푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명

Fourier-transform ion cyclotron resonance
푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명
약자FTICR
분류질량 분석
기타 기술
관련된이온 트랩
사극 이온 트랩
페닝 트랩
궤도랩

푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석법은 고정 자기장 [1]내 이온의 사이클로트론 주파수에 근거하여 이온의 질량 대 전하비(m/z)를 결정하기 위한 질량 분석기(또는 질량 분석기)의 일종이다.이온은 페닝 트랩(전기 트랩 플레이트가 있는 자기장)에 갇혀 자기장과 직교하는 진동하는 전기장에 의해 (공명 사이클로트론 주파수에서) 더 큰 사이클로트론 반지름으로 들뜨게 됩니다.들뜸장이 제거된 후 이온은 사이클로트론 주파수로 위상(이온의 "패킷")을 따라 회전합니다.이들 이온은 이온 패킷이 전극 근처를 통과할 때 한 쌍의 전극에 전하(이미지 전류로 감지됨)를 유도합니다.그 결과 발생하는 신호를 사인파의 중첩으로 구성된 자유 유도 붕괴(FID), 과도 또는 간섭도라고 합니다.유용한 신호는 질량 스펙트럼을 제공하기 위해 푸리에 변환을 수행하여 이 데이터에서 추출됩니다.

역사

FT-ICR은 Melvin B에 의해 발명되었다. Comisarow와[2] Alan G. Marshall은 브리티시컬럼비아 대학의 Comisarow와 Alan G. Marshall입니다.첫 번째 논문은 1974년 [3]화학물리학 서신에 실렸다.기존의 ICR 및 푸리에 변환 핵자기공명(FT-NMR) 분광 분석에서 영감을 얻은 초기 기술이다.마샬은 오하이오 주립대학과 플로리다 주립대학에서 이 기술을 계속 개발해 왔습니다.

이론.

선형 이온 트랩 – 푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석계(자석 주변 패널이 누락됨)

FTICR의 물리학은 적어도 첫 번째 근사치에서는 사이클로트론과 유사하다.

가장 간단한 이상적인 형태에서 사이클로트론 주파수와 질량 대 전하비 사이의 관계는 다음과 같이 주어진다.

여기서 f = 사이클로트론 주파수, q = 이온 전하, B = 자기장 강도, m = 이온 질량.

이는 각주파수로 나타나는 경우가 많습니다.

여기서 c {\ _는 각 사이클로트론 주파수이며, f {\2\pi의 에 따라 주파수와 관련이 있습니다.

이온을 축 방향으로 가두는 데 사용되는 4극성 전계 때문에 이 관계는 근사치일 뿐입니다.축 방향 전기적 트래핑은 트랩 내에서 (각) 주파수로 축 방향 진동을 일으킵니다.

서α {\는 고조파 발진기의 스프링 상수와 유사한 상수이며 인가 전압, 트랩 치수 및 트랩 형상에 따라 달라집니다.

전기장과 그에 따른 축방향 고조파 운동은 사이클로트론 주파수를 줄이고 마그네트론 주파수에서 발생하는 마그네트론 운동이라는 두 번째 방사 운동을 도입합니다.사이클로트론 운동은 여전히 사용되는 주파수이지만, 이 현상으로 인해 위의 관계는 정확하지 않습니다.운동의 고유 각 주파수는.

어디ω t{\displaystyle \omega_{\text{t}}}은 중축 트래핑에 주파수+{\displaystyle \omega_{+}}은 줄어든 사이클로트론(각)빈도와 ω({\displaystyle \omega_{-}}은 마그네트론(각)주파수는 축 방향 전기 포획 및 도살 ω에 부닥쳤다.다시, ω+{\displaystyle \omega_{+}}가 FTICR에서 측정되어 있다.이 방정식의 의미는 질적으로 어디ω t{\displaystyle \omega_{\text{t}}} 작다 일반적으로 맞는 것은 사건을 고려하여 이해될 수 있다.이 경우에 근본적인 값을 조금 ω보다 댁 2{\displaystyle \omega_{\text{c}}/2}, ω의 가치+{\displaystyle \omega_{+}}약간ω c{\displaystyle \omega_{\text{c}보다}은}(는 사이클로트론 주파수 약간 감소하였다) 적다.ω −{\displaystyle \omega_{-} 들어}는 급진적인 값은 같은(약간 댁 2{\displaystyle \omega_{\text{c}}/2}ω보다 적은),지만 ω 댁 2{\displaystyle \omega_{\text{c}을 빼고 있}/2}, 작은 번호 ω c에 동등한 − ω+{\displaystyle \omega에_{\text{.C}}-\omega _{+}}(그 양은 사이클로트론 주파수로 축소되었다. 즉).

인스트루먼트

FTICR-MS는 이온이 전자 증배기 등의 검출기에 부딪혀 검출되는 것이 아니라 검출판 근처를 통과하는 것만으로 검출된다는 점에서 다른 질량분석 기술과 크게 다르다.또한 질량은 다른 기술처럼 공간이나 시간에서 분해되지 않고 각 이온이 자기장에서 회전할 때 발생하는 이온 사이클로트론 공명(회전) 주파수에 의해서만 분해됩니다.따라서 섹터 계측기와 같이 다른 장소나 비행시간 계측기와 같은 다른 시간대에서 다른 이온을 검출하는 것이 아니라 검출 간격 동안 모든 이온을 동시에 검출한다.이는 Fellgett의 이점 [1]원리로 인해 관측된 신호 대 잡음 비를 증가시킵니다.FTICR-MS에서는 자석의 강도(테슬라 단위)를 높이거나 검출시간을 [4]길게 함으로써 분해능을 향상시킬 수 있다.

셀

원통형 ICR 셀.세포벽은 구리로 만들어졌고 이온은 오른쪽에서 세포로 들어가 옥토폴 이온 안내에 의해 전달된다.

특정 전기 구성과 함께 서로 다른 셀 형상에 대한 검토는 [5]문헌에서 이용할 수 있다.그러나 ICR 셀은 닫힌 셀 또는 열린 셀의 두 가지 범주 중 하나에 속할 수 있습니다.

서로 다른 기하학적 구조를 가진 여러 개의 폐쇄 ICR 셀이 제작되었고 그 성능이 특징지어졌다.그리드를 엔드 캡으로 사용하여 이온을 축방향(자기장 라인과 평행)으로 가두는 축방향 전계를 적용했습니다.이온은 세포 내부에서 발생하거나 외부 이온화원에서 세포에 주입할 수 있다.이중 격자 쌍이 있는 중첩 ICR 셀도 양 이온과 음 이온을 동시에 포획하도록 제작되었다.

가장 일반적인 오픈 셀 지오메트리는 실린더이며, 실린더는 링 모양의 전극을 생성하기 위해 축방향으로 분할됩니다.중앙 링 전극은 일반적으로 방사형 들뜸 전계를 인가하고 감지하는 데 사용됩니다.단자 링 전극에 DC전압이 인가되어 자기장 [6]라인을 따라 이온을 트랩합니다.직경이 다른 링 전극이 있는 개방 원통형 셀도 [7]설계되어 있습니다.두 이온 극성을 동시에 포착하고 검출할 수 있을 뿐만 아니라 방사상으로 음이온에서 양이온을 분리하는 데 성공했다.이것은 새로운 세포 안에 동시에 갇힌 양 이온과 음 이온 사이의 운동 이온 가속도에서 큰 차이를 보였다.이온-이온 충돌 [8]연구를 위해 몇 가지 이온 축 가속 방식이 최근에 작성되었다.

저장파형 역 푸리에 변환

저장파형 역푸리에 변환(SWIFT)은 [9]FTMS용 여자 파형을 생성하는 방법입니다.시간 영역 여자 파형은 선택한 이온의 공진 주파수를 자극하기 위해 선택된 적절한 주파수 영역 여자 스펙트럼의 역푸리에 변환에서 형성됩니다.SWIFT 절차는 탠덤 질량 분석 실험에 사용할 이온을 선택하는 데 사용할 수 있습니다.

적용들

FTICR(Fourier-Transform Ion Cyclotron Respectron) 질량분석법은 높은 정밀도로 질량을 결정하는 데 사용할 수 있는 고해상도 기술입니다.FTICR-MS의 많은 응용 프로그램들은 정확한 질량을 바탕으로 분자의 구성을 결정하는 데 도움을 주기 위해 이 질량 정확도를 사용합니다.이는 요소의 질량 결함으로 인해 발생할 수 있습니다.FTICR-MS는 부분적으로 초전도 자석이 무선 주파수(RF) [10]전압보다 훨씬 안정적이기 때문에 다른 형태의 질량 분석계보다 높은 수준의 질량 정확도를 달성할 수 있습니다.

분해능(좁은 피크폭)은 질량 대 전하비(m/z)가 유사한 두 이온의 신호를 구별되는 [13][14][15]이온으로 검출할 수 있기 때문에 FTICR-MS가 유용한 또 다른 장소는 바이오매스나 폐기물 액상화 생성물 등의 복합 혼합물을 다루는 것이다.이 높은 분해능은 또한 일렉트로스프레이 이온화에 의해 생산될 수 있는 다중 전하를 가진 단백질과 같은 큰 고분자를 연구하는 데 유용하다.예를 들어, 두 개의 펩타이드의 아토몰 검출 수준이 [16]보고되었다.이러한 큰 분자는 일련의 동위원소 피크를 생성하는 동위원소 분포를 포함한다.동위원소 피크는 m/z축에서 서로 가깝기 때문에 여러 전하로 인해 FTICR의 높은 분해능이 매우 유용합니다.FTICR-MS는 프로테오믹스의 다른 연구에서도 매우 유용하다.하향식 프로테오믹스와 상향식 프로테오믹스 모두에서 탁월한 해상도를 달성합니다.탠덤 질량분석 [17]실험에서 단편 스펙트럼을 생성하기 위해 전자포착 해리(ECD), 충돌 유도 해리(CID) 및 적외선 멀티호톤 해리(IRMPD)가 모두 이용된다.CID와 IRMPD는 일반적으로 에너지가 낮고 약한 골격아미드 결합을 끊음으로써 펩타이드를 더욱 분리하기 위해 진동 들뜸을 사용하지만, CID와 IRMPD는 번역 후 변형의 해리를 일으킬 수도 있다.한편, ECD를 사용하면, 특정의 변경을 보존할 수 있습니다.이것은 인산화 상태, O 또는 N-연결 글리코실화 및 [17]황산화에 매우 유용하다.

레퍼런스

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