Công nghệ Short Collision Cell là cải tiến quan trọng trong hệ thống GC-MS/MS Triple Quadrupole, được JEOL tích hợp trong thiết bị JMS-TQ4000GC. Bằng cách rút ngắn buồng va chạm (collision cell) và tối ưu nguyên lý tích lũy, phóng ion theo xung, công nghệ này cho phép tăng đáng kể độ nhạy, tốc độ và độ chọn lọc trong phép đo SRM (Selected Reaction Monitoring).
TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÔNG NGHỆ SHORT COLLISION CELL
Trong lĩnh vực phân tích khối phổ (Mass Spectrometry – MS) yêu cầu về độ nhạy cao, tốc độ phân tích nhanh và độ chọn lọc tốt ngày càng trở nên khắt khe, đặc biệt trong phân tích đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, dioxin, PCB, và các hợp chất hữu cơ vi lượng trong thực phẩm hay môi trường.
Tuy nhiên, các hệ thống Triple Quadrupole truyền thống thường gặp giới hạn giữa 2 yếu tố:
- Khi tăng tốc độ quét (SRM speed) thì độ nhạy giảm.
- Khi muốn tăng độ nhạy thì thời gian phân tích kéo dài.
Công nghệ Short Collision Cell ra đời nhằm khắc phục nghịch lý đó được JEOL tích hợp trong dòng thiết bị JMS-TQ4000GC, đánh dấu bước tiến mới trong kỹ thuật GC-MS/MS tốc độ cao.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ SHORT COLLISION CELL
“Collision cell” là vùng nơi ion tiền chất (precursor ions) va chạm với khí va chạm (collision gas), tạo ra ion sản phẩm (product ions) để phục vụ phân tích MS/MS.
Với thiết kế Short Collision Cell, JMS-TQ4000GC ứng dụng nguyên lý tích tụ (accumulation) và giải phóng tức thời (instantaneous ejection) của các ion:
- Các ion được tích lũy trong thời gian ngắn, tạo điều kiện va chạm hiệu quả, sinh ra nhiều ion sản phẩm.
- Sau đó, toàn bộ ion được phóng ra đồng thời, truyền tới Q3 và detector theo dạng xung ion (ion pulse).
- Detector chỉ ghi nhận tín hiệu ion xung, loại bỏ hoàn toàn nhiễu nền → độ nhạy và độ chọn lọc vượt trội.
Công nghệ nổi bật khác:
- Tứ cực hyperbolic quadrupole lớn đảm bảo độ truyền ion cao, hạn chế ion quenching và tăng hiệu suất truyền ion.
- Hệ thống còn được trang bị deflector giúp loại bỏ các hạt trung hòa gây nhiễu, duy trì chất lượng tín hiệu ổn định lâu dài.
HIỆU QUẢ CÔNG NGHỆ SHORT COLLISION CELL MANG LẠI
- Tăng tốc độ phân tích: giảm thời gian chạy từ 30 phút xuống 10 – 15 phút.
- Tăng độ nhạy: phát hiện tới mức femtogram, gấp nhiều lần so với thế hệ trước.
- Giảm nhiễu nền: chỉ ghi nhận xung ion, loại bỏ tín hiệu ảo.
- Giảm mất ion: tối ưu quá trình chuyển kênh và thời gian tích lũy.
- Tăng độ chọn lọc: phóng ion tức thời, tránh trộn nhiễu từ các ion khác. → Tất cả giúp nâng cao độ chính xác, tái lập và hiệu suất phân tích trong các phép đo GC-MS/MS hiện đại.
ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA CÔNG NGHỆ SHORT COLLISION CELL
Nhờ công nghệ mới, JMS-TQ4000GC có thể hoạt động linh hoạt ở hai chế độ:
- Chế độ High-Speed SRM: tốc độ quét tới 1000 kênh/giây, phù hợp cho phân tích hàng trăm hợp chất trong thời gian ngắn, lý tưởng cho sàng lọc nhanh dư lượng thuốc bảo vệ thực vật hoặc phân tích PCB/dioxin tốc độ cao.
- Chế độ High-Sensitivity SRM: tập trung tối đa ion tích lũy, đạt giới hạn phát hiện ở mức femtogram (10⁻¹⁵ g) lý tưởng cho phân tích định lượng chính xác vi lượng.
Một số ứng dụng tiêu biểu:
- Phân tích 266 – 300 hợp chất thuốc bảo vệ thực vật trong thực phẩm theo quy chuẩn Bộ Y tế Nhật Bản.
- Phân tích PCB và dioxin trong vật liệu và chất thải.
- Phân tích hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) trong nước, thực phẩm và vật liệu.
KẾT LUẬN
Công nghệ Short Collision Cell độc quyền của JEOL đã mở ra hướng đi mới cho phân tích GC-MS/MS hiện đại — vừa nhanh, vừa nhạy, vừa chọn lọc cao.
Nhờ đó, các phòng thí nghiệm kiểm nghiệm, môi trường, dược phẩm và an toàn thực phẩm có thể tăng cao hiệu quả phân tích, đồng thời giảm chi phí và thời gian vận hành.
CÂU HỎI THƯỜNG GẶP
Thay vì ghi nhận dòng ion liên tục, Short Collision Cell tập trung ion thành cụm và phóng ra cùng lúc. Detector chỉ thu tín hiệu đúng thời điểm xung ion đi qua, nên loại bỏ toàn bộ tín hiệu nhiễu bên ngoài, cho kết quả sạch và có tỷ lệ S/N (signal-to-noise) cao hơn nhiều lần, giúp tăng độ nhạy và giảm nhiễu nền.
Trong hệ thống triple quadrupole thông thường, khi chuyển ion từ Q2 sang Q3 có khoảng thời gian chờ (waiting time) làm mất ion.Với JMS-TQ4000GC, quá trình chuyển ion ở Q3 diễn ra đồng thời trong lúc ion đang được tích lũy trong collision cell, nên gần như không có thời gian chết. Điều này giúp tăng hiệu suất phát hiện ion, đặc biệt trong phép đo tốc độ cao.
Chế độ p.d. SRM tự động điều chỉnh thời gian kênh (channel time) dựa theo thời điểm xuất hiện đỉnh sắc ký của từng hợp chất. Nhờ đó, dù phân tích nhiều hợp chất cùng lúc, hệ thống vẫn phân bổ thời gian đo hợp lý, đảm bảo độ nhạy tối ưu cho từng chất mà không phải hy sinh tốc độ.
Có. Ở chế độ high-sensitivity, JMS-TQ4000GC đạt giới hạn phát hiện tới femtogram, rất thích hợp cho phân tích định lượng chính xác vi lượng.
JMS-TQ4000GC sử dụng buồng ion titanium trơ, bơm turbo công suất lớn và thiết kế dễ bảo trì. Việc tháo lắp, vệ sinh buồng ion không cần dụng cụ và không phải xả chân không, giúp giảm thời gian dừng máy và duy trì độ nhạy ổn định trong thời gian dài.
2H INSTRUMENT – ĐỐI TÁC TIN CẬY CUNG CẤP THIẾT BỊ PHÂN TÍCH ĐA LĨNH VỰC TỪ HIỆN TRƯỜNG ĐẾN PHÒNG THÍ NGHIỆM
2H Instrument là đại diện phân phối chính hãng Jeol tại Việt Nam, chuyên cung cấp giải pháp phân tích sắc ký khí và khối phổ trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm, môi trường, nông nghiệp, hóa chất, công nghiệp… Với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, 2H Instrument đảm bảo hỗ trợ khách hàng từ tư vấn ứng dụng, lắp đặt, hiệu chuẩn đến bảo trì định kỳ, mang lại hiệu suất vận hành tối ưu cho mọi phòng thí nghiệm.
Tài liệu tham khảo:
Brochure GC MS/MS JEOL JMS-TQ4000GC
