Масспектрометрията (MS) е аналитична лабораторна техника за разделяне на компонентите на пробата от техните маса и електрически заряд. Използваният в MS инструмент се нарича мас спектрометър. Той произвежда мас-спектър, който нагласява съотношението маса-заряд (m / z) на съединенията в смес.
Как работи мас спектрометър
Трите основни части на масспектрометъра са йон източник, анализатор на маса и детектор.
Стъпка 1: Йонизация
Първоначалната проба може да бъде твърда, течна или газова. Пробата се изпарява в a газ и след това се йонизира от източника на йони, обикновено чрез загуба на електрон, за да се превърне в катион. Дори видове, които обикновено образуват аниони или обикновено не образуват йони, се превръщат в катиони (например халогени като хлор и благородни газове като аргон). Йонизационната камера се държи във вакуум, така че йоните, които се получават, могат да прогресират през инструмента, без да попадат в молекули от въздуха. Йонизацията е от електрони, които се получават чрез нагряване на метална намотка, докато не се освободят електрони. Тези електрони се сблъскват с молекули на пробата, избивайки един или повече електрони. Тъй като е необходимо повече енергия за отстраняване на повече от един електрон, повечето катиони, произведени в йонизационната камера, носят +1 заряд. Положително заредена метална пластина изтласква пробите от йони към следващата част на машината. (Забележка: Много спектрометри работят в режим на отрицателни йони или положителни йони, така че е важно да знаете настройката, за да анализирате данните.)
Стъпка 2: Ускорение
След това в анализатора на маса йони се ускоряват чрез потенциална разлика и се фокусира в лъч. Целта на ускорението е да даде на всички видове една и съща кинетична енергия, като да започне състезание с всички бегачи на една и съща линия.
Стъпка 3: Отклонение
Йонният лъч преминава през магнитно поле, което огъва заредения поток. По-леките компоненти или компоненти с повече йонно зареждане ще се отклонят в полето повече от по-тежки или по-малко заредени компоненти.
Има няколко различни типа анализатори на маса. Анализаторът за време на полет (TOF) ускорява йони до същия потенциал и след това определя колко време е необходимо, за да ударят детектора. Ако всички частици започват с един и същ заряд, скоростта зависи от масата, като по-леките компоненти достигат до детектора. Други видове детектори измерват не само колко време отнема частица да достигне детектора, но колко е отклонено от електрическо и / или магнитно поле, давайки информация освен просто маса.
Стъпка 4: Откриване
Детектор отчита броя на йони при различни отклонения. Данните са начертани като графика или спектър на различни маси. Детекторите работят, като записват индуцирания заряд или ток, причинен от йон, който удря повърхността или минава покрай него. Тъй като сигналът е много малък, може да се използва електронен умножител, чаша Фарадей или детектор на йон-фотон. Сигналът е силно усилен, за да произведе спектър.
Масова спектрометрия използва
MS се използва както за качествен, така и за количествен химичен анализ. Може да се използва за идентифициране на елементите и изотопите на пробата, за определяне на масата на молекулите и като инструмент за подпомагане на идентифицирането на химичните структури. Той може да измерва чистотата на пробата и моларната маса.
Предимства и недостатъци
Голямо предимство на масовите спецификации пред много други техники е, че е невероятно чувствителен (части на милион). Той е отличен инструмент за идентифициране на неизвестни компоненти в пробата или потвърждаване на тяхното присъствие. Недостатъците на масовите характеристики са, че не е много добре да идентифицира въглеводороди, които произвеждат подобни йони и не е в състояние да раздели оптични и геометрични изомери. Недостатъците се компенсират чрез комбиниране на МС с други техники, като газова хроматография (GC-MS).