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La trampa de iones lineal ( LIT ) es un tipo de espectrómetro de masas con trampa de iones .
En un LIT, los iones están confinados radialmente por un campo de radiofrecuencia (RF) bidimensional y axialmente por potenciales de parada aplicados a los electrodos finales . Los LIT tienen altas eficiencias de inyección y altas capacidades de almacenamiento de iones. [1]
Uno de los primeros LIT fue construido en 1969 por Dierdre A. Church, [2] quien dobló cuadrupolos lineales en geometrías de círculo cerrado y pista de carreras y demostró el almacenamiento de 3 iones He + y H + durante varios minutos.
Anteriormente, Drees y Paul describieron un cuadrupolo circular. [ cita necesaria ] Sin embargo, se usó para producir y confinar plasma , no para almacenar iones. En 1989, Prestage, Dick y Malecki describieron que los iones podrían quedar atrapados en el sistema de trampa cuadrupolo lineal para mejorar las reacciones ion-molécula, por lo que puede usarse para estudiar espectroscopia de iones almacenados. [1]
El LIT utiliza un conjunto de varillas cuadrupolares para confinar los iones radialmente y un potencial eléctrico estático en los electrodos finales para confinar los iones axialmente. [3] El LIT se puede utilizar como filtro de masa o como trampa creando un pozo potencial para los iones a lo largo del eje de la trampa. [4] La masa de iones atrapados se puede determinar si m/z se encuentra entre parámetros definidos . [5]
Las ventajas del diseño LIT son la alta capacidad de almacenamiento de iones, la alta velocidad de escaneo y la simplicidad de construcción. Aunque la alineación de las varillas cuadrupolos es fundamental y añade una restricción de control de calidad a su producción, esta restricción también está presente en los requisitos de mecanizado de la trampa 3D. [6]
Los iones se inyectan o se crean en el interior del LIT. Están confinados mediante la aplicación de voltajes de RF y CC apropiados y su posición final se mantiene dentro de la sección central de la LIT. Se ajusta el voltaje de RF y se aplican formas de onda de eyección de resonancia multifrecuencia a la trampa para eliminar todos los iones excepto los deseados en preparación para la fragmentación y el análisis de masas posteriores. Los voltajes aplicados a la trampa de iones se ajustan para estabilizar los iones seleccionados y permitir el enfriamiento por colisión en preparación para la excitación.
La energía de los iones seleccionados aumenta mediante la aplicación de un voltaje de excitación de resonancia suplementario aplicado a todos los segmentos de dos varillas ubicadas en el eje X. Este aumento de energía provoca la disociación de los iones seleccionados debido a colisiones con el gas amortiguador. Los iones producto formados quedan retenidos en el campo de captura. La exploración del contenido de la trampa para producir un espectro de masas se logra aumentando linealmente el voltaje de RF aplicado a todas las secciones de la trampa y utilizando un voltaje de expulsión de resonancia suplementario. Estos cambios mueven secuencialmente los iones desde dentro del diagrama de estabilidad a una posición en la que se vuelven inestables en la dirección x y abandonan el campo de captura para su detección. Los iones se aceleran en dos dinodos de alto voltaje donde los iones producen electrones secundarios . A continuación, esta señal se amplifica mediante dos multiplicadores de electrones y las señales analógicas se integran y digitalizan.
Los LIT se pueden utilizar como analizadores de masas independientes y se pueden combinar con otros analizadores de masas, como trampas de iones Paul 3D, espectrómetros de masas TOF, FTMS y otros tipos de analizadores de masas.
Los espectrómetros de masas con trampa de iones 3D (o trampa de Paul ) se utilizan ampliamente pero tienen limitaciones. Con una fuente continua, como una que utiliza ionización por electropulverización (ESI), los iones generados mientras la trampa 3D procesa otros iones no se utilizan, lo que limita el ciclo de trabajo . Además, la cantidad total de iones que se pueden almacenar en una trampa de iones 3D está limitada por los efectos de la carga espacial . Combinar una trampa lineal con una trampa 3D puede ayudar a superar estas limitaciones. [1]
Recientemente, Hardman y Makarov han descrito el uso de una trampa cuadrupolar lineal para almacenar iones formados por ESI para inyectarlos en un analizador de masas orbittrap. Los iones pasaron a través de un orificio y un skimmer, una guía de iones cuadrupolo para enfriar los iones y luego ingresaron a la trampa de almacenamiento cuadrupolo. La trampa cuadrupolo tiene dos juegos de varillas; Las varillas cortas cerca de la salida estaban desviadas de modo que la mayoría de los iones se acumulaban en esta región. Debido a que la orbittrap requiere que los iones se inyecten en pulsos muy cortos, se aplicaron potenciales de extracción de iones de kilovoltios a la apertura de salida. Los tiempos de vuelo de los iones a la trampa orbital dependían de la masa, pero para una masa determinada, los iones se inyectaban en grupos de menos de 100 nanosegundos de ancho (fwhm).
Un espectrómetro de masas TOF también puede tener un ciclo de trabajo bajo cuando se combina con una fuente de iones continua. La combinación de una trampa de iones con un analizador de masas TOF puede mejorar el ciclo de trabajo. Tanto las trampas 3D como las lineales se han combinado con analizadores de masas TOF. Una trampa también puede agregar capacidades de MSn al sistema. [1]
Se pueden utilizar trampas lineales para mejorar el rendimiento de los sistemas FT-ICR (o FTMS). Al igual que con las trampas de iones 3D, el ciclo de trabajo se puede aumentar hasta casi el 100 % si los iones se acumulan en una trampa lineal, mientras el FTMS realiza otras funciones. Los iones no deseados que pueden causar problemas de carga espacial en el FTMS se pueden expulsar en la trampa lineal para mejorar la resolución, la sensibilidad y el rango dinámico del sistema, aunque los parámetros del sistema utilizados para optimizar dichas características de la señal covarían entre sí. [1] [7]
La combinación de MS de triple cuadrupolo con tecnología LIT en forma de un instrumento de configuración QqLIT, que utiliza eyección axial, es particularmente interesante, porque este instrumento conserva las funciones clásicas de escaneo de triple cuadrupolo, como el monitoreo de reacciones seleccionadas (SRM), el ion del producto (PI ), pérdida neutra (NL) e ion precursor (PC), al tiempo que proporciona acceso a experimentos sensibles de trampa de iones. Para moléculas pequeñas, se pueden realizar análisis cuantitativos y cualitativos utilizando el mismo instrumento.
Además, para el análisis de péptidos , el escaneo mejorado de carga múltiple (EMC) permite un aumento en la selectividad, mientras que el escaneo de fragmentación retardada (TDF) proporciona información estructural adicional. En el caso del QqLIT, la singularidad del instrumento es que el mismo analizador de masas Q3 se puede ejecutar en dos modos diferentes. Esto permite combinaciones de escaneo muy potentes al realizar la adquisición de datos dependientes de la información.