Определение параметров функции развертки квадрупольного масс-спектрометра

Abstract

In order to solve most analytical problems, the researcher does not need to know the scan function of a quadrupole mass spectrometer. However, at the same time, all known approaches for spectral skewing correction are based on a priori knowledge of this function. The main challenge is to calculate the overhead time, which is required to prepare the instrument for a new scan. In this paper we have developed a mathematical approach to solve this problem. The proposed approach does not require any prior information about the instrument and its operation parameters. The approach is based on the processing of GC/MS data fragment containing an intense baseline-separated chromatographic peak. Each extracted ion chromatogram containing analyte signal is processed independently. The position of the peak maximum (in each extracted ion chromatogram) is calculated with an accuracy greater than one sampling interval. In order to do this, data are approximated by an exponentially modified Gaussian function. It is shown that the position of the peak maximum depends linearly on m/z value (this is consistent with the theory). The slope coefficient of this line is used to calculate the overhead time. It is shown that the reproducibility of the overhead time estimation depends mainly on the amount of analyte introduced into the instrument. Concentration of model compounds (polychlorinated biphenyls) is 0.3-10 ng uL-1 (1 uL sample was injected in splitless mode). When the concentration of the model compounds is 3 ng uL-1 (or more), the standard deviation of the overhead time is 1.2 % of the total scan time.

Для решения большинства аналитических задач исследователю не нужно знать функцию развертки квадрупольного масс-спектрометра. В то же время все известные подходы, предназначенные для устранения искажений масс-спектров, зарегистрированных на склонах хроматографических пиков, основаны на априорном знании этой функции. Основная сложность заключается в вычислении параметра t overhead, представляющего собой промежуток времени, необходимый прибору для подготовки к регистрации следующего масс-спектра. В настоящей работе мы разработали математический подход для решения этой задачи. Предлагаемый подход не требует наличия априорной информации о приборе и параметрах его работы. Подход основан на обработке фрагмента ГХ/МС данных, содержащего интенсивный отдельно стоящий хроматографический пик. Каждую масс-хроматограмму, содержащую пик аналита, обрабатывают независимо. Положение максимума пика (на каждой масс-хроматограмме) рассчитывают с точностью, превосходящей шаг дискретизации. Для этого данные аппроксимируют экспоненциально модифицированной функцией Гаусса. Показано, что положение максимума пика линейно зависит от значения m/z (что согласуется с теорией). Коэффициент наклона этой прямой используется для расчета параметра t overhead. Показано, что воспроизводимость оценки параметра t overhead главным образом определяется количеством аналита, введенного в прибор. Концентрация модельных соединений (полихлорированных бифенилов) составляла 0.3-10 нг мкл-1 (пробу объемом 1 мкл вводили в режиме без деления потока). Когда концентрация модельных соединений составляла 3 нг мкл-1 (или более), значение стандартного отклонения параметра t overhead составляло 1.2 % от времени одного скана.