4.4: Час польоту

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 4.3: Електричний сектор/подвійне фокусування мас-спектрометри
- 4.5: Квадрупольна іонна пастка

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Час польоту. Аналізатор маси часу польоту (TOF) відокремлює іони в часі, коли вони рухаються вниз по льотній трубі (рис. $\PageIndex{1}$ ). Це дуже простий мас-спектрометр, який використовує фіксовані напруги і не вимагає магнітного поля. Найбільшим недоліком є те, що прилади TOF мають погану роздільну здатність маси, як правило, менше 500. Ці прилади мають високу ефективність передачі, немає верхнього m/z li mit, дуже низькі межі виявлення, і швидкі швидкості сканування. Для деяких додатків ці переваги переважують низьку роздільну здатність. Останні розробки в методах імпульсної іонізації та нові конструкції приладів з покращеною роздільною здатністю відновили інтерес до TOF-MS. (1)

зображення — Малюнок $\PageIndex{1}$ : Мас-спектрометр часу польоту.

У джерелі аналізатора TOF пакет іонів утворюється дуже швидким (нс) імпульсом іонізації. Ці іони прискорюються в льотну трубку електричним полем (зазвичай 2-25 кВ), що застосовується між опорною пластиною та сіткою прискорення. Оскільки всі іони розганяються на однаковій відстані однаковою силою, вони мають однакову кінетичну енергію. Оскільки швидкість $(v)$ залежить від кінетичної енергії, рівняння $\PageIndex{1}$ показує, $\left(\mathrm{E}_{\text {kinetic }}\right)$ і маса $(m)$ легших іонів буде рухатися швидше.

$\mathrm{E}_{\text {kinetic }}=\frac{1}{2} m v^{2} \nonumber$

$\mathrm{E}_{\text {kinetic }}$ визначається напругою прискорення приладу $(\mathrm{V}$ ) і зарядом іона (е $\times z)$ . Рівняння $\PageIndex{2}$ переставляє для отримання швидкості іона $(v)$ як функції напруги прискорення та значення m/z.

$v=\sqrt{\frac{2 \mathrm{~V} \times \mathrm{e}}{m / z}} \nonumber$

Після того, як іони прискорюються, вони потрапляють у польотну трубку від 1 до 2 метрів. Іони дрейфують через цю вільну область поля зі швидкістю, досягнутою під час прискорення. В кінці льотної трубки вони вдаряють детектором. Час затримки ( $\mathrm{t}$ ) від утворення іонів до моменту їх досягнення детектора залежить від довжини області дрейфу (L), відношення маси до заряду іона та напруги прискорення в джерелі.

$\mathrm{t}=\frac{\mathrm{L}}{\sqrt{\sqrt{2 \times \mathrm{C} \times}}} \sqrt{m / z} \nonumber$

Рівняння $\PageIndex{3}$ показує, що низькі іони m/z потраплять до детектора першими. Масовий спектр отримують шляхом вимірювання сигналу детектора в залежності від часу для кожного імпульсу іонів, що виробляються в області джерела. Оскільки всі іони виявляються, прилади TOF мають дуже високу ефективність передачі, що підвищує $\mathrm{S} / \mathrm{N}$ рівень.

Посилання

Коттер, Р.Дж. анальний. Хім. 1992, 64, 1027А-1039А.