Massaspektrometria (MS) on analyyttinen laboratoriotekniikka näytteen komponenttien erottamiseksi toisistaan massa ja sähkövaraus. MS: ssä käytettyä instrumenttia kutsutaan massaspektrometriksi. Se tuottaa massaspektrin, joka kuvaa yhdisteiden massan ja varauksen (m / z) -suhteen seoksessa.
Kuinka massaspektrometri toimii?
Massaspektrometrin kolme pääosaa ovat: ioni lähde, massanalysaattori ja ilmaisin.
Vaihe 1: Ionisointi
Alkuperäinen näyte voi olla kiinteä, nestemäinen tai kaasu. Näyte höyrystyy kaasu ja sitten ionisoidaan ionilähteellä, yleensä menettämällä elektroni kationiksi. Jopa sellaiset lajit, jotka yleensä muodostavat anioneja tai jotka eivät yleensä muodosta ioneja, muuttuvat kationeiksi (esim. Halogeenit kuten kloori ja jalokaasut kuten argon). Ionisointikammio pidetään tyhjiössä, joten tuotetut ionit voivat kulkea instrumentin läpi ajamatta molekyyleiksi ilmasta. Ionisointi tapahtuu elektroneista, jotka tuotetaan lämmittämällä metallikelaa, kunnes se vapauttaa elektroneja. Nämä elektronit törmäävät näytemolekyyleihin, koputtaen yhden tai useamman elektronin. Koska useampien elektronien poistamiseen kuluu enemmän energiaa, useimmissa ionisaatiokammiossa tuotetuissa kationeissa on +1-varaus. Positiivisesti varautunut metallilevy työntää näyteionit koneen seuraavaan osaan. (Huomaa: Monet spektrometrit toimivat joko negatiivisen ionin tai positiivisen ionin tilassa, joten on tärkeää tuntea asetus tietojen analysoimiseksi.)
Vaihe 2: kiihtyvyys
Massanalysaattorissa ionit kiihdytetään sitten potentiaalieron kautta ja keskittyi palkkiin. Kiihdytyksen tarkoituksena on antaa kaikille lajeille sama kineettinen energia, kuten kilpailun aloittaminen kaikkien saman juoksijan kaikkien juoksijoiden kanssa.
Vaihe 3: Taivutus
Ionisäde kulkee magneettikentän läpi, joka taivuttaa varautunutta virtaa. Kevyemmät komponentit tai komponentit, joissa on enemmän ionista varausta, taipuvat kentälle enemmän kuin raskaammat tai vähemmän varautuneet komponentit.
Massanalysaattoreita on useita erityyppisiä. Lentoaikaanalysaattori (TOF) kiihdyttää ioneja samaan potentiaaliin ja määrittää sitten kuinka kauan tarvitaan, jotta ne osuisivat ilmaisimeen. Jos kaikki hiukkaset alkavat samalla varauksella, nopeus riippuu massasta, kevyemmät komponentit saavuttavat ensin ilmaisimen. Muun tyyppiset ilmaisimet mittaavat paitsi sitä, kuinka paljon aikaa hiukkasella pääsee ilmaisimeen, mutta kuinka paljon se taipuu sähköisellä ja / tai magneettikentällä, tuottaen tietoa paitsi massa.
Vaihe 4: havaitseminen
Ilmaisin laskee ionien lukumäärän erilaisissa taipumissa. Tiedot on piirretty kuvaajana tai spektrinä erilaisia massoja. Ilmaisimet toimivat rekisteröimällä indusoitu varaus tai virta, jonka ioni aiheuttaa iskusta pintaan tai ohittaa sen. Koska signaali on hyvin pieni, voidaan käyttää elektronien kertojaa, Faraday-kuppia tai ioni-fotoni-ilmaisinta. Signaali vahvistetaan suuresti spektrin tuottamiseksi.
Massaspektrometrian käyttö
MS: tä käytetään sekä kvalitatiiviseen että kvantitatiiviseen kemialliseen analyysiin. Sitä voidaan käyttää näytteen elementtien ja isotooppien tunnistamiseen, molekyylimassien määrittämiseen ja välineeksi kemiallisten rakenteiden tunnistamiseen. Se voi mitata näytteen puhtauden ja moolimassan.
Hyvät ja huonot puolet
Suuri etu massaspesifikaatioon verrattuna moniin muihin tekniikoihin on, että se on uskomattoman herkkä (miljoonasosaa). Se on erinomainen työkalu tuntemattomien komponenttien tunnistamiseksi näytteessä tai niiden esiintymisen varmistamiseksi. Massaspektrin haitoina on, että se ei ole kovin hyvä tunnistamaan hiilivetyjä, jotka tuottavat samanlaisia ioneja, ja se ei pysty erottamaan optisia ja geometrisia isomeerejä toisistaan. Haitat kompensoidaan yhdistämällä MS muihin tekniikoihin, kuten kaasukromatografia (GC-MS).