CHAPITRE 2 : Mise en phase gazeuse de biomol´ ecules 45
3.3 Pi`ege de Paul
3.3.3 V´erification du fonctionnement du pi`ege par simulation SIMION
Pour interpr´eter les exp´eriences effectu´ees avec le pi`ege, j’ai r´ealis´e des simulations avec
le logiciel SIMION. D’une part, j’ai caract´eris´e la transmission des ions qui entrent dans
le pi`ege en fonction des potentiels appliqu´es sur la plaque continue et les ´electrodes du
pi`ege. D’autre part, j’ai mesur´e les temps de vol `a partir du centre du pi`ege afin de pouvoir
confirmer l’attribution du pic de bradykinine du spectre de la figure 3.45 et de trouver
quelle serait la masse de l’esp`ece li´ee au fragment (y
+8) qui se trouve juste avant le pic
de bradykinine. Le Y du fragment signifie qu’il porte l’extr´emit´e C-terminale et le chiffre
8 traduit que notre fragment comporte 8 acides amin´es parmi les 9 de la mol´ecule de
bradykinine. Notre fragment correspond `a la perte de l’arginine (174 g/mol). Sur la figure
3.46, j’ai repr´esent´e la s´equence d’acide amin´e de la bradykinine ainsi que la s´equence du
fragment y
+8
.
BRADYKININE
ࢅ
ૡ
Figure 3.46 –En haut : S´equence d’acides amin´es de la bradykinine. En bas : s´equence
d’acides amin´es du fragment y
+
8
.
La figure 3.47 repr´esente la g´eom´etrie du TOF de notre dispositif sous SIMION. Il y a une
plaque de potentiel continu, le pi`ege de Paul, une plaque `a la masse, deux Einzel et un
d´etecteur. J’ai donc uniquement remplac´e l’extraction retard´ee pr´esente dans la g´eom´etrie
de la figure 3.12 par un pi`ege de Paul.
END CAP 1
Einzel 2 Einzel 1
Piège de
Paul
Plaque
continue
Masse
Détecteur
END CAP 2
Pour les simulations, j’ai pris des particules qui partent dans toutes les directions de
l’espace. La position initiale des ions se situe entre le milieu de la plaque continue et l’End
cap 1 (voir figure 3.47) puisque c’est `a cet endroit que la d´esorption se produit. Afin d’ˆetre
le plus large possible, l’´energie des particules varie entre 0 et 10 eV. On constate que si
aucun potentiel n’est appliqu´e, les particules partent dans toutes les directions de l’espace
(voir figure 3.48 a)). Dans ce cas, la transmission des ions dans le pi`ege est tr`es faible,
seulement 1 %. En appliquant les mˆemes tensions que celles appliqu´ees pour le spectre
exp´erimental de la figure 3.46, c’est-`a-dire : sur les 2 END CAP un potentiel de 2015 V et
un potentiel oscillant sur l’´electrode centrale du pi`ege un potentiel de 2500 V, on constate
que les ions sont mieux transmis dans le pi`ege. En effet, la transmission est cette fois-ci
de 30 % (voir figure 3.48 b)). Dans ces simulations, je n’ai pas r´ealis´e une ”vrai” s´equence
de pi´egeage, c’est-`a-dire qu’il n’y a pas de gaz tampon, donc les ions ne sont pas pi´eg´es.
L’int´erˆet de ces simulations est d’estimer uniquement quelle serait la transmission des ions
dans le pi`ege.
a)
b)
Figure 3.48 –a) Aucune tension n’est appliqu´ee. b) Avec tensions appliqu´ees : 2015 V sur
les END CAP et 2500 V sur l’´electrode centrale.
Cependant, des ions vont dans le sens contraire du pi`ege (comme je l’ai dit au paragraphe
pr´ec´edent, je fais voler des ions dans toutes les directions de l’espace afin de prendre
tous les cas possibles). En effet, puisqu’aucune tension n’est appliqu´ee sur la plaque de
tension continue des ions vont heurter cette plaque. J’ai donc appliqu´e une tension sur
cette derni`ere. Avec une tension de 2019 V, qui est la valeur appliqu´ee sur la plaque de
tension continue pour l’obtention du spectre de la figure 3.46, on observe que tous les ions
p´en`etrent dans le pi`ege (figure 3.49) avec une transmission de 100 %.
Figure 3.49 –Plaque continue : 2019 V, END CAP 1 et 2 : 2015 V, ´electrode centrale :
2500 V.
Maintenant, puisque la collection des ions dans le pi`ege a ´et´e discut´ee, je vais pr´esenter
des simulations sur les temps de vol des mol´ecules, en partant du centre du pi`ege. Je
ne m’int´eresse pas au processus de pi´egeage des ions, puisque je pars du principe que
les ions qui entrent dans le pi`ege sont tous pi´eg´es en majeure partie. Je fais donc partir
des ions au centre du pi`ege (point source) avec une ´energie cin´etique nulle. En effet,
c’est tout l’int´erˆet du pi`ege, qui r´eduit la dispersion en ´energie inh´erente au processus
de mise en phase gazeuse. Cependant, je simule exactement l’´etape d’extraction qui se
d´eroule une fois que les ions sont pi´eg´es. Tout d’abord, on coupe le potentiel oscillant de
l’´electrode centrale, ensuite l’END CAP 2 (figure 3.47) chute de 400 V (elle passe donc
de 2015 V `a 1615 V) pendant une dur´ee de 4µs. Apr`es que les ions ont ´et´e extraits du
pi`ege, l’END CAP 2 repasse `a 2015 V. Le pic de bradykinine met exp´erimentalement
44 µs pour atteindre le d´etecteur. Le TOF th´eorique de la braydkinine est ´egalement de
Sous SIMION, j’ai trouv´e le mˆeme TOF pour une mol´ecule avec une masse de 888 g/mol.
Cette masse correspond `a la perte de l’arginine de la mol´ecule de bradykinine.
