Discriminación y análisis de masas en espectroscopia de masas

La espectroscopia de masas implica esencialmente la ionización de moléculas neutras y la fragmentación, seguida de la agrupación de las especies ionizadas en función de su relación carga/masa (m/z) para la detección y cuantificación. Este artículo analiza las opciones comúnmente disponibles para distinguir los fragmentos de masa ionizada y su análisis.

Analizadores de masas de cuatro polos

Un analizador de masas de cuadrupolo consta de cuatro varillas paralelas montadas en un arreglo cuadrado. Las moléculas ionizadas pasan por el centro del cuadrado formado por las varillas. Se aplica una combinación de potenciales de CC y RF a las barras diagonalmente opuestas, lo que permite que solo los iones seleccionados con una relación m/z pasen y lleguen al detector. Los otros iones que golpean las varillas se destruyen y no pueden llegar al detector.

Los sistemas de cuadrupolo proporcionan una opción rentable para la discriminación masiva. La reproducibilidad es buena, pero se necesitan otros analizadores de masas para aplicaciones que requieren resoluciones más altas y fuentes de ionización pulsada. Debido a su bajo costo y simplicidad, los sistemas de cuadrupolo se encuentran en la mayoría de los sistemas GC/MS y LC/MS de sobremesa.

Analizadores de Sector Magnético

Los analizadores de sector magnético utilizan el campo magnético de un imán permanente o electroimán para disolver los fragmentos de masa ionizada. El campo magnético se aplica en dirección perpendicular a la ruta de flujo de los iones moleculares. El campo desvía los iones en un arco circular, disolviendo así diferentes masas. Se logra una mayor resolución sometiendo adicionalmente las moléculas ionizadas a campos magnéticos. En la disposición de 'geometría inversa', el sector magnético precede al sector eléctrico. El campo eléctrico generalmente se mantiene en un valor fijo y el campo magnético varía para escanear las diferentes masas para cargar especies ionizadas. Los iones con un valor m/z mayor o menor golpean el tubo y se destruyen.

Los sistemas de sectores magnéticos ofrecen un alto grado de reproducibilidad y resolución junto con un alto rango dinámico de masas. Sin embargo, tales sistemas son de gran tamaño y también de mayor costo. Idealmente, dichos analizadores son útiles para mediciones de masa precisas y la determinación de la composición de la relación isotópica de los analitos.

Analizadores de masa de tiempo de vuelo

Se aplica un campo uniforme a todos los iones simultáneamente, lo que les permite acelerar a lo largo del tubo de vuelo. Los iones más ligeros viajan más rápido para llegar al detector antes que los más pesados. Las relaciones masa-carga se distinguen por el tiempo que tarda en llegar al detector. Estas configuraciones también ayudan a detectar la masa con precisión y son muy adecuadas para fuentes de ionización pulsada como MALDI. Los sistemas ofrecen un amplio rango de masas entre los diferentes analizadores de masas disponibles.

Trampas de iones de cuatro polos

Una trampa de iones consta de un electrodo de anillo circular y dos tapas de extremo que juntas forman un espacio confinado donde los iones quedan atrapados mediante campos electromagnéticos. Los potenciales de RF y CC luego se escanean para expulsar secuencialmente diferentes fragmentos de relación masa-carga para llegar secuencialmente al detector.

Los sistemas de trampa de iones sirven como analizadores de masa compactos de sobremesa. Sin embargo, el rango dinámico es limitado y la cuantificación de especies iónicas es pobre.

Los analizadores de masas proporcionan sus propias características que se pueden utilizar para diversas aplicaciones de análisis espectroscópico de masas. Algunas aplicaciones típicas se cubrirán más adelante.