Embudo de iones

En espectrometría de masas , un embudo de iones es un dispositivo que se usa para enfocar un haz de iones usando una serie de electrodos anulares apilados con un diámetro interno decreciente. Se aplica a las redes una frecuencia de radio combinada y un potencial eléctrico fijo . [1] [2] En la ionización por electropulverización -espectrometría de masas (ESI-MS), los iones se crean a presión atmosférica, pero se analizan posteriormente a presiones más bajas. Los iones se pueden perder mientras son transportados desde áreas de mayor a menor presión debido al proceso de transmisión causado por un fenómeno llamado expansión de julios.o “expansión de chorro libre”. Estas nubes de iones se expanden hacia afuera, lo que limita la cantidad de iones que llegan al detector, por lo que se analizan menos iones. El embudo de iones reenfoca y transmite iones de manera eficiente desde aquellas áreas de alta a baja presión. [3]

El primer embudo de iones fue creado en 1997 en el Laboratorio Nacional de Ciencias Moleculares Ambientales del Pacífico Noroeste por los investigadores del laboratorio de Richard D. Smith . El embudo de iones se implementó para reemplazar el skimmer de transmisión limitada de iones para una captura de iones más eficiente en una fuente ESI. [4] Muchas características del embudo de iones se atribuyen a la guía de iones de anillos apilados, sin embargo, los discos de un embudo de iones varían en diámetro a lo largo de su eje longitudinal. Hay una parte en la base del embudo de iones en la que una serie de electrodos anulares cilíndricos tienen diámetros decrecientes, lo que permite que la nube de iones que entra en el embudo de iones se disperse espacialmente. [5]Esto permite una transferencia eficiente de la nube de iones a través del orificio limitador de conductancia en la salida a medida que la nube de iones se enfoca a un tamaño radial mucho más pequeño. El campo eléctrico de CC sirve para empujar los iones a través del embudo. Para los iones positivos, la placa frontal del embudo tiene el voltaje de CC más positivo, y las placas posteriores tienen componentes de CC que disminuyen gradualmente, lo que proporciona un control adicional. Los campos eléctricos de RF y CC se aplican conjuntamente con un pseudopotencial creado con polaridades de RF alternas en electrodos adyacentes. Este “pseudopotencial” confina radialmente los iones y provoca inestabilidad en los iones con una m/z más baja (relación masa/carga), mientras que los iones con una m/z más alta se concentran en el centro del embudo. [6]El diseño inicial del embudo de iones utilizado en el laboratorio de investigación de Smith resultó ineficaz para recolectar iones con una m/z baja . Las simulaciones sugieren que disminuir el espacio entre las lentes para que sean menores que el diámetro del electrodo de anillo más pequeño podría ser una solución plausible para este problema. [7] Otro problema con el diseño es que el embudo es susceptible al ruido con gotas neutrales rápidas y cargadas en muchas interfaces atmosféricas durante la fase de vacío inicial. Las modificaciones aumentan la eficiencia y la relación señal/ruido del embudo de iones.

Algunos de los primeros embudos de iones tuvieron problemas para controlar el flujo de gas ya que la presión en la cámara de vacío de iones no era uniforme debido a los efectos dinámicos del gas. Se estimó que la presión a la salida del embudo era de 2 a 3 veces mayor que la presión del manómetro. La mayor presión requería un mayor bombeo en las cámaras de vacío aguas abajo para compensar la mayor inyección de gas. La discrepancia entre la presión medida y la presión a la salida del embudo fue causada por una porción considerable del chorro de gas supersónico del inyector que continúa más allá del disco Mach o diamante de choque al comienzo del embudo y continúa hasta el final. . La resolución más efectiva es la de nosotros de un jet disruptorque consta de un disco de latón de 9 mm de diámetro suspendido perpendicularmente al flujo de gas en el centro del embudo de iones. [5]


Una imagen de un embudo de iones conectado a un instrumento.
Una vista lateral de un embudo de iones. Cada electrodo (disco de metal) es visible desde el exterior.
Una vista de arriba hacia abajo de un embudo de iones. Los radios decrecientes de los electrodos son visibles desde este ángulo.
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