Flygtid (ToF)
Massanalysatorn som denna artikel kommer att fokusera på är flygtid (ToF). Principen för ToF-masseanalysatorn innebär separation av joner baserat på den tid det tar för jonerna att färdas genom ett flygrör med känd längd och nå detektorn.2 Jonernas bana genom en ToF-masseanalysator beror på deras rörelsemängd och kinetiska energi på grund av en tillämpad pulsad accelerationsspänning och jonernas m/z-förhållanden.2 Baserat på klassisk fysik kommer joner med lägre m/z att färdas snabbast och nå detektorn först, medan joner med högre m/z kommer att färdas långsammast och komma fram till detektorn sist. En ToF-layout visas i figur \(\PageIndex{2}\).
Följande härledning för att beskriva en ToF-analysators dynamik anpassades från Hoffman et al 2007.4 Tiden det tar för jonerna att förflytta sig över flygröret mellan jonkällan och detektorn gör det möjligt för oss att bestämma \( m/z\)-förhållandena.4 I ToF-spektrumet kommer den registrerade toppen för varje \(m/z\) att motsvara summan av signaler som motsvarar flera oberoende joner som anländer till massedetektorn. Detta kan visas i följande ekvationer där den potentiella energi som ges till joner i de accelererade områdena omvandlas till kinetisk energi för alla joner:
\
Nästan löser vi ovanstående ekvationer för hastigheten \(v\).
\
Då hastigheten är lika med driftbanelängden dividerad med tiden får vi:
\
Som vi sedan löser för tiden får vi följande ekvation som används för att beskriva tiden i en ToF-analysator.
\
Genom algebraisk omställning av ekvationen ovan kan ett uttryck för \( m/z\) bestämmas enligt nedan.
\
Vi kan också beskriva massupplösning för joner genom att differentiera ekvationen ovan med avseende på massa och tid får vi följande relation:
\
Genom att manipulera ekvationen ovan får vi följande relation som används för att uttrycka massupplösning.
\
En av nackdelarna med att använda en linjär ToF är dålig massupplösning.4 Faktorer som orsakar dålig massupplösning visas i figur \(\PageIndex{3}\). Jonernas starttider och platser innan de accelereras in i flygröret är olika och påverkar upplösningen. Dessutom påverkar olika kinetiska energier för joner och jonernas initiala orientering också massupplösningen och ger dåliga resultat.
För att korrigera dålig massupplösning läggs en reflektor till ToF-analysatorn. En layout av en reflectron ToF visas i figur \(\PageIndex{4}\). Denna typ av ToF förkortas ibland ReTOF.5
Det finns en tillämpad potential i reflektorn som reflekterar joner i motsatt riktning till detektorn.5 Jonerna som visas i figur \(\PageIndex{4}\) har liknande avstånd innan de anländer till reflektorn och efter reflektorn är jonerna längre ifrån varandra. Orsaken till detta beror på skillnaden i kinetisk energi som jonerna bär på. Tyngre m/z-joner har mer kinetisk energi än lättare m/z-joner före och efter reflektorn. Därför tar tyngre joner längre tid att nå detektorn och lättare joner når detektorn snabbast. Skillnaden i tid för jonernas flygbana är proportionell mot jonens m/z-värde. Ett exempel på förbättrad massupplösning visas i figur \(\PageIndex{5}\).
.