A espectrometria de massas por transformada de Fourier e ressonância ciclotrônica de íons (FT-ICR) consiste em uma técnica que obtém espectros de massa por meio da detecção da frequência ciclotrônica dos íons quando submetidos a um campo magnético perpendicular à sua movimentação. Esse tipo de espectrômetro, assim como o ion trap, permite isolar íons de razão massa/carga (m/z) específica e submetê-los a reação com neutros introduzidos no equipamento. O espectrômetro FT-ICR, todavia, tem uma precisão muito maior que o ion trap, apesar de ser mais caro devido a necessidade do campo magnético.
No sistema FT-ICR, a cela na qual os íons são manipulados e detectados fica imersa em um campo magnético homogêneo. Há diversos modelos e formatos de celas, mas, a título de exemplo, é mostrada aqui uma cúbica.
As 6 placas metálicas constituem 3 pares de eletrodos – aprisionamento (trap), excitação e detecção. O vetor campo magnético (B ?) está na direção z e, dessa forma, estabelecem-se trajetórias circulares no plano xy (movimento ciclotrônico) devido às velocidades dos íons nesse plano. Igualando-se a força magnética à força centrípeta, obtém-se que a frequência dos íons é inversamente proporcional à razão m/z.
Para obter as frequências e, portanto, a m/z dos íons, cada par de eletrodos tem sua função.
• Placas de aprisionamento: mantêm os íons dentro da cela uma vez que, nelas, se estabelece um potencial de mesma polaridade das espécies, restringindo velocidades no eixo z, no qual o campo magnético não tem influência. • Placas de excitação: ao introduzirem uma radiofrequência sintonizada no intervalo de frequências dos íons, fazem com que estes descrevam, em fase, órbitas maiores. • Placas de detecção: como a aproximação dos íons da placa de detecção gera um acúmulo de carga e, por conseguinte, induz uma corrente elétrica, dependente do tempo, é possível obter o sinal apresentado na Figura 1b, que é devido às frequências ciclotrônicas de todos os diferentes íons no sistema.
De forma a separar a contribuição de todas as frequências para o sinal transiente, usa-se a transformada de Fourier.
Por meio dessa técnica é possível, também, isolar espécies iônicas de determinada m/z na cela para, por exemplo, fazê-las reagir com moléculas neutras de algum gás (em espectrometria de massa, chamada apenas de neutro). Para fazê-lo, todas as outras espécies são ejetadas da cela por meio de uma radiofrequência proporcionada pelas placas de excitação. Se o campo elétrico tiver uma frequência ressonante com o movimento de um íon de certa m/z e for aplicado por um intervalo de tempo suficiente, consegue-se excitar tal espécie para órbitas cada vez maiores até que colida com alguma das placas e deixe de ser detectada.
Dessa forma, em um estudo de reatividade de íons em fase gasosa, a sequência de evento geralmente utilizada é esta abaixo:
1. “Quench” – pulso de limpeza, em que todos os íons são expulsos da cela por meio da aplicação de potenciais contrários nas placas trap; 2. Formação de íons – aplica-se uma tensão pulsada num filamento, o que ocasiona a emissão de elétrons, que ionizam as espécies neutras que são constantemente injetadas na cela; 3. Ejeção de elétrons – se os íons de interesse são negativos, elétrons podem ficar aprisionados, também, na cela, o que acarreta diversos percalços no experimento; esse pulso, que consiste num pulso de radiofrequência nas placas de aprisionamento, permite ejetar os elétrons da cela; 4. Ejeção de íons – isolam-se os íons de interesse para a reação ejetando-se as outras espécies por meio de radiofrequência; 5. Retardo de reação – aguarda-se um determinado tempo para a ocorrência de reações; 6. Excitação – excita-se os íons para órbitas maiores, fazendo-os se movimentar em fase; 7. Detecção – as placas de detecção medem a corrente induzida em função do tempo, permitindo a identificação das espécies de forma simultânea.