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RÉSUMÉ
La spectrométrie de masse est une technique analytique extrêmement importante pour l'identification de molécules, ceci par la mesure du rapport masse sur charge (m/z) de l'espèce ionisée ou de ses fragments. Le couplage avec un laser apporte une dimension nouvelle à la spectrométrie de masse. En effet, grâce au contrôle de l'excitation de l'ion via l'énergie de la lumière utilisée, la nature et la position des chromophores, la durée temporelle de l'impulsion lumineuse et sa puissance, cette technique d’excitation ouvre la voie vers un contrôle de la fragmentation des ions, une fragmentation sélective d'un isomère donné, la mesure du spectre d'absorption optique d'ions isolés... Ainsi, au-delà de l'analyse structurelle, le couplage spectroscopie optique-spectrométrie de masse permet l'étude conformationnelle et dynamique de biomolécules isolées ou dans un environnement contrôlé.
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INTRODUCTION
La spectrométrie de masse est une technique analytique extrêmement importante pour l'identification de molécules, ceci par la mesure du rapport masse sur charge (m/z) de l'espèce ionisée ou de ses fragments. La spectroscopie UV-visible permet de sonder les propriétés électroniques et structurelles d'une molécule ou d'un ion. Ces deux approches peuvent être couplées dans des expériences de photodissociation et de photodétachement d'électron sur des biomolécules piégées.
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2. Couplage laser - spectrométrie de masse
2.1 Dispositif expérimental
Le dispositif expérimental permettant de réaliser de la photodissociation est montré sur les figures et . Il est constitué d'un spectromètre de masse commercial (LCQ DUO MSN, Thermo-Fisher, figure ) couplé à un faisceau laser balayable en longueur d'onde. Les ions issus d'une source electrospray sont guidés par deux octopôles et injectés dans un piège constitué de trois électrodes : deux électrodes chapeaux et une électrode centrale anneau. Le laser utilisé pour la photodissociation est un oscillateur paramétrique optique (Panther OPO pompé par un laser Powerlite 8000 Continuum).
La plage de balayage du laser OPO peut varier de 215 nm à plus de 2000 nm (figure b). Ce laser est cadencé à 20 Hz et délivre des impulsions nanosecondes dont l'énergie varie de quelques millijoules pour le domaine UV à quelques dizaines de millijoule pour le domaine visible et proche IR.
OPO : oscillateur paramétrique optique
Les modifications suivantes ont été réalisées sur le spectromètre de masse. Un hublot en quartz pour une injection du laser dans la chambre du piège sous vide secondaire a été aménagé. L'électrode centrale anneau du piège quadripolaire a été percée de part en part pour l'injection du laser au cœur du piège (figure c). Pour conserver les conditions de pression optimale dans le piège, l'étanchéité a été maintenue en disposant, d'un côté une fenêtre de saphir et de l'autre une lentille et un connecteur de fibre optique. Notons que les modifications apportées au spectromètre de masse n'ont en rien altéré ses spécifications. Un laser hélium-néon injecté par fibre optique permet un alignement simple et reproductible du laser OPO.
Enfin, un obturateur électromécanique synchronisé avec l'électronique du piège, permet d'injecter le laser durant la période de stockage des ions. Cette approche expérimentale innovante, permet une injection laser simple et reproductible dans un piège quadripolaire.
Brevet : Device and mass analysis of molécules using UV or visible laser beam photodissociation. P. Dugourd, R. Antoine, M. Broyer and F. O. Talbot, International patent WO 2006/064132 A064131 (2006).
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