление разрешения дает заниженное значение, поэтому более широким определением разрешающей способности является отношение массы данного пика к его ширине, взятой на половине высоты, ∆m’ (рисунок 18). Важно при сравнении различных анализаторов рассчитывать разрешение по одному и тому же способу. Мы будем пользоваться разрешением, рассчитанным по второму способу, используя ширину на половине высоты пика.

28

2.1 Магнитный секторный анализатор (magnetic sector)

Исторически первый из предложенных типов анализаторов.

Принцип его работы следующий. Вылетающие из источника ионов частицы попадают в магнитное поле анализатора, силовые линии которого направлены перпендикулярно движению. Под действием поля траектория движения частиц искривляется, и ион начинает двигаться по окружности, радиус которой пропорционален величие m/z. Ионы с меньшим значением m/z отклоняются сильнее, чем более тяжелые (рисунок 19).

Рисунок 19 – Действие магнитного поля на траекторию движения ионов

Магнитный секторный анализатор сам по себе используется достаточно редко. Причина состоит в том, что ионы, вылетающие из источника, имеют разную кинетическую энергию и, следовательно, скорость. Поэтому при прохождении анализатора ионы с одинаковым отношением m/z, но разной скоростью несколько отклоняются от средней траектории, что приводит к размытию сигнала и потере разрешающей способности. Для исправления этого недостатка используется система двойной фокусировки, где помимо магнитного анализатора на пути движения ионов помещают электростатический анализатор. В электрическом поле ионы также начинают двигаться по окружности, однако в этом случае траектория движения зависит от кинетической энергии частицы. Ионы с большей энергией отклоняются сильнее и проходят большее расстояние, с меньшей энергией меньшее. В результате достигается более точная фокусировка пучка и, как следствие, высо-

29

кое разрешение.

На рисунке 20 приведено устройство спектрометра с двойной фокусировкой. В данном случае электростатический анализатор расположен до магнитного, в такой ситуации говорят о прямой геометрии прибора. Если первым располагается магнитный анализатор, то говорят об обратной геометрии. Для большинства массспектрометрических задач расположение анализаторов не принципиально. В процессе работы внутри прибора поддерживается разрежение, что ограничивает диапазон методов ионизации, с которыми может работать такой детектор.

Рисунок 20 – Устройство масс-спектрометра с двойной фокусировкой

Использование двойной фокусировки позволяет существенно повысить разрешение прибора, в результате становится доступной съемка масс-спектров высокого разрешения. При такой съемке масса иона определяется с точностью до 4–6 знаков после запятой, что позволяет определять его элементный и изотопный состав.

Преимущества:

Высокое разрешение, чувствительность.

Недостатки:

Не подходит для импульсных ионизационных методов, например, MALDI;

30