용어집

API(Atmospheric Pressure Ionization)

이 용어는 일반적으로 전자 분무(ESI), 대기압 화학적 이온화(APCI) 및 대기압에서 작동하는 기타 기술을 지칭하는 데 사용됩니다.

APCI(Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

원래는 용매 매개 전자분무라고 불린 이 방법은 용액에서 직접 이온화가 잘 되지 않는 중성 분자에 적용했을 때 보다 우수한 결과를 얻을 수 있습니다. APCI는 유입되는 에어로졸 흐름에 위치한 날카로운 핀에 전류를 공급하여 용매 자체에서 준안정 이온의 플라즈마를 생성하고 플라즈마를 통과할 때 이러한 이온의 전하를 분석물로 전달합니다. LC 또는 용매 흐름이 통과하는 프로브를 가열하면 에어로졸이 생성됩니다.

대기 가스 크로마토그래피(Atmospheric gas chromatography)

2002년 듀폰의 Charles McEwen이 개발한 기술입니다. 가열식 이송 라인을 사용하면 표준 GC 용리액을 질량분석기의 표준 API(또는 ESI/APCI) 소스에 도입할 수 있습니다. 이를 통해 GC로 가장 잘 분석할 수 있는 화합물에 대해 ESI에서 GC로 쉽고 빠르게 전환할 수 있습니다. 이온화 모드는 APCI 또는 APPI가 될 수 있습니다.

APPI(Atmospheric Pressure Photoionization)

1980년대에 개발되었지만 크립톤 가스 램프가 일반적으로 ESI 및 APCI 이온화에 적합하지 않은 PAH 및 스테로이드와 같은 비극성 분석물을 이온화하기에 충분한 약 10eV의 광자 에너지를 생성하는 것으로 밝혀진 2000년 이후에 상용화되었습니다.

기준 피크

일반적으로 다른 피크를 비교하는 기준이 되는 스펙트럼에서 가장 강도가 높은 피크입니다. EI와 같은 광범위한 구조 정보를 제공하는 이온화 기술에서 기준 피크는 모이온 또는 분자 이온이 아닐 수 있습니다.

검량

질량분석기 소프트웨어가 특정 필터링 조건에 대한 신호를 수집하는 동안 일반적으로 질량이 알려진 물질이 일정한 흐름의 스트림으로 유입됩니다(즉, Quadrupole 기기의 RF/DC 비율). 수집된 신호를 참조 파일과 비교한 후 소프트웨어에서 검량 조회 테이블을 생성합니다. 그러면 검량 테이블은 Quad에 의해 전달된 질량 대 전하비의 기준이 되며 특정 값이 할당됩니다. "정량화 및 검량"에 대한 MS 입문서 섹션을 참조하십시오.

CI(화학적 이온화)

분자 이온의 생성과 주로 감도를 향상시키기 위한 목적으로 시약을 주입하여 저진공(0.4torr)에서 유도되는 충돌로, 전자 충돌 이온화 조각화가 감소되는 것보다 훨씬 낮은 에너지 프로세스이기 때문에 종종 소프트 이온화 기술이라고도 불립니다. 전자 이온화를 참조하십시오.

DART(실시간 직접 분석)

Robert Cody 등에 의해 2002년에 개발되었습니다. 기능 면에서는 APCI와 더 밀접한 관련이 있지만 응용 측면에서는 DESI와 유사합니다. 샘플을 기판 위에 놓고 APCI와 유사한 프로세스로 형성된 에너지 입자를 충돌시킵니다. 즉, 준안정 이온이 플라즈마에 의해 형성되고 가열된 질소 가스에 의해 타겟으로 전달됩니다. 대기압 GC 및 ASAP에 소개된 McEwen의 연구 내용을 참조하십시오.

DESI(탈착 전자분무 이온화)

2002년 Graham Cooks에 의해 불활성 기판 표면에서 소프트 2차 이온을 생성하는 수단으로 처음 소개되었습니다. MALDI와 유사하게 ESI 프로브를 사용하여 표면에 약 50도 입사각으로 이온이 화학적으로 스퍼터링되고 질량분석기에 유입될 수 있도록 합니다. 샘플 전처리 없이 많은 극성 및 비극성 표면 물질(피부, 과일의 비손상 잔류 농약 검출 등)에서 직접 정보를 획득하는 데 사용됩니다. 대기압 GC 및 ASAP에 소개된 McEwen의 연구 내용을 참조하십시오.

DIOS(실리카 탈착 이온화)

MALDI 기판(실리카 표면)이 간섭 이온을 생성하지 않기 때문에 특히 저분자에 대해 MALDI 기판에서 샘플을 전처리하는 대안으로 여겨졌던 때가 있었습니다. 1990년대 후반, 플레이트 생산의 어려움과 오염에 대한 표면 민감도가 명백해지면서 상업적 잠재력이 약화되었습니다.

EI(전자 이온화)

전자와 입자(원자 또는 분자)의 상호 작용으로 인해 발생하는 "전자 충돌" 이온화라고 잘못 언급되기도 합니다. 높은 kcal/mol을 요구하는 내부 화학적 결합을 방해하기에 충분한 에너지가 전달되기 때문에 '하드' 이온화 기술로 생각할 수 있습니다. 이온화 전압(일반적으로 70eV)은 전자 이온화를 유도하는 데 사용되는 전자의 가속을 위한 전압차를 나타냅니다. CI와 달리 EI는 고진공에서 작동하여 제어되지 않은 충돌을 방지합니다. 이 분석기는 더 높은 진공(10^-4 ~ 10^-6torr)에서 작동합니다.

ESI(전자 분무)

소위 '소프트' 이온화 기법입니다. 대기압 이온화(API) 기법에서 가장 보편적으로 사용되는 방법입니다. 1980년대 후반부터 상업적으로 중요시 되었던 이 현상은 전도성 튜브(스테인리스 스틸 모세관)에 과도한 에너지(3~5kV 범위의 전압)가 적용되어 내부로 흐르는 액체가 레일리 한계를 초과하여 튜브를 나갈 때 에어로졸을 형성하기 때문에 발생합니다. 그 결과 발생하는 분무(쿨롱 폭발의 결과)는 약 10미크론 반경으로 탈용매화될 때 에어로졸 입자에 포함된 이온을 발생시킵니다. 이온은 일반적으로 양성자화되고 양이온화 모드에서 MH 또는 음이온 모드에서 MH- 형태로 검출됩니다.

FAB(고속 원자 충돌법)

대개 조각화가 거의 없는 고강도 분자 이온이 생성되는 소위 소프트 이온화 기법입니다. 분석물은 LC를 통과해 흐르거나 프로브에 고정된 매트릭스(주로 글리세롤)에 배치되고 고에너지 원자(주로 크세논 또는 세슘요오드 화합물)의 경로에 배치됩니다.

이 기술은 최대 10,000 amu의 생체 분자에 효과적이지만 신규 펩타이드 등의 정확한 무게를 측정할 수 있는 자기 섹터형 질량분석기와 함께 더 중요한 용도로 사용할 수 있습니다. 감도는 매우 우수할 수 있으며(낮은 femtomol 수준) 수년에 걸쳐 이 기술(정적 FAB)을 통해 많은 지식이 개발되었습니다. 이 기술은 숙달하기 어렵고, 글리세롤이 질량분석기 소스를 오염시키며 낮은 질량의 물질은 글리세롤 이온의 존재에 의해 가려질 수 있습니다. 이 기술은 ESI가 도입된 이후로 거의 사용되지 않고 있습니다.

FI(장 이온화)

FI가 제공하는 소프트 이온화는 다양한 분석 물질에 대해 조각화를 거의 또는 전혀 발생시키지 않습니다. 이는 조각화(EI) 또는 복합 이온화 특성(CI)으로 인해 다른 이온화 기술의 활용에 제한이 따르는 석유화학 응용 분야에서 특히 중요합니다. 인덴(indene)과 같은 유기 화합물의 증기 분위기에서 가는 와이어에 전압을 인가하여 가열시킵니다. 그 결과 와이어 표면에 침적된 수지상 구조는 열분해되어 매우 미세한 전도성 필라멘트를 생성합니다. 매우 미세한 지점에 높은 전위가 가해지면 그 끝에서 매우 강한 전기장이 생성되어 전계 이온화가 발생할 수 있는 조건을 제공합니다.

샘플 분자는 FI 이미터에서 형성된 탄소 수지상 덩어리 끝을 근접하게 통과합니다. FI 이미터는 한 쌍의 중공 추출 막대에 근접하게 배치됩니다. 이미터는 접지 전위로 유지되고 상대적으로 높은 전압(12kV)이 가해진 막대는 탄소 수지상 끝 주위에 매우 높은 전기장을 형성합니다. GC 컬럼은 이미터 와이어와 근접한 직렬상의 위치에 배치됩니다. 전기장의 영향으로 분자의 원자가 전자의 양자 터널이 발생하여 이온 라디칼이 형성됩니다.

FIA(흐름 주입 분석)

이것은 LC 주입기를 통해, 그러나 컬럼 인라인 없이 샘플(결과 스펙트럼에서 간섭 및 복잡성을 제거하기 위한 분취로 이전 단계에서 정제하는 것이 일반적)을 도입하는 방법입니다. LC는 샘플 도입 장치로만 사용됩니다.

필라멘트

전자 이온화에서 필라멘트는 분석물과 상호 작용하여 이를 이온화하는 전자 소스입니다. 일반적으로 금속 와이어(평면 또는 원형)로 만들어지며 이를 통해 흐르는 전류로 가열될 때 70eV 전자를 방출할 수 있습니다.

조각 이온

모분자 이온에서 손실로서 생성되는 이온입니다. 해리된 조각의 합은 모분자와 동일하며 주어진 조건 하에서 항상 동일한 내부 결합을 조각화하여 예측 가능한 패턴(각각에 대해 동일한 이온 및 상대 존재비)을 생성합니다. 특정 MRM 실험에서 생성되는 Product(자식) 이온을 참조하십시오.

하이브리드

일반적으로 두 가지 다른 유형의 조합(예: 초기 Micromass '하이브리드'는 자기 섹터와 Quadrupole를 결합한 것임)을 결합한 기기를 말합니다. 현재 사용하는 QTOF는 Quadrupole과 TOF를 결합한 것입니다.

이온

질량분석기는 하나 이상의 전하를 가지고 있을 때만 작동하여 질량을 검출할 수 있습니다. 단일 하전이 존재하는 경우(예: 전자의 손실로 인해 분자가 양전하를 띤 양이온 라디칼로 존재하거나 양성자 또는 수소가 추가되어 양전하를 띤 유사 분자이온으로 존재하는 경우) 저분리능 방식에서 분자량을 나타내는 것으로 생각할 수 있습니다.

이온 흐름(총 이온 흐름)

이온 소스에서 생성된 하전된 입자를 기반으로 전류를 검출합니다. 질량분석기가 100~500Da 범위를 스캔하도록 설정된 경우 최종 나타나는 총 이온 흐름은 선택한 시간에 해당 범위 내의 소스에 존재하는 모든 이온의 합계가 됩니다. 기기가 하나의 이온만 검출하도록 설정된 경우(선택적 이온 모니터링) 최종 총 이온 흐름은 선택한 각 인스턴스에서 해당 이온만의 합계가 됩니다.

이온 소스

분석기 전면에 위치한 이온 스트림의 물리적 공간으로, 분석물이 이온화되는 공간입니다. 최적의 결과를 위해 각 유형의 인터페이스에 고유한 내부 형태가 필요합니다.

동위원소비

자연 동위원소 존재비는 대개 일정하고 안정적인 것으로 간주되지만 매우 정밀하게 측정했을 때 상당한 특이적 변화를 보입니다. 동위원소 비율 측정은 동위원소가 풍부한 원소를 트레이서로 사용하는 대사 연구, 온도 변화에 따른 유공충의 산소 함량 및 탄소 동위원소비 측정값을 사용한 기후 연구, 납, 네오디뮴 또는 스트론튬 등의 원소에 대한 방사성 동위원소를 사용한 암석 연대 측정, 및 탄소 동위원소 비율을 사용한 출처 평가(예: 물질이 자연적으로 생성되었는지 또는 석유계 합성물인지 판단) 등의 광범위한 응용 분야에서 유용하게 사용됩니다.

일반적으로 고정된 다중 검출기(동위원소당 하나)가 있는 단일 초점 자기 섹터형 질량분석기가 사용됩니다. 복잡한 화합물은 측정 전에 간단한 분자로 환원됩니다. 예를 들어, 유기 화합물은 연소를 통해 CO₂, H₂O 및 N₂를 형성합니다.

MALDI(기질 보조 레이저 탈착 이온화)

Tanaka, Karas 및 Hillenkamp가 1988년에 처음 선보인 이 기술은 레이저를 사용하여 분석물이 포함된 매트릭스에 충격을 가해 에너지를 발생시킵니다. 이 방법은 매우 큰 펩타이드와 단백질 분자를 이온화하여 손상 없이 검출할 수 있는 방법으로 입증되었습니다. TOF(Time of Flight) 기기의 도입 방식으로 일반적으로 사용됩니다.

질량 대 전하비(m/z)

하전 입자는 이온 전하에 대한 질량의 비율로 표현됩니다. 문헌 및 일반적인 사용에서는 이온이 유도되는 분석물이 원자 질량 단위(amu), 달톤 또는 분자량(mw)을 사용하여 'm/z'로 표시되는 경우가 많습니다.

평균 자유 경로

분석기로 이온이 유입되고 해당 이온이 검출되는 거리입니다. 작동 진공 상태에서 평균 자유 경로는 이온 분석에 필요한 시간과 희박한 공기 충돌 간 시간을 고려하면 상대적으로 깁니다. 예:

atm(1000torr) 공기에는 3 x 10²²molecules/cm이 포함되어 있습니다.

1 x 10⁵torr 챔버에는 3 x 10¹¹molecules/cm이 포함되어 있습니다.

l ¸압력(torr) = 최소 평균 자유 경로(cm)

여기서 l = 5 x 10³cm

분자 이온

분자가 전자를 획득하거나(음이온) 잃을 때(양이온) 생성되는 이온입니다. 유사 분자 이온을 참조하십시오.

MRM(다중 반응 모니터링)

모이온이 첫 번째 Quad(Q1)에서 필터링되는 Triple Quad 질량분석기에 대한 특정 실험으로, 중간 또는 'RF 전용' Quad(Q2)에서 모이온과 분자(일반적으로 아르곤과 같은 기체) 사이에 충돌이 유도되고, 그런 다음 해당 충돌(Q3)에서 특정 product 이온이 검출됩니다. 특히 제약 산업의 대량 정량 분석에 사용됩니다.

모이온

더 적절하게는 'precursor'라고 합니다. 일반적으로 '분자 이온'과 같은 의미로 쓸 수 있는 용어입니다. 이 용어의 사용은 MRM 방식에서 product 이온이 존재함을 암시합니다. Product 이온을 참조하십시오.

입자 빔(MAGIC, Thermabeam)

원래 Georgia Tech에서 개발되었으며 Browner 등이 MAGIC(크로마토그래피 단분산 에어로졸 생성 인터페이스)라고 이름 붙였습니다. 이 기술은 이후 개선되었으며 일반적으로 입자 빔이라고 합니다. LC 스트림을 가열하고 분무하여 용매를 제거합니다. 진공 펌프가 직렬로 연결된 스키머 콘(보통 2개)을 통해 용매 증기를 흡입합니다. 그 결과 모멘텀 분리기를 통해 가속되고 질량분석기 소스에 영향을 미치는 "건조된" 입자가 생성되어 기존 GC-MS와 유사한 조각 이온 스펙트럼을 생성합니다. 이 기술은 현재 거의 사용되지 않는 기술 중 하나입니다.

고체 프로브 또는 직접 삽입 프로브

진공 잠금 장치를 통해 질량분석기 소스에 삽입된 금속 막대입니다. 샘플을 프로브 팁에 뭍혀 이온화 빔의 경로에 놓습니다. 일반적으로 EI 및 기타 단일 샘플 수동 실험에 사용됩니다. FAB의 경우와 같이 이온화 향상 매트릭스에 샘플을 적용할 수도 있습니다. FAB를 참조하십시오.

Product 이온

이전에는 "daughter 이온"이라고 불렸던 이 이온은 precursor(또는 '모') 이온과 분자 충돌을 의도적으로 유도하여 조각화를 유발하는 대조 실험의 결과물입니다. 충돌로 인해 precursor 이온에 특정한 product 이온이 생성되고 확실한 식별 수단으로 사용됩니다. MRM(다중 반응 모니터링)을 참조하십시오.

유사 분자 이온

일반적으로 상대적으로 쉽게 식별할 수 있는 방식으로 관심 분석물을 변화시키는 양성자(예: MH) 또는 이온(예: 이동상에서 주로 사용되는 암모늄 염에서 파생된 M+NH₄)을 첨가하는 것을 말합니다. 질량분석기에서 전하를 이용해 처리할 수 있습니다.

Quadrupole(Quad)

가장 널리 사용되는 질량분석기 유형의 기본 기능입니다. 4개의 막대(대개 직경이 1인치 미만, 길이는 12인치 미만임)가 두 개의 이음 고리 내에서 서로 평행(약 1인치 간격을 두고) 상태로 유지됩니다. 주어진 하전 입자를 길이에 따라 필터링하거나 통과시키기 위해 막대에 DC(직류) 및 RF(무선 주파수) 전압을 인가합니다. 질량에 따라(관련 전하 포함) RF/DC 조건을 변화시켜 영향을 미칩니다. 막대는 쌍을 이루어 반대 방향으로 연결되어 있으며 각 세트는 RF 소스에 의해 양극과 음극으로 교대로 바뀝니다.

지정된 검량 설정에 대해 해당 질량 대 전하비의 입자만 통과하게 됩니다(m/z로 표시되며, 대략 분자량과 같음). 동일한 설정으로 인해 더 높은 무게의 입자가 극에 비스듬한 각도로 통과하여 검출기를 지나치고(전압 설정이 거의 또는 전혀 영향을 주지 않음) 가벼운 입자는 출구에 도달하거나 검출되지 않고 갇히게 됩니다. Quadrupole은 10³초 이내에 자기장을 변경하고 안정화할 수 있으므로 주어진 분자량에 대해 더 적은 수의 하전 입자가 검출되지만 시간이 지남에 따라 스캔을 통해 둘 이상의 분자량을 관찰할 수 있습니다.

분리능(10% 밸리 분석법)

질량분석기가 서로 다른 질량 대 전하비의 이온을 구별하기 위해 거의 동일한 반응을 보이는 인접한 두 질량 사이의 최소 간격입니다. 일반적으로 자기 섹터에 사용됩니다. 비율은 다음과 같습니다.

분리능(M/ΔM)

일반적으로 주어진 질량을 FWHM(full width half height maximum, 반치전폭)에서 분리능으로 나누는 측정값으로 사용됩니다. 앞의 정의(10% 분석법)는 자기 섹터형 기기에서 일반적으로 사용되었으며 인접한 질량의 강도가 동일해야 합니다. 예를 들어 Quadrupole의 일반적인 분리능 값은 FWHM에서 0.6 amu입니다. 질량 대 전하 3000(Dalton 또는 amu에 해당)에서 수집한 피크를 사용하여 측정하면 분리능이 5000에 해당합니다. 두 기술의 결과는 일반적으로 밸리 분석법의 두 배 값을 산출하는 이 분석법과 거의 비슷합니다.

스캐닝

선택적 이온 모니터링, Quadrupole 및 이온 흐름을 참조하십시오. 제어 전압(DC 및 RF)은 지정된 범위의 하전 입자를 스캔(검출)하기 위해 지정된 시간 동안 컴퓨터에 의해 조정됩니다. 둘 이상의 종을 검출할 수 있다는 이점이 있지만 원하는 입자 중 일부는 범위 내 다른 위치를 검출하도록 설정된 상태에서도 검출기에 의해 검출될 수 없기 때문에 감도의 희생이 따릅니다.

선택적 이온 모니터링(SIM)

SIR(Selected Ion Recording, 선택적 이온 기록)이라고도 합니다. Quadrupole 및 스캐닝을 참조하십시오. Quadrupole의 DC 및 RF 전압 설정은 하나의 하전 입자(단일 질량 대 전하비)만 검출기로 통과하도록 조정할 수 있습니다. 그 결과로 노이즈가 현저히 감소하므로 신호의 감도가 극적으로 증가(해당 m/z의 모든 입자가 항상 검출됨)하지만 혼합물 내의 다른 입자들이 전혀 검출되지 않는 희생이 따릅니다.

열분무

이러한 유형의 인터페이스는 전부터 자료 상에 어느 정도 등장하기는 했지만 1980년대 초에 본격적으로 대중화되었습니다. 약 1mL/분의 LC 용매를 프로브(길이 약 1~2피트, 내부 직경 75~150마이크론의 절연 튜브)에서 가열하고 생성된 증기를 질량분석기에 분무합니다. 질량분석기 내부에서 에어로졸 액적의 탈용매화로 생성된 이온은 분석기에 들어가고(스프레이에 직각으로) 렌즈 전압의 영향을 받습니다(스캐닝, 총 이온 흐름 참조).

생성된 스펙트럼은 의미 있는 조각화가 거의 생성되지 않기 때문에 소프트 이온화 스펙트럼이라고 합니다. 강한 분자 이온이 생성되고 일부 백그라운드 및 혼합물에서는 단일 이온이 거의 이점이 없을 수 있지만 높은 감도에서 고분자량 확인 및 추가적인 조각화(MS/MS)를 위한 타겟 이온 필터링에는 유리합니다. 자료에서는 비타민 D 대사산물에 대한 낮은 pmol 감도를 보고합니다. 이 인터페이스는 일반적으로 1990년대 초반 APCI가 발전하기 이전에 대사 산물 연구와 같이 극성이 높은 응용 분야에 선택되었으며 액체의 유기물 함량이 증가하면 제대로 작동하지 않았습니다.

이 기술은 일상 분석에 더 이상 사용되지 않습니다.

TOF(Time-of-Flight) 질량분석기

이온이 동일한 운동 에너지를 받은 후 자기장이 없는 진공 구역을 통과하는 이동 시간을 기준으로 서로 다른 질량 대 전하비를 가진 이온을 분리하는 질량분석기입니다. 이온의 속도는 질량 대 전하비에 따라 달라지므로 고정된 거리를 이동할 때 이온이 검출기에 도달하는 시간을 측정하면(무거운 이온이 더 오래 걸림) 질량 대 전하비를 결정할 수 있습니다.

튜닝

일반적으로 검량과 반대되는 일련의 작동 조건에서 특정 분석물에 대해 원하는 반응을 얻기 위해 인터페이스 렌즈와 가스 흐름을 최적화하는 것을 말합니다. 검량은 질량 획득 및 보고 기능을 정의합니다. 소프트웨어 조회 테이블 생성과 함께 렌즈 및 관련 회로의 하드웨어 설정을 통해 안정적인 기기 반응을 수립하고 PEG 또는 NaCsI와 같은 검량액의 흐름에서 알려진 질량에 대해 보정을 수행합니다.

진공(torr)

1mmHg(1psi=51.7torr=0.069bar 또는 atm)에 해당합니다. 질량분석기의 분석기 부분은 일반적으로 이온화된 입자가 이산 통과할 수 있도록 최소 10^-4torr로 유지되어야 합니다. 대기압으로 향하는 압력으로 인해 이온-분자 상호 작용이 발생하고 하전된 입자가 더 후단측에서 검출되어 무작위 결과를 생성할 수 있습니다. 화학적 이온화(CI)와 같은 기법에서는 제어된 조건에서 이러한 충돌이 낮은 진공(높은 압력) 상태로 유도됩니다.