Chapter 質譜學的發(fā)展與應用 FTICR

會計學1Chapter質譜學的發(fā)展與應用FTICRFTICR-MS第1頁/共40頁FTICR-MS第2頁/共40頁本節(jié)課內容：

1，FTICRMS結構和原理

2，FTICRMS特點

3，FTICRMS應用第3頁/共40頁(1)，FTICRMS的基本結構第4頁/共40頁(2)，FTICRMS基本原理

利用不同質荷比的離子在一穩(wěn)定磁場中的回旋運動所產生的與質荷比對應的映像電流推斷其離子種類。第5頁/共40頁離子在磁場中的運動示意圖第6頁/共40頁離子在均勻磁場中的運動假定磁場強度為B，B=-B0k

離子質量為m，電荷為q，速度為v，則有：

又，離子作圓周運動時離子角速度ω為第7頁/共40頁所以有：

或得到：第8頁/共40頁由可以看出：1，質荷比為m/z的離子，其在磁場B中的回旋運動頻率f僅與磁場強度和其質荷比有關，而與其初始速度無關。2，磁場B越強，其回旋運動頻率f越大離子回旋運動頻率與磁場強度的關系第9頁/共40頁離子在不同磁場中的回旋運動頻率第10頁/共40頁由得到：所以可以看出：1，質荷比為m/z的離子，其在磁場B中的回旋運動軌道半徑與其初始速度，磁場強度，和其質荷比都有關。2，磁場B越強，其回旋運動軌道半徑越小。離子回旋運動的圓周半徑特征第11頁/共40頁質量為m的離子,在溫度T下的熱運動速度約為：所以：室溫下，質荷比m/z=100的離子，其在磁場B=3Tesla中的回旋運動軌道半徑r=0.08mm,而m/z=10000的離子，其在磁場B=3Tesla中的回旋運動軌道半徑r=0.8mm,第12頁/共40頁離子在不同磁場中的離子回旋運動半徑第13頁/共40頁具有較高初始動能，即較高運動速度v的離子，其運動參數第14頁/共40頁不同磁場強度下，離子初始動能與回旋運動軌道半徑的關系第15頁/共40頁小結：1，在FTICR中，離子在磁場B中的回旋運動頻率f僅與磁場強度和其質荷比有關，而與其初始速度無關,磁場B越強，其回旋運動頻率f越大2，離子在磁場B中的回旋運動軌道半徑r與其初始速度，磁場強度，和其質荷比都有關,磁場B越強，其回旋運動軌道半徑越小。3,質荷比在一定范圍內的離子，其在磁場B=3Tesla中的回旋運動軌道半徑都很小，故離子回旋共振運動的真空腔體無需很大。第16頁/共40頁(3)，離子激發(fā)和ICR信號的產生和測量

離子回旋運動本身并不能給出有用的信號，必須用一與特定離子運動頻率同步的電場去激發(fā)此離子，并測量其“映象”電流。第17頁/共40頁三種離子激發(fā)方式

A，把離子加速到一個較大的運動半徑，以便可以測量出所需電流信號；

B，把離子能量加速到碰撞解理限以上；C，把離子加速到更大的運動半徑使之可以溢出離子池.第18頁/共40頁三種離子激發(fā)方式示意圖A， B， C，第19頁/共40頁離子在被激發(fā)過程中，在兩塊電極板上所產生的“映象”電荷差為：ICR信號與誘導的電流成比例，因此與磁場強度無關，即：第20頁/共40頁離子激發(fā)和信號測量示意圖第21頁/共40頁離子激發(fā)和信號測量線路示意圖第22頁/共40頁FTICRMS電路示意圖第23頁/共40頁 測量所得到的所有“映象”電流，后通過FT處理得到所對應的離子信號離子第24頁/共40頁2，FTICRMS特點

(1),質量分辨率高，可達幾百萬或更高，為目前所有質譜儀中最高的由得或第25頁/共40頁因此 FTICRMS的質量分辨能力正比于磁場強度，和離子回旋運動頻率的準確性，即離子激發(fā)頻率的準確性，也即離子激發(fā)電源的質量。一般來講，電源的頻率準確度很容易達到毫Hz或更小。第26頁/共40頁不同條件下，FTICRMS的理論質量分辨能力第27頁/共40頁(2),同樣地，FTICRMS具有所有質譜儀中最高的質量測量精度。第28頁/共40頁(3),FTICRMS的離子測量上限（質量范圍）

其上限由離子池的尺寸決定，即離子的運動半徑必須小于池半徑：第29頁/共40頁 室溫下，若磁場強度為7特斯拉，對于直徑為25.4mm(1inch)的離子池，可測量的最大離子（單電荷離子）為5.89*106Dalton第30頁/共40頁不同條件下FTICRMS的質量測量上限第31頁/共40頁其他結構的FTICR離子池第32頁/共40頁(4),整臺儀器結構龐大，造價昂貴。第33頁/共40頁3，FTICRMS應用第34頁/共40頁質量分辨實例第35頁/共40頁FTIC