Browse > Article
http://dx.doi.org/10.5478/MSL.2017.8.4.79

Basics of Ion Mobility Mass Spectrometry  

Lee, Jong Wha (Center for Analytical Chemistry, Division of Chemical and Medical Metrology, Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS))
Publication Information
Mass Spectrometry Letters / v.8, no.4, 2017 , pp. 79-89 More about this Journal
Abstract
Ion mobility mass spectrometry (IM-MS) combines the advantages of ion mobility spectrometry (IMS) and MS for effective gas-phase ion analysis. Separation of ions based on their mobilities prior to MS can be performed without a great loss in other analytical figures of merit, and the extra dimension of analysis offered by IM can be beneficial for isomer and complex sample analyses. In this review, basic principles of IMS and IM-MS are described in addition to an introduction to various IMS techniques and commercial IM-MS instruments. The nature of collision cross-section (${\Omega}_D$), an important parameter determining the transport properties of ions in IMS, is also explained in detail.
Keywords
ion mobility spectrometry; ion mobility mass spectrometry; collision cross-section;
Citations & Related Records
Times Cited By KSCI : 1  (Citation Analysis)
연도 인용수 순위
1 Kim, H. I.; Kim, H.; Pang, E. S.; Ryu, E. K.; Beegle, L. W.; Loo, J. A.; Goddard, W. A.; Kanik, I. Anal. Chem. 2009, 81, 8289.   DOI
2 Campuzano, I.; Bush, M. F.; Robinson, C. V.; Beaumont, C.; Richardson, K.; Kim, H.; Kim, H. I. Anal. Chem. 2012, 84, 1026.   DOI
3 Siu, C. -K.; Guo, Y.; Saminathan, I. S.; Hopkinson, A. C.; Siu, K. W. M. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 1204.   DOI
4 Lee, J. W.; Davidson, K. L.; Bush, M. F.; Kim, H. I. Analyst 2017, 142, 4289.   DOI
5 Lapthorn, C.; Pullen, F. S.; Chowdhry, B. Z.; Wright, P.; Perkins, G. L.; Heredia, Y. Analyst 2015, 140, 6814.   DOI
6 Lee, J. W.; Lee, H. H. L.; Davidson, K. L.; Bush, M. F.; Kim, H. I. manuscript in preparation.
7 Thalassinos, K.; Slade, S. E.; Jennings, K. R.; Scrivens, J. H.; Giles, K.; Wildgoose, J.; Hoyes, J.; Bateman, R. H.; Bowers, M. T. Int. J. Mass Spectrom. 2004, 236, 55.   DOI
8 Shvartsburg, A. A.; Smith, R. D. Anal. Chem. 2008, 80, 9689.   DOI
9 Giles, K.; Wildgoose, J. L.; Langridge, D. J.; Campuzano, I. Int. J. Mass Spectrom. 2010, 298, 10.   DOI
10 Bush, M. F.; Campuzano, I. D. G.; Robinson, C. V. Anal. Chem. 2012, 84, 7124.   DOI
11 Thalassinos, K.; Grabenauer, M.; Slade, S. E.; Hilton, G. R.; Bowers, M. T.; Scrivens, J. H. Anal. Chem. 2009, 81, 248.   DOI
12 Mortensen, D. N.; Susa, A. C.; Williams, E. R. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2017, 28, 1282.   DOI
13 Fernandez-Lima, F.; Kaplan, D. A.; Suetering, J.; Park, M. A. Int. J. Ion Mobil. Spectrom. 2011, 14, 93.   DOI
14 Silveira, J. A.; Ridgeway, M. E.; Park, M. A. Anal. Chem. 2014, 86, 5624.   DOI
15 Hernandez, D. R.; DeBord, J. D.; Ridgeway, M. E.; Kaplan, D. A.; Park, M. A.; Fernandez-Lima, F. Analyst 2014, 139, 1913.   DOI
16 Swearingen, K. E.; Moritz, R. L. Expert Rev. Proteomics 2012, 9, 505.   DOI
17 Schneider, B. B.; Nazarov, E. G.; Londry, F.; Vouros, P.; Covey, T. R. Mass Spectrom. Rev. 2016, 35, 687.   DOI
18 Sinatra, F. L.; Wu, T.; Manolakos, S.; Wang, J.; Evans-Nguyen, T. G. Anal. Chem. 2015, 87, 1685.   DOI
19 May, J. C.; McLean, J. A. Anal. Chem. 2015, 87, 1422.   DOI
20 Dodds, J. N.; May, J. C.; McLean, J. A. Anal. Chem. 2017, 89, 12176.   DOI
21 Lee, J. W.; Park, M. H.; Ju, J. T.; Choi, Y. S.; Hwang, S. M.; Jung, D. J.; Kim, H. I. Mass Spectrom. Lett. 2016, 7, 16.   DOI
22 Hoaglund, C. S.; Valentine, S. J.; Sporleder, C. R.; Reilly, J. P.; Clemmer, D. E. Anal. Chem. 1998, 70, 2236.   DOI
23 Ibrahim, Y. M.; Garimella, S. V. B.; Prost, S. A.; Wojcik, R.; Norheim, R. V.; Baker, E. S.; Rusyn, I.; Smith, R. D. Anal. Chem. 2016, 88, 12152.   DOI
24 Keelor, J. D.; Zambrzycki, S.; Li, A.; Clowers, B. H.; Fernandez, F. M. Anal. Chem. 2017, 89, 11301.   DOI
25 Hoaglund-Hyzer, C. S.; Lee, Y. J.; Counterman, A. E.; Clemmer, D. E. Anal. Chem. 2002, 74, 992.   DOI
26 Fernandez-Lima, F. A.; Becker, C.; Gillig, K. J.; Russell, W. K.; Tichy, S. E.; Russell, D. H. Anal. Chem. 2009, 81, 618.   DOI
27 Kelly, R. T.; Tolmachev, A. V.; Page, J. S.; Tang, K.; Smith, R. D. Mass Spectrom. Rev. 2010, 29, 294.
28 Tang, K.; Shvartsburg, A. A.; Lee, H. -N.; Prior, D. C.; Buschbach, M. A.; Li, F.; Tolmachev, A. V.; Anderson, G. A.; Smith, R. D. Anal. Chem. 2005, 77, 3330.   DOI
29 Ibrahim, Y. M.; Baker, E. S.; Danielson, W. F.; Norheim, R. V.; Prior, D. C.; Anderson, G. A.; Belov, M. E.; Smith, R. D. Int. J. Mass Spectrom. 2015, 377, 655.   DOI
30 Baker, E. S.; Clowers, B. H.; Li, F.; Tang, K.; Tolmachev, A. V.; Prior, D. C.; Belov, M. E.; Smith, R. D. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2007, 18, 1176.   DOI
31 Ibrahim, Y.; Tang, K.; Tolmachev, A. V.; Shvartsburg, A. A.; Smith, R. D. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2006, 17, 1299.   DOI
32 Morsa, D.; Gabelica, V.; De Pauw, E. Anal. Chem. 2011, 83, 5775.   DOI
33 Merenbloom, S. I.; Flick, T. G.; Williams, E. R. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2012, 23, 553.   DOI
34 Ridgeway, M. E.; Silveira, J. A.; Meier, J. E.; Park, M. A. Analyst 2015, 140, 6964.   DOI
35 Jeanne, K.; Fouque, D.; Garabedian, A.; Porter, J.; Baird, M.; Pang, X.; Williams, T. D.; Li, L.; Shvartsburg, A.; Fernandez-lima, F. Anal. Chem. 2017, 89, 11787.   DOI
36 Fernandez-Lima, F. A.; Kaplan, D. A.; Park, M. A. Rev. Sci. Instrum. 2011, 82, 126106.   DOI
37 Liu, F. C.; Kirk, S. R.; Bleiholder, C. Analyst 2016, 141, 3722.   DOI
38 Meier, F.; Beck, S.; Grassl, N.; Lubeck, M.; Park, M. A.; Raether, O.; Mann, M. J. Proteome Res. 2015, 14, 5378.   DOI
39 Glaskin, R. S.; Ewing, M. A.; Clemmer, D. E. Anal. Chem. 2013, 85, 7003.   DOI
40 Merenbloom, S. I.; Glaskin, R. S.; Henson, Z. B.; Clemmer, D. E. Anal. Chem. 2009, 81, 1482.   DOI
41 Deng, L.; Ibrahim, Y. M.; Hamid, A. M.; Garimella, S. V. B.; Webb, I. K.; Zheng, X.; Prost, S. A.; Sandoval, J. A.; Norheim, R. V.; Anderson, G. A.; Tolmachev, A. V.; Baker, E. S.; Smith, R. D. Anal. Chem. 2016, 88, 8957.   DOI
42 Deng, L.; Webb, I. K.; Garimella, S. V. B.; Hamid, A. M.; Zheng, X.; Norheim, R. V.; Prost, S. A.; Anderson, G. A.; Sandoval, J. A.; Baker, E. S.; Ibrahim, Y. M.; Smith, R. D. Anal. Chem. 2017, 89, 4628.   DOI
43 Giles, K.; Ujma, J.; Wildgoose, J. L.; Green, M. R.; Richardson, K.; Langridge, D. J.; Tomczyk, N. 65th Annual American Society for Mass Spectrometry Conference, Indianapolis, IN, June 4-8, 2017, www.waters.com/posters (accessed November 2017).
44 Lapthorn, C.; Pullen, F.; Chowdhry, B. Z. Mass Spectrom. Rev. 2013, 32, 43.   DOI
45 Gray, C. J.; Thomas, B.; Upton, R.; Migas, L. G.; Eyers, C. E.; Barran, P. E.; Flitsch, S. L. BBA-GEN Subjects 2016, 1860, 1688.   DOI
46 Zheng, X.; Aly, N. A.; Zhou, Y.; Dupuis, K. T.; Bilbao, A.; Paurus, Vanessa L.; Orton, D. J.; Wilson, R.; Payne, S. H.; Smith, R. D.; Baker, E. S. Chem. Sci. 2017, 8, 7724.   DOI
47 Hines, K. M.; Ross, D. H.; Davidson, K. L.; Bush, M. F.; Xu, L. Anal. Chem. 2017, 89, 9023.   DOI
48 Morsa, D.; Defize, T.; Dehareng, D.; Jerome, C.; De Pauw, E. Anal. Chem. 2014, 86, 9693.   DOI
49 Kim, K.; Lee, J. W.; Chang, T.; Kim, H. I. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2014, 25, 1771.   DOI
50 Lanucara, F.; Holman, S. W.; Gray, C. J.; Eyers, C. E. Nat. Chem. 2014, 6, 281.   DOI
51 Bush, M. F.; Hall, Z.; Giles, K.; Hoyes, J.; Robinson, C. V.; Ruotolo, B. T. Anal. Chem. 2010, 82, 9557.   DOI
52 Ruotolo, B. T.; Benesch, J. L. P.; Sandercock, A. M.; Hyung, S. -J.; Robinson, C. V. Nat. Protoc. 2008, 3, 1139.   DOI
53 Paglia, G.; Astarita, G. Nat. Protoc. 2017, 12, 797.   DOI
54 Heck, A. J. R. Nat. Methods 2008, 5, 927.   DOI
55 Kurulugama, R. T.; Darland, E.; Kuhlmann, F.; Stafford, G.; Fjeldsted, J. Analyst 2015, 140, 6834.   DOI
56 May, J. C.; Goodwin, C. R.; Lareau, N. M.; Leaptrot, K. L.; Morris, C. B.; Kurulugama, R. T.; Mordehai, A.; Klein, C.; Barry, W.; Darland, E.; Overney, G.; Imatani, K.; Stafford, G. C.; Fjeldsted, J. C.; McLean, J. A. Anal. Chem. 2014, 86, 2107.   DOI
57 Giles, K.; Pringle, S. D.; Worthington, K. R.; Little, D.; Wildgoose, J. L.; Bateman, R. H. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2004, 18, 2401.   DOI
58 Silveira, J. A.; Ridgeway, M. E.; Laukien, F. H.; Mann, M.; Park, M. A. Int. J. Mass Spectrom. 2017, 413, 168.   DOI
59 Giles, K.; Williams, J. P.; Campuzano, I. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2011, 25, 1559.   DOI
60 Groessl, M.; Graf, S.; Knochenmuss, R. Analyst 2015, 140, 6904.   DOI
61 Michelmann, K.; Silveira, J. A.; Ridgeway, M. E.; Park, M. A. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2015, 26, 14.   DOI
62 Silveira, J. A.; Michelmann, K.; Ridgeway, M. E.; Park, M. A. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2016, 27, 585.   DOI
63 Cottingham, K. Anal. Chem. 2003, 75, 435 A.   DOI
64 Armenta, S.; Alcala, M.; Blanco, M. Anal. Chim. Acta 2011, 703, 114.   DOI
65 Cumeras, R.; Figueras, E.; Davis, C. E.; Baumbach, J. I.; Gracia, I. Analyst 2015, 140, 1376.   DOI
66 Mason, E. A.; McDaniel, E. W. Transport Properties of Ions in Gases, Wiley: New York, 1988.
67 Revercomb, H. E.; Mason, E. A. Anal. Chem. 1975, 47, 970.   DOI
68 Kaur-Atwal, G.; O'Connor, G.; Aksenov, A. A.; Bocos-Bintintan, V.; Paul Thomas, C. L.; Creaser, C. S. Int. J. Ion Mobil. Spectrom. 2009, 12, 1.   DOI
69 Siems, W. F.; Wu, C.; Tarver, E. E.; Hill, H. H., Jr.; Larsen, P. R.; McMinn, D. G. Anal. Chem. 1994, 66, 4195.   DOI
70 May, J. C.; Dodds, J. N.; Kurulugama, R. T.; Stafford, G. C.; Fjeldsted, J. C.; McLean, J. A. Analyst 2015, 140, 6824.   DOI
71 Fernandez-Maestre, R. Int. J. Mass Spectrom. 2017, 421, 8.   DOI
72 Bleiholder, C. Analyst 2015, 140, 6804.   DOI
73 Mason, E. A.; Schamp, H. W. Ann. Phys. 1958, 4, 233.   DOI
74 Siems, W. F.; Viehland, L. A.; Hill, H. H. Anal. Chem. 2012, 84, 9782.   DOI
75 Wyttenbach, T.; Bleiholder, C.; Bowers, M. T. Anal. Chem. 2013, 85, 2191.   DOI
76 Stow, S. M.; Causon, T. J.; Zheng, X.; Kurulugama, R. T.; Mairinger, T.; May, J. C.; Rennie, E. E.; Baker, E. S.; Smith, R. D.; McLean, J. A.; Hann, S.; Fjeldsted, J. C. Anal. Chem. 2017, 89, 9048.   DOI
77 May, J. C.; Morris, C. B.; McLean, J. A. Anal. Chem. 2017, 89, 1032.   DOI
78 Lalli, P. M.; Corilo, Y. E.; Fasciotti, M.; Riccio, M. F.; de Sa, G. F.; Daroda, R. J.; Souza, G. H. M. F.; McCullagh, M.; Bartberger, M. D.; Eberlin, M. N.; Campuzano, I. D. G. J. Mass Spectrom. 2013, 48, 989.   DOI
79 Davidson, K. L.; Bush, M. F. Anal. Chem. 2017, 89, 2017.   DOI
80 Dwivedi, P.; Wu, C.; Matz, L. M.; Clowers, B. H.; Siems, W. F.; Hill, H. H. Anal. Chem. 2006, 78, 8200.   DOI
81 Ujma, J.; Giles, K.; Morris, M.; Barran, P. E. Anal. Chem. 2016, 88, 9469.   DOI
82 Wyttenbach, T.; Helden, G. V.; Batka, J. J.; Carlat, D.; Bowers, M. T. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 1997, 8, 275.   DOI
83 Mesleh, M. F.; Hunter, J. M.; Shvartsburg, A. A.; Schatz, G. C.; Jarrold, M. F. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16082.   DOI
84 Young, M. N.; Bleiholder, C. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2017, 28, 619.   DOI
85 Laszlo, K. J.; Bush, M. F., J. Phys. Chem. A 2017, 121, 7768.   DOI
86 Bleiholder, C.; Johnson, N. R.; Contreras, S.; Wyttenbach, T.; Bowers, M. T. Anal. Chem. 2015, 87, 7196.   DOI
87 Kim, H. I.; Johnson, P. V.; Beegle, L. W.; Beauchamp, J. L.; Kanik, I. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7888.   DOI
88 Eiceman, G. A.; Nazarov, E. G.; Stone, J. A. Anal. Chim. Acta 2003, 493, 185.   DOI
89 Shvartsburg, A. A.; Schatz, G. C.; Jarrold, M. F. J. Chem. Phys. 1998, 108, 2416.   DOI
90 von Helden, G.; Hsu, M. T.; Gotts, N.; Bowers, M. T. J. Phys. Chem. 1993, 97, 8182.   DOI
91 Boschmans, J.; Jacobs, S.; Williams, J. P.; Palmer, M.; Richardson, K.; Giles, K.; Lapthorn, C.; Herrebout, W. A.; Lemiere, F.; Sobott, F. Analyst 2016, 141, 4044.   DOI
92 Seo, J.; Warnke, S.; Gewinner, S.; Schollkopf, W.; Bowers, M. T.; Pagel, K.; von Helden, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 25474.   DOI
93 Siems, W. F.; Viehland, L. A.; Hill, H. H. Analyst 2016, 141, 6396.   DOI
94 Fernandez-Maestre, R.; Harden, C. S.; Ewing, R. G.; Crawford, C. L.; Hill, H. H. Analyst 2010, 135, 1433.   DOI
95 Paglia, G.; Angel, P.; Williams, J. P.; Richardson, K.; Olivos, H. J.; Thompson, J. W.; Menikarachchi, L.; Lai, S.; Walsh, C.; Moseley, A.; Plumb, R. S.; Grant, D. F.; Palsson, B. O.; Langridge, J.; Geromanos, S.; Astarita, G. Anal. Chem. 2015, 87, 1137.   DOI
96 Paglia, G.; Williams, J. P.; Menikarachchi, L.; Thompson, J. W.; Tyldesley-Worster, R.; Halldorsson, S.; Rolfsson, O.; Moseley, A.; Grant, D.; Langridge, J.; Palsson, B. O.; Astarita, G. Anal. Chem. 2014, 86, 3985.   DOI
97 Shvartsburg, A. A.; Clemmer, D. E.; Smith, R. D. Anal. Chem. 2010, 82, 8047.   DOI
98 Marchand, A.; Livet, S.; Rosu, F.; Gabelica, V. Anal. Chem. 2017, 89, 12674.   DOI
99 Pringle, S. D.; Giles, K.; Wildgoose, J. L.; Williams, J. P.; Slade, S. E.; Thalassinos, K.; Bateman, R. H.; Bowers, M. T.; Scrivens, J. H. Int. J. Mass Spectrom. 2007, 261, 1.   DOI
100 Kirk, A. T.; Raddatz, C. -R.; Zimmermann, S. Anal. Chem. 2017, 89, 1509.   DOI
101 D'Atri, V.; Porrini, M.; Rosu, F.; Gabelica, V. J. Mass Spectrom. 2015, 50, 711.   DOI
102 Lee, J. W.; Kim, H. I. Analyst 2015, 140, 661.   DOI
103 Shvartsburg, A. A.; Jarrold, M. F. Chem. Phys. Lett. 1996, 261, 86.   DOI
104 Alexeev, Y.; Fedorov, D. G.; Shvartsburg, A. A. J. Phys. Chem. A 2014, 118, 6763.   DOI
105 Shvartsburg, A. A.; Liu, B.; Jarrold, M. F.; Ho, K. -M. J. Chem. Phys. 2000, 112, 4517.   DOI
106 Anderson, S. E.; Bleiholder, C.; Brocker, E. R.; Stang, P. J.; Bowers, M. T. Int. J. Mass Spectrom. 2012, 330-332, 78.   DOI
107 Bleiholder, C.; Contreras, S.; Bowers, M. T. Int. J. Mass Spectrom. 2013, 354-355, 275.   DOI
108 Bleiholder, C.; Contreras, S.; Do, T. D.; Bowers, M. T. Int. J. Mass Spectrom. 2013, 345-347, 89.   DOI
109 Bleiholder, C.; Wyttenbach, T.; Bowers, M. T. Int. J. Mass Spectrom. 2011, 308, 1.   DOI
110 Kim, H.; Kim, H. I.; Johnson, P. V.; Beegle, L. W.; Beauchamp, J. L.; Goddard, W. A.; Kanik, I. Anal. Chem. 2008, 80, 1928.   DOI