A tömegspektrometria (MS) egy analitikai laboratóriumi módszer, amellyel a minta összetevői elválaszthatók egymással tömeg és elektromos töltés. Az MS-ben használt műszert tömegspektrométernek hívják. Olyan tömegspektrumot állít elő, amely ábrázolja a vegyületek tömeg-töltés (m / z) arányát egy keverékben.
Hogyan működik a tömegspektrométer?
A tömegspektrométer három fő része a ion forrás, a tömeg elemző és az érzékelő.
1. lépés: Ionizálás
A kezdeti minta lehet szilárd, folyékony vagy gáz. A mintát elpárologtatják gáz majd ionforrással ionizálják, általában egy elektron elvesztésével, hogy kation legyen. Még azok a fajok is, amelyek általában anionokat képeznek, vagy amelyek általában nem képeznek ionokat, kationokká alakulnak át (például halogének, például klór és nemesgázok, mint argon). Az ionizációs kamrát vákuumban tartjuk, így a keletkező ionok a műszeren keresztül továbbhaladhatnak anélkül, hogy levegőből molekulákba kerülnének. Az ionizáció elektronokból származik, amelyeket egy fémtekercs melegítésével állítanak elő, amíg az elektronokat nem szabadul fel. Ezek az elektronok ütköznek a mintamolekulákkal, egy vagy több elektronot leütve. Mivel több energiát igényel egynél több elektron eltávolítása, az ionizációs kamrában előállított legtöbb kation karakterisztikája +1 töltéssel rendelkezik. A pozitív töltésű fémlemez a mintaionokat a gép következő részébe tolja. (Megjegyzés: Sok spektrométer negatív vagy pozitív ion módban működik, ezért fontos, hogy ismerjük a beállítást az adatok elemzése érdekében.)
2. lépés: Gyorsulás
A tömeg analizátorban ezután az ionokat felgyorsítják egy potenciális különbség révén és fénnyel összpontosítottak. A gyorsulás célja, hogy minden faj számára azonos kinetikus energiát biztosítson, mint például egy verseny indítása az azonos vonalon futó összes futóval.
3. lépés: Elhajlás
Az ionnyaláb áthalad egy mágneses mezőn, amely meghajolja a töltött áramot. A könnyebb alkatrészek vagy az ionosabb töltéssel rendelkező alkatrészek nagyobb mértékben eltérnek a mezőben, mint a nehezebb vagy kevésbé töltött alkatrészek.
Különböző típusú tömeg-elemző készülékek léteznek. A repülési idő (TOF) analizátor gyorsítja az ionokat ugyanarra a potenciálra, majd meghatározza, mennyi ideig kell ahhoz, hogy elérjék az érzékelőt. Ha a részecskék mindegyike azonos töltéssel kezdődik, akkor a sebesség a tömegtől függ, és a könnyebb alkatrészek az érzékelőt először érik el. Más típusú detektorok nem csak azt mérik, hogy mennyi idő szükséges ahhoz, hogy egy részecske elérje az érzékelőt, de mekkora elhajlik egy elektromos és / vagy mágneses mező, és nemcsak információt szolgáltat tömeg.
4. lépés: Észlelés
Egy detektor megszámolja az ionok számát a különböző eltérítéseknél. Az adatokat grafikonként vagy spektrumként ábrázoljuk különböző tömegek. Az érzékelők úgy működnek, hogy rögzítik a felületre ütköző vagy az elhaladó ion okozta indukált töltést vagy áramot. Mivel a jel nagyon kicsi, elektronszorzó, Faraday csésze vagy ion-foton detektor használható. A jelet nagymértékben erősítik meg spektrum előállítása.
Tömegspektrometria felhasználás
Az MS-t mind kvalitatív, mind kvantitatív kémiai elemzéshez használják. Használható a minta elemeinek és izotópjainak azonosítására, a molekulák tömegének meghatározására és eszközként a kémiai szerkezetek azonosításához. Meg tudja mérni a minta tisztaságát és moláris tömegét.
Érvek és ellenérvek
A tömegspektrum nagy előnye sok más technikával szemben az, hogy hihetetlenül érzékeny (millió / rész). Kiváló eszköz a mintában ismeretlen komponensek azonosítására vagy jelenlétük megerősítésére. A tömegspektrum hátránya, hogy nem túl jó azonosítani a hasonló ionokat előállító szénhidrogéneket, és nem képes megkülönböztetni az optikai és geometriai izomereket. A hátrányokat az MS más technikákkal történő kombinálásával ellensúlyozzák, például gázkromatográfiával (GC-MS).