질량 분석법 Part 5. Analyzer(2)

Magnet Sector MS

질량 분석법과 광학 분광법 사이의 유사성은 Magnet Sector 타입의 질량 분석기에서 확인이 가능합니다.
이온원을 떠나는 이온은  가속전압이 가해져 고속으로 가속되어집니다.
그런 다음 이온은 자기장이 인가되는 자기장 영역을 이온 운동 방향에 수직인 방향으로 통과한다. 물리학에서 우리는 가속도가 물체의 운동 방향에 수직으로 적용될 때 물체의 속도는 일정하게 유지되지만 물체는 원형 경로를 따라 이동한다고 알려져 있습니다. 따라서 자기 섹터는 아크를 따르며, 아크의 반지름과 각도는 이온 광학 설계에 따라 달라집니다.
Magnet Sector에서도 질량 대 전하 비율에 따라 이온을 분리할 수 있습니다.
그러나 이온원에서 나오는 이온들이 모두 정확히 같은 에너지를 가지고 있지는 않으며 따라서 정확히 같은 속도를 가지고 있지 않다는 사실에 의해 분해능이 제한될 수 있고 이것은 광학 분광학에서 색수차와 유사한 성질을 띄고 있습니다.
더 나은 해상도를 얻기 위해서는 운동 에너지에 따라 이온을 집중시키는 Electric Sector를 추가하는 것이 좋습니다. Magnet Sector과 마찬가지로 Electric Sector는 이온 운동의 방향에 수직인 힘을 가하며, Magnet Sector와 Electric Sector가 함께 구성할 수 있습니다.

Magnet Sector MS의 가장 간단한 작동 방식은 가속 전위와 Electric Sector를 일정한 전위로 유지하고 자기장을 변화시킨다. 

 

 

 

일정한 운동 에너지를 가지지만 질량 대 전하 비율이 다른 이온은 다른 자기장 강도에서 검출기 슬릿에 초점을 맞춥니다.
전기장과 자기장에 대한 질량 대 전하 비율의 의존성은 쉽게 도출됩니다. 
이온원에서 형성된 모든 이온은 운동 에너지 T로 가속됩니다.

 

 

속도 v를 풀면 다음과 같습니다.

                                                                                        

로런츠 힘 법칙에 따르면, 자기장은 이온이 자기 영역을 통해 호를 따라 움직일 때 구심력 mv**2/r과 같아야 하는 힘 evB를 적용합니다.

 

 

v를 대신하여, 우리는 자기 섹터 질량 분석기에 대한 작업 방정식에 도달합니다.

앞서 언급한 바와 같이, 전기 섹터는 일반적으로 특정 운동 에너지를 갖는 이온만을 통과시키는 값으로 일정하게 유지된다. 따라서 가장 일반적으로 다양한 매개변수는 자기장 강도인 B입니다. 자기장은 일반적으로 질량 스펙트럼을 얻기 위해 기하급수적으로 또는 선형적으로 스캔됩니다. 
자기장 스캔은 본질적으로 질량 대 전하 비율과 독립적인 감도로 광범위한 질량 대 전하 비율을 다루는 데 사용될 수 있습니다.
대안은 B를 일정하게 유지하고 V를 스캔하는 것입니다. 전기 섹터 전위는 가속 전압을 추적합니다. 이는 전기장이 히스테리시스의 영향을 받지 않는다는 장점이 있기 때문에 질량-전하비와 가속전압의 관계는 단순한 선형관계이다. 
가속 전압(전기장) 스캔의 단점은 감도가 질량 대 충전 비율에 대략 비례한다는 것입니다.
최대 이온 투과도와 감도는 주어진 자기 섹터 질량 분석기의 최대 작동 가속 전압에서 발생합니다. 질량 분석기의 유효 질량 범위는 가속 전압에 대략 비례하는 감도로 가속 전압을 감소시킴으로써 증가시킬 수 있습니다.

검출기는 질량 범위를 동시에 검출할 수 있다. 이는 자기 섹터에 대한 감도를 향상시킬 수 있는 다중 채널 이점을 제공하며, 화학적 배경 수준이 아닌 분석 전류에 의해 분석이 제한될 경우 검출 한계를 개선할 수 있다. MS/MS, 전기분사 이온화, 필드 등의 실험이 이에 해당합니다.  
탈착. 어레이 검출기는 펄스 이온화 방법과 함께 사용할 수 있지만 상업용 자기 섹터 질량 분석기용 어레이 검출기는 전체 질량의 일부만 검출할 수 있습니다  
임의의 순간에 범위를 설정합니다.
자기 섹터 질량 분석기의 분해능은 슬릿 폭에 의해 결정됩니다. 
보다 높은 분해능은 슬릿 폭을 감소시킴으로써 검출기에 도달하는 이온의 수를 감소시킴으로써 얻어집니다.
자기장과 전기장이 함께 스캔되는 Linked Scan은 이중 초점 질량 분석기로 MS/MS 실험(제품, 전구체, 중성 손실)을 수행하는 데 사용될 수 있습니다.

장점

. 재현성이 매우 높음
. 모든 질량 분석기의 최고 정량적 성능
. 고해상도
. 고감도
. High 다이내믹 레인지
. Linked Scan MS/MS
. 고에너지 CID MS/MS 스펙트럼은 매우 재현 가능하다

한계
. 펄스 이온화 방법(예: MALDI)에 적합하지 않음
. 일반적으로 다른 매스 분석기보다 더 크고 높은 비용
. Linked Scan MS/MS는 단위 생산으로 제한된 전구체 선택성을 제공합니다 

Application
. 모든 유기 MS 분석 방법
. 정확한 질량 측정
. 정량
. 동위원소비 측정