Prinzipien massenselektiver Analysatoren

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Prinzipien und Typen massenselektiver Analysatoren in der Massenspektrometrie

In der Massenspektrometrie ist die Trennung von Ionen nach ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis (\(m/z\)) ein fundamentaler Schritt, um Moleküle zu identifizieren und zu quantifizieren. Diese Trennung wird durch verschiedene Typen von Analysatoren erreicht, von denen jeder seine eigene Methode und Anwendung hat.

Time-of-Flight (TOF) Analysatoren

TOF-Analysatoren nutzen die Flugzeit von Ionen, um diese zu trennen. Ionen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt und fliegen dann durch eine drift Strecke. Die Zeit, die sie benötigen, um diese Strecke zu durchqueren, hängt von ihrer Masse und ihrer Ladung ab. Leichtere oder höher geladene Ionen erreichen den Detektor schneller als schwerere oder niedriger geladene Ionen. Die Flugzeit spiegelt somit das \(m/z\)-Verhältnis wider.

Die hohe Auflösung und Genauigkeit von TOF-Messungen machen diesen Analysatortyp besonders geeignet für die Identifizierung von Molekülen in komplexen Proben, wie sie oft in der Proteomik vorkommen.

Warum ist TOF für MALDI-TOF geeignet?

Die Kombination aus MALDI (Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisierung) mit TOF-Analysatoren ist besonders effektiv. MALDI erzeugt Ionen in Pulsen, was gut mit der gepulsten Art der Flugzeitmessung harmoniert. Diese Synchronisation ermöglicht präzise Massenanalysen von Biomolekülen.

Quadrupol-Analysatoren

Quadrupol-Analysatoren separieren Ionen durch ein elektrisches Wechselfeld, das von vier parallel angeordneten Metallstäben erzeugt wird. Diese Anordnung führt dazu, dass nur Ionen mit einem spezifischen \(m/z\)-Verhältnis den Detektor erreichen. Durch Veränderung der elektrischen Spannung kann das selektierte \(m/z\)-Verhältnis variabel eingestellt werden, was den Quadrupol sehr flexibel in der Anwendung macht.

Ein entscheidender Vorteil von Quadrupolen ist ihre Robustheit und die Fähigkeit, kontinuierliche Ionenströme zu analysieren, was sie ideal für quantitative Analysen macht.

Vakuumsystem

Ein wesentliches Element aller Massenspektrometer ist das Vakuumsystem. Ohne ein Hochvakuum würden Störreaktionen mit Luftmolekülen die Ionentrennung beeinträchtigen und die Messgenauigkeit deutlich verringern. Ein gutes Vakuumsystem sorgt für die Integrität der Probenionen auf ihrem Weg durch den Analysator zum Detektor.

Wichtig für das IMPP

Das IMPP legt Wert auf das Verständnis der Funktionsprinzipien der verschiedenen massenselektiven Analysatoren, besonders die Unterschiede und Anwendungen von TOF- und Quadrupol-Analysatoren, sowie auf das Wissen, warum ein Hochvakuum in Massenspektrometern entscheidend ist.

Zusammenfassung

  • Time of Flight (TOF) Analysatoren messen die Flugzeit von Ionen, um ihre Masse zu bestimmen, basierend darauf, dass leichtere Ionen schneller fliegen als schwerere.
  • Quadrupol-Analysatoren trennen Ionen durch ein elektrisches Wechselfeld zwischen vier Metallstäben, wodurch nur Ionen einer bestimmten Masse zum Detektor gelangen.
  • Sektorfeldanalysatoren nutzen elektrostatische und magnetische Felder zur Ionentrennung, basierend auf dem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis.
  • MALDI-TOF ist eine Kombination, bei der die Matrix-unterstützte Laserdesorption/Ionisation (MALDI) bevorzugt mit TOF-Analysatoren für die Massenanalyse verwendet wird.
  • Verschiedene M/z-Werte führen zur Trennung der Ionen im Analysator, da ihre Fortbewegungsgeschwindigkeit vom Verhältnis ihrer Masse zu ihrer Ladung abhängt.
  • Vakuumsysteme sind essentiell in Massenspektrometern, um Störreaktionen zu vermeiden und eine präzise Messung zu ermöglichen.

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