Analizzatore di massa a quadrupolo
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L'analizzatore di massa a quadrupolo è un tipo di analizzatore impiegato nella spettrometria di massa. Nello spettrometro di massa l'analizzatore di massa quadrupolare è il componente dello strumento responsabile di convogliare gli ioni del campione in esame al rivelatore, sulla base del loro rapporto massa/carica (m/z). Un analizzatore di massa è in essenza un filtro di massa capace di trasmettere solamente lo ione prescelto. Uno spettro di massa si ottiene esplorando in sequenza il campo di massa di interesse. Questa tipologia di analizzatore è la più utilizzata negli spettrometri di massa per analisi di routine.
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[modifica] Funzionamento
Un quadrupolo è composto da quattro barre parallele di metallo. Ciascuna coppia di barre diagonalmente opposte è connessa insieme elettricamente e una tensione a RF (radio frequenza) è applicata tra un paio di barre e l'altro. Una tensione a corrente continua è quindi sovrapposta alla tensione a RF. Gli ioni si spostano giù per il quadrupolo tra le barre. Solamente gli ioni di un certo rapporto m/z raggiungono il rivelatore per un dato rapporto delle due tensioni: gli altri ioni entrano in oscillazione instabile e urtano contro le barre. Ciò consente la selezione di un particolare ione, oppure la scansione nel campo delle masse tramite la variazione delle tensioni.
[modifica] Applicazioni
Questo tipo di spettrometro di massa eccelle nelle applicazioni in cui ioni di particolare interesse devono essere studiati, perché può rimanere sintonizzato su un singolo ione per periodi prolungati di tempo. Trova ampia applicazione come sistema di rivelazione con specificità elevata nella cromatografia liquida e nella gas cromatografia accoppiate alla spettrometria di massa.
[modifica] Triplo quadrupolo
Una configurazione strumentale composta da tre quadrupoli in serie viene utilizzata negli strumenti cosiddetti "a triplo quadrupolo". In questa configurazione il primo ed il terzo quadrupolo agiscono da filtri di massa, mentre il quadrupolo centrale, riempito con un gas inerte (azoto o argon), come cella di collisione (al quadrupolo centrale è applicata una radiofrequenza la cui funzione è di mantenere focalizzati gli ioni generati dalla rottura della molecola genitore).
Uno strumento a triplo quadrupolo, oltre alle funzionalità dello strumento a singolo quadrupolo, ne possiede di ulteriori. È possibile operare infatti in "product ion scan", dove il primo quadrupolo seleziona uno ione di rapporto m/z fissato, dopo la frammentazione il terzo quadrupolo effettua una scansione su un determinato range di massa. In questo modo è possibile dall'analisi dei frammenti avere informazioni sull'identità di una molecola. Nella modalità "parent ion scan" invece è il terzo quadrupolo che è sintonizzato permanentemente su un dato m/z, mentre il primo quadrupolo lavora in scansione su un range di massa. Questa modalità permette di individuare classi di molecole strutturalmente simili.
Nella modalità "neutral loss scan" invece, entrambi i quadrupoli lavorano in scansione, ma tra il primo ed il terzo quadrupolo è mantenuta una differenza prefissata di m/z, in altre parole mentre il primo quadrupolo è sintonizzato su un determinato m/z il terzo si trova a (m/z - x), ed x è mantenuto costante durante la scansione. È possibile così individuare facilmente classi di molecole che hanno in comune una parte della struttura. Le modalità "parent ion scan" e "product ion scan" sono utili soprattutto per studi sul metabolismo.
Una ulteriore modalità, "single ion monitoring" (SIM) viene utilizzata per l'analisi quantitativa nei sistemi accoppiati con la cromatografia liquida o la gas cromatografia. In questo caso l'identità della molecola è nota a priori ed il primo quadrupolo è fissato su di un valore determinato di m/z, mentre il terzo su quello di un frammento. Questa modalità permette di aumentare la specificità del sistema di rivelazione. Nel caso venga selezionato più di un frammento si parla di "multiple reaction monitoring" (MRM).
[modifica] Vedasi inoltre
Altri analizzatori di massa:
- a trappola ionica,
- a tempo di volo,
- a deflessione,
- a risonanza di ciclotrone.
