Il primo spettrometro di massa a tempo di volo (TOF, Time-of-Flight) è stato proposto nel 1946 e da allora il design è stato perfezionato e ripetuto. Con un intervallo di massa illimitato visibile in ogni spettro e un’elevata velocità di generazione spettrale sono stati immediatamente chiari i vantaggi della spettrometria di massa TOF. Sebbene siano migliorati gli strumenti, alla fine hanno incontrato limitazioni fisiche che ne hanno limitato il potere di risoluzione. Bisognava lavorare di più.
Nel 1973, gli analizzatori TOF fecero un enorme passo avanti con l’introduzione del riflettore, uno specchio ionico elettrostatico. I riflettori fornivano la messa a fuoco tempo-energia e miglioravano il potere di risoluzione da diverse centinaia a diverse migliaia o più. Per aumentare il potere di risoluzione oltre 15.000, però, l’altezza dei tubi di volo dell’analizzatore doveva aumentare significativamente.
La successiva iterazione importante nella risoluzione TOF è arrivata con i riflettori multiriflettenti. Gli specchi ionici possono far rimbalzare gli ioni una, due o tre volte attraverso griglie che definiscono i campi elettrici prima che arrivino al rivelatore, aumentando significativamente il tempo di volo. Tuttavia queste griglie causano anche perdite significative di ioni, limitando l’utilità di troppe riflessioni.
Nel 1989 è stato proposto uno specchio elettrostatico planare senza griglia. Senza le griglie è stata ridotta al minimo la perdita di ioni dai riflessi. Sfortunatamente questo progetto non è stato in grado di mitigare la divergenza delle traiettorie ioniche nella direzione Z e c’era ancora una significativa perdita di ioni, con conseguente mancanza di miglioramenti pratici rispetto ai precedenti progetti di riflettore.
Nel 2011 gli ingegneri LECO hanno preso quello specchio elettrostatico planare senza griglia e hanno inserito una serie di lenti elettrostatiche di messa a fuoco Einzel. Ciò ha consentito la messa a fuoco sia nella direzione Y sia nella direzione Z, riducendo al minimo le perdite di ioni. Con questo design Folded Flight Path (FFP®) il potere di risoluzione per la spettrometria di massa TOF ha fatto un enorme balzo in avanti, raggiungendo facilmente 25.000 in un ingombro ragionevole dello strumento. Un’ulteriore riflessione all’interno dell’FFP può inviare gli ioni attraverso la disposizione in un altro passaggio, raddoppiando il potere di risoluzione a 50.000.
