Principios de análisis instrumental

514 Capítulo 20 Espectrometría de masas molecular «< cia única en el cual no se aplica ningún voltaje de cd a las barras. Este modo atrapa a los iones precursores y a los productos en una concentración relativamente alta de gas de colisión de modo que ocurre la disociación activada mediante choques. A continuación, el cuadrupolo 3 (Q) facilita el análisis de masas de los iones producto formados en la celda de colisiones. Este acomodo se conoce como configuración QqQ. Recientemente, el espectrómetro de masas de triple cuadrupolo ha sido miniaturizado a un tamaño total de apro– ximadamente 9.5 pulgadas de longitud. 23 Un analizador tan pequeño podría ser ampliamente utilizado en aplicaciones de campo. Los instrumentos de sector y los instrumentos híbridos sec– tor-cuadrupolo se usan también en tándem. Los primeros espectró– metros de masas eran instrumentos de sector que combinaban un espectrómetro de sector eléctrico con un espectrómetro de sector magnético, ya sea en una configuración directa (un sector eléctrico seguido de un sector magnético, EB) o en una configuración inversa (sector magnético seguido de sector eléctrico, BE). La configuración inversa a veces recibe el nombre de espectrómetro de energía ciné– tica de iones y análisis de masas (MIKES, por sus siglas en inglés). Estos instrumentos no fueron muy efectivos, pero permitieron demostrar los principios de la espectrometría de masas en tándem. Entre los instrumentos híbridos están: el espectrómetro BEqQ (sector magnético, B; sector eléctrico, E; sólo cuadrupolo de radiofrecuencia, q; analizador de masas cuadrupolar, Q) y el espectrómetro BTOF (sector magnético, B; analizador de tiempo de vuelo, TOF). El espectrómetro QqTOF es similar al instru– mento cuadrupolar triple (QqQ), excepto que el analizador de masas cuadrupolar final se reemplaza con un analizador de tiempo de vuelo. En otra variante, la sección Qq puede ser reemplazada por una trampa de iones cuadrupolar para producir un instrumento de trampa de iones TOF. Un último tipo de espectrómetro en tándem en el espacio es el espectrómetro TOF-TOF, en el cual un instrumento de tiempo de vuelo seguido por un selector de iones sincronizado separa los iones precursores. Entonces, una celda de colisiones induce la fragmentación, y los iones producto se analizan de acuerdo con su masa en la etapa final del TOF. 24 Se ha reportado una resolución de la masa de varios miles. Espectrómetros en tándem en el tiempo. Estos instrumentos forman los iones en una cierta región espacial y luego expulsan los iones indeseables y dejan que los iones seleccionados sean diso– ciados y analizados de acuerdo con su masa en la misma región espacial. Este proceso puede repetirse muchas veces para ejecutar no sólo experimentos MSIMS, sino también experimentos MSI MSIMS y MS". En principio, los espectrómetros en tándem en el tiempo tienen la aptitud de ejecutar experimentos MSIMS de manera mucho más sencilla que los instrumentos en tándem en el espacio debido a que éstos presentan dificultad para proporcionar diferentes posiciones focales de los iones. Los espectrómetros en tándem en el tiempo tienen la capacidad de efectuar con facilidad barridos de los iones producto, pero otros barridos, como los de iones precursores y los de pérdida neutral, son mucho más difíciles de llevar a cabo que con los instrumentos en tándem en el espacio. 23 C. Wright el al., Anal. Chem., 2015,87, p. 311 5, DO!: 10.1021 /acs. analch em.Sb00311. " K. F. Medzihradszk)', ). M. Campbell, M. A. Baldwin, A. M. Falick, P. juhasz, M. L. Vestal y A. L. Burlingame, Anal. Chem., 2000,72, p. 552, 001: 10.1021/ac990809y. 20C.6 Espectrómetros de masas computarizados Las computadoras son una parte fundamental de los espectrómetros de masas modernos. Una característica de los espectros de masas es la abundancia de datos estructurales que suministran. Por ejem– plo, una fuente de ionización con ionización por electrones puede fragmentar una molécula con una masa molecular de 500 en 100 o más iones diferentes, cada uno de los cuales da un pico espectral dis– tinto. Para realizar una determinación estructural, se deben deter– minar, almacenar y desplegar la altura y la relación masas-carga de cada pico. Dado que la cantidad de información es muy grande, es esencial que la adquisición de datos y su proceso sean rápidos; las computadoras se ajustan en forma perfecta a estas funciones . Por otra parte, para que los datos espectrales sean útiles, deben con– trolarse rigurosamente diversas variables instrumentales durante la recolección de datos. Las computadoras son mucho más eficaces que un operador humano para efectuar las tareas de control. En la figura 20.23 se ilustra un diagrama de bloques de un sis– tema de control computarizado y de adquisición de datos de un espectrómetro de masas de triple cuadrupolo. Esta figura mues– tra dos características que debe poseer cualquier instrumento moderno. La primera es una computadora que sirva para el con– trol principal del instrumento. El operador se comunica mediante un teclado con el espectrómetro, seleccionando los parámetros y las condiciones operativas mediante un programa interactivo fácil de utilizar. La computadora también controla los progra– mas encargados de la manipulación y salida de los resultados. La segunda característica común a casi todos los instrumentos es un conjunto de microprocesadores (a menudo seis) que se ocupan de aspectos concretos del control del instrumento y la transmisión de información entre la computadora y el espectrómetro. La interfase entre el espectrómetro de masas y la compu– tadora por lo regular tiene capacidad para digitalizar la señal de la corriente de iones amplificada y otras señales que se utilizan para controlar las variables instrumentales. Ejemplos de estas últimas son la temperatura de la fuente, el potencial de aceleración, la velocidad de barrido y la fuerza del campo magnético o los volta– jes del cuadrupolo. La señal de la corriente de iones digitalizada requiere un pro– ceso considerable antes de estar lista para su lectura. Primero, los picos deben ser normalizados, un proceso por el cual se calcula la altura de cada pico respecto a algún pico de referencia. A menudo, el pico base, que es el más grande del espectro, sirve como referencia y se le asigna arbitrariamente una altura de 100 (o a veces 1000). Se debe también determinar el valor de miz para cada pico. Este valor asignado se relaciona a menudo con el tiempo en el que apa– recen los picos y con la velocidad de barrido. Los datos se obtienen como intensidad en función del tiempo durante un barrido rigu– rosamente controlado del campo magnético o del campo eléctrico. La conversión del tiempo en miz requiere una cuidadosa calibra– ción periódica; con este objetivo, se utiliza a menudo como patrón la perfluorotri-n-butilamina (PFTBA) o el perfluoro-queroseno. En trabajos d e alta resolución, el patrón puede introducirse junto con la muestra. En este caso, la computadora se programa para identi– ficar y utilizar los picos del patrón como referencias para la asigna– ción de masas. En instrumentos de baja resolución, la calibración se tiene que obtener por lo general en forma separada de la muestra, debido a la probabilidad de que los picos se traslapen.