4.6: Resonancia de ciclotrón iónico
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Resonancia de Ciclotrón Iónico. (1, 2, 3) El espectrómetro de masas de resonancia de clotrón Ion Cy (ICR) utiliza un imán superconductor para atrapar iones en una celda de muestra pequeña. Este tipo de analizador de masas tiene una resolución de masa extremadamente alta (ca.\(10^{9}\)) y también es útil para experimentos de espectrometría de masas en tándem. Estos instrumentos son muy caros y normalmente se utilizan para aplicaciones de investigación especializada. El ICR atrapa iones en un campo magnético que hace que los iones viajen en una trayectoria circular (Figura\(\PageIndex{1}\)). Esto es similar a la trayectoria de un ion en un sector magnético, pero los iones no viajan tan rápido y el campo magnético es más fuerte. Como resultado los iones están contenidos en el pequeño volumen de la trampa.
La frecuencia del ciclotrón del ión\((\omega)\), es la frecuencia angular * de la órbita de un ión. \(\PageIndex{1}\)La ecuación muestra que esta frecuencia está determinada por la intensidad del campo magnético\((B)\) y el valor m/z del ion.
\[\omega=\frac{\mathrm{B} \times \mathrm{e}}{m / z} \nonumber \]
Después de que los iones quedan atrapados en esta célula, se detectan midiendo la señal a esta frecuencia de ciclotrón. Esta señal se mide colocando electrodos a cada lado de la órbita circular de los iones. Se aplica un voltaje de RF a los electrodos transmisores a la frecuencia de ciclotrón del ion de interés. Esta energía de RF mueve los iones a la frecuencia aplicada a una órbita más grande. A medida que estos iones viajan alrededor de la celda ICR, están lo suficientemente cerca de los electrodos receptores para inducir una corriente capacitiva. Esta corriente capacitiva oscila a la frecuencia del ciclotrón y se detecta como la señal.
El ICR también se utiliza como espectrómetro de masas por transformada de Fourier (FT-MS). En lugar de usar una sola frecuencia de excitación, se aplica un pulso rápido de RF a los electrodos transmisores. Esto excita simultáneamente todos los iones y produce una señal a la frecuencia de ciclotrón de cada ion m/z presente. Esta señal es similar a la Decaimiento de Inducción Libre (FID) producida en un experimento de FT-NMR. Se obtiene un espectro de masas completo mediante el uso de la transformada de Fourier para convertir esta señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.
* La frecuencia angular\((\omega)\) está en radianes por segundo. La unidad Hertz (Hz) es en ciclos por segundo donde hay\(2 \mathrm{\pi}\) radianes por ciclo.
Referencias
- Allison, J.; Stepnowski, R.M. Anal. Chem. 1987, 59, 1072A-1088A.
- Wilkins, C.L.; Bruto, M.L. Anal. Chem. 1981, 53, 1661A-1676A.
- Buchanan, M.V.; Hettich, R.L. Anal. Chem. 1993, 65, 245A-259A.