リニアイオントラップ
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リニアイオントラップ（LIT ）は、イオントラップ質量分析計の一種です。
LITでは、イオンは2次元の高周波（RF）場によって放射状に閉じ込められ、また端部電極に印加された停止電位によって軸方向に閉じ込められる。LITは高い注入効率と高いイオン貯蔵容量を有する。[ 1 ]
歴史
最初のLITの1つは1969年にDierdre A. Churchによって建設され、[ 2 ]線形四重極を閉じた円形とレーストラック形状に曲げ、3He +とH +イオンを数分間貯蔵できることを実証しました。
以前、ドリースとポールは円形四重極について報告しました。しかし、これはプラズマの生成と閉じ込めに用いられたものであり、イオンの貯蔵には用いられませんでした。1989年、プレステージ、ディック、マレッキは、線形四重極トラップシステムにイオンをトラップすることでイオン-分子反応を促進できること、そして貯蔵イオンの分光学的研究に利用できることを示しました。 [ 1 ]
仕組み
LITは、イオンを放射状に閉じ込めるために四重極ロッドのセットを使用し、イオンを軸方向に閉じ込めるために端の電極の静電ポテンシャルを使用します。 [ 3 ] LITは、トラップの軸に沿ってイオンの電位井戸を作成することにより、質量フィルターまたはトラップとして使用できます。[ 4 ] m/zが定義されたパラメータの間にある場合、トラップされたイオンの質量を決定できます。[ 5 ]
LIT設計の利点は、高いイオン貯蔵容量、高いスキャンレート、そして構造の単純さです。四重極ロッドのアライメントは極めて重要であり、製造における品質管理上の制約となるだけでなく、3Dトラップの加工要件にもこの制約が加わります。[ 6 ]
選択モードとスキャンモード
イオンはLIT内部に注入されるか、内部で生成されます。適切なRF電圧とDC電圧を印加することでイオンは閉じ込められ、最終的な位置はLITの中心部分内に維持されます。RF電圧は調整され、多周波数共鳴放出波形がトラップに印加されます。これにより、必要なイオン以外のイオンが除去され、その後のフラグメンテーションと質量分析の準備が整います。イオントラップに印加される電圧は、選択されたイオンを安定化させ、励起のための衝突冷却を可能にするように調整されます。
選択されたイオンのエネルギーは、X軸上にある2本のロッドの全セグメントに補助共鳴励起電圧を印加することで増加します。このエネルギー増加により、減衰ガスとの衝突により、選択されたイオンが解離します。生成された生成イオンはトラッピングフィールド内に保持されます。トラップの内容物を走査して質量スペクトルを生成するには、トラップの全セクションに印加されるRF電圧を直線的に増加させ、補助共鳴排出電圧を使用します。これらの変化により、イオンは安定図内から、X方向に不安定になる位置まで順次移動し、トラッピングフィールドを出て検出されます。イオンは2つの高電圧ダイノードに加速され、そこで二次電子を生成します。この信号は2つの電子増倍管で増幅され、アナログ信号が統合されてデジタル化されます。
他の質量分析装置との組み合わせ
LIT はスタンドアロンの質量分析装置として使用することができ、3D ポールイオントラップ、TOF 質量分析計、 FTMSなどの他の質量分析装置と組み合わせることもできます。
線形トラップと3Dトラップ
3Dイオントラップ（またはポールトラップ）質量分析計は広く使用されていますが、限界があります。エレクトロスプレーイオン化（ESI）などの連続イオン源では、3Dトラップが他のイオンを処理している間に生成されたイオンは使用されないため、デューティサイクルが制限されます。さらに、3Dイオントラップに蓄積できるイオンの総数は、空間電荷効果によって制限されます。線形トラップと3Dトラップを組み合わせることで、これらの限界を克服することができます。[ 1 ]
最近、ハードマンとマカロフは、ESIによって生成されたイオンを蓄積し、オービトラップ質量分析計に注入するための線形四重極トラップの使用について報告した。イオンはオリフィスとスキマー、そしてイオン冷却用の四重極イオンガイドを通過した後、四重極蓄積トラップに入った。四重極トラップには2組のロッドがあり、出口付近の短いロッドにはバイアスがかけられ、ほとんどのイオンがこの領域に蓄積された。オービトラップではイオンを非常に短いパルスで注入する必要があるため、出口開口部にはキロボルトのイオン抽出電位が印加された。オービトラップへのイオンの飛行時間は質量に依存するが、与えられた質量に対して、イオンは100ナノ秒幅（FWHM）未満の束で注入された。
線形トラップとTOF
TOF質量分析計は、連続イオン源と組み合わせることで低デューティサイクルを実現できます。イオントラップとTOF質量分析計を組み合わせることで、デューティサイクルを向上させることができます。3Dトラップとリニアトラップの両方がTOF質量分析計と組み合わせられています。トラップは、システムにMSn機能を追加することもできます。[ 1 ]
線形トラップとFTICR
リニアトラップは、 FT-ICR （またはFTMS）システムの性能向上に使用できます。3Dイオントラップと同様に、FTMSが他の機能を実行している間にイオンをリニアトラップに蓄積することで、デューティサイクルをほぼ100%まで増加させることができます。FTMSで空間電荷問題を引き起こす可能性のある不要なイオンは、リニアトラップで排出されるため、システムの分解能、感度、ダイナミックレンジが向上します。ただし、これらの信号特性を最適化するために使用されるシステムパラメータは互いに共変します。[ 1 ] [ 7 ]
線形トラップと三重四重極
トリプル四重極MSとLIT技術を組み合わせた、軸方向排出方式のQqLIT構成の装置は特に興味深いものです。この装置は、選択反応モニタリング（SRM）、プロダクトイオン（PI）、ニュートラルロス（NL）、プリカーサーイオン（PC）といった従来のトリプル四重極スキャン機能を維持しながら、高感度イオントラップ実験にもアクセスできるためです。低分子の場合、同じ装置で定量分析と定性分析を行うことができます。
さらに、ペプチド分析では、強化多価イオン（EMC）スキャンによって選択性が向上し、時間遅延フラグメンテーション（TDF）スキャンによって追加の構造情報が得られます。QqLITの場合、同じ質量分析計Q3を2つの異なるモードで動作させることができるのが装置のユニークな点です。これにより、情報依存型データ取得において、非常に強力なスキャンの組み合わせが可能になります。
参考文献
- ^ a b c d e Douglas, Donald J.; Frank, Aaron J.; Mao, Dunmin (2005). 「質量分析における線形イオントラップ」. Mass Spectrometry Reviews . 24 (1): 1– 29. Bibcode : 2005MSRv...24....1D . doi : 10.1002/mas.20004 . ISSN 0277-7037 . PMID 15389865 .
- ^ Church, DA (1969-07-01). 「線形四重極無線周波数質量フィルタから派生したストレージリングイオントラップ」. Journal of Applied Physics . 40 (8): 3127– 3134. Bibcode : 1969JAP....40.3127C . doi : 10.1063/1.1658153 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Douglas DJ, Frank AJ, Mao D (2005). 「質量分析における線形イオントラップ」. Mass Spectrometry Reviews . 24 (1): 1– 29. Bibcode : 2005MSRv...24....1D . doi : 10.1002/mas.20004 . PMID 15389865 .
- ^四重極; レイモンド・E.・マーチ; Spectrometry, Mass (2000). 「四重極イオントラップ質量分析：世紀転換期の展望」International Journal of Mass Spectrometry . 2000 ( 1– 3): 285– 312. Bibcode : 2000IJMSp.200..285M . doi : 10.1016/S1387-3806(00)00345-6 .
- ^ Peng, Ying; Austin, Daniel E. (2011年11月). 「イオントラップ質量分析装置の小型化に向けた新たなアプローチ」. TrAC Trends in Analytical Chemistry . 30 (10): 1560– 1567. doi : 10.1016/j.trac.2011.07.003 .
- ^ Schwartz, Jae C.; Michael W. Senko; John EP Syka (2002年6月). 「2次元四重極イオントラップ質量分析計」 . Journal of the American Society for Mass Spectrometry . 13 (6): 659– 669. doi : 10.1016/S1044-0305(02)00384-7 . PMID 12056566 .
- ^レモナキス、N.;アラバマ州スカルツォニス。ツァルボポロス、A.ギカス、E. (2016)。 「負イオンモードの LTQ オービトラップにおける信号強度に影響を与えるパラメーターの最適化: 実験計画法のアプローチ」。タランタ。147 : 402–409 .土井: 10.1016/j.talanta.2015.10.009。PMID 26592625。
