A Novel High Pressure, High Space Charge Capacity Ion Separation Device Based on Opposing Travelling Wave and DC potentials

Postery | 2025 | Waters | ASMSInstrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF, LC/HRMS, Iontová mobilita
Zaměření
Ostatní
Výrobce
Waters

Význam tématu


Ionová mobilitní spektrometrie (IMS) hraje klíčovou roli při separaci a charakterizaci nabitých částic v analytické chemii. Technologie Travelling Wave IMS (TWIMS) nabízí rozšíření délky separační dráhy a možnosti složitějších skládacích či uzavřených uspořádání. Zároveň však tradiční TWIMS čelí omezením v kapacitě náboje a přesné kontrole doby elučního.

Cíle a přehled studie


Hlavním cílem bylo navrhnout a otestovat nový separační modul kombinující protisměrné Travelling Wave (TW) a stejnosměrné (DC) pole. Studie zahrnuje teoretický popis principu činnosti i praktické ověření výkonnosti prototypu integrovacího osmikanálového zařízení do hmotnostního spektrometru Waters SYNAPT XS.

Použitá metodika a instrumentace


Vývoj probíhal v prostředí upraveného přístroje Waters SYNAPT XS. Klíčové komponenty:
  • Osmikanálová komora se sběrným pre-trapem (5×30×50 mm), trapem (51 mm) a analytickou sekcí (81 mm) s 8 paralelními SRIG prstenci.
  • DC pole (max. 1 V/mm) generované děličem odporů.
  • Čtyřfázový sinusový TW vyráběný pomocí generátoru AIM-TTi TGA12104 a zesilovače Tabor 9400A.
  • Měření iontového proudu s elektrometrem Keysight B2985B.
  • Pracovní podmínky: 1 mbar N₂ nebo 3 mbar He, variační TW rychlosti 480–1920 m/s.

Hlavní výsledky a diskuse


Prototyp dosáhl při 100 ms separaci rozlišení IMS ~45 FWHM pro směs Raffinózy a Melezitózy při TW 480 m/s. Při užším rozsahu mobility a delším skenu bylo dosaženo až ~120 FWHM. Experimenty potvrdily lineární nabíjecí kapacitu až ~4×10⁷ iontů. Při vyšší TW rychlosti (1680–1920 m/s) se přepínalo na m/z režim separace s výrazným zužováním šířky píků a přeřazením elučních časů podle m/z.

Přínosy a praktické využití metody


Nové zařízení kombinuje vysokou prostorovou kapacitu náboje s flexibilní kontrolou doby eluční. Umožňuje plynule přecházet mezi IMS a m/z rezolucí úpravou TW rychlosti a amplitudy. Díky kompaktní konstrukci je snadno integrovatelné do MS/MS workflow, významně zvyšuje pracovní cyklus při DDA i DIA experimentech.

Budoucí trendy a možnosti využití


Výzkum se bude zaměřovat na:
  • Škálování počtu paralelních kanálů pro další zvýšení kapacity.
  • Zvýšení elektrického pole a prodloužení analytické sekce pro lepší rozlišení.
  • Optimalizaci separace v lehčích plynech (např. H₂) pro zvýšení rychlosti a rozlišení.
  • Přímou integraci s kvadrupólovým analyzátorem pro maximální MS/MS duty cycle.

Závěr


Představené zařízení demonstrovalo shodu teoretického modelu s experimentálními daty. Kompaktní osmikanálový modul dosahuje vysoké IMS rozlišení (~45 FWHM) i značné nabíjecí kapacity (~4×10⁷), přičemž nabízí nový režim m/z separace. Flexibilita provozu otvírá nové možnosti v analytické praxi.

Reference


  1. Richardson K., Langridge D., Giles K. Fundamentals of travelling wave ion mobility revisited: I. Smoothly moving waves. Int. J. Mass Spectrom. 428, 71–80 (2018).
  2. Wildgoose J. et al. Novel Operating Modes of an Ion Mobility Quadrupole Time-Of-Flight Hybrid Instrument. Proceedings of the 63rd ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics, St. Louis (2015).

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

EXAMINING THE M/Z SEPARATIVE CAPABILITY OF TRAVELLING WAVES FOR LARGE MOLECULE CHARACTERISATION
AN IMPROVED CALIBRATION APPROACH FOR TRAVELLING WAVE ION MOBILITY SPECTROMETRY: ROBUST, HIGH-PRECISION COLLISION CROSS SECTIONS
The Agilent Ion Mobility Q-TOF Mass Spectrometer System
The Agilent Ion Mobility Q-TOF Mass Spectrometer System
2021|Agilent Technologies|Technické články
Small Molecule Ion Mobility Investigations into Cross-platform and Long-term Robustness of a CCS Metric