Analizator czasu przelotu

Analizator czasu przelotu (TOF)

Analizator czasu przelotu (TOF, z ang. Time Of Flight) to urządzenie służące do analizy stosunku masy do ładunku poprzez pomiar czasu, jaki jon spędza w urządzeniu. Jest często stosowane w spektrometrii masy ze względu na wysoką rozdzielczość i czułość.

Zasada działania

W analizatorze TOF jony generowane w jonizatorze są przyspieszane impulsami elektrycznymi i dryfują przez komorę analizatora. Na końcu komory znajduje się detektor, który rejestruje czas przelotu jonu. Czas ten można obliczyć za pomocą wzoru:

$t\; =\; k\; sqrtfrac\{m\}\{q\},$

gdzie:

• $k\; =\; frac\{d\}\{sqrt\{2U\}\}$ – stała urządzenia,
• $d$ – długość analizatora,
• $U$ – napięcie przyspieszające jony,
• $m$ – masa jonu,
• $q$ – ładunek jonu.

Czas przelotu jest przeliczany na stosunek masy cząsteczkowej jonu do jego ładunku elektrycznego (m/z). Wyższy stosunek masy do ładunku oznacza wolniejsze poruszanie się jonu.

Analizatory ze zwierciadłem elektrostatycznym

W nowoczesnych analizatorach TOF często stosuje się zwierciadła elektrostatyczne, które są metalowymi płytami umieszczonymi na drodze jonów. Płyta ma wyższe napięcie elektryczne niż to przyspieszające jony, co tworzy gradient potencjału. Jony zbliżające się do zwierciadła są odbijane dzięki siłom elektrostatycznym, co zmienia ich kierunek.

Jony o identycznym stosunku e/m, ale mniejszej energii odbijają się wcześniej, co redukuje różnice czasów przelotu i poprawia rozdzielczość urządzenia. Mimo to, obecność zwierciadła ogranicza zakres mas cząsteczkowych możliwych do analizy. Nowoczesne analizatory TOF mogą być także wyposażone w dwa zwierciadła.