ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर
ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर (TQMS), एक टेंडेम मास स्पेक्ट्रोमीटर (अग्रानुक्रम मास स्पेक्ट्रोमेट्री) है जिसमें श्रृंखला में दो क्वाड्रुपोल मास विश्लेषक सम्मिलित होते हैं, जिनके बीच एक (गैर-द्रव्यमान-रिज़ॉल्यूशन) रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) होती है - जो संघट्टय के लिए एक कोशिका के रूप में कार्य करती है- प्रेरित पृथक्करण. इस कॉन्फ़िगरेशन को प्रायः QqQ के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, यहाँ Q1q2Q3 है।
इतिहास
तीन चतुर्भुजों की व्यवस्था सबसे पहले ऑस्ट्रेलिया के ला ट्रोब विश्वविद्यालय के जे.डी. मॉरिसन द्वारा गैस-चरण आयनों के फोटोडिसोसिएशन का अध्ययन करने के उद्देश्य से विकसित की गई थी।[1] प्रोफेसर क्रिस्टी जी एनके और उनके तत्कालीन स्नातक छात्र रिचर्ड यॉस्ट के संपर्क में आने के बाद, मॉरिसन की तीन चतुर्भुजों की रैखिक व्यवस्था ने पहले ट्रिपल-क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर के निर्माण की जांच की थी।[1] इसके बाद के वर्षों में, पहला वाणिज्यिक ट्रिपल-क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर 1970 के दशक के अंत में एनके और यॉस्ट द्वारा मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी में विकसित किया गया था।[2] बाद में यह पाया गया कि ट्रिपल-क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग कार्बनिक आयनों और अणुओं का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है, इस प्रकार एक अग्रानुक्रम MS/MS (एमएस/एमएस) तकनीक के रूप में इसकी क्षमताओं का विस्तार किया जा सकता है।[1]
संचालन का सिद्धांत
अनिवार्य रूप से ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर एकल क्वाड्रुपोल मास विश्लेषक के समान सिद्धांत के तहत काम करता है। दो द्रव्यमान फिल्टर (Q1 और Q3) में से प्रत्येक में चार समानांतर, बेलनाकार धातु की छड़ें होती हैं। Q1 और Q3 दोनों को प्रत्यक्ष धारा (dc) और रेडियो-आवृत्ति (आरएफ) क्षमता द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जबकि संघट्टय कोशिका, q, केवल आरएफ क्षमता के अधीन है।[3] संघट्टय कोशिका (q) से जुड़ी आरएफ क्षमता उन सभी आयनों को इसके माध्यम से गुजरने की अनुमति देती है जिन्हें चुना गया था।[3] कुछ उपकरणों में, सामान्य चतुर्भुज संघट्टय कोशिका को हेक्सापोल या ऑक्टोपोल संघट्टय कोशिकाओं द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है जो दक्षता में सुधार करते हैं।[3]
पारंपरिक एमएस तकनीकों के विपरीत, एमएस/एमएस तकनीकें उपकरणों के विभिन्न क्षेत्रों में क्रमबद्ध तरीके से बड़े पैमाने पर विश्लेषण करने की अनुमति देती हैं।[4] TQMS (टीक्यूएमएस) आयनीकरण, प्राथमिक द्रव्यमान चयन, संघट्टय-प्रेरित पृथक्करण (सीआईडी), सीआईडी के दौरान उत्पादित टुकड़ों के बड़े पैमाने पर विश्लेषण और उपकरण के अलग-अलग खंडों में होने वाली पहचान के कारण अग्रानुक्रम-अंतरिक्ष व्यवस्था का पालन करता है।[4] सेक्टर उपकरण बड़े पैमाने पर रिज़ॉल्यूशन और बड़े पैमाने पर TQMS से आगे निकल जाते हैं।[3] हालाँकि, ट्रिपल क्वाड्रुपोल का लाभ यह है कि यह सस्ता, संचालित करने में आसान और अत्यधिक कुशल है।[3]
इसके अतिरिक्त, जब चयनित प्रतिक्रिया निगरानी मोड में संचालित किया जाता है, तो TQMS में अधिक पहचान संवेदनशीलता के साथ-साथ मात्रा का ठहराव भी होता है।[3] ट्रिपल क्वाड्रुपोल कम-ऊर्जा वाले कम-अणु प्रतिक्रियाओं के अध्ययन की अनुमति देता है, जो छोटे अणुओं का विश्लेषण करते समय उपयोगी होता है।[3]
स्कैन मोड
TQMS की व्यवस्था चार अलग-अलग स्कैन प्रकारों को निष्पादित करने की अनुमति देती है: एक पूर्ववर्ती आयन स्कैन, तटस्थ हानि स्कैन, उत्पाद आयन स्कैन और चयनित प्रतिक्रिया नियंत्रण है।[5]
उत्पाद स्कैन
उत्पाद स्कैन में, पहला चौगुना Q1 एक ज्ञात द्रव्यमान के आयन का चयन करने के लिए तैयार है, जो q में खंडित है2. तीसरा चतुर्भुज Q3 इसके बाद पूरे m/z रेंज को स्कैन करने के लिए सेट किया जाता है, जिससे बने टुकड़ों के आकार के बारे में जानकारी मिलती है। मूल आयन की संरचना आयन विखंडन की जानकारी से निकाली जा सकती है। यह विधि आमतौर पर अग्रानुक्रम एमएस द्वारा परिमाणीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले संक्रमणों की पहचान करने के लिए की जाती है।
उत्पाद स्कैन में, पहले चतुर्भुज Q1 को ज्ञात द्रव्यमान के एक आयन का चयन करने के लिए सेट किया गया है, जो q2 में खंडित है। फिर तीसरे चतुर्भुज Q3 को संपूर्ण m/z रेंज को स्कैन करने के लिए सेट किया जाता है, जो बनाए गए टुकड़ों के आकार की जानकारी देता है। मूल आयन की संरचना का अनुमान आयन विखंडन जानकारी से लगाया जा सकता है। यह विधि आम तौर पर अग्रानुक्रम एमएस द्वारा परिमाणीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले संक्रमणों की पहचान करने के लिए की जाती है।
प्रीकर्सर स्कैन
प्रीकर्सर स्कैन का उपयोग करते समय, Q3 में एक निश्चित उत्पादन का चयन किया जाता है, और प्रीकर्सर द्रव्यमान को Q1 में स्कैन किया जाता है। यह विधि q2 में विखंडन द्वारा जारी एक विशेष कार्यात्मक समूह (उदाहरण के लिए, एक फिनाइल समूह) वाले आयनों के लिए चयनात्मक है।
तटस्थ हानि स्कैन
तटस्थ हानि स्कैन विधि में, Q1 और Q3 दोनों को एक साथ स्कैन किया जाता है, लेकिन निरंतर द्रव्यमान ऑफसेट के साथ है। यह उन सभी आयनों की चयनात्मक पहचान की अनुमति देता है, जो q2 में विखंडन से, दिए गए तटस्थ टुकड़े (उदाहरण के लिए, H2O, NH3) के हानि का कारण बनते हैं। पूर्ववर्ती आयन स्कैन के समान, यह विधि मिश्रण में निकट से संबंधित यौगिकों की चयनात्मक पहचान में उपयोगी है।
चयनित प्रतिक्रिया निगरानी
चयनित रिएक्शन मॉनिटरिंग (SRM) या मल्टीपल रिएक्शन मॉनिटरिंग (MRM) मोड को नियोजित करते समय, दोनों Q1 और क्यू3 एक विशिष्ट द्रव्यमान पर सेट होते हैं, जिससे एक निश्चित अग्रदूत आयन से केवल एक अलग खंड आयन का पता लगाया जा सकता है। इस विधि से संवेदनशीलता में वृद्धि होती है। अगर क्यू1 और/या क्यू3 एक से अधिक द्रव्यमान पर सेट है, इस कॉन्फ़िगरेशन को एकाधिक प्रतिक्रिया निगरानी कहा जाता है।
चयनित प्रतिक्रिया निगरानी (एसआरएम) या एकाधिक प्रतिक्रिया निगरानी (एमआरएम) मोड को नियोजित करते समय, Q1 और Q3 दोनों को एक विशिष्ट द्रव्यमान पर सेट किया जाता है, जिससे एक निश्चित पूर्ववर्ती आयन से केवल एक अलग टुकड़ा आयन का पता लगाया जा सकता है। इस विधि के परिणामस्वरूप संवेदनशीलता में वृद्धि होती है। यदि Q1 और/या Q3 को एक से अधिक द्रव्यमान पर सेट किया जाता है, तो इस कॉन्फ़िगरेशन को एकाधिक प्रतिक्रिया निगरानी कहा जाता है।[6]
इंस्ट्रुमेंटेशन
TQMS में, कई आयनीकरण विधियों को नियोजित किया जा सकता है। इनमें से कुछ में इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण, रासायनिक आयनीकरण, इलेक्ट्रॉन आयनीकरण, वायुमंडलीय दबाव रासायनिक आयनीकरण, और मैट्रिक्स-सहायता प्राप्त लेजर डिसोर्प्शन आयनीकरण सम्मिलित हैं, जिनमें से सभी आयनों की निरंतर आपूर्ति उत्पन्न करते हैं।
पहला द्रव्यमान विश्लेषक और संघट्टय कोशिका दोनों, समय-स्वतंत्र तरीके से, स्रोत से आयनों के लगातार संपर्क में रहते हैं[4] जब आयन तीसरे द्रव्यमान विश्लेषक में चले जाते हैं तो समय पर निर्भरता एक कारक बन जाती है।[4] पहला क्वाड्रुपोल द्रव्यमान फ़िल्टर, Q1, नमूना आयनीकरण स्रोत छोड़ने के बाद प्राथमिक m/z चयनकर्ता है। चयनित आयन के अतिरिक्त द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात वाले किसी भी आयन को Q1 में घुसपैठ करने की अनुमति नहीं दी जाएगी। संघट्टय कोशिका, जिसे "q" के रूप में दर्शाया गया है, Q1 और Q3 के बीच स्थित है, और जहां नमूने का विखंडन Ar, He, या N2 जैसी अक्रिय गैस की उपस्थिति में होता है। विश्लेषक के साथ अक्रिय गैस के संघट्टय के परिणामस्वरूप एक विशिष्ट पुत्री आयन उत्पन्न होता है। संघट्टय कोशिका से बाहर निकलने पर, खंडित आयन फिर दूसरे चतुर्ध्रुव द्रव्यमान फ़िल्टर, Q3 पर चले जाते हैं, जहां m/z चयन फिर से हो सकता है।
क्योंकि ट्रिपल क्वाड्रुपोल एक स्कैनिंग उपकरण है, यह जिस प्रकार की पहचान प्रणाली का उपयोग करता है वह एक समय में एक m/z आयनों का पता लगाने में सक्षम होना चाहिए। सबसे आम डिटेक्टरों में से एक, इलेक्ट्रॉन गुणक, प्रायः ट्रिपल चौगुनी के साथ जोड़ा जाता है। इलेक्ट्रॉन गुणक तेज प्रतिक्रिया समय, बढ़ी हुई संवेदनशीलता और उच्च लाभ की अनुमति देता है। हालांकि, ओवरलोडिंग के कारण उनका जीवनकाल सीमित है।[3] TQMS को नियोजित करना बढ़ी हुई चयनात्मकता, अधिक सटीकता और अधिक पुनरुत्पादन प्रदान करता है; जिनमें से सभी एकल चतुर्ध्रुवीय द्रव्यमान विश्लेषक में सीमित हैं।[7]
अनुप्रयोग
ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास स्पेक्ट्रोमीटर बढ़ी हुई संवेदनशीलता और विशिष्टता की अनुमति देता है जिससे पता लगाने और मात्रा की सीमा कम हो जाती है।[8] इन कारणों से, TQMS का रोजगार दवा चयापचय, फार्माकोकाइनेटिक्स, पर्यावरण अध्ययन और जैविक विश्लेषण के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण परिसंपत्ति है। अधिकांश दवा और फार्माकोकाइनेटिक अध्ययनों में, चूहों जैसे जानवरों को एक नई दवा के अधीन किया जाता है ताकि यह जांच की जा सके कि पदार्थ शरीर में कैसे चयापचय करता है। तरल क्रोमैटोग्राफी के साथ ट्रिपल क्वाड्रुपोल के साथ चूहे के मूत्र या प्लाज्मा का विश्लेषण करके, नई दवा की एकाग्रता और विखंडन पैटर्न निर्धारित किया जा सकता है।[8] पर्यावरण और जैविक अध्ययनों में, त्रिगुण चतुर्भुज मात्रात्मक अध्ययनों के लिए उपयोगी होता है जिसमें यह पहचान करना सम्मिलित होता है कि नमूने में विशिष्ट पदार्थ मौजूद हैं या नहीं।[9] ट्रिपल क्वाड्रुपोल मास एनालाइजर के अधिक सामान्य उपयोगों में से एक संरचनात्मक व्याख्या के लिए है, जो विखंडन पैटर्न के बारे में जानकारी प्रदान करता है।[10] हालाँकि, एक द्रव्यमान स्पेक्ट्रम केवल विखंडन के बारे में जानकारी प्रदान करता है, जो किसी अणु या यौगिक की संरचना का पूरी तरह से पता लगाने के लिए पर्याप्त जानकारी नहीं है। इसलिए संरचनात्मक व्याख्या के उद्देश्य से, इसे अधिक सटीक विश्लेषण के लिए अन्य विश्लेषणात्मक तरीकों, जैसे परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी और इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (आईआर) से प्राप्त डेटा के साथ जोड़ा जाता है।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Morrison, J. D. (1991), "Personal reminiscences of forty years of mass spectrometry in Australia", Organic Mass Spectrometry, 26 (4): 183, doi:10.1002/oms.1210260404
- ↑ Yost, R. A.; Enke, C. G. (1978), "Selected ion fragmentation with a tandem quadrupole mass spectrometer" (PDF), Journal of the American Chemical Society, 100 (7): 2274, doi:10.1021/ja00475a072
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Dass, C. (2007). "Tandem Mass Spectrometry". टैंडेम मास स्पेक्ट्रोमेट्री, समकालीन मास स्पेक्ट्रोमेट्री के मूल सिद्धांतों में. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc. pp. 132–133. doi:10.1002/9780470118498.ch4. ISBN 9780470118498.
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