चतुष्कोणीय द्रव्यमान विश्लेषक

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री में, क्वाड्रुपोल मास एनालाइज़र (या क्वाड्रुपोल मास फ़िल्टर) एक प्रकार का मास एनालाइज़र है जिसकी मूल रूप से कल्पना की गई थी नोबेल पुरस्कार विजेता वोल्फगैंग पॉल और उनके छात्र हेल्मुट स्टीनवेडेल द्वारा। जैसा कि नाम से पता चलता है, इसमें चार बेलनाकार छड़ें होती हैं, जो एक दूसरे के समानांतर स्थापित होती हैं। quadrupole मास स्पेक्ट्रोमीटर (क्यूएमएस) में क्वाड्रुपोल मास विश्लेषक है - उपकरण का घटक जो उनके द्रव्यमान-से-चार्ज अनुपात (एम/जेड) के आधार पर नमूना आयनों का चयन करने के लिए जिम्मेदार है। छड़ों पर लागू होने वाले दोलनशील विद्युत क्षेत्रों में उनके प्रक्षेप पथ की स्थिरता के आधार पर आयनों को एक चतुर्भुज में अलग किया जाता है।

संचालन का सिद्धांत
चतुर्भुज में चार समानांतर धातु की छड़ें होती हैं। प्रत्येक विरोधी छड़ जोड़ी विद्युत रूप से एक साथ जुड़ी हुई है, और एक डीसी ऑफसेट वोल्टेज के साथ एक आकाशवाणी आवृति  (आरएफ) वोल्टेज छड़ की एक जोड़ी और दूसरे के बीच लगाया जाता है। आयन छड़ों के बीच के चतुर्ध्रुव से नीचे की ओर यात्रा करते हैं। केवल एक निश्चित द्रव्यमान-से-चार्ज अनुपात के आयन वोल्टेज के दिए गए अनुपात के लिए डिटेक्टर तक पहुंचेंगे: अन्य आयनों में अस्थिर प्रक्षेपवक्र होते हैं और वे छड़ से टकराएंगे। यह एक विशेष एम/जेड के साथ आयन के चयन की अनुमति देता है या ऑपरेटर को लागू वोल्टेज को लगातार बदलकर एम/जेड-मानों की एक श्रृंखला के लिए स्कैन करने की अनुमति देता है। गणितीय रूप से इसे मैथ्यू डिफरेंशियल समीकरण की सहायता से मॉडल किया जा सकता है।

आदर्श रूप से, छड़ें अतिशयोक्ति  होती हैं, हालांकि रॉड व्यास-टू-स्पेसिंग के एक विशिष्ट अनुपात के साथ बेलनाकार छड़ें हाइपरबोला के निर्माण में आसान पर्याप्त सन्निकटन प्रदान करती हैं। अनुपात में छोटे बदलावों का रिज़ॉल्यूशन और शिखर आकार पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। विभिन्न निर्माता प्रत्याशित अनुप्रयोग आवश्यकताओं के संदर्भ में परिचालन विशेषताओं को बेहतर बनाने के लिए थोड़ा अलग अनुपात चुनते हैं। 1980 के दशक से, एटलस वर्क्स कंपनी और उसके बाद फ़िनिगन इंस्ट्रूमेंट कॉर्पोरेशन ने 0.001 मिमी की यांत्रिक सहनशीलता के साथ उत्पादित हाइपरबोलिक छड़ों का उपयोग किया, जिनकी सटीक उत्पादन प्रक्रिया कंपनी के भीतर एक गुप्त रहस्य थी।

एकाधिक चतुर्भुज, संकर और विविधताएँ
तीन चतुर्भुजों की एक रैखिक श्रृंखला को त्रिगुण चतुर्भुज द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर के रूप में जाना जाता है। पहला (प्र.)1) और तीसरा (Q3) चतुर्ध्रुव द्रव्यमान फिल्टर के रूप में कार्य करते हैं, और मध्य (q2) क्वाड्रुपोल को टकराव सेल के रूप में नियोजित किया जाता है। यह टकराव सेल Ar, He, या N का उपयोग करके एक RF-केवल क्वाड्रुपोल (गैर-द्रव्यमान फ़िल्टरिंग) है2 गैस (~10−3Torr, ~30 eV) Q से चयनित मूल आयन(आयनों) के टकराव प्रेरित पृथक्करण के लिए1. इसके बाद के अंशों को Q तक पहुँचाया जाता है3 जहां उन्हें फ़िल्टर किया जा सकता है या पूरी तरह से स्कैन किया जा सकता है।

यह प्रक्रिया उन टुकड़ों के अध्ययन की अनुमति देती है जो अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा संरचनात्मक व्याख्या में उपयोगी होते हैं। उदाहरण के लिए, Q1 ज्ञात द्रव्यमान के औषधि आयन के लिए 'फ़िल्टर' करने के लिए सेट किया जा सकता है, जो q में खंडित है2. तीसरा चतुर्भुज (Q3) को फिर टुकड़ों की तीव्रता के बारे में जानकारी देते हुए संपूर्ण एम/जेड रेंज को स्कैन करने के लिए सेट किया जा सकता है। इस प्रकार, मूल आयन की संरचना का अनुमान लगाया जा सकता है।

गैस-चरण आयनों के फोटोडिसोसिएशन का अध्ययन करने के उद्देश्य से तीन चतुर्भुजों की व्यवस्था सबसे पहले ऑस्ट्रेलिया में ला ट्रोब विश्वविद्यालय के जिम मॉरिसन (रसायनज्ञ) द्वारा विकसित की गई थी। पहला ट्रिपल-क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर 1970 के दशक के अंत में क्रिस्टी जी एनके और स्नातक छात्र रिचर्ड योस्ट द्वारा मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी में विकसित किया गया था। क्वाड्रुपोल्स का उपयोग हाइब्रिड मास स्पेक्ट्रोमीटर में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक हाइब्रिड उपकरण बनाने के लिए एक सेक्टर उपकरण को टकराव क्वाड्रुपोल और क्वाड्रुपोल द्रव्यमान विश्लेषक के साथ जोड़ा जा सकता है। दूसरे द्रव्यमान चयन चरण के रूप में उड़ान का समय डिवाइस के साथ एक बड़े पैमाने पर चयन करने वाला क्वाड्रुपोल और टकराव क्वाड्रुपोल एक हाइब्रिड है जिसे क्वाड्रुपोल टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट मास स्पेक्ट्रोमीटर (क्यूटीओएफ एमएस) के रूप में जाना जाता है। क्वाड्रुपोल-क्वाड्रुपोल-टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट (क्यूक्यूटीओएफ) कॉन्फ़िगरेशन भी संभव है और विशेष रूप से पेप्टाइड्स और अन्य बड़े जैविक पॉलिमर के द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग किया जाता है। क्वाड्रुपोल द्रव्यमान विश्लेषक का एक प्रकार जिसे मोनोपोल कहा जाता है, का आविष्कार वॉन ज़ैन द्वारा किया गया था जो दो इलेक्ट्रोड के साथ संचालित होता है और क्वाड्रुपोल क्षेत्र का एक चौथाई हिस्सा उत्पन्न करता है। इसमें एक गोलाकार इलेक्ट्रोड और एक V-आकार का इलेक्ट्रोड होता है। हालाँकि, प्रदर्शन चौगुनी द्रव्यमान विश्लेषक की तुलना में कम है।

जब उपकरण पर चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है तो क्वाड्रुपोल द्रव्यमान विश्लेषक के प्रदर्शन में वृद्धि प्रदर्शित की गई है। क्यूएमएस के विभिन्न अभिविन्यासों में लागू चुंबकीय क्षेत्र के लिए रिज़ॉल्यूशन और संवेदनशीलता में कई गुना सुधार की सूचना दी गई है।

अनुप्रयोग
ये मास स्पेक्ट्रोमीटर उन अनुप्रयोगों में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं जहां रुचि के विशेष आयनों का अध्ययन किया जा रहा है क्योंकि वे लंबे समय तक एक ही आयन पर बने रह सकते हैं। एक स्थान जहां यह उपयोगी है वह तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री या गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री है जहां वे असाधारण उच्च विशिष्टता डिटेक्टरों के रूप में काम करते हैं। क्वाड्रुपोल उपकरण अक्सर उचित मूल्य के होते हैं और अच्छे बहुउद्देश्यीय उपकरण बनाते हैं। इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनाइज़र के साथ एक एकल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग अवशिष्ट गैस विश्लेषक, वास्तविक समय गैस विश्लेषक, प्लाज्मा निदान  और माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री सिस्टम में एक स्टैंडअलोन विश्लेषक के रूप में किया जाता है।

यह भी देखें

 * चतुर्ध्रुव चुंबक
 * आरएफक्यू बीम कूलर|रेडियो-फ़्रीक्वेंसी क्वाड्रुपोल बीम कूलर
 * फूरियर ट्रांसफॉर्म आयन साइक्लोट्रॉन अनुनाद