Mis on massispektromeetria ja kuidas see töötab

Massispektromeetria (MS) on analüütiline laboratoorne meetod proovi komponentide eraldamiseks nende abil mass ja elektrilaeng. MS-is kasutatavat seadet nimetatakse massispektromeetriks. See annab massispektri, mis tähistab segu ühendite massi ja laengu (m / z) suhet.

Massispektromeetri kolm peamist osa on: ioon allikas, massianalüsaator ja detektor.

1. samm: ioniseerimine

Esialgne proov võib olla tahke, vedel või gaasiline. Proov aurustatakse a gaas ja siis ioniseeritakse iooniallika abil, kaotades elektronil tavaliselt katiooni. Isegi liigid, mis tavaliselt moodustavad anioone või ei moodusta tavaliselt ioone, muundatakse katioonideks (nt halogeenid nagu kloor ja väärisgaasid nagu argoon). Ionisatsioonikambrit hoitakse vaakumis, nii et tekkivad ioonid võivad vahendi kaudu edasi liikuda, ilma et nad õhust molekulidesse satuks. Ionisatsioon toimub elektronide abil, mis saadakse metallimähise kuumutamisel, kuni see vabastab elektrone. Need elektronid põrkuvad proovimolekulidega, koputades ära ühe või mitu elektroni. Kuna rohkem kui ühe elektroni eemaldamiseks kulub rohkem energiat, on enamikul ionisatsioonikambris toodetud katioonidel +1 laeng. Positiivselt laetud metallplaat surub prooviioonid masina järgmisesse ossa. (Märkus. Paljud spektromeetrid töötavad nii negatiivse kui ka positiivse iooni režiimis, seega on andmete analüüsimiseks oluline teada sätteid.)

2. samm: kiirendus

Seejärel kiirendatakse massianalüsaatoris ioone potentsiaalse erinevuse kaudu ja fokuseeritud talaks. Kiirenduse eesmärk on anda kõigile liikidele sama kineetiline energia, nagu näiteks võistluse alustamine kõigi samal joonel asuvate jooksjatega.

3. samm: läbipaine

Ioonkiir läbib magnetvälja, mis painutab laetud voolu. Kergemad komponendid või ioonsema laadimisega komponendid kalduvad väljal rohkem kui raskemad või vähem laetud komponendid.

Massianalüsaatoreid on mitut erinevat tüüpi. Lennuaja (TOF) analüsaator kiirendab ioone sama potentsiaalini ja määrab seejärel, kui kaua on vaja, et nad detektorisse jõuaksid. Kui osakesed algavad sama laenguga, sõltub kiirus massist, kõigepealt jõuavad detektorisse kergemad komponendid. Muud tüüpi detektorid ei mõõda mitte ainult seda, kui palju aega osakese detektorini jõudmiseks kulub, kuid kui palju see elektrilise ja / või magnetvälja poolt kõrvale kaldub, andes lisaks õiglasele teabele ka muud teavet mass.

4. samm: tuvastus

Detektor loendab ioonide arvu erineva läbipainde korral. Andmed on graafiku või spektrina erinevad massid. Detektorid töötavad, registreerides indutseeritud laengu või voolu, mille on põhjustanud pinnale lööv või mööduv ioon. Kuna signaal on väga väike, võib kasutada elektronide kordistajat, Faraday tassi või ioon-footon-detektorit. Signaali võimendatakse spektri saamiseks suuresti.

MS kasutatakse nii kvalitatiivseks kui ka kvantitatiivseks keemiliseks analüüsiks. Seda võib kasutada proovi elementide ja isotoopide tuvastamiseks, molekulide masside määramiseks ning abivahendiks keemiliste struktuuride tuvastamisel. Selle abil saab mõõta proovi puhtust ja molaarmassi.

Massispektri suur eelis paljude teiste tehnikate ees on see, et see on uskumatult tundlik (osa miljoni kohta). See on suurepärane vahend tundmatute komponentide tuvastamiseks valimis või nende olemasolu kinnitamiseks. Massispektri puuduseks on see, et sarnast iooni tootvate süsivesinike tuvastamine pole eriti hea ning see ei suuda eristada optilisi ja geomeetrilisi isomeere. Puudused korvatakse MS kombineerimisega teiste tehnikatega, nagu gaasikromatograafia (GC-MS).