Ioontsklotronresonants ICR T phimte Laengule mjub magnetvljas Lorentzi

Ioontsüklotronresonants ICR

Töö põhimõte • Laengule mõjub magnetväljas Lorentz’i jõud: • Koos Newton’i II seadusega: • Mass-laengu suhte m/Q vastastikmõju elektri- ja magnetväljaga uurib mass-spektromeetria • Kasutatakse staatilisi või dünaamilisi elektri- ning magnetvälju. • ICR kasutab püsimagnetväljaga ristiolevat kõrgsagedustpinget, et magnetväljas spiraalselt liikuvaid osakesi tsükliliselt kiirendada. • See on tsüklotroni põhimõte - laetud osakeste kiirendi, mis kasutab püsimagnetvälja ning kiirendavat pinget

Tsüklotronresonantsi tingimus • Lorentz’i jõud põhjustab siin kesktõmbejõudu, mis viib ioonid spiraalse liikumiseni: • Seega: ehk • Resonantstingimus: kindla mass-laengu suhtega ioonid resoneeruvad sellele vastaval sagedusel, neelates kiirendavat kõrgsagedusenergiat.

“Traditsioonilise” ICR etapid • Kõrgvaakumi tekitamine (ioonid lühiealised ja reaktiivsed, võõrkehade mõju, põrked õhu molekulidega) • Materjali ioniseerimine (keemiline; optiline: laser-, fotoionisatsioon; elektriline: electro-spray, elektronkiirtega) • Ioonide kollimeerimine • Ioonjuht, mõõterakk (kõrgvaakumis) • Vahelduvpingega mõjutamisel saavutatakse sagedusele vastava masslaengu suhtega ioonide resonants. • Energia neeldumise tulemuseks on resonants-sagedusele vastava masslaengu suhtega molekulide eraldumine ruumiliselt. • Vastavate ioonide koguarvu detekteerimine (elektronkordisti, Faraday Cup) • Mass-spektri moodustamine

Fourier Transform - ICR • Reaktsioonide dünaamika, suurem lahutusvõime: Fourier transform: f(t) → f(ω) ~ f(m/q) • Peamised erinevused: • Ioonid suletakse “korduvkasutamiseks” Penningu lõksu • Detekteerimine toimub samaagselt kõikide ioonide jaoks: • Ergastamine toimub suure energiaga lühiajaliste impulssidega • Suurem lahutusvõime nõuab suuremaid sagedusi, sealt ka: • Suur magnetvälja tugevus - ülijuhtmagnet, mis on ühtlasi stabiilsem

FT – ICR detekteerimine • • Detekteerimise iseloomu tõttu on vajalik ergastamine suure energiaga ja lühiajalise impulsiga Alustatakse madalamatest sagedustest, kuna kiirendavast pingest saadav kiirus on : • • 1) Moodustuvad samasuguse ja jääva nurkkiirusega osakeste paketid 2) Paketid koguvad kiirust (raadius suureneb), liikudes detektorplaatidele lähemale • • Signaal indutseeritakse vooluna välises ahelas, ioonpakettide liikumisel detektorplaatide lähedalt Mõõtmine toimub välisel takistil, millel saadakse vahelduvpinge: interferogramm, mis koosneb siinuslainete superpositsioonist - time domain • Ioonid kaotavad samal ajal energiat, vähendades tiirlemisraadiust. Sellist signaali nimetatakse free induction decay (fid) Mida suuremad on sagedused, seda lühem võib olla samaväärse signaali kestvus. Sellest ka nõudlus suuremate sageduste ning magnetvälja tugevuse järgi. • • • Fourier teisendusega saadakse sagedusspekter - frequency domain Võimalik uus ergastus ja detekteerimine

Time domain – Frequency domain

Milleks Meile suur lahutusvõime ? Näide: 11, 000 erinevat süsivesinikku toornaftas.

ICR rakendused • Kvalitativne analüüs • • • Isotoopide määramine ühendis Ühendite identifitseerimine molekuli või selle fragmentide järgi Ühendi struktuuri määramine fragmenteerumise alusel Ioonkeemia fundamentaaluuringud gaasi faasis FT-ICR sobib raskete molekulide identifitseerimiseks • Veel • Tuntud ühendite kvantitatiivne analüüs. • Teised füüsikalised, keemilised, bioloogilised omadused erimeetoditega • Videomaterjal: • • http: //www. magnet. fsu. edu/education/tutorials/magnetacademy/fticr/page 9. html http: //keck. med. yale. edu/prochem/fticr/FTICR. mpg