WO2006064132A1 - Dispositif et analyse en masse de molecules mettant en oeuvre une photodissociation par faisceau laser uv ou visible - Google Patents

Dispositif et analyse en masse de molecules mettant en oeuvre une photodissociation par faisceau laser uv ou visible Download PDF

Info

Publication number
WO2006064132A1
WO2006064132A1 PCT/FR2005/003142 FR2005003142W WO2006064132A1 WO 2006064132 A1 WO2006064132 A1 WO 2006064132A1 FR 2005003142 W FR2005003142 W FR 2005003142W WO 2006064132 A1 WO2006064132 A1 WO 2006064132A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser beam
molecules
analyzed
trap
ionized form
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/003142
Other languages
English (en)
Inventor
Philippe Dugourd
Rodolphe Antoine
Michel Broyer
Francis Talbot
Original Assignee
Universite Claude Bernard Lyon 1
Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite Claude Bernard Lyon 1, Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.) filed Critical Universite Claude Bernard Lyon 1
Priority to US11/721,690 priority Critical patent/US20090242753A1/en
Priority to EP05849269A priority patent/EP1829082A1/fr
Publication of WO2006064132A1 publication Critical patent/WO2006064132A1/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/64—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/004—Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn
    • H01J49/0045—Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn characterised by the fragmentation or other specific reaction
    • H01J49/0059—Combinations of spectrometers, tandem spectrometers, e.g. MS/MS, MSn characterised by the fragmentation or other specific reaction by a photon beam, photo-dissociation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
    • H01J49/4205—Device types
    • H01J49/424—Three-dimensional ion traps, i.e. comprising end-cap and ring electrodes

Definitions

  • the subject of the present invention is a device and a method for analyzing by mass spectrometry of molecules, implementing, on the one hand, a quadrupole ion trap and, on the other hand, a UV or visible laser beam, ensuring photodissociation of ionized molecules that are trapped inside the quadrupole trap.
  • an ion trap makes it possible, on the one hand, to trap ions in the form of a stable ion cloud and, on the other hand, to carry out their mass analysis.
  • the general principle of a quadrupole ion trap and the mass analysis method implementing such a trap have been described in US Pat. Nos. 3,527,939 and 4,650,999.
  • a quadrupole ion trap is equipped with an input for the injection of the molecules in ionized form to be analyzed and an output for the ejection of the ions to be detected, and comprises an electrode system which makes it possible to generate a three-dimensional quadrupole field capable of selecting the molecules under ionized form to be analyzed, according to their mass-to-charge ratio (m / z) and to trap them in a trapping volume. It is the variations applied to the quadrupole field that make it possible to select and trap ionized molecules whose m / z ratio has been predetermined and to eject the other ions. The selected molecules are then ejected to detection means allowing their mass analysis.
  • the method and the device described in this patent do not allow the differentiation of molecules of the same m / z ratio.
  • Tandem mass spectrometry which consists of isolating a mass and then breaking it up by colliding with a gas and analyzing the fragments obtained in bulk, is described in US Pat. No. 4,736,101. implanted in commercial ion traps and is widely used in proteomics, in particular.
  • This analytical technique called “Collision Induced Dissociation” (CID) has, however, several drawbacks:
  • Louris et al. J. Mass Spectrom Ion Processes, 1987, 75, 345) have proposed to use a UV laser to carry out photodissociation of trapped ions.
  • the injection of the UV laser, inside the trap is performed by means of an optical fiber.
  • the use of an optical fiber allows an interface between the laser production means and the simple trap. Nevertheless, the laser beam obtained at the output of the optical fiber is divergent, and high energy densities are necessary to obtain a satisfactory photodissociation.
  • the use of a fiber The optical system is not adapted to laser beams in the form of ultra-low pulses, in the order of a few femtoseconds.
  • the laser injected inside the trap, can interact with the walls of the trap and cause parasite generation.
  • Gabryelski and Li also used an experimental setup using a laser for photodissociation, which leads to low mass resolution.
  • the high power laser used generates a very large number of parasitic ions within the trap. More recently, Weinkauf et al. (Phys Chem Chem 2004, 6,
  • the present invention aims to provide a device and a method of mass analysis of a sample using a quadrupole ion trap, to perform a photo-induced dissociation by a visible or ultraviolet laser beam. , which allows dissociation much more specific than the CID or dissociation. multi-photon infrared and which does not have the disadvantages of the prior art.
  • the present invention therefore relates to a device for mass analysis of molecules comprising a quadrupole ion trap equipped with an input for injecting the molecules in ionized form to be analyzed and an output for the ejection of the ions to to detect, comprising an electrode system that generates a three-dimensional quadrupole field, capable of selecting the molecules in ionized form to be analyzed, in according to their mass-to-charge ratio (m / z) and trapping them in a trapping volume, said trap being coupled to a UV or visible laser beam ensuring the dissociation of the molecules in ionized form to be analyzed, characterized in that the beam laser is introduced into the trap, without passage through an optical fiber, through an opening, arranged in one of the electrodes, separate from the inlet for injection of the molecules in ionized form to be analyzed and the outlet for ejection ions to be detected, and sealingly closed by a window passing the laser beam, the size of the window being chosen so that the laser beam covers the entire trapping volume
  • Another aspect of the invention relates to a method of mass analysis of molecules implementing an injection of the molecules in ionized form to be analyzed in a quadrupole trap, a selection of the molecules in ionized form to be analyzed, according to their mass-to-charge ratio (m / z) and their trapping in a trapping volume, by means of a three-dimensional quadrupole field generated by an electrode system, a dissociation of the molecules in ionized form to be analyzed trapped in the trapping volume, by means of a UV or visible laser beam, then an ejection of the ions to be detected, characterized in that the dissociation laser beam is introduced into the trap, without passing through an optical fiber, through an opening, arranged in the one of the electrodes, distinct from the input for the injection of the molecules in ionized form to be analyzed and the output for the ejection of the ions to be detected, and closed in a manner sealed by a window passing the laser beam and so that the laser beam covers the entire trapping volume
  • the fîg. 1 and 2 illustrate examples of device according to the invention.
  • the fg. 3 shows a sectional view of a part of the device according to FIG. 2.
  • the fîg. 4 to 8 relating to spectra obtained with the device illustrated in FIG. 2 will be detailed in the part of the description relating to the example.
  • the device I uses a quadrupole ion trap 1 equipped with an inlet 2 for injecting the molecules in ionized form to be analyzed and an outlet 3 for the ejection of the ions to be detected, comprising an electrode system 4 which allows to generate a three-dimensional quadrupole field, capable of selecting the molecules in ionized form to be analyzed, according to their mass-to-charge ratio (m / z) and trapping them in a trapping volume 5.
  • the input 2 is connected to a series of means 6 allowing first of all to ionize a sample of interest and to inject the ionized molecules obtained inside the trap 1.
  • a quadrupole ion trap 1 equipped with an inlet 2 for injecting the molecules in ionized form to be analyzed and an outlet 3 for the ejection of the ions to be detected, comprising an electrode system 4 which allows to generate a three-dimensional quadrupole field, capable of selecting the molecules in ionized form to be analyzed, according to their mass-to
  • these means 6 consist of an electrospray source 7 coupled to a pair of octopoles 8 connected to the inlet 2 of the trap 1, means conventionally used in commercial devices.
  • the quadrupole trap 1 is also coupled, at the output 3 for the ejection of the ions to be detected, to means 9 for detecting ejected ions.
  • These detection means 9 are, for example, constituted by a conversion dynode coupled to an electron multiplier, all of these detection means being able to be protected by a Faraday cage.
  • the electrode system 4 may be composed of a central annular electrode delimiting a cavity in which the trapping volume 5 and two cap electrodes 11 and 12 situated on either side of the cavity delimited by the electrode are located.
  • annular 10 as shown in fig. 2.
  • Q spacers for example quartz, are positioned so that the electrode system delimits a closed cavity.
  • the inlet 2 for the injection of the molecules in ionized form to be analyzed can be arranged in one of the cap electrodes 11, the outlet 3 for the ejection of the ions to be detected being arranged in the other cap electrode 12.
  • the inlet 2 and the outlet 3 will be positioned facing each other, so that the axis of injection of the molecules in ionized form to be analyzed and the axis of ejection of the ions to be detected coincide on an axis x.
  • the diameters of the inlet 2 and the outlet 3 are very small, of the order of a few hundred microns.
  • the device I comprises electronic means for controlling and adjusting the quadrupole field making it possible to maintain and vary the generated quadrupole field and thus ensure the selection, trapping and / or ejection of molecules of mass m / z given.
  • an opening 13 is provided in one of the electrodes for the passage of the laser beam L which will be used for photodissociation of the ions.
  • This opening is sealingly sealed by a permeable material (that is to say transparent) to the laser beam in the form of a window 14, the position of the shutter and the y-direction of propagation of the laser beam L being chosen so that the laser beam L does not interact inside the trap with the injection of the molecules in ionized form to be analyzed, nor with the ejection of the ions to be detected and directly reaches the trapping volume 5.
  • the opening 13 is equipped with sealing means ensuring the seal between the window 14 and the electrode in which the opening 13 is arranged.
  • the size of the opening 13 or, more precisely, of the window 14 is, for its part, chosen so that the laser beam covers the entire trapping volume.
  • the diameter of the laser beam L is effectively directly related to the size of the window 14.
  • the dimension of the opening and especially the passage size for the laser beam is therefore determined at the most accurate compared to that of the trapping volume 5, in such a way that the value of the cross-section of the laser beam L with respect to the y-axis is preferably between the value of the cross section of the trapping volume 5 with respect to the y-axis and the value of this section + 5%.
  • Sealed sealing means that the opening is closed by a portlight system 14, for example, so that the pressure conditions and the electrostatic trapping conditions inside the trap 1 are not modified at the same time.
  • the sealing of the window 14 and the dimensions of the opening 13 make it possible to ensure that the introduction of the laser beam L does not come to modify the electrostatic field lines in which are trapped the molecules in ionized form.
  • the window 14 is in a material passing the laser beam, for example fused silica (UV quality) or sapphire.
  • a source 15 generating a laser beam L is therefore positioned upstream of the window 14.
  • the opening 13 is sufficiently distant from the inlet and the outlet of the ions, so that the source 15 can be positioned, taking into account the size of the ionization means 6 and injection means of the ionized molecules on the one hand and the detection means 9 on the other hand.
  • the opening 13 for introducing the laser will advantageously be arranged in the ring electrode.
  • the laser beam L is introduced in a direction y perpendicular to the injection and ejection direction x when they are parallel and aligned.
  • the laser beam L is not injected via an optical fiber, which allows a great adaptability of the device according to the invention to different types of laser beam.
  • the implementation of an optical fiber often leads to a divergent beam, especially in the case of high power UV laser, and can operate only with a range of wavelengths.
  • the use of an optical fiber for the introduction of a UV laser with a wavelength of less than 220 nm is, at present, almost excluded.
  • solarization leading to a reversible degradation of the fiber is noted.
  • the device I according to the invention can, in turn, operate with a wide range of wavelengths, from visible to UV.
  • the invention is particularly adapted to the implementation of a UV laser of a wavelength, in particular between 193 and 450 nm.
  • the laser used preferably has a power of at least 10 mW and preferably between 10 and 100 mW.
  • lasers in the form of very short pulses may be used. In particular it is possible to inject ultrashort pulses controlled in phase and amplitude.
  • the device is equipped with means for aligning the laser beam L on the trapping volume 5.
  • means for aligning the laser beam L on the trapping volume 5 before injecting the molecules to be analyzed, a step of alignment of the laser beam on the trapping volume will be performed.
  • alignment means it is possible to use, for example, a photodiode positioned on the selected y-axis which is centered on the trapping volume 5, or means as illustrated by FIG. 2, and detailed in the example which follows.
  • a low-power visible laser source 16 injected via an optical fiber 17, along the determined y-axis centered on the trapping volume 5 and, in the illustrated example, perpendicular to the x-axis d injection and ejection of ions.
  • This visible beam thus exits through the opening 13 arranged for the introduction of the laser beam L which will be used for photodissociation and makes it possible to locate the y axis at the output, using two pinholes 18 and 19 positioned centrally on the latter.
  • the laser beam L will then be able to be aligned on this axis y by means of two mirrors 20 and 21.
  • a sealed aperture 23 sealed by a permeable element to the laser beam used is arranged in the quadrupole trap 1, so as to allow the output of the trap 1 of the laser beam L introduced.
  • the output of laser beam L introduced into the trap 1 is ensured, which avoids, especially in the case of a UV laser, to pollute the analysis results by the presence of desorbed ions of the material constituting the inner walls of the trap .
  • the opening 22, arranged for the implementation of the alignment means 15, coincides with that 23, arranged for the evacuation of the laser L out of the trap 1, since these two openings 22 and 23 must be in the y axis.
  • FIG. 3 illustrates sealing means of the opening 13, which can be adapted to the openings 22 and 23.
  • the sealing system illustrated fig. 3, consists of a cylindrical tip 24 of an insulating material, for example, inserted into the opening and having a porthole 14 sapphire (opening 13) or fused silica UV quality (opening 22).
  • the sealing means therefore comprise, in the illustrated example, a tube 24 made of an insulating material whose one end is closed by a porthole 14 in sapphire or fused silica of UV quality.
  • the tube 24 is engaged in a bore, arranged at the outer surface of the electrode being centered on the opening 13, so that the window 14 is aligned with the opening 13.
  • the assemblies of the tube 24 and port 14, and the tube 24 and the electrode 10 are then made to be sealed.
  • the tube 24 has a length greater than the thickness of the window 14 and the diameter of the window 14 is greater than the diameter of the opening 13.
  • control means 25 are, for example, consisting of a photon detector.
  • the device I according to the invention also comprises means 26 ensuring the synchronization between the introduction of the laser beam into the trap and trapping of the ionized form molecules to be analyzed.
  • means 26 ensuring the synchronization between the introduction of the laser beam into the trap and trapping of the ionized form molecules to be analyzed.
  • These means 26 will allow to modulate the duration of the interaction of the molecules to be analyzed with the laser.
  • various electronic control means on the one hand of the quadrupole field, on the other hand the laser beam, so that these means of synchronization, will enable to perform MS n-type experiments, by successive photodissociations.
  • At least one following sequence is implemented: by setting the three-dimensional quadrupole field generated by the electrode system, selecting molecules in ionized form to be analyzed after the dissociation previous, as a function of their mass-to-charge ratio (m / z) and trapping of the latter in the trapping volume, then dissociation of the molecules in selected ionized form. It is also possible to couple the method according to the invention with an upstream CID analysis.
  • the quadrupole trap 1, as well as other elements of the device are arranged in an enclosure E, in which the pressure conditions necessary for the detection must be maintained. Therefore, the different connections made at the enclosure, for the introduction of the laser, its output for the alignment means must be perfectly sealed, so as not to disturb the pressure conditions inside the trap.
  • the device I and the method according to the invention are suitable for many applications: - in photophysical chemistry, for dissociation spectrum measurements, the realization of MS N spectra by photodissociation, for photofragmentation cross section measurements;
  • the device and the method according to the invention make it possible to obtain a wide range of fragments, including fragments of very small size, which will allow to increase the efficiency of identification of proteins or peptides.
  • Mass and laser optical absorption spectrum will provide unambiguous identification of many chemical or bacteriological pollutants in wastewater and gases, among others;
  • thermo electron thermo electron
  • Two mirrors were used to align the laser beam.
  • the laser beam passes through two pinholes 1 mm in diameter, before entering, through a quartz window, into the chamber of the device, in which a reduced pressure of 10 -5 mbar is maintained. the trap is made by crossing the central ring electrode.
  • the central ring electrode was pierced with two diametrically opposed holes 3 mm in diameter, in which were glued two ends, as illustrated in fig. 3.
  • the first tip is used for laser injection. It is a tube of insulating material, at the bottom of which a sapphire window has been glued. The diameter used allows the laser to completely cover the cloud of ions.
  • the second tip is used for laser output and alignment procedure. It also consists of a tube of insulating material with, on one side, a collimating lens on 3 cm and, on the other, an SMA connection for optical fiber.
  • the two tips are perfectly aligned and glued, perpendicular to the axis of the electrode which coincides with the axis x injection and ejection of ions.
  • the attachment of the end pieces is performed with a high degree of tightness, in order to obtain a modification of the assembly which does not alter the helium pressure in the part, necessary for its optimal operation. No changes to the calibration, mass resolution, and trapping capabilities of the device are induced by changes to the ring electrode.
  • an optical fiber transmitting UV to near infrared (SENTRONIC), connects the second tip to an empty passage for optical fiber (SENTRONIC). A second fiber is connected to the output of this passage.
  • a visible laser used for alignment (helium, neon).
  • a visible laser is injected through the optical fiber. Its output, through the two windows, defines an optical axis that passes through the center of the trap and, therefore, by the trapping volume that corresponds to the cloud of ions that will be trapped. The two pinholes are then aligned on this axis.
  • the laser for the photodissociation is then aligned on the optical axis defined above, thanks to the two mirrors. He must cross the two pinholes.
  • the detection of photons at the output of optical fiber allows a fine adjustment of the alignment of the laser at the center of the trap. This detection also allows a relative measurement of the power of the injected laser.
  • the temporal synchronization between the injection of the laser into the trap and the radio frequency voltages applied to the trap electrodes is achieved by means of an electromechanical shutter controlled by a delay generator controlled on the trap electronics.
  • the laser-induced test dissociation sequences consist of injecting ions from the electrospray source, isolating a given mass ion m / z in the trap, ejecting the other masses, and then injecting them for a given time. , the photodissociation laser.
  • the ions, resulting from the fragmentation are then mass analyzed by the standard procedure.
  • the assembly and the synchronization used make it possible to carry out experiments of the MS N type by photodissociation (isolation of a mass, photo fragmentation, isolation of a fragment, photodissociation ...) -
  • Tryptophan was used as a test molecule.
  • the fij. Figure 5 shows the photodissociation spectrum of tryptophan as a function of the wavelength of the laser.
  • the spectrum was normalized according to the laser power.
  • the fg. 6A and 6B show the evolution of the branching ratio measured for the main tryptophan fragmentation products, as a function of the wavelength of the photodissociation laser.
  • Figs. 7A to 7F show the dissociation spectra laser-induced MS 3.
  • the irradiation time of the laser for each dissociation step is 300 ms.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif (I) d'analyse de masse de molécules comprenant un piège à ions quadripolaire (1) équipé d'une entrée (2) pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et d'une sortie (3) pour l'éjection des ions à détecter, comprenant un système d'électrodes (4) qui permet de générer un champ quadripolaire tridimensionnel, capable de piéger les molécules sous forme ionisée à analyser, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) dans un volume de piégeage (5) , ledit piège (1) étant couplé à un faisceau laser (L) UV ou visible assurant la dissociation des molécules à analyser, caractérisé en ce que le faisceau laser (L) est introduit dans le piège, sans passage par une fibre optique par une ouverture (13) aménagée dans l'une des électrodes, distincte de l'entrée (2) et de la sortie (3) et obturée de façon étanche par un hublot laissant passer le faisceau laser, la dimension du hublot (14) étant choisie de façon à ce que le faisceau laser couvre tout le volume de piégeage, ainsi qu'un procédé d'analyse de masse, avec dissociation par faisceau laser.

Description

DISPOSITIF ET ANALYSE EN MASSE DE MOLECULES
METTANT EN ŒUVRE UNE PHOTODISSOCIATION
PAR FAISCEAU LASER UV OU VISIBLE
La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé d'analyse par spectrométrie de masse de molécules, mettant en œuvre, d'une part, un piège à ions quadripolaire et, d'autre part, un faisceau laser UV ou visible, assurant la photodissociation des molécules sous forme ionisées qui sont piégées à l'intérieur du piège quadripolaire.
De manière classique, un piège à ions permet, d'une part, de piéger des ions sous la forme d'un nuage d'ions stables et, d'autre part, d'en réaliser leur analyse en masse. Le principe général d'un piège à ions quadripolaire et du procédé d'analyse en masse mettant en œuvre un tel piège ont été décrits dans les brevets US 3 527 939 et US 4 650 999. Classiquement, un piège à ions quadripolaire est équipé d'une entrée pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et d'une sortie pour l'éjection des ions à détecter, et comprend un système d'électrodes qui permet de générer un champ quadripolaire tridimensionnel, capable de sélectionner les molécules sous forme ionisée à analyser, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) et de les piéger dans un volume de piégeage. Ce sont les variations appliquées au champ quadripolaire qui permettent de sélectionner et piéger des molécules ionisées dont le rapport m/z a été prédéterminé et d'éjecter les autres ions. Les molécules sélectionnées sont alors éjectées vers des moyens de détection permettant leur analyse en masse. Le procédé et le dispositif décrits dans ce brevet ne permettent pas la différenciation de molécules de même rapport m/z.
La spectrométrie de masse en tandem, qui consiste à isoler une masse, puis à la fragmenter par collision avec un gaz et à analyser en masse les fragments obtenus, est décrite dans le brevet US 4 736 101. Cette technique analytique est aujourd'hui largement implantée dans les pièges à ions commerciaux et est très utilisée en protéomique, notamment. Cette technique analytique, nommée « Collision Induced Dissociation » (CID) présente, cependant, plusieurs inconvénients :
- Tout d'abord, il y a compétition entre l'excitation par collision avec le gaz et l'éjection des ions dans le piège. C'est-à-dire que les trajectoires des ions sont modifiées lors de la CID, ce qui peut conduire à une perte des ions parents ou fragments et à une baisse de la résolution en masse.
- L'excitation est non sélective. En effet, les collisions conduisent à un chauffage global de la molécule qui ne dépend pas de ses propriétés géométriques ou électroniques. - Cette technique présente une faible efficacité pour les molécules de m/z élevée.
- Elle fait appel à des mécanismes statistiques conduisant seulement aux canaux de fragmentation les plus bas en énergie.
Par conséquent, une solution alternative a été proposée. Celle-ci consiste à exciter les molécules avec une radiation lumineuse. L'excitation des molécules est alors indépendante de leur piégeage. La dissociation multiphotonique infrarouge (IRMPD), utilisant des lasers à CO2, est décrite dans Anal. Chem. 1996, 68, 4033 et J. Am. Soc. Mass Spectrom., 1994, 5, 886. Dans les travaux détaillés dans ces publications, l'énergie interne de l'ion est augmentée par absorption séquentielle d'un grand nombre de photons, conduisant à des fragmentations statistiques proches de celles produites par CID, c'est-à-dire qu'une dissociation non sélective est également obtenue.
En 1987, Louris et al. (Int. J. Mass. Spectrom. Ion Processes, 1987, 75, 345) ont proposé d'utiliser un laser UV pour réaliser la photodissociation des ions piégés. Dans cette publication, l'injection du laser UV, à l'intérieur du piège, est réalisée au moyen d'une fibre optique. L'utilisation d'une fibre optique permet une interface entre les moyens de production du laser et le piège assez simple. Néanmoins, le faisceau laser obtenu, en sortie de la fibre optique, est divergent, et de fortes densités d'énergie sont nécessaires pour obtenir une photodissociation satisfaisante. De plus, l'utilisation d'une fibre optique n'est pas adaptée à des faisceaux lasers sous la forme de puises ultrabrefs, de Tordre de quelques femtosecondes notamment Par ailleurs, le laser, injecté à l'intérieur du piège, peut interagir avec les parois du piège et entraîner la génération de parasites. Gabryelski et Li (Rev. Scient. Inst. 1999, 70, 4192) ont également utilisé un montage expérimental utilisant un laser pour la photodissociation, qui conduit à une faible résolution en masse. De plus, là encore, le laser de puissance élevée utilisé génère un très grand nombre d'ions parasites au sein du piège. Plus récemment, Weinkauf et al. (Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6,
2633) ont proposé d'injecter un laser au sein d'un piège à ions quadripolaires, constitué d'une électrode anneau et de deux électrodes chapeau en injectant le laser, à travers les trous aménagés dans une des électrodes chapeau, pour éjecter les ions vers les moyens de détection. Ce montage ne nécessite, certes, aucune modification des électrodes, cependant il n'est réalisable que si les moyens de détection ne se trouvent pas dans l'axe d'introduction du faisceau laser. De plus, aucun alignement du laser n'est envisagé, de sorte qu'il est difficile de garantir que ce dernier couvre le nuage d'ions piégés à l'intérieur du piège quadripolaire. Dans ce contexte, la présente invention vise à fournir un dispositif et un procédé d'analyse de masse d'un échantillon par utilisation d'un piège à ions quadripolaires, permettant d'effectuer une dissociation photo-induite par un faisceau laser visible ou ultraviolet, qui permette une dissociation beaucoup plus spécifique que la CID ou la dissociation . multi-photonique infrarouge et qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur.
La présente invention a donc pour objet un dispositif d'analyse de masse de molécules comprenant un piège à ions quadripolaire équipé d'une entrée pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et d'une sortie pour l'éjection des ions à détecter, comprenant un système d'électrodes qui permet de générer un champ quadripolaire tridimensionnel, capable de sélectionner les molécules sous forme ionisée à analyser, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) et de les piéger dans un volume de piégeage, ledit piège étant couplé à un faisceau laser UV ou visible assurant la dissociation des molécules sous forme ionisée à analyser, caractérisé en ce que le faisceau laser est introduit dans le piège, sans passage par une fibre optique, par une ouverture, aménagée dans l'une des électrodes, distincte de l'entrée pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et de la sortie pour l'éjection des ions à détecter, et obturée de façon étanche par un hublot laissant passer le faisceau laser, la dimension du hublot étant choisie de façon à ce que le faisceau laser couvre tout le volume de piégeage.
Un autre aspect de l'invention est relatif à un procédé d'analyse de masse de molécules mettant en œuvre une injection des molécules sous forme ionisée à analyser dans un piège quadripolaire, une sélection des molécules sous forme ionisée à analyser, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) et leur piégeage dans un volume de piégeage, au moyen d'un champ quadripolaire tridimensionnel généré par un système d'électrodes, une dissociation des molécules sous forme ionisée à analyser piégées dans le volume de piégeage, au moyen d'un faisceau laser UV ou visible, puis une éjection des ions à détecter, caractérisé en ce que le faisceau laser assurant la dissociation est introduit dans le piège, sans passage par une fibre optique, par une ouverture, aménagée dans l'une des électrodes, distincte de l'entrée pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et de la sortie pour l'éjection des ions à détecter, et obturée de façon étanche par un hublot laissant passer le faisceau laser et de façon à ce que le faisceau laser couvre tout le volume de piégeage.
La présente invention est détaillée dans la description qui va suivre par références aux figures annexées.
Les fîg. 1 et 2 illustrent des exemples de dispositif conforme à l'invention. La fîg. 3 montre une vue en coupe d'une partie du dispositif conforme à la fig. 2. Les fîg. 4 à 8 relatives à des spectres obtenus avec le dispositif illustré fig. 2 seront détaillées dans la partie de la description relative à l'exemple.
Classiquement, le dispositif I selon l'invention, tel que par exemple illustré fïg. 1, utilise un piège à ions quadripolaire 1 équipé d'une entrée 2 pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et d'une sortie 3 pour l'éjection des ions à détecter, comprenant un système d'électrodes 4 qui permet de générer un champ quadripolaire tridimensionnel, capable de sélectionner les molécules sous forme ionisée à analyser, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) et de les piéger dans un volume de piégeage 5. L'entrée 2 est reliée à une série de moyens 6 permettant tout d'abord de ioniser un échantillon d'intérêt et d'injecter les molécules ionisées obtenues à l'intérieur du piège 1. Dans l'exemple de dispositif I illustré à la fig. 2, ces moyens 6 sont constitués d'une source électrospray 7 couplée à une paire d'octopôles 8 reliée à l'entrée 2 du piège 1, moyens classiquement utilisés dans les dispositifs commerciaux. Le piège quadripolaire 1 est également couplé, à la sortie 3 pour l'éjection des ions à détecter, à des moyens de détection 9 des ions éjectés. Ces moyens de détection 9 sont, par exemple, constitués d'une dynode de conversion couplée à un multiplicateur d'électrons, l'ensemble de ces moyens de détection pouvant être protégé par une cage de Faraday.
Le système d'électrodes 4 peut être composé d'une électrode annulaire 10 centrale délimitant une cavité où se trouve le volume de piégeage 5 et de deux électrodes chapeaux 11 et 12 situées de part et d'autre de la cavité délimitée par l'électrode annulaire 10, tel que représenté fîg. 2. Des espaceurs Q, par exemple en quartz, sont positionnés de façon à ce que le système d'électrodes délimite une cavité fermée. De façon classique, l'entrée 2 pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser peut être aménagée dans une des électrodes chapeau 11, la sortie 3 pour l'éjection des ions à détecter étant aménagée dans l'autre électrode chapeau 12. Le plus souvent l'entrée 2 et la sortie 3 seront positionnées en face l'une de l'autre, de façon à ce que l'axe d'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et l'axe d'éjection des ions à détecter coïncident sur un axe x. Les diamètres de l'entrée 2 et de la sortie 3 sont très petits, de l'ordre de quelques centaines de μm.
Bien entendu, le dispositif I comprend des moyens électroniques de contrôle et de réglage du champ quadripolaire permettant de maintenir et faire varier le champ quadripolaire généré et, ainsi assurer la sélection, le piégeage et/ou l'éjection de molécules de masse m/z donnée.
Selon une des caractéristiques essentielles de l'invention une ouverture 13 est aménagée dans l'une des électrodes pour le passage du faisceau laser L qui va servir à la photodissociation des ions. Cette ouverture est obturée de façon étanche par un matériau perméable (c'est-à-dire transparent) au faisceau laser sous la forme d'un hublot 14, la position de l'obturation et la direction y de propagation du faisceau laser L étant choisies de façon à ce que le faisceau laser L n'interagisse pas à l'intérieur du piège avec l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser, ni avec l'éjection des ions à détecter et atteigne directement le volume de piégeage 5. L'ouverture 13 est équipée de moyens d'étanchéité assurant l'étanchéité entre le hublot 14 et l'électrode dans laquelle l'ouverture 13 est aménagée. La dimension de l'ouverture 13 ou, plus précisément, du hublot 14 est, quant à elle, choisie de façon à ce que le faisceau laser couvre tout le volume de piégeage. Le diamètre du faisceau laser L est effectivement directement lié à la dimension du hublot 14. La dimension de l'ouverture et surtout la dimension du passage pour le faisceau laser est donc déterminée au plus juste par rapport à celle du volume de piégeage 5, de façon à ce que la valeur de la section transversale du faisceau laser L par rapport à l'axe y soit, de préférence, comprise entre la valeur de la section transversale du volume de piégeage 5 par rapport à l'axe y et la valeur de cette section + 5%. Par obturation étanche, on entend que l'ouverture est fermée par un système de hublot 14, par exemple, de manière telle que les conditions de pression et les conditions électrostatiques de piégeage à l'intérieur du piège 1 ne soient pas modifiées à l'intérieur du piège, et en particulier au niveau et au voisinage du volume de piégeage 5. L'étanchéité du hublot 14 et les dimensions de l'ouverture 13 permettent de garantir que l'introduction du faisceau laser L ne vienne pas modifier les lignes de champ électrostatique dans lesquelles sont piégées les molécules sous forme ionisée. Le hublot 14 est dans un matériau laissant passer le rayon laser, par exemple, en silice fondue (de qualité UV) ou en saphir. Une source 15 génératrice d'un faisceau laser L est donc positionnée en amont du hublot 14. L'ouverture 13 est suffisamment éloignée de l'entrée et de la sortie des ions, de façon à ce que la source 15 puisse être positionnée, en tenant compte de l'encombrement des moyens 6 de ionisation et des moyens d'injection des molécules ionisées d'une part et les moyens de détection 9 d'autre part. Dans le cas d'un système d'électrodes 4 constitué d'une électrode anneau 10 et de deux électrodes chapeaux 11 et 12 comme indiqué ci-dessus, l'ouverture 13 pour l'introduction du laser sera avantageusement aménagée dans l'électrode anneau 10. De préférence, l'introduction du faisceau laser L est effectuée selon une direction y perpendiculaire à la direction x d'injection et d'éjection lorsqu'elles sont parallèles et alignées.
Dans le dispositif I de l'invention, le faisceau laser L n'est pas injecté par l'intermédiaire d'une fibre optique, ce qui permet une grande adaptabilité du dispositif selon l'invention à différents types de faisceau laser. En effet, la mise en œuvre d'une fibre optique conduit souvent à un faisceau divergent, notamment dans le cas de laser UV de puissance élevée, et ne peut fonctionner qu'avec une gamme de longueurs d'onde. Il est également rappelé que l'utilisation d'une fibre optique pour l'introduction d'un laser UV d'une longueur d'onde inférieure à 220 nm est, à l'heure actuelle, quasiment exclue. De plus, à des puissances élevées, notamment pour des longueurs d'ondes inférieures 260 nm, une solarisation, conduisant à une dégradation réversible de la fibre est constatée. Le dispositif I selon l'invention peut, quant à lui, fonctionner avec une large gamme de longueur d'ondes, du visible à l'UV. L'invention est particulièrement adaptée à la mise en œuvre d'un laser UV d'une longueur d'onde, notamment comprise entre 193 et 450 nm. Quelque soit sa nature UV ou visible, le laser utilisé présente, préférentiellement, une puissance au moins égale à 10 mW et, de préférence, comprise entre 10 et 100 mW. De plus, des lasers sous la forme de puises très courts, de l'ordre de quelques nanosecondes, picosecondes ou femtosecondes, pourront être utilisés. Il est notamment possible d'injecter des impulsions ultracourtes contrôlées en phase et amplitude.
Selon une variante préférée de l'invention, particulièrement adaptée à l'utilisation d'un faisceau laser UV, le dispositif est équipé de moyens d'alignement du faisceau laser L sur le volume de piégeage 5. Dans ce cas, avant d'injecter les molécules à analyser, une étape d'alignement du faisceau laser sur le volume de piégeage va être réalisée. En tant que moyens d'alignement, on peut utiliser, par exemple une photodiode positionnée sur l'axe y choisi qui est centré sur le volume de piégeage 5, ou bien des moyens tels qu'illustré fïg. 2, et détaillés dans l'exemple qui va suivre. Les moyens d'alignement illustrés fîg. 2 utilisent, une source laser visible 16 de faible puissance injectée par l'intermédiaire d'une fibre optique 17, selon l'axe y déterminé centré sur le volume de piégeage 5 et, dans l'exemple illustré perpendiculaire à l'axe x d'injection et d'éjection des ions. Ce faisceau visible sort donc par l'ouverture 13 aménagée pour l'introduction du faisceau laser L qui va servir à la photodissociation et permet de repérer l'axe y en sortie, à l'aide de deux pinholes 18 et 19 positionnés de façon centrée sur ce dernier. Le faisceau laser L va alors pouvoir être aligné sur cet axe y à l'aide de deux miroirs 20 et 21.
Bien entendu, là encore l'injection du laser visible utilisé pour l'alignement, au sein du piège quadripolaire 1, se fait selon une ouverture 22 obturée de manière étanche au sens tel que défini ci-dessus, tout en laissant passer la lumière visible.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, une ouverture obturée 23 de façon étanche par un élément perméable au faisceau laser utilisé est aménagée dans le piège quadripolaire 1, de façon à permettre la sortie du piège 1 du faisceau laser L introduit. Dans ce cas, la sortie du faisceau laser L introduit dans le piège 1 est assurée, ce qui permet d'éviter, notamment dans le cas d'un laser UV, de polluer les résultats d'analyse par la présence d'ions désorbés du matériau constitutif des parois internes du piège. Dans l'exemple illustré fïg. I1 l'ouverture 22, aménagée pour la mise en oeuvre des moyens d'alignement 15, coïncide avec celle 23, aménagée pour l'évacuation du laser L hors du piège 1, puisque ces deux ouvertures 22 et 23 doivent se trouver dans l'axe y. Dans le cas, d'un système d'électrodes annulaire/2 chapeaux, l'ouverture 13 pour l'introduction du laser L et celles 22 et 23 pour son évacuation et son alignement sont aménagées dans l'électrode annulaire 10, de façon diamétralement opposée, comme illustré fïg. 2. La fig. 3 illustre des moyens d'étanchéité de l'ouverture 13, qui peuvent être adaptés aux ouvertures 22 et 23. Le système d'obturation étanche, illustré fïg. 3, est constitué d'un embout cylindrique 24 en un matériau isolant, par exemple, inséré dans l'ouverture et présentant un hublot 14 en saphir (ouverture 13) ou silice fondue de qualité UV (ouverture 22). Les moyens d'étanchéité comprennent donc, dans l'exemple illustré, un tube 24 réalisé dans un matériau isolant dont une extrémité est obturée par un hublot 14 en saphir ou silice fondue de qualité UV. Le tube 24 est engagé dans un alésage, aménagé au niveau de la surface extérieure de l'électrode en étant centré sur l'ouverture 13, de sorte que le hublot 14 se trouve aligné avec l'ouverture 13. Les assemblages du tube 24 et du hublot 14, ainsi que du tube 24 et de l'électrode 10, sont alors réalisés pour être étanches. Il sera remarqué que, selon l'exemple illustré, le tube 24 présente une longueur supérieure à l'épaisseur du hublot 14 et le diamètre du hublot 14 est supérieur au diamètre de l'ouverture 13. Dans le cas où une ouverture 23 est prévue pour la sortie du laser, il peut être prévu de disposer, après cette sortie, des moyens de contrôle 25 de l'alignement du laser. Ces moyens de contrôle 25 sont, par exemple, constitués d'un détecteur de photons. Le dispositif I selon l'invention comprend, également, des moyens 26 assurant la synchronisation entre l'introduction du faisceau laser dans le piège et le piégeage des molécules sous forme ionisées à analyser. On pourra, par exemple, utiliser un obturateur électromécanique après la source 15 du faisceau laser L. Ces moyens 26 vont permettre de moduler la durée de l'interaction des molécules à analyser avec le laser. De plus, les différents moyens électroniques de contrôle, d'une part du champ quadripolaire, d'autre part du faisceau laser, ainsi que ces moyens de synchronisation, vont permettre de réaliser des expériences de type MSN, par photodissociations successives. C'est-à-dire qu'après la première dissociation, au moins une séquence suivante est mise en oeuvre : par réglage du champ quadripolaire tridimensionnel généré par le système d'électrodes, sélection de molécules sous forme ionisée à analyser issue de la dissociation précédente, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) et piégeage de ces dernières dans le volume de piégeage, puis dissociation des molécules sous forme ionisée sélectionnées. Il est également possible de coupler le procédé selon l'invention avec une analyse CID en amont.
Le piège quadripolaire 1, ainsi que d'autres éléments du dispositif sont disposés dans une enceinte E, dans laquelle les conditions de pression nécessaires à la détection doivent être maintenues. Par conséquent, les différentes connections réalisées au niveau de l'enceinte, pour l'introduction du laser, sa sortie, pour les moyens d'alignement devront être parfaitement étanches, pour ne pas perturber les conditions de pression à l'intérieur du piège.
Le dispositif I et le procédé selon l'invention sont adaptés à de nombreuses applications : - en photo-physico chimie, pour des mesures de spectre de dissociation, la réalisation de spectres MSN par photodissociation, pour des mesures de section efficace de photofragmentation ;
- en protéomique, pour le développement d'une nouvelle méthodologie pour l'identification à haut débit de protéines. En effet, le dispositif et le procédé selon l'invention permettent d'obtenir une large gamme de fragments, y compris des fragments de très petite taille, ce qui permettra d'accroître l'efficacité d'identification de protéines ou de peptides. De plus, il est possible d'effectuer une fragmentation successive par étape contrôlée permettant de partir de protéines entières ou de mélange de protéines, en supprimant les étapes d'électrophorèse et de clivage des protéines qui sont les plus coûteuses en terme de temps et main d'oeuvre ;
- pour la détection de polluants chimiques ou bactériologiques, en identifiant des polluants par couplage de la spectrométrie de masse, et de la spectroscopie optique. La masse et le spectre d'absorption optique par laser fourniront une identification non ambiguë de nombreux polluants chimiques ou bactériologiques présents dans les eaux usées et les gaz, notamment ;
- pour le suivi de la formation de complexes moléculaires, par étude de la dissociation en fonction de l'énergie du laser qui permettra une détermination directe de l'énergie de liaison du complexe ;
- pour l'étude de la dégradation photo-induite de molécules, qui trouve notamment application en cosmétique, dans le domaine de l'environnement et en biodégradabilité.
Il apparaît donc que les applications industrielles du procédé et du dispositif I selon l'invention sont nombreuses, dans des domaines variés tels que la pharmacie, la cosmétique, la biotechnologie, la pétrochimie, la chimie organométallique...
A titre d'illustration, un exemple précis d'un dispositif, tel qu'illustré fîg. 2, va être décrit. Un piège commercial LCQ DUO MSN, thermo électron, a été modifié, afin de permettre son couplage avec une source laser. Les lasers utilisés pour la photo dissociation sont :
" un laser Nd : YLF q-switché pompé par diode (Crystalaser, λ = 262 nm et 524 nm),
- et un laser oscillateur paramétrique optique (Panther OPO pompé par un powerlite 8000 Continuum, λ = 215 nm à 2,2 μm). Deux miroirs ont été utilisés pour aligner le faisceau laser. Le faisceau laser traverse deux pinholes de 1 mm de diamètre, avant d'entrer, à travers une fenêtre en quartz, dans la chambre du dispositif, dans lequel une pression réduite de 10"5 mbar est maintenue. L'entrée du faisceau laser dans le piège se fait en traversant l'électrode anneau centrale.
En effet, l'électrode anneau centrale a été percée de deux trous diamétralement opposés de 3 mm de diamètre, dans lesquels ont été collés deux embouts, tels qu'illustrés à la fîg. 3. Le premier embout est utilisé pour l'injection du laser. Il s'agit d'un tube en matériau isolant, au fond duquel une fenêtre en saphir a été collée. Le diamètre utilisé permet au laser de recouvrir totalement le nuage d'ions.
Le deuxième embout est utilisé pour la sortie du laser et la procédure d'alignement. Il est également constitué d'un tube en matériau isolant avec, d'un côté, une lentille de collimation sur 3 cm et, de l'autre, une connexion SMA pour fibre optique.
Les deux embouts sont parfaitement alignés et collés, perpendiculairement à l'axe de l'électrode qui coïncide avec l'axe x d'injection et d'éjection des ions. La fixation des embouts est effectuée avec une grande étanchéité, afin d'obtenir une modification du montage qui n'altère pas la pression d'hélium dans le pièce, nécessaire à son fonctionnement optimal. Aucune modification de la calibration, de la résolution en masse et des capacités de piégeage de l'appareil n'est induite par les modifications effectuées sur l'électrode anneau. Pour réaliser l'alignement, une fibre optique, transmettant de l'UV au proche infrarouge (SENTRONIC), connecte le deuxième embout à un passage vide pour fibre optique (SENTRONIC). Une seconde fibre est connectée à la sortie de ce passage. Après la fibre, se trouve un miroir amovible, un détecteur de photon et un laser visible, utilisé pour l'alignement (hélium, néon). Afin de définir l'axe d'alignement pour l'injection du laser, un laser visible est injecté à travers la fibre optique. Sa sortie, à travers les deux fenêtres, définit un axe optique qui passe par le centre du piège et, donc, par le volume de piégeage qui correspond au nuage d'ions qui va être piégé. Les deux pinholes sont alors alignés sur cet axe.
Le laser pour la photodissociation est alors aligné sur l'axe optique défini précédemment, grâce aux deux miroirs. Il doit traverser les deux pinholes. La détection des photons en sortie de fibre optique permet un ajustement fin de l'alignement du laser au centre du piège. Cette détection permet, également, une mesure relative de la puissance du laser injecté.
La synchronisation temporelle, entre l'injection du laser dans le piège et les tensions radiofréquence appliquées sur les électrodes du piège, est réalisée grâce à un obturateur électromécanique contrôlé par un générateur de délais asservi sur l'électronique du piège. Les séquences de dissociation testées, induites par laser, consistent à injecter des ions à partir de la source électrospray, à isoler dans le piège un ion de masse m/z donné, en éjectant les autres masses, puis à injecter, pendant un temps donné, le laser de photodissociation. Les ions, issus de la fragmentation, sont ensuite analysés en masse par la procédure classique. Le montage et la synchronisation utilisés permettent de réaliser des expériences de type MSN par photodissociation (isolation d'une masse, photo fragmentation, isolation d'un fragment, photodissociation ...)-
Le tryptophane a été utilisé comme molécule test.
La fîg. 4 montre le spectre de photodissociation de la molécule de tryptophane, obtenu à λ = 262 nm (P = 10 mW, temps d'irradiation = 10 ms). Un spectre obtenu par CID est montré en encart.
La fïg. 5 montre le spectre de photodissociation du tryptophane, en fonction de la longueur d'onde du laser. Le spectre a été normalisé en fonction de la puissance laser. La fîg. 6A et 6B montrent l'évolution du rapport de branchement mesurée pour les principaux produits de fragmentation du tryptophane, en fonction de la longueur d'onde du laser de photodissociation.
Les fig. 7 A à 7F montrent les spectres de dissociation induite par laser MS3. La molécule de tryptophane protonée (M = 205) est injectée et isolée dans le piège. Elle est photo fragmentée avec λ = 265 nm. Un des fragments (M = 204, 188, 159, 146 et 118) est isolé, puis fragmenté à son tour. Le temps d'irradiation du laser pour chaque étape de dissociation est 300 ms. Pour chaque fragment, différents types de structures sont proposés. La fîg. 8 montre un spectre de photodissociation de la Gramicidine D, à λ = 262 nm (P = 10 mW, temps d'irradiation = 300 ms).

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif (I) d'analyse de masse de molécules comprenant un piège à ions quadripolaire (1) équipé d'une entrée (2) pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et d'une sortie (3) pour l'éjection des ions à détecter, comprenant un système d'électrodes (4) qui permet de générer un champ quadripolaire tridimensionnel, capable de sélectionner les molécules sous forme ionisée à analyser, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) et de les piéger dans un volume de piégeage (5), ledit piège (1) étant couplé à un faisceau laser (L) UV ou visible assurant la dissociation des molécules sous forme ionisée à analyser, caractérisé en ce que le faisceau laser (L) est introduit dans le piège (1), sans passage par une fibre optique, par une ouverture (13) aménagée dans l'une des électrodes, distincte de l'entrée (2) pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et de la sortie (3) pour l'éjection des ions à détecter, et obturée de façon étanche par un hublot (14) laissant passer le faisceau laser (L), la dimension du hublot (14) étant choisie de façon à ce que le faisceau laser couvre tout le volume de piégeage.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'électrodes (4) est composé d'une électrode annulaire (10) centrale délimitant une cavité où se trouve le volume de piégeage (5) et deux électrodes chapeaux (11) et (12) situées de part et d'autre de la cavité délimitée par l'électrode annulaire (10) et en ce que l'entrée (2) pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser est aménagée dans une des électrodes chapeau (11), la sortie (3) pour l'éjection des ions à détecter étant aménagée dans l'autre électrode chapeau (12) et l'ouverture (13) pour l'introduction du faisceau laser (L) étant aménagée dans l'électrode anneau (10).
3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et l'éjection des ions à détecter se font selon des directions parallèles et alignées (x) et en ce que le faisceau laser (L) pénètre selon une direction (y) perpendiculaire à cette direction (x) d'injection et d'éjection.
4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un faisceau laser (L) UV est utilisé pour la dissociation des molécules ionisées. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un faisceau laser (L) sous la forme de puises de l'ordre de quelques nanosecondes, picosecondes ou femtosecondes est utilisé.
6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'alignement du faisceau laser (L) sur le volume de piégeage (5).
7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une ouverture (23) obturée de façon étanche par un élément perméable au faisceau laser utilisé est aménagée dans le piège quadripolaire (1), de façon à permettre la sortie du piège (1) du faisceau laser (L) introduit. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ouverture
(23) pour la sortie du faisceau laser est couplée avec des moyens de contrôle (25) de l'alignement du faisceau laser.
9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (26) assurant la synchronisation entre l'introduction du faisceau laser dans le piège et le piégeage des molécules sous forme ionisées à analyser.
10 - Procédé d'analyse de masse de molécules mettant en œuvre une injection des molécules sous forme ionisée à analyser dans un piège quadripolaire (1), une sélection des molécules sous forme ionisée à analyser, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) et leur piégeage dans un volume de piégeage (5), au moyen d'un champ quadripolaire tridimensionnel généré par un système d'électrode (4), une dissociation des molécules sous forme ionisée à analyser piégées dans le volume de piégeage (5) au moyen d'un faisceau laser (L) UV ou visible, puis une éjection des ions à détecter, caractérisé en ce que le faisceau laser (L) est introduit dans le piège (1), sans passage par une fibre optique par une ouverture (13) aménagée dans l'une des électrodes, distincte de l'entrée (2) pour l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et de la sortie (3) pour l'éjection des ions à détecter, et obturée de façon étanche par un hublot (14) laissant passer le faisceau laser (L), et de façon à ce que le faisceau laser couvre tout le volume de piégeage.
11 - Procédé d'analyse selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'injection des molécules sous forme ionisée à analyser et l'éjection des ions à détecter se font selon des directions parallèles et alignées (x) et en ce que l'introduction du faisceau laser (L) soit effectuée selon une direction (y) perpendiculaire à la direction (x) d'injection et d'éjection.
12 - Procédé d'analyse selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que qu'un faisceau laser UV (L) est utilisé pour la dissociation des molécules ionisées.
13 - Procédé d'analyse selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'un faisceau laser sous la forme de puises de l'ordre de quelques nanosecondes, picosecondes ou femtosecondes est utilisé.
14 - Procédé d'analyse selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'alignement du faisceau laser (L) sur le volume de piégeage (5). 15 - Procédé d'analyse selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que la sortie du faisceau laser (L) introduit dans le piège est assurée.
16 - Procédé d'analyse selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu'après la première dissociation, dissociation au moins une séquence suivante est mise en oeuvre : par réglage du champ quadripolaire tridimensionnel généré par le système d'électrodes, sélection de molécules sous forme ionisée à analyser issues de la dissociation précédente, en fonction de leur rapport masse sur charge (m/z) et piégeage de ces dernières dans le volume de piégeage, puis dissociation des molécules sous forme ionisée sélectionnées.
PCT/FR2005/003142 2004-12-16 2005-12-15 Dispositif et analyse en masse de molecules mettant en oeuvre une photodissociation par faisceau laser uv ou visible WO2006064132A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/721,690 US20090242753A1 (en) 2004-12-16 2005-12-15 Device and mass analysis of molecules using uv or visible laser beam photodissociation
EP05849269A EP1829082A1 (fr) 2004-12-16 2005-12-15 Dispositif et analyse en masse de molecules mettant en oeuvre une photodissociation par faisceau laser uv ou visible

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0413396A FR2879744B1 (fr) 2004-12-16 2004-12-16 Dispositif et analyse en masse de molecules mettant en oeuvre une photodissociation par faisceau laser uv ou visible
FR0413396 2004-12-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006064132A1 true WO2006064132A1 (fr) 2006-06-22

Family

ID=34952062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2005/003142 WO2006064132A1 (fr) 2004-12-16 2005-12-15 Dispositif et analyse en masse de molecules mettant en oeuvre une photodissociation par faisceau laser uv ou visible

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090242753A1 (fr)
EP (1) EP1829082A1 (fr)
FR (1) FR2879744B1 (fr)
WO (1) WO2006064132A1 (fr)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012066261A1 (fr) * 2010-11-19 2012-05-24 Universite Claude Bernard Lyon I Procede de quantification par spectrometrie de masse
WO2013005060A3 (fr) * 2011-07-06 2013-07-04 Micromass Uk Limited Photo-dissociation de protéines et de peptides dans un spectromètre de masse
WO2015052557A1 (fr) * 2013-10-10 2015-04-16 Asesorías E Importaciones Life Genomics Spa Système de purification d'atmosphère à collecte de matière particulaire
US20240162028A1 (en) * 2017-07-18 2024-05-16 Duke University Package Comprising an Ion-Trap and Method of Fabrication

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9202678B2 (en) * 2008-11-14 2015-12-01 Board Of Trustees Of Michigan State University Ultrafast laser system for biological mass spectrometry
EP2555225A1 (fr) * 2011-08-05 2013-02-06 Institut National De La Recherche Agronomique (Inra) Spectromètre de masse tandem et procédé de spectrométrie de masse tandem
US9214325B2 (en) * 2013-03-15 2015-12-15 1St Detect Corporation Ion trap with radial opening in ring electrode
US9892903B1 (en) * 2016-12-22 2018-02-13 Thermo Finnigan Llc Systems and methods for coupling a laser beam to a mass spectrometer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5808299A (en) * 1996-04-01 1998-09-15 Syagen Technology Real-time multispecies monitoring by photoionization mass spectrometry
EP1394537A1 (fr) * 2001-06-06 2004-03-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Dispositif et procede de detection de quantites infimes de composants organiques
US20040119015A1 (en) * 2002-12-24 2004-06-24 Yuichiro Hashimoto Mass spectrometer and mass spectrometric method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7038200B2 (en) * 2004-04-28 2006-05-02 Bruker Daltonik Gmbh Ion cyclotron resonance mass spectrometer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5808299A (en) * 1996-04-01 1998-09-15 Syagen Technology Real-time multispecies monitoring by photoionization mass spectrometry
EP1394537A1 (fr) * 2001-06-06 2004-03-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Dispositif et procede de detection de quantites infimes de composants organiques
US20040119015A1 (en) * 2002-12-24 2004-06-24 Yuichiro Hashimoto Mass spectrometer and mass spectrometric method

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GABRYELSKI WOJCIECH ET AL: "Photo-induced dissociation of electrospray generated ions in an ion trap/time-of-flight mass spectrometer", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, US, vol. 70, no. 11, November 1999 (1999-11-01), pages 4192 - 4199, XP012037163, ISSN: 0034-6748 *
PURVES R.W., LI L.: "Development of an Ion Trap/Linear Time-of-Flight Mass Spectrometer with Electrospray Ionization for Microcolumn Liquid Chromatography Detection", JOURNAL OF MICROCOLUMN SEPARATION, vol. 7, no. 6, 1995, pages 603 - 610, XP008050197 *
See also references of EP1829082A1 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012066261A1 (fr) * 2010-11-19 2012-05-24 Universite Claude Bernard Lyon I Procede de quantification par spectrometrie de masse
FR2967780A1 (fr) * 2010-11-19 2012-05-25 Univ Claude Bernard Lyon Procede de quantification par spectrometrie de masse
WO2013005060A3 (fr) * 2011-07-06 2013-07-04 Micromass Uk Limited Photo-dissociation de protéines et de peptides dans un spectromètre de masse
GB2510214A (en) * 2011-07-06 2014-07-30 Micromass Ltd Photo-dissociation and/or photo-activation of proteins and peptides in a mass spectrometer
GB2510214B (en) * 2011-07-06 2016-04-06 Micromass Ltd Photo-dissociation of proteins and peptides in a mass spectrometer
WO2015052557A1 (fr) * 2013-10-10 2015-04-16 Asesorías E Importaciones Life Genomics Spa Système de purification d'atmosphère à collecte de matière particulaire
US20240162028A1 (en) * 2017-07-18 2024-05-16 Duke University Package Comprising an Ion-Trap and Method of Fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
FR2879744A1 (fr) 2006-06-23
EP1829082A1 (fr) 2007-09-05
US20090242753A1 (en) 2009-10-01
FR2879744B1 (fr) 2007-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006064132A1 (fr) Dispositif et analyse en masse de molecules mettant en oeuvre une photodissociation par faisceau laser uv ou visible
US9915603B1 (en) Spectroscopic chemical analysis methods and apparatus
US7525653B1 (en) Spectroscopic chemical analysis methods and apparatus
Rohwetter et al. Remote LIBS with ultrashort pulses: characteristics in picosecond and femtosecond regimes
US5723864A (en) Linear cavity laser system for ultra-sensitive gas detection via intracavity laser spectroscopy (ILS)
EP2211430A2 (fr) Système d'autocorrélation laser
EP2195643B1 (fr) Systeme d'analyse de gaz a basse pression par spectroscopie d'emission optique
GB2525794A (en) Photo-dissociation of proteins and peptides in a mass spectrometer
EP2715885B1 (fr) Procédé et dispositif de génération d'impulsions attosecondes isolées
CN108169092A (zh) 大气颗粒物重金属及其同位素在线探测装置及其方法
EP2740145A1 (fr) Spectrometre de masse tandem et procede de spectrometrie de masse tandem
US20170140913A1 (en) Strong field photoionization ion source for a mass spectrometer
US5747807A (en) Diode laser-pumped laser system for ultra-sensitive gas detection via intracavity laser spectroscopy (ILS)
FR2883977A1 (fr) Machine laser d'analyse directe
FR2797956A1 (fr) Dispositif de detection et d'analyse par ablation laser et transfert vers une trappe ionique d'un spectrometre, procede mettant en oeuvre ce dispositif et utilisations particulieres du procede
Chikkaraddy et al. Single-molecule mid-IR detection through vibrationally-assisted luminescence
EP2044423B1 (fr) Dispositif et procede de caracterisation de surfaces
Hervé et al. On-the-fly investigation of XUV excited large molecular ions using a high harmonic generation light source
WO2016210444A1 (fr) Production d'impulsions laser à continuum à infrarouge moyen et énergie élevée
EP3994442B1 (fr) Dispositif de production de co2 gazeux à partir de carbonates pour analyse isotopique (delta13c et delta18o) sur site et procédé associé
Liu Development of laser spectroscopy for elemental and molecular analysis
FR2828024A1 (fr) Source laser compacte ultrabreve a spectre large
EP3994714A1 (fr) Generateur pulse de particules chargees electriquement et procede d'utilisation d'un generateur pulse de particules chargees electriquement
JP2000040489A (ja) レ―ザ―イオン化質量分析装置及び計測方法
JP2015014553A (ja) グロー放電発光分光分析用調整試料およびそれを用いたグロー放電発光分光分析方法

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005849269

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005849269

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11721690

Country of ref document: US