Analizador de masas cuadrupolo

La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 26 de mayo de 2021; las comprobaciones requieren 2 ediciones .

Un analizador de masas de cuadrupolo  es uno de los principales tipos de analizadores de masas de un espectrómetro de masas. Los espectrómetros de masas con un analizador de masas de este tipo se denominan cuadrupolo, que se distinguen como cuadrupolo simple (Q) y cuadrupolo triple (QQQ).

El analizador de masas de cuadrupolo se utiliza para separar iones según su relación masa-carga ( m/z ), que a su vez está determinada por las trayectorias de movimiento de iones establecidas por el campo eléctrico alterno .

Historial de apariciones

Los científicos han estado buscando una alternativa al imán como analizador de masas durante mucho tiempo . En 1953 Wolfgang Paul , quien más tarde recibió el Premio Nobel de Física en 1989, describió el primer instrumento con un analizador de cuadrupolo. La creación de analizadores de masas cuadripolares se ha convertido en una revolución en la espectrometría de masas. Los analizadores de masas magnéticas requieren el uso de altos voltajes (miles de voltios), mientras que los cuadripolares no, y esto simplifica su diseño, el menor tamaño de la parte de vacío simplifica el sistema de generación de vacío . Los espectrómetros de masas se han vuelto más pequeños, más fáciles de operar y, lo que es más importante, mucho más baratos, lo que ha abierto la posibilidad de utilizar este método analítico a muchos miles de usuarios. Las desventajas de los cuadrupolos son la baja resolución y el bajo límite de la masa máxima detectable (m/z~4000). Sin embargo, los analizadores de masas modernos permiten la detección de iones con una relación m/z~300.

Cómo funciona

Un cuadrupolo consta de cuatro monopolos paralelos y dispuestos simétricamente (electrodos redondos). Se aplica una cierta combinación de voltaje constante y de alta frecuencia a los electrodos en pares en polaridad opuesta ( , donde es el voltaje de corriente continua,  es el componente de radiofrecuencia).

Bajo la acción de un pequeño voltaje de aceleración (10–20 V), los iones vuelan en paralelo a los ejes de las varillas de los electrodos. Bajo la acción del campo oscilante, dado por los electrodos, estos comienzan a oscilar a lo largo de los ejes x e y . En este caso, la amplitud de las oscilaciones aumenta sin cambiar la dirección del movimiento. Los iones cuyas amplitudes alcanzan valores altos se neutralizan cuando chocan con los electrodos. Solo aquellos iones adquieren una amplitud fija, cuyos valores m/z corresponderán a una cierta relación . Este último les permite moverse libremente en el cuadrupolo y eventualmente ser detectados. Así, el espectro de masas se registra por cambio mutuo en los valores de y .

Triple cuadrupolo

El triple cuadrupolo funciona según el principio de la espectrometría de masas en tándem. Los iones se forman en una fuente (APCI, ESI, vESI, la fuente de muestra suele ser un cromatógrafo de gases o líquidos ) , luego ingresan a la cámara de vacío y se dirigen al primer cuadrupolo, donde se filtran los iones de interés ("padre iones", "iones precursores"). ”, iones padres en inglés o iones precursores). El segundo cuadrupolo está lleno de argón, cuando se aplica un campo de RF (tanto resonante para ciertas moléculas como no resonante), puede ocurrir en él la disociación por impacto de los iones originales, lo que da como resultado los llamados "iones hijos" o "producto". iones”. Los iones hijos luego ingresan al tercer cuadrupolo, donde se filtran y entran al detector.

Aplicación

Los espectrómetros de masas con analizador de masas cuadrupolo, en combinación con la cromatografía de líquidos y gases , son ampliamente utilizados en soluciones analíticas a problemas en química, biotecnología, medicina, ecología, etc.