Бомбардировка быстрыми атомами

В масс-спектрометрии с использованием бомбардировки быстрыми атомами FAB (от англ. Fast Atom Bombardment), ионизация происходит при бомбардировке поверхности образца пучком атомов благородных газов, разогнанных до энергии в несколько кэВ. Предполагается, что в этом случае первичные частицы способны вызвать каскад столкновений в небольшом объеме. Однако, в результате такой бомбардировки фиксируются лишь осколки того вещества, которое находилось на поверхности. В дальнейшем оказалось, что если большая нелетучая молекула изолирована от себе подобных и окружена инородными телами (изолирована в "матрице"), то ее можно выбить из этого окружения без разрушения.

Для этого образец помещается в жидкую матрицу (обычно глицерин или н-нитробензол этиловый спирт) для поддержания относительно постоянной концентрации молекул в поверхностном слое, за счет того, что на смену испарившимся молекулам приходят молекулы из основного объема. Эта процедура позволяет получать стабильный масс-спектр в течение продолжительного времени (около одного часа).

В FAB-ионизации капли образца бомбардируются атомами аргона, ксенона или гелия, обладающими кинетической энергией от 8-10 кэВ. При такой энергии, изначально заряженные молекулы образца будут десорбированы, тогда как формирование протонированых молекулярных ионов (M+H)⁺ при получении положительных ионов и (M-H)^– при получении отрицательных ионов происходит вследствие перехода молекул в газовую фазу и химических процессов в растворе.

Основной недостаток техники FAB (очень высокая концентрация органической жидкой матрицы) преодолевается за счет использования проточной кюветы, когда раствор образца постоянно подается к месту бомбардировки с небольшой скоростью до 10 мкл ∙мин^-1. В этом случае требуется меньше органической матрицы, в результате чего отношение сигнал-шум возрастает. На рисунке 7.8 показаны основные элементы техники FAB.

 

Рис.7.8. Механизм десорбции в процессе FAB-ионизации. Капля бомбардируется атомами Xe или Ar, обладающими большой энергией

 

Самым большим преимуществом метода FAB является его простота. Спектры легко интерпретируются. В настоящее время FAB-МS широко используется для анализа компонентов с молекулярной массой ниже 5 кДа.

Модификацией FAB является метод бомбардировки тяжелыми кластерами (Massive cluster impact, MCI). В этом случае в качестве энергетических частиц используются кластеры ионов аммония с глицерином. В результате их взаимодействия с образцом образуются многозарядные ионы, т.е. появляется возможность получать спектры более тяжелых, чем в случае классической методики FAB, биополимеров. Использование кластеров увеличивает также чувствительность анализа.