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蛋白质组学中常用质谱仪汇总(二)

质谱分析中分离离子的常见的质谱仪有六种:四极质谱仪、飞行时间质谱仪、扇形磁质谱仪、静电质谱仪、四极离子阱质谱仪、离子回旋共振。上期文章中,我们介绍了四极质谱仪和飞行时间质谱仪,本期将介绍其他四种常用质谱仪。

扇形磁质谱仪

与前面提到的飞行时间(TOF)质谱仪类似,在扇形磁质谱仪中,离子通过飞行管加速,在飞行管中,离子通过电荷质量比分离。扇形磁场和飞行时间的区别在于用磁场分离离子。当移动电荷进入磁场时,电荷在垂直于外加磁场的方向上偏转成一个独特半径的圆周运动。磁场中的离子经历两个相等的力:磁场力和向心力。

公式(4)公式(4)

然后,可以重新排列上述方程式,得出:

公式(5)公式(5)

如果将此方程代入动能方程:,可得:

公式(6)公式(6) 公式(7)公式(7)

一般来说,一定的m/z值的离子会有一个唯一的半径路径,如果磁场大小B和加速区的电压差V都保持不变,则可以确定路径半径。当相似的离子通过磁场时,它们会发生相同程度的偏转,并遵循相同的轨迹。未经V和B值选择的离子,将与飞行管壁的任意一侧发生碰撞,或不会通过狭缝进入探测器。扇形磁质谱仪可用于质量聚焦,它们可聚焦角色散 (angular dispersions)。

扇形静电质谱仪

与飞行时间质谱类似,它在飞行中分离离子,但它是用电场分离的。扇形静电质谱仪由两个等电位和对电位的曲板组成。当离子穿过电场时,会发生偏转,电场对离子的作用力等于对离子的向心力。这时,相同动能的离子被聚焦,不同动能的离子被分散。

KEKE 公式(9)公式(9)

扇形静电质谱仪是能量聚焦器,离子束聚焦于此获取能量。单独使用的静电质谱仪和扇形磁质谱仪是单聚焦仪器,当这两种技术同时使用时,则被称为双聚焦仪器,因为在这种仪器中,能量和角色散都被聚焦。

四极离子阱质谱仪

该质谱仪采用了与上述四极质谱仪相似的原理,它用电场以质量电荷比分离离子。该质谱仪由一个特定电压的环形电极和接地端盖电极组成,离子通过一个端盖进入电极之间的区域。进入后,由于电极的作用,空腔中的电场使具有一定m/z值的离子在空间中运动。随着射频电压的增加,较重的质量离子轨道变得更稳定,较轻的质量离子变得不稳定,导致它们与壁碰撞,去除了移动到探测器并被探测器探测到的可能性。

四极离子阱通常进行质量选择性喷射,通过逐渐增加外加的射频电压,有选择地喷射被捕获的离子,以增加质量。

离子回旋共振

ICR是一种利用磁场将离子捕获到其内部轨道的离子阱。在这个分析仪中,不发生离子分离,而是所有特定范围的离子都被困在里面,另外外加电场还有助于产生信号。如前所述,当一个移动的电荷进入磁场时,它会经历一个向心力使离子绕轨道运动。同样的,磁场对离子的作用力等于对离子的向心力。

公式(10)公式(10)

离子垂直于磁场的角速度可以用Wc=v/r来代替:

公式(11)公式(11) 公式(13)公式(13)

轨道的频率取决于离子的电荷和质量,而不是速度。当磁场保持恒定时,可以通过测量角速度wc来确定各离子的荷质比,其关系是:在高wc时,m/z值较低;在低wc时,m/z值较高。相反符号的电荷具有相同的角速度,唯一的区别是它们的轨道方向相反。

离子回旋共振离子回旋共振

为了从捕获的离子中产生电信号,在离子阱上施加一个不同的电场:

公式(13)公式(13)

当电场中的wc与某一离子的wc相匹配时,离子吸收能量,使离子的速度和轨道半径增大。在这个高能轨道上,当离子在两个极板之间振荡时,电子在其中的一个极板上积聚,从而产生振荡电流或电流图像。在一定频率下,电流与电池中离子的数量成正比。

在傅里叶变换ICR中,细胞内的所有离子同时被激发,使得当前图像与所有单个离子频率的图像耦合。用傅里叶变换对求和信号进行微分以产生所需的结果。

本文由百泰派克生物科技整理编辑。

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