Орбитрэ́п (англ. Orbitrap) — специальная ионная ловушка, использующая принципиально новую концепцию масс-анализа, реализованную только в 2000-х годах.

Принцип работы

Отличие от других видов ионных ловушек заключается в наличии центрального электрода специальной формы, к которому приложен отрицательный потенциал, а также отсутствие магнитных полей (как в МС с двойной фокусировкой и ионно-циклотронного резонанса) и радиочастот (как в квадруполе или квадрупольных ионных ловушках).

В основе метода применяется симметричное статическое электрическое поле между внешним и внутренним электродами.

Ионы вводятся с относительно высокой скоростью перпендикулярно центральному электроду и начинают осциллировать вокруг него с постоянной траекторией. Частота осциллирования может быть в принципе использования для регулирования отношения массы к заряду циркулирующих ионов. Хотя радиальная и угловая частоты зависят от m/z, гармоническая осцилляция ионов вдоль оси электрода не зависит от этих частот. При изменении напряжения на электроде ионы с конкретным значением m/z выбрасываются из ионной ловушки и детектируются электронным умножителем, либо регистрируется их масс-спектр.

Ионы также осциллируют в направлении оси z подобно ион-циклотронному резонансу. В отличе от последнего для Орбитрэп не нужно детектировать ионы в z направлении.

Соответственно существуют два типа масс-анализа:

а) режим Фурье-преобразования — поток ионов индуцируется по направлению к внешнему электроду (перпендикулярно центральному электроду). Ионы детектируются по наведенному изображению тока на внешних электродах (как в МС ионно-циклотронного резонанса), с помощью Фурье-преобразования выделяются частоты, соответствующие разным m/z, и конвертируются в масс-спектр.

б) режим масс-селективной нестабильности: посредством приложенного напряжения движутся вдоль оси центрального электрода и детектируются только ионы с конкретным отношением массы к заряду

В российском варианте этот метода называется также «Орбитальная ионная ловушка».

История

Теория этого масс-анализатора разработана группой сотрудников СПбГПУ Радиофизического факультета под руководством проф.Юрия Константиновича Голикова, а техническая реализация прибора осуществлена российским физиком Александром Макаровым, работающим в Германии, в Бремене, в компании Thermo Fisher Scientific.

Преимущества метода

• высокое разрешение — до 200 000 (благодаря точности установки и стабильности электрического поля).
• совместимость с непрерывными методами разделения
• Диапазон определяемых масс до 50 000
• Высокая точность : 1-2ppm
• Недеструктивное определение ионов
• Возможность тандемной масс-спектрометрии
• Высокая емкость ионов => больше точность измерения, шире динамичский диапазон и диапазон m/z

Недостатки метода

Приборы с орбитрэп доступны для коммерческого использования с 2005 года.