Analizador de masas cuadrupolo
El analizador de masas de cuadrupolo ( QMS ), concebido originalmente [1] por el premio Nobel Wolfgang Paul y su alumno Helmut Steinwedel, también conocido como espectrómetro de masas de cuadrupolo de transmisión , filtro de masas de cuadrupolo o espectrómetro de masas de cuadrupolo , es un tipo de analizador de masas utilizado en espectrometría de masas . Como su nombre lo indica, consta de cuatro varillas cilíndricas, colocadas paralelas entre sí. [2] En un espectrómetro de masas de cuadrupolo, el cuadrupolo es el analizador de masas , el componente del instrumento responsable de seleccionar los iones de muestra en función de surelación masa-carga ( m / z ). Los iones se separan en un cuadrupolo en función de la estabilidad de sus trayectorias en los campos eléctricos oscilantes que se aplican a las varillas. [2]
El cuadrupolo consta de cuatro varillas metálicas paralelas. Cada par de barras opuestas está conectado eléctricamente entre sí, y una frecuencia de radio de tensión (RF) con un offset de DC se aplica voltaje entre un par de varillas y el otro. Los iones viajan por el cuadrupolo entre las varillas. Solo los iones de una determinada relación masa-carga alcanzarán el detector para una determinada relación de voltajes: otros iones tienen trayectorias inestables y colisionarán con las varillas. Esto permite la selección de un ión con un m / z particular o permite al operador escanear un rango de valores m / z variando continuamente el voltaje aplicado. [2] Matemáticamente, esto se puede modelar con la ayuda de la ecuación diferencial de Mathieu . [3]
Idealmente, las varillas son hiperbólicas , sin embargo las varillas cilíndricas con una relación específica entre el diámetro de la varilla y el espaciado proporcionan una aproximación adecuada a las hipérbolas más fácil de fabricar. Pequeñas variaciones en la relación tienen grandes efectos sobre la resolución y la forma de los picos. Los diferentes fabricantes eligen proporciones ligeramente diferentes para ajustar las características operativas en el contexto de los requisitos de aplicación anticipados. Desde la década de 1980, la empresa MAT y posteriormente Finnigan Instrument Corporation utilizaron varillas hiperbólicas producidas con una tolerancia mecánica de 0,001 mm, cuyo proceso de producción exacto era un secreto bien guardado dentro de la empresa. [4]
Una serie lineal de tres cuadrupolos se conoce como espectrómetro de masas de triple cuadrupolo . El primer cuadrupolo (Q 1 ) y el tercer cuadrupolo (Q 3 ) actúan como filtros de masa, y el cuadrupolo medio (q 2 ) se emplea como celda de colisión. Esta celda de colisión es un cuadrupolo de solo RF (filtrado sin masa) que utiliza gas Ar, He o N 2 (~ 10-3 Torr, ~ 30 eV) para la disociación inducida por colisión de los iones originales seleccionados de Q 1 . Fragmentos subsiguientes se pasan a través de Q 3 en los que pueden ser filtrados o totalmente escaneados.
Este proceso permite el estudio de fragmentos que son útiles en la elucidación estructural por espectrometría de masas en tándem . Por ejemplo, Q 1 puede configurarse para 'filtrar' un ion de fármaco de masa conocida, que está fragmentado en q 2 . El tercer cuadrupolo (Q 3 ) se puede configurar para escanear todo el rango m / z , dando información sobre las intensidades de los fragmentos. Por tanto, se puede deducir la estructura del ion original.
La disposición de tres cuadrupolos fue desarrollada por primera vez por Jim Morrison de la Universidad La Trobe en Australia con el propósito de estudiar la fotodisociación de iones en fase gaseosa. [5] El primer espectrómetro de masas de triple cuadrupolo fue desarrollado en la Universidad Estatal de Michigan por Christie Enke y el estudiante graduado Richard Yost a fines de la década de 1970. [6]
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