가스 크로마토그래피 시스템은 동일하게 유지될 수 있지만 필요한 선택성과 감도 수준에 따라 서로 다른 질량 분석기가 필요할 수 있으므로 애질런트는 질량 분석기를 세 가지 기본 모델로 제공합니다.
Single quadrupole
SQ GC/MS
일상적인 응용 분야를 위한 신뢰할 수 있는 선택인 SQ 가스 크로마토그래피/질량 분석법은 기존 GC 검출기를 훌륭하게 대체합니다. 이는 다양한 응용 분야에서 지금까지 가장 널리 사용되는 형태의 GC/MS 기기입니다.
GC/MS에 사용되는 SIM 및 스캔 모드의 기초적 내용을 읽어보세요.
SQ 질량 분석기의 기본 구성 요소는 이온 소스, 초점 렌즈, quadrupole, 검출기 및 진공 시스템입니다.
선택적 이온 모드(SIM)
SIM 모드에서는 특정 m/z 비율의 이온이 이온 광학 장치를 통해 검출기로 이동할 수 있도록 quadrupole 질량 필터가 제어됩니다. SIM은 선택된 수의 분석물질에 대해 높은 감도를 제공하며 가장 높은 감도를 제공하므로 정량 분석에 자주 사용됩니다.
스캔 모드
스캔 모드에서 quadrupole은 다양한 m/z 값을 검출기에 순차적으로 전달하도록 신속하게 조정합니다. 안정적인 고속 전자 장치의 개발 덕분에 GC/MS의 사용 가능한 전체 질량 범위를 수 분의 1초 내에 "스캔"할 수 있습니다. 이는 피크 전반에 걸쳐 여러 크로마토그래피 데이터 지점에 대한 전체 스펙트럼 정보를 얻을 수 있음을 의미합니다.
또한 스캔 모드에서는 거의 무제한의 분석물질을 관찰할 수 있습니다. 크로마토그램의 각 시점에서 전체 이온 스펙트럼이 수집되므로 스캔 모드는 스펙트럼 라이브러리와 비교하여 화합물을 식별하는 데 이상적입니다. 또한 실제로 알려지지 않은 화합물을 식별하는 데에도 사용할 수 있습니다.
Triple quadrupole
QQQ GC/MS
Tandem quadrupole 가스 크로마토그래피/질량 분석법으로도 알려진 triple quadrupole GC/MS(GC/TQ 또는 GC/QQQ)는 표적 및 극미량 분석에 대한 감도가 뛰어납니다. 높은 감도가 가능한 이유는 하나의 quadrupole(Q1)로 이온을 분리하고 충돌 셀에서 조각낸 다음 Tandem quadrupole(Q2)에서 조각 중 하나를 분리할 수 있기 때문입니다. 이 기술은 MS/MS로 알려져 있으며 관심 이온을 보존하면서 화학적 노이즈를 크게 줄입니다.
대부분의 GC/TQ는 다중 반응 모니터링(MRM)으로 알려진 기본 MS/MS 모드에서 사용됩니다. 그러나 전체 스캔, 전구체 및 생성물 이온 스캔을 포함한 다양한 기타 모드에서도 사용할 수 있으며, 혼합 모드에서는 샘플로부터 더 많은 정보를 수집하고 분석법을 보다 원활하게 개발할 수 있습니다.
quadrupole 1은 충돌 셀로 전달되는 특정 이온을 선택합니다. 여기에서 선택된 이온은 중성 분자와 충돌하여 여러 조각을 형성하며, 이 조각이 quadrupole 2에서 분석됩니다.
MRM
MRM은 이온 소스에서 생성된 관심 이온(전구체 이온)을 필터링하기 위해 첫 번째 quadrupole을 설정하는 접근 방식입니다. 이온은 첫 번째 quadrupole을 통해 전달된 후(SIM 실험과 매우 유사) 충돌 셀로 들어갑니다. 여기에서 에너지가 인가되고 가스 분자와의 충돌이 발생하는데, 이를 충돌 유도 해리(CID)라고 합니다. 이러한 충돌로 생성 이온(product ion)으로 알려진 더 많은 이온 조각들이 재현 가능하게 생성됩니다.
두 번째 quadrupole은 생성 이온을 분리하여 표적 분석물질에 대해 매우 선택적인 MRM 전이를 생성하는 데 사용됩니다. 일반적으로, 정량화를 위해 크로마토그램 전체에 걸쳐 가장 풍부한 MRM 전이가 측정되며 이를 정량자(quantifier) 또는 표적 전이라고 합니다. 여기에 분석물질에 특정한 MRM 전이(정성자 전이라고도 함)을 추가하여 이 분석법에 대한 확실성을 더욱 높일 수 있습니다. 정량자 전이 외에 1~3개의 정성자를 갖는 것이 일반적입니다.
MRM 분석법 개발은 SIM이나 스캔 분석법보다 더 복잡할 수 있지만 MassHunter Optimizer와 같은 소프트웨어 도구가 Agilent GC/TQ 기기에서 이 프로세스를 자동화하는 데 도움을 줍니다.
이 예에서 m/z 210은 관심 이온이고 표적 분석물질은 m/z 158 및 m/z 191입니다.
ToF(Time-of-flight)
ToF 고분해능 질량 분석(HRMS)
GC/MS 및 GC/TQ 기기의 단위 질량 분석 측정과 비교하여 가스 크로마토그래피/quadrupole ToF 질량 분석(GC/Q-TOF)은 높은 질량 정확도로 차별화됩니다.
엄격히 말해서, 원자의 질량이나 화합물의 분자 질량은 이따금 데이터 파일에 표시되는 단위 질량과 다릅니다. 예를 들어, 산소의 정확한 질량은 16 amu가 아니라 15.9994 amu입니다. HRAM을 사용하여 측정된 질량과 이론적인 질량의 오차는 일반적으로 1~5ppm(백만분율) 사이입니다. GC/Q-TOF 분해능은 소수점 4자리 이상까지 화합물의 질량을 정확하게 검출할 수 있을 만큼 높습니다.
GC/Q-TOF 기기는 높은 선택성과 높은 감도의 이점을 결합하여 복잡한 매트릭스의 샘플에 대해 정확한 결과를 생성합니다. 고해상도 비디오와 마찬가지로 고분해능 정밀 질량 분석기(HRAM)는 저분해능 GC/MS 및 GC/TQ 시스템에서 잘 분리되지 않을 수 있는 질량 스펙트럼을 보다 세부적으로 캡처합니다.
TOF(Time-of-Flight) 분석기 내부에서는 어떤 일이 벌어집니까?
이온은 매우 빠른 속도(마이크로초 수준)로 플라이트 튜브에 밀려 들어갑니다.
이온이 튜브를 이동할 때 가장 큰 이온이 더 천천히 이동하면서 분리가 이루어집니다. 그러면 도착 시간을 매우 정밀하게(나노초 수준) 측정할 수 있습니다.
이온 패킷(과도 신호)이 함께 합쳐져 스펙트럼을 생성합니다. 전체 스펙트럼을 생성하려면 일반적으로 약 10,000개의 과도 신호에서 데이터를 가져옵니다.
전체 스캔 모드
TTI(Total Transmission of Ions) 또는 TIC(Total Ion Chromatography)라고도 알려진 전체 스캔 모드는 가장 일반적인 모드입니다. GC/Q-TOF는 반표적 또는 완전 표적 모드에서도 사용할 수 있으며, quadrupole과 충돌 셀을 활용하여 MS/MS 실험을 수행함으로써 선택성을 향상시킵니다.
강력한 선택성과 ID 식별/구조 해석 기능의 장점 때문에 GC/Q-TOF 시스템은 종종 미지 물질을 식별하는 데에도 사용됩니다. 또한 일상적인 정량 작업에서 매우 안정적인 측정을 제공합니다.
