Analyseur de masse

Comme la source MALDI est une source pulsée, elle nécessitera un analyseur de masse qui est compatible avec cet aspect de la source d’ionisation. Le tube à temps de vol est couramment combiné avec une source MALDI puisque cet analyseur de masse nécessite également une source d’ionisation non continue. La configuration MALDI-TOF est en soi un mélange idéal en raison de leur mode d’analyse discontinu136, 140_.

La construction d’un analyseur TOF a été publiée en 1946 par Stephen141_{. Cet analyseur de}

masse base la séparation d’ions sur leur temps de vol nécessaire pour atteindre un détecteur. En effet, des ions possédant différents ratios masse sur charge (m/z) seront dispersés dans le temps à l’intérieur d’une zone sans champ. Le temps nécessaire à un ion pout atteindre le détecteur pourra être corrélé avec son ratio m/z. Les ions seront accélérés dans le TOF par une différence de potentiel appliquée dans la source d’ionisation. Ces ions auront tous le même point initial de départ dans le TOF et les ions accélérés possédant des ratios m/z plus petits atteindront le détecteur avant les ions ayant de grands m/z. Pour permettre la séparation des ions en fonction de leur m/z, le TOF demande cependant d’avoir des paquets d’ions qui sont générés au même moment. Le mode de séparation en TOF nécessite donc une source pulsée, expliquant la combinaison naturelle avec la source MALDI.

Les principaux avantages des instruments TOF sont la gamme en principe illimité142, 143 _de

m/z pouvant être analysée, la capacité de générer en quelques microsecondes un spectre de masse complet couvrant une large gamme de m/z, une excellente transmission d’ions, la simplicité de sa construction, la capacité de faire de mesures précises et de faire des analyses de spectrométrie de masse en tandem (MSMS). Le temps de vol entre la source et le détecteur d’un ion possédant un

ratio m/z à l’intérieur d’un TOF d’une longueur connu peut être décrit par l’équation 10 où le temps passé dans la source d’ionisation est négligé.

t = • ξʹ‡

ට



œ

Où t est le temps de vol requis pour atteindre le détecteur, s est la distance à parcourir jusqu’au détecteur et U est le voltage d’accélération.

Un des principaux modes d’analyse utilisés avec un instrument MALDI-TOF est celui dit «linéaire»109 _{(Figure 1.13 A).}

Figure 1.13 Analyseur de masse de type tube à temps de vol (TOF) en mode linéaire (A) et en mode réflectron (B)

L’analyte sera généré depuis le porte-échantillon suite à un pulse laser et transmis au TOF par un potentiel d’accélération appliqué entre l’échantillon et une contre électrode. Les ions générés par la désorption laser seront extraits et accéléré par le potentiel appliqué vers le TOF. Les ions

+ - Laser Détecteur m/z 1 > m/z 2 > m/z 3 + - Laser Détecteur m/z 1 > m/z 2 > m/z 3 A) B)

vont dériver dans un tube sans champ possédant une longueur d’environ 1 à 2 m avant d’atteindre le détecteur. Le pourcentage de transmission d’un TOF frôle le 90% puisque les pertes d’ions sont presque uniquement dues aux collisions avec des gaz résiduels ou à une mauvaise focalisation de la source d’ionisation. Le nombre de grilles de voltages traversés et le type de détecteur utilisé seront également à considérer pour évaluer le pourcentage de transmission du TOF. Les ions métastables subissant des décompositions et des bris moléculaires durant le temps de vol seront aussi détectés sans diminuer pour autant le signal obtenu. En effet, les fragments générés pendant le temps de vol conserveront leur énergie cinétique initiale et atteindront le détecteur au même temps de vol que les ions précurseurs intacts. Ainsi, les fragments ioniques et neutres génèrent une réponse au détecteur, faisant du TOF en mode linéaire un analyseur de masse idéal pour l’analyse de molécules fragiles ou de grand poids moléculaire.

Un autre mode d’analyse fréquemment utilisé en MALDI-TOF est celui impliquant un réflectron144_{, qui consiste en une série d’électrodes situées à l’extrémité du tube à temps de vol}

(Figure 1.13 B). L’application d’un potentiel sur ces électrodes générera un champ électrique répulsif directement après la zone sans champ. Le potentiel appliqué à cette série d’électrodes augmentera de façon croissante au fur et à mesure que l’on progresse à l’intérieur du réflectron. Les ions pénétreront donc dans le réflectron jusqu’à ce que leur énergie cinétique soit nulle et seront ensuite repoussés vers l’extérieur de celui-ci vers un détecteur situé au milieu du TOF (Figure 1.13 B). Cette série d’électrodes permettra ainsi de focaliser des ions d’un même m/z, mais possédant des énergies cinétiques différentes en leur faisant atteindre le détecteur avec un plus petit écart de temps de vol. En effet, pour un m/z donné, certains ions auront une plus grande énergie cinétique et iront plus loin dans le réflectron, alors que ceux possédant une plus petite énergie cinétique pénétreront moins loin dans celui-ci. Le réflectron permet ainsi de corriger les différences dans les temps de vol obtenu pour des ions d’un même m/z, d’améliorer la résolution du TOF ainsi que la précision sur la mesure de masse 145146_{. La capacité du réflectron à compenser les différences en}

énergie cinétique initiale en fait un mode d’opération de choix, en particulier pour obtenir une grande résolution permettant par exemple d’observer le patron isotopique d’une molécule.