1: ВСТУП

Last updated
Save as PDF

Page ID: 26247

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Мас-спектрометрія є потужним методом для виявлення невідомих, вивчення молекулярної структури, і зондування фундаментальних принципів хімії. Застосування мас-спектрометрії включають виявлення та кількісне визначення пестицидів у зразках води, виявлення стероїдів у спортсменів, визначення металів на рівні ppq (частини на квадрильйон) у зразках води, вуглець-14 датування Плащаниці Турина, використовуючи лише 40 мг зразка (1), шукає життя на Марсі, визначення маси атома ²⁸ Si з точністю 70 ppt (2) та вивчення впливу кута молекулярного зіткнення на механізми реакції.

Мас-спектрометрія - це, по суті, техніка знаходження маси шляхом зважування молекул. Очевидно, що це робиться не за допомогою звичайного балансу або шкали. Натомість мас-спектрометрія заснована на русі зарядженої частинки, званої іоном, в електричному або магнітному полі. Відношення маси до заряду m/z ^* іона впливає на цей рух, і це фактично відношення маси до заряду, яке визначається експериментом. Оскільки заряд електрона відомий, відношення маси до заряду є вимірюванням маси іона. Типові дослідження мас-спектрометрії зосереджені на утворенні іонів газової фази, хімії іонів та застосуванні мас-спектрометрії.

Ця стаття охоплює основи приладобудування мас-спектрометрії та знайомить з інтерпретацією масових спектрів. Це лише вступ, і зацікавленим читачам рекомендується проконсультуватися з більш спеціалізованими книгами та журнальними статтями для отримання додаткової інформації. Статті та книги, на які посилаються в цій роботі, повинні бути доступні в більшості бібліотек коледжів та університетів.

Блок-схема мас-спектрометра, що показує вхід, джерело, аналізатор, вакуумну систему, детектор та систему даних — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Блок-схема мас-спектрометра

Малюнок\(\PageIndex{1}\) являє собою блок-схему, яка показує основні частини мас-спектрометра. Вхідний отвір переносить зразок у вакуум мас-спектрометра. У вихідній області молекули нейтрального зразка іонізуються, а потім прискорюються в аналізатор маси. Мас-аналізатор є серцем мас-спектрометра. Цей розділ розділяє іони або в просторі, або в часі, відповідно до їх співвідношення маси до заряду. Після відокремлення іонів вони виявляються і сигнал передається в систему даних для аналізу. Всі мас-спектрометри також мають вакуумну систему для підтримки низького тиску, який також називають високим вакуумом, необхідним для роботи. Високий вакуум мінімізує іонно-молекульні реакції, розсіювання та нейтралізацію іонів. У деяких експериментах тиск в області джерела або частини мас-спектрометра навмисно підвищується для вивчення цих іонно-молекулярних реакцій. При нормальній роботі, однак, будь-які зіткнення будуть заважати аналізу.

^* Коефіцієнт маси до заряду, м/z, використовується для опису іонів, що спостерігаються в мас-спектрометрії. За умовністю m - числове значення маси іона і z - числове значення для заряду іона. Для цих значень використовуються уніфікована атомна маса (u) і елементарні одиниці заряду e. Уніфікована атомна маса визначається як\(1 / 12\) маса атома ¹² С. Примітка: аму більше не є прийнятим терміном, оскільки існують суперечливі визначення. Інша одиниця, дальтон, часто використовується для полімерів, пептидів та інших великих молекул.

Елементарна одиниця заряду визначається як z - ціле число, яке дорівнює числу втрачених (або отриманих для негативних іонів) електронів. Для багатьох експериментів один електрон втрачається під час іонізації, тому z дорівнює +1, а значення m/z еквівалентно відносній молекулярній масі іона. Оскільки уніфікована атомна маса та номер заряду є чистими числами, відношення маси до заряду є числом і не має одиниць. Для розрахунків фізичної поведінки іонів часто необхідно використовувати фактичну масу (СІ одиниці кілограма) і заряд (СІ одиниць кулона).

Посилання

Уорнер, М.анал. Хім. 1989, 61, 101А-103А.
2. Діфліппо, Ф.; та ін. Фіз Преподобний Летт. 1994, 73 1482.