Réflectron

Un réflectron aussi nommé miroir électrostatique est un système utilisé en optique des particules chargées qui met en œuvre un champ électrique statique pour inverser la direction des trajectoires des particules chargées.



Catégories :

Optique des particules chargées - Électronique - Spectrométrie de masse

Page(s) en rapport avec ce sujet :

  • Le rôle du réflectron est d'augmenter la longueur de vol des ions sans affecter la dispersion en temps d'un paquet d'ions de même m/q ce qui se traduit par... (source : inac.cea)
  • Les ions sont accélérés avec la même énergie, et leur temps de vol est ... Le mode réflectron est plus résolutif que le mode linéaire mais est limité à des ... (source : cbm.cnrs-orleans)
  • focaliser dans le temps les ions présents dans la source, pour perfectionner.... Les ions font par conséquent demi-tour et sortent du réflectron avec une vitesse... Le détecteur du réflectron est positionné sur le plan de focalisation des ions de même... (source : bio.espci)
Empilement des électrodes d'un réflectron de spectromètre de masse. Chaque électrode est polarisée au potentiel requis pour produire des équipotentielles régulièrement espacées.

Un réflectron aussi nommé miroir électrostatique est un système utilisé en optique des particules chargées qui met en œuvre un champ électrique statique pour inverser la direction des trajectoires des particules chargées. Le réflectron est en particulier utilisé en optique ionique, surtout dans les spectromètres de masse à temps de vol car il autorise des ions pourvus du même rapport de la masse à la charge m/z, mais d'énergie cinétique différente d'arriver sur un détecteur au même instant sous réserve que le détecteur soit correctement positionné au «plan de focalisation en temps». Le réflectron a été découvert par le russe Boris Aleksandrovich Mamyrin   (en) en 1973[1][2].

Principe de la focalisation en temps

Trajectoire d'un ion dans l'analyseur à temps de vol équipé d'un réflectron

.

Le réflectron réalise une focalisation en temps pour des ions de même masse ou plus précisément de même rapport m/z, ce qui les rend spécifiquement intéressant en spectrométrie de masse en temps de vol qui vise à opérer une discrimination en masse par la lecture du temps de vol.

Avant de pénétrer dans le réflectron, les ions ayant été accélérés, en première approche, avec le même champ électrique d'accélération, ils sont tous pourvus approximativement de la même énergie cinétique et donc, leurs vitesses seront inversement proportionnelles à la racine carrée du rapport m/z. La séparation des ions dépendra de la vitesse acquise lors de la phase d'accélération. Les ions de rapport m/z plus petit parviendront au détecteur les premiers. En première approche, les ions de même rapport m/z arriveront sur le détecteur au même instant étant donné qu'ils sont émis avec la même énergie d'origine, au même instant ainsi qu'à la même position.
Dans la pratique, les limitations instrumentales font que cette condition n'est jamais totalement réalisée : ainsi deux ions semblables, pourront être pourvus d'une énergie légèrement différente, 'est-à-dire que leurs vitesses respectives ne sont pas semblables et qu'en l'absence de réflectron ils n'arriveraient pas sur le détecteur au même instant, créant ainsi une incertitude en masse, puisque c'est le temps de vol qui est utilisé pour mesurer la masse. Le réflectron sert à compenser la dispersion en énergie des ions. Il ne permet pas de compenser une différence de temps de départ.

Le réflectron produit un champ électrique qui ralentit les ions jusqu'à inverser leurs vitesse. Les ions les plus énergétiques par conséquent plus rapides ont pris de l'avance, mais ils pénètrent plus profondément dans le réflectron, ce qui leur fait perdre du temps avant d'être à nouveau accélérés à une vitesse supérieure. Il existe une position, en aval du réflectron où la pénalité en temps compense précisément l'avantage des ions les plus énergétique. C'est à ce plan de focalisation temporelle des ions de même rapport m/z qu'on place le détecteur.

D'autre part, le réflectron permet d'allonger la distance de vol sans pour tout autant augmenter la taille de l'analyseur : les ions mettent plus de temps pour atteindre le détecteur, et diminuent aussi leur dispersion en temps, la résolution s'en trouve par conséquent largement perfectionnée.

Réflectron simple et réflectron à double zone

Schéma d'un réflectron simple.
Schéma d'un réflectron à double zone.


Un réflectron simple consiste en une seule zone où est produit un champ électrique linéaire ou non linéaire à un seul étage se compose d'une seule zone is composed of a single electric field region.

Un réflectron à double zone comprend deux régions. Dans la première région, le champ électrique est sensiblement plus grand que dans la seconde, ce qui sert à diminuer les aberrations temporelles du second ordre. [3]



Réflectron courbe et réflectron quadratique

Dans un réflectron courbe le champ retardateur est non-linéaire et les tensions appliquées sur les électrodes normalement équipées d'une grille suivent la relation R2 = V2 + x2, où x est la distance comparé à l'entrée du réflectron, V est la tension de l'électrode reconnue et R est une constante. [4][5]

Dans un réflectron quadratique, le champ électrique fluctue comme le carré de la distance comparé à l'entrée du réflectron pour que l'énergie cinétique soit compensée au-delà du premier ordre. [6]

Applications


Notes et références

  1. * Mamyrin, B. A. ; Karatæv, V. I. ; Shmikk, D. V. ; Zagulin, V. A. The mass-reflectron, a new nonmagnetic time-of-flight mass spectrometer with high resolution, Sov. Phys. JETP, 1973, 37, 45.
  2. Boris Mamyrin Time-of-flight mass spectrometry (concepts, achievements, and prospects) , International Journal of Mass Spectrometry 22 mars 2001, Vol. 206-3, p. 251–266, doi= 10.1016/S1387-3806 (00) 00392-4
  3. Tzyy-Ing Wang, Design parameters of dual-stage ion reflectrons, Review of Scientific Instruments, 1994, Vol. 65, p. 1585, doi = 10.1063/1.1144896
  4. Timothy J. Cornish, A curved-field reflectron for improved energy focusing of product ions in time-of-flight mass spectrometry, Rapid Communications in Mass Spectrometry, 1993 Vol. 7, p. 1037, doi = 10.1002/rcm. 1290071114
  5. R. Cotter, The curved-field reflectron : PSD and CID without scanning, stepping or lifting, International Journal of Mass Spectrometry, 2005, Vol. 240, p. 169, doi = 10.1016/j. ijms. 2004.09.022
  6. J. Flensburg, Applications and performance of a MALDI-ToF mass spectrometer with quadratic field reflectron technology, Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 2004, Vol. 60, p. 319, doi = 10.1016/j. jbbm. 2004.01.010

Bibliographie

Recherche sur Amazon (livres) :



Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9flectron.
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.
Accueil Recherche Aller au contenuDébut page
ContactContact ImprimerImprimer liens d'évitement et raccourcis clavierAccessibilité
Aller au menu