آشکارسازهای در توده های طیف سنجی. روش های کروماتوگرافی و استفاده از آنها در شناسایی آلاینده های محیط طبیعی

طیف سنجی جرمی یک روش مطالعه مواد، محاسبه جرم و تعداد یون ها زمانی که یونیزاسیون ماده است.

جهت یابی:

تجهیزاتی که اسپکترومتری جرمی تولید می شود، یک طیف سنج جرمی است. این نمونه را تجزیه و تحلیل می کند و داده ها را به صورت نمودارها (طیف های جرمی) ارائه می دهد.

به این ترتیب، هر گونه ماده ای که برای یونیزاسیون قابل تشخیص است می تواند مورد بررسی قرار گیرد.

استفاده گسترده از طیف سنجی جرمی که در چنین مناطقی به دست آمده است:

• پزشکی و داروسازی؛
• مهندسی ژنتیک و بیوشیمی؛
• صنایع شیمیایی؛
• صنایع غذایی؛
• لوازم آرایشی و بهداشتی؛
• تشخیص آزمایشگاهی برای تعیین مواد در جرم، کنترل دوپینگ، محیط زیست؛
• تولید مواد پلیمری و پلاستیک؛
• صنعت نیمه هادی؛
• انرژی هسته ای؛
• تولید متالورژی؛
• پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی؛
• زیست شناسی، زمین شناسی، هیدرولوژی، کانی شناسی و سایر صنایع.

مسیرهای مطالعه طیف سنجی جرمی در مناطق مختلف متفاوت است بسته به اینکه کدام داده ها باید در پایان به دست آید.

طیف سنجی جرمی را می توان با داده های زیر بدست آورد:

• ساختار ترکیب را ایجاد کنید
• مواد تحقیقاتی بر اجزاء؛
• ایجاد سن سنگ زمین شناسی برای بررسی ترکیب ایزوتوپ ها؛
• تجزیه و تحلیل طیفی توده کروماتو برای حوزه زیست محیطی؛
• کاوش فرایندهای یونیزاسیون، واکنش های یونیک؛
• پتانسیل و انرژی مولکول ها را اندازه گیری کنید.

مزیت روش طیف سنجی جرمی این است که مقدار بسیار کمی از مواد برای تحقیق کافی است.

این معایب شامل تخریب مواد است که مورد مطالعه قرار گرفته است، I.E. محصولات تبدیل تجزیه و تحلیل می شود.

توجه داشته باشید. روش اسپکترومتری جرمی در ماهیت به روش اسپکترومتریک مربوط نیست، زیرا هیچ تعامل نمونه با اشعه الکترومغناطیسی وجود ندارد. اما با توجه به نوع گرافیکی وابستگی قدرت جریان یونی از نسبت جرم به شارژ، که شبیه به طیف، این روش است و نام آن را دریافت کرده است.

بسیار در دسترس است و در طیف سنجی جرم جزئیات روشن است آموزش، مانند Lebedev A.T. "طیف سنجی جرمی در شیمی آلی".

روش اسپکترومتری جرمی

روش اسپکترومتری جرمی اجرای متوالی عملیات زیر است:

1. یونیزاسیون ماده، یعنی محرومیت مولکول ها حداقل یک یون. توده آن زیر توده مولکول چندین بار است، بنابراین بر نتیجه مطالعه تاثیر نمی گذارد.
2. شتاب ذرات شارژ در محیط خلاء در میدان الکتریکی و سپس آنها را به یک میدان مغناطیسی منتقل می کند.
3. تجزیه و تحلیل حرکت ذرات در میدان مغناطیسی، یعنی سرعت آنها، انحنای مسیر حرکت. ذرات شارژ بیشتر به سرعت شتاب می گیرند و به یک آهنربا واکنش نشان می دهند. ذرات با یک توده بزرگ به علت نفوذ جنبش کنترل نمی شوند.

توجه داشته باشید. خلاء برای حرکت آزاد ذرات شارژ ضروری است و از آنها جلوگیری می کند تا آنها را به صورت غیرقانونی تبدیل کنند.

یونیزاسیون نمونه را می توان به روش های مختلف انجام داد و بستگی به هدف مورد نیاز دارد.

چنین روش های یونیزاسیون در طیف سنجی جرمی وجود دارد:

1. ضربه الکترونیک - اقتباس شده برای تجزیه ایزوتوپ و مولکولی مواد معدنی.
2. یونیزاسیون شیمیایی - برای مطالعه مواد آلی.
3. الکترو اسپری
4. تابش لیزر
5. بمباران توسط دسته ی یون ها.

سه روش آخر برای مطالعه مواد با مولکول های بزرگ استفاده می شود.

علاوه بر این، روش یونیزاسیون قبل از مطالعه، یعنی گاز، مایع یا جامد به انواع مختلفی از مواد تقسیم می شود.

حالت گاز (فاز) نمونه توسط چنین روش های یونیزاسیون انجام می شود:

• الکترونیک (اسپکترومتری جرمی ایزوتوپ)؛
• شیمیایی؛
• دستگیره الکترونیکی؛
• یونیزاسیون در میدان الکتریکی.

حالت مایع (فاز) نمونه توسط روش های یونیزاسیون در طیف سنجی جرمی انجام می شود:

• thermoSpair؛
• در هوای آزاد؛
• الکترو اسپری؛
• مواد شیمیایی در خارج از منزل؛
• photoinization.

حالت جامد (فاز) نمونه در چنین روش های یونیزاسیون انجام می شود:

• دیابتی مستقیم لیزر؛
• تزریق / یونیزاسیون لیزر فعال ماتریکس (اسپکترومتری جرمی Moldi)؛
• طیف سنجی جرمی یون های ثانویه (طیف سنجی جرمی یونی)؛
• بمب گذاری توسط اتم های سریع؛
• desorption در میدان الکتریکی؛
• جذب پلاسما؛
• یونیزاسیون در پلاسمای متصل شده با القایی (طیف سنجی جرمی با پلاسمای متصل شده با القایی)؛
• ترموونیزاسیون (یونیزاسیون سطحی)؛
• یونیزاسیون در تخلیه درخشان (یونیزاسیون جرقه)؛
• یونیزاسیون در فرآیند تخلیه لیزر.

چهار گزینه آخر به اندازه کافی سفت و سخت هستند، اما بدون آنها غیر ممکن است که یون ها را در نمونه های با اتصالات بسیار بادوام دریافت کنند.

آشکارساز نشت اسپکترومتری جرمی

روش اسپکترومتری جرمی در آشکارسازهای نشت هلیوم، به عنوان مثال PH-10، T1-50 و دیگران به طور گسترده ای تمرین می کنند.

سیستم های مورد مطالعه یا مخازن با هلیوم پر شده و سپس با کمک روش اسپکترومتری جرمی، مکان ها می خواهند، جایی که هلیوم از طریق ترک ها می رود.

حساسیت روش اسپکترومتری جرم اجازه می دهد تا نشت های بسیار کوچک گاز بی اثر را در مقادیر بسیار کمی پیدا کند، بنابراین آشکارساز نشت اسپکترومتری جرمی هلیم یکی از دستگاه های دقیق و مورد استفاده در صنعت است.

روش طیف سنجی جرم کروماتو

روش طیف سنجی جرمی کروماتو یک طیف سنجی جرمی دو طرفه کروماتوگرافی و طیف سنجی جرمی است. ترکیبی از این دو روش.

کروماتوگرافی در تقسیم مولکول ها در ذرات شارژ مشغول به کار است و طیف سنجی جرمی آنها را تجزیه و تحلیل می کند.

دو نوع طیف سنجی جرم کروماتو وجود دارد:

• گاز؛
• مایع

تعیین روش طیف سنجی جرمی کروماتو از ترکیب مواد ارگانیک، که اغلب چند بعدی هستند، شاید تنها روش موجود باشد. بهترین ترکیب کروماتوگرافی گاز و یک آشکارساز یونی اسپکترومتر جرم است.

به همین دلیل است که طیف سنجی جرمی کروماتو در فعالیت های پزشکی برای تشخیص و تجزیه و تحلیل بیماری ها و پاتوژن های آنها، از جمله تعریف میکروبیکوآکوآنوز از اندام های مختلف هر گونه غلظت با استفاده از روش اسپکترومتری جرمی کروماتو یا طیف سنجی جرمی نشانگرهای میکروبی از مواد بیولوژیکی را دریافت کرد (خون، ادرار و دیگر). میکروبیوسنوزیس با روش طیف سنجی جرم کروماتو توانایی شناسایی بسیاری از میکروب هایی را فراهم می کند که نمی تواند توسط سایر روش ها شناسایی شود، حتی کسانی که در حالت خواب در کپسول های محافظتی هستند. بنابراین، مردم این فرصت را برای استفاده از حق و درمان مناسب و به موقع دریافت می کنند که بیش از حد غیرممکن است.

علاوه بر این، طیف سنجی جرم کروماتو به طور گسترده ای در داروها برای ایجاد داروهای جدید، صنایع شیمیایی، حوزه زیست محیطی برای ارزیابی نمونه استفاده می شود محیط، مهندسی ژنتیک، کنترل فنی مناطق مختلف صنعت، بررسی های آزمایشگاهی برای حضور در خون داروهای ممنوعه و غیره.

کروماتوگرافی گازی

طیف سنجی جرم کروماتوگرافی گاز برای اضافه کردن یک حامل گاز غیر مستقیم (اغلب این هلیوم)، که یک عنصر متحرک است، فراهم می کند. ماده مورد مطالعه یک عنصر ثابت است.

طیف سنجی جرمی گاز اجازه می دهد تا گازها، مایعات و جامدات را تجزیه و تحلیل کنید که وزن مولکولی کمتر از 400 دارند. مواد مورد مطالعه باید خواص پایدار، بی اثر و حرارتی مورد نیاز داشته باشند.

طرح کروماتوگرافی گاز در نمودار زیر پیشنهاد شده است.

تجزیه و تحلیل طیف سنجی

تجزیه و تحلیل طیف سنجی در تجزیه و تحلیل های توده ای و آشکارسازهای اسپکترومتر جرم حاصل می شود.

آنالایزر های توده ای مداوم و ضربان هستند. آنها در این واقعیت متفاوت هستند که دریافت یون ها در آنها به طور مداوم (به طور مداوم) یا بخش ها به ترتیب است.

آنالیزورهای پیوسته متعلق به مغناطیسی و چهارگوشه، به تله پالس - یونی، آنالیز جرم زمان پرواز و آنالیز کننده رزونانس یون سیکلوترون با تبدیل فوریه.

وظیفه اصلی آنالیزور توزیع یون ها با پارامترهای مختلف جنبش است.

پس از آن، یون ها به آشکارساز می روند، که طیف های مختلف یون ها را ثبت می کند.

اغلب، چند ضلعی الکترونیکی دیود و یا photomultiplier به عنوان آشکارساز استفاده می شود. اولین شاخص های کمی از یون های مختلف با پرتوهای الکترون را ثبت می کند، رکورد دوم از بمباران توسط یونهای فسفر سوسو می کند.

انواع دیگر آشکارسازهای دیگر وجود دارد، این چند ضلعی میکرو کانال، سیستم هایی مانند ماتریس های دیود و گردآورند.

طیف سنج جرمی چیست؟

طیف سنج جرمی تجهیزات خلاء نامیده می شود که قادر به تجزیه و تحلیل ماده با توجه به قوانین جابجایی ذرات شارژ در میدان مغناطیسی و الکتریکی است.

در یک فرم ساده، توصیف طیف سنج جرم را می توان نشان داد: اجزای اصلی دستگاه منبع یونی، آنالیز جرم و آشکارساز هستند.

منبع یونی مولکول های نمونه متعارف را به ذرات شارژ تبدیل می کند و آنها را به یک میدان الکتریکی و مغناطیسی تبدیل می کند تا سرعت بخشید.

آنالیز جرمی یون ها را به سرعت سرعت حرکت تقسیم می کند، یعنی زمان حرکت به برخی از راه دور.

آشکارساز داده ها را در مورد مقدار نسبی هر گروه ثبت می کند.

علاوه بر اجزای اصلی، طیف سنج جرمی مجهز به نصب حتی خلاء با پمپ و فن برای تولید خلاء، یک سنج فشار، یک سیستم برای تنظیم یک نمونه آزمایشی، یک مدار الکترونیکی، شاخص، تثبیت کننده و دیگر است.

بسته به یونیزاسیون ماده، طیف سنج های جرم استاتیک و پویا هستند.

همچنین طیف سنج های جرمی با دو آنالیز کننده جرم وجود دارد، I.E. طیف سنج های Tandem. آنها به طور عمده در روش های نرم یونیزاسیون استفاده می شود.

چگونه می توان مولکول های اتصالات مختلف را تشخیص داد؟ این ساده ترین راه است - وزن آنها را در مقیاس های خاص، که اسپکترومتر جرم نامیده می شود

مارینا چادف

دنیای ورزشی در انتظار شوک دیگری است: یک استروئید جدید در راز عمیق توسعه داده شد، که از ورزشکار Superhuman خارج می شود

اصل بهره برداری از طیف سنج های جرمی بخش الکترواستاتیک و مغناطیسی در یک دستگاه تمرکز دوگانه. یون هایی که از منبع خارج می شوند، در شکافها نه تنها در جهت های مختلف، بلکه با آن تمرکز می کنند انرژی های مختلف

آنالیز Quadrupole. یون ها با نسبت جرم انتخاب شده (m) به اتهام (Z) در امتداد محور آنالایزر عبور می کنند و به آشکارساز می رسند و یون ها با دیگر روابط M / Z رو به رو می شوند یا از فضای کاری پرواز می کنند

شاید، به زودی کاربران پهنای باند آشنا برای چک کردن مسافر بسیار دقیق تر خواهند بود. تصور کنید که یک مرد در نزدیکی آشکارساز عبور می کند، یک نسیم ریه لباس خود را لمس می کند - و به زودی خدمات امنیتی در حال حاضر اطلاعاتی در مورد این که آیا این مسافر چیزی با مواد خطرناک دارد یا خیر. نمونه های آزمایشی از چنین آشکارسازهای بسیار حساس هستند که آنها قادر به تشخیص آثار یک ترکیب شیمیایی هستند، حتی اگر تنها چند مولکول باقی مانده باشد. و آنها بر اساس یک طیف سنج جرم ساخته می شوند - دستگاهی است که می تواند بین مولکول ها را از طریق جرم تشخیص دهد و درصد هر نوع مولکول را در نمونه ماده تعیین کند.

در اصل، طیف سنج جرمی مقیاس های الکترومغناطیسی دقیق است که می تواند اتم های "وزن" با دقت 10-31 گرم باشد. این به دلیل این اختراع در بیست قرن گذشته، ایزوتوپ های همه شناخته شده است عناصر شیمیاییو هنگامی که کنجکاوی دانشمندان به اندازه کافی راضی بود، نوبت آمد وظایف اعمال شده. در چهل سالگی، در آزمایشگاه های Occroja، طیف سنج جرمی در جداسازی ایزوتوپ های اورانیوم برای اولین بار استفاده شد بمب اتمیو در عین حال، اولین مصرف کنندگان مدنی این دستگاه ها ظاهر شدند - نگرانی های نفتی. آنها از طیف سنج های جرمی برای تجزیه و تحلیل کمی از مخلوط گازهای آلی استفاده کردند.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

طیف سنج های جرمی مدرن بدون شک دقیق تر و پیشرفته تر از پیشینیان خود از محدودیت های سنی هستند، اما اصل اساسی کار آنها بدون تغییر باقی می ماند، و طراحی، تا صد سال پیش، شامل سه عنصر اصلی است: یونیزر، آنالایزر و آشکارساز.

در ابتدا، مولکول ها باید یونیزه شوند، یعنی آنها حداقل یک الکترون را محروم می کنند. از آنجا که الکترون به هزاران نفر (و گاهی اوقات در ده ها هزار نفر) بار سبک تر از مولکول، یونیزاسیون عملا بر توده آن تاثیر نمی گذارد. پس از یونیزر، ذرات به تجزیه و تحلیل می شوند، که یک اتاق خلاء با میدان های الکتریکی و مغناطیسی است. یون ها توسط یک میدان الکتریکی شتاب می گیرند و سپس به یک میدان مغناطیسی فرستاده می شوند، جایی که مسیر ذرات شارژ پیچیده شده است. تمام ذرات در همان زمینه حرکت می کنند و در میان خودشان در شارژ الکتریکی و جرم متفاوت هستند. شارژر بیشتر، قوی تر شما می توانید یون را پراکنده کنید و ساده تر این است که آن را با یک آهنربا تبدیل کنید، اما بیشتر جرم او، سخت تر به دلیل اینرسی است. چه نوع انرژی یک ذره را به دست می آورد، سرعت آن و درجه انحنای مسیر آن، بستگی به اندازه میدان و نسبت جرم ذرات به اتهام آن دارد.

اگر فرض کنیم زمانی که یونیزاسیون از هر مولکول توانست تنها یک الکترون را مختل کند (همانطور که اغلب و اغلب اتفاق می افتد)، تمام یونها تخلیه می شوند و ماهیت جنبش آنها تنها به جرم بستگی دارد. یون سنگین تر، سخت تر آن "تبدیل" و کمتر انحنای مسیر او است. به نظر می رسد که ذرات با توده های مختلف به معنای واقعی کلمه در جهات مختلف پرواز می کنند.

در مرحله آخر شما باید این یون ها را با برخی از آشکارسازهای ذرات شارژ، مانند یک فتوفلاستیک یا یک مولتی متر ثانویه الکترونیکی ثبت کنید. قرار دادن ب محل مناسب تعدادی از آشکارسازها، ما می بینیم که ذرات با یک توده متفاوت (اما با همان شارژ) به آشکارسازهای مختلف سقوط خواهند کرد. در حال حاضر ما یک برنامه را ساختیم: افقی مختصات آشکارساز را که یون ثبت شده و عمودی آن را به طور عمودی ثبت می کند، به تعویق می اندازد. ما یک طیف جرمی را دریافت خواهیم کرد - تصویری شبیه به طیف تابش: تفاوت بیشتر در توده ها، نقاط دیگر ضربه از یکدیگر، و ذرات بیشتر به این مکان می رسند، بیشتر سیگنال و موارد فوق است اوج.

در واقع در سیستم های مدرن فقط یک آشکارساز استفاده می شود. با یک مقدار خاص فیلد، یونهای یک توده خاص متمرکز شده اند. به تدریج تغییر اندازه میدان، شما می توانید آشکارساز را به نوبه خود از یون های مختلف هدایت کنید و آنها را ثبت کنید. کامپیوتر توده های مربوطه را با مقادیر میدان محاسبه می کند، با پایگاه داده مقایسه می شود و طیف جرمی را ایجاد می کند.

اولین آزمایشات

در یک سری از بنیانگذاران، طیف سنجی جرمی اولین نام بازکن الکترونی سر جوزف جان تامسون است. در آن زمان، در پایان آغاز قرن، بسیاری از فیزیکدانان به طور فعال تخلیه الکتریکی در گازها مورد مطالعه قرار گرفتند. اول از همه، آنها علاقه مند به ذرات شارژ شده بودند. پس از قرار دادن تعدادی از آزمایشات عجیب و غریب، تامسون توانست پارامترهای ذرات شارژ منفی را تعیین کند (که اکنون به عنوان الکترون ها می دانیم)، و سپس به طور مثبت شارژ می شود. برای کشف یونها، او مجبور شد نصب جداگانه را جمع آوری کند. تامسون یک کاتد را با سوراخ ها در وسط یک لوله شیشه ای، یک آهنربا پشت سر او گذاشت، و حتی بیشتر پشت لوله - یک فتوپلاستی. یون های مثبت به طور مثبت شارژ شده اند ترکیبات شیمیاییچه کسی در لوله بود، به کاتد پرواز کرد، به میدان مغناطیسی از طریق سوراخ ها ضربه زد و در نهایت ردیابی را در مکان های مختلف فتوفلاستیک ترک کرد. با توجه به مختصات ذرات بر روی فتوفلاستیک و مقادیر شناخته شده میدان های تامسون، نسبت یونهای توده ای به اتهامات آنها و در عکس های مسیریابی یون های هیدروژن، اکسیژن اتمی و مولکولی، دی اکسید کربن و مونوکسید کربن اشاره شده است ، جیوه و نئون. بنابراین دوران طیف سنجی جرمی آغاز شد.

اضافه وزن

پس از جنگ جهانی دوم، تحقیقات تامسون، دستیار فرانسیس ویلیام استون، دستیار خود را ادامه داد. یک دستگاه بهبود یافته که استون به نام اسپکترومغناطیسی جرمی به نام نه تنها برای دیدن خطوط مربوط به ذرات با توده های مختلف امکان پذیر بود، بلکه دقت کافی برای تعیین روابط کمی بین آنها داشت. بیشتر استون و کارکنان او این واقعیت را که وزن اتمی تمام عناصر نور بیان شده در واحدهای نسبی است، با دقت شگفت انگیز مربوط به تمام اعداد بود. با مصرف یک توده اتم اکسیژن برای 16 واحد، مقدار 12 برای کربن، برای نیتروژن - 14 و غیره به دست آمد. برای عناصر سنگین، با وزن اتمی بیش از 30، آن را "حکومت یک عدد صحیح" شروع به کمی کرد شکسته، اما عجیب ترین ارزش بود جرم اتمی هیدروژن - نه 1، و 1،008. علاوه بر این، دقت اسپکتوگراف جرمی چنین بود، به این ترتیب، در نگاه اول، یک جزئی، تفاوت را نمی توان به خطا اندازه گیری ها نوشته بود. اولین کسی که اهمیت را درک می کرد، و مهمتر از همه، معنای این ناهنجاری، استون بود. به نظر وی، این واقعیت آزمایشی هیچ چیزی بیش از یک انتقال متقابل جرم و انرژی پیش بینی شده توسط تئوری نسبیت را پیش بینی نکرده است: زمانی که چندین پروتون (هسته هیدروژن) متصل می شوند، تشکیل یک عنصر دیگر، بخشی از جرم آنها به انرژی می رسد و به عنوان یک نتیجه، جرم، به عنوان مثال، هلیوم تا حدودی کمتر از مجموع توده های ذرات آن است.

آستون در سخنرانی نوبل خود در سال 1922 گفت: "نتایج به دست آمده به دست آمده از یک اسپکترومغناطیسی جرمی هر گونه شک و تردید در مورد این موضوع را حذف کرد ..." - ما می توانیم کاملا مطمئن باشیم که وقتی هیدروژن به هلیوم تبدیل می شود، بخش خاصی از جرم باید ناپدید شود ... شاید محققان آینده، برخی از راه های خود را برای نمونه گیری از این انرژی باز کنند. پس از آن بشریت در اختیار آنها چنین فرصت هایی را دریافت می کند که از هر فانتزی برتر است ». استون از کلمات خود با اعداد پشتیبانی کرد. با توجه به محاسبات آن، بر اساس اندازه گیری های طیف سنجی جرم و تئوری نسبیت ساخته شده است، اگر تمام هیدروژن موجود در 9 گرم آب، به هلیوم تبدیل شود، انرژی 200،000 کیلو وات / ساعت مشخص خواهد شد، که برای مدرن کافی است استانداردهای برای روشن شدن آپارتمان های معمول شهری برای چندین سال. حالا ما دقیقا می دانیم دقیقا چه چیزی واکنش های هسته ای - منبع انرژی خورشیدی، اما مردم می توانند آن را تنها در حالت بمب هسته ای هسته مدیریت کنند، به عبارت دیگر، آنها هنوز نمی دانند که چگونه به همه.

بنابراین آزمایشات با لامپ های تخلیه گاز اجازه می دهد فیزیکدانان را به نتیجه گیری های گسترده ای در مورد خواص اساسی ماده، و در عین حال ایجاد یک دستگاه فوق العاده - طیف سنج جرمی.

طیف سنج جمعی چهارگانه

با ظهور روشهای جدید تشخیص، همراه با فتوفلاست ها، او به تدریج به گذشته رفت و نام مستعار اسموتوگرافی را اختراع کرد. طیف سنج های جرمی مدرن، که عمدتا میدان مغناطیسی را به عنوان عنصر اصلی حفظ می کرد، جایگزین شد. طیف سنج های جرمی با یک آهنربا با حساسیت باقی می مانند، و با وجود اندازه های بزرگ و مصرف انرژی بالا، آنها هیچ جایگزینی وجود ندارد که دقت بالا مورد نیاز باشد. جستجو برای یک راه حل جامع تر و اقتصادی در اواسط دهه 50 از پروفسور ولفگانگ پل و کارکنان خود را از دانشگاه بن به ایجاد یک طیف سنج جرمی بدون میدان مغناطیسی - یک آنالیز Quadrupole با یک میدان الکتریکی متناوب، منجر شد. این تحلیلگر شامل چهار میله است، ولتاژ متناوب فرکانس رادیویی به جفت میله های مخالف اعمال می شود و علاوه بر این - ولتاژ ثابت بین جفت ها. بسته به مقادیر ولتاژ و فرکانس، تنها یونهای با نسبت خاصی از توده ها بین میله های بین میله ها حرکت می کنند و بقیه از آنها خارج می شوند. طراحی واقعا جمع و جور و بسیار عملی بود.

طیف سنج جرمی چهارگوش مینیاتوری به طور خاص برای اطمینان از ایمنی فضانوردان بین المللی ساخته شد ایستگاه فضایی، از جمله هنگام کار در فضای باز. این دستگاه با اندازه جعبه برای کفش و وزن 2.3 کیلوگرم می تواند به طور مداوم نشت آمونیاک، نیتروژن، سوخت موشک، اکسیژن، آب و مواد مختلف را کنترل کند.

به سرعت

حتی قبل از Quadrupole، در سال 1946، یک کارمند دانشگاه پنسیلوانیا ویلیام استفنز راه دیگری برای مرتب سازی مولکول ها را بدون یک آهنربا به دست آورد - یک طیف سنج جرم زمان پرواز. این تنها یک بخش کوچک از میدان الکتریکی برای اورکلاک است،

و بخش اصلی در فضای بی فایده دخیل بود. اصل عملیات این دستگاه به طور قابل ملاحظه ای ساده بود: یون های سنگین به علت اینرسی خود سخت تر هستند و به همین دلیل آنها پس از اورکلاک کردن و حرکت به آرامی در فضای رانش بدون یک میدان، به آشکارساز بعدی می رسند . اگر فرض کنیم همه یونها به همین ترتیب شارژ می شوند، زمان در راه به طور مستقیم متناسب با ریشه دوم از جرم اول، یون های نور به آشکارساز می رسند، سپس کسانی که سنگین تر هستند و آخرین چیز سخت ترین است. چنین دستگاهی ساده تر بود (اگرچه دقت کوچکتری نسبت به مغناطیسی وجود داشت و ارزان تر بود، و همچنین دارای سرعت زیادی بود، زیرا تمام طیف یون ها در طیف گسترده ای از توده ها در یک گذر ثبت شد و لازم نیست صرف وقت آن نبود تغییر تدریجی در این زمینه.

با کمک اسپکترومتر جرم اسلحه در سال 1985 باز شد کل کلاس مواد جدید فولرین هستند. در آن زمان قبلا شناخته شده بود که خوشه های متشکل از مولکول های متشکل از کربن از اعداد مختلف اتم های کربن (تا 24). با تشکر از طیف سنج های جرمی، این خوشه ها توانستند بین این خوشه ها را تشخیص دهند و توده های خود را تعیین کنند. هنگامی که بخار به مطالعه پلاسمای کربن هدایت شده به جریان هلیم منتقل شد، مولکول ها از تعداد بیشتری از اتم ها بر روی طیف های جرمی، از جمله C60 و C70 قابل مشاهده بودند. و با استفاده از حالت های خاصی از ایجاد یک پلاسما، پیک مربوط به C60 چندین برابر بیشتر از همه ی دیگران بود، که نشان دهنده ثبات این ترکیب بود. بنابراین مولکول های غیر معمول به شکل یک توپ فوتبال، شامل 60 اتم کربن بود که برای صفحات فولرین در سال 1996 اعطا شد جایزه نوبل در شیمی

رویکرد ظریف

واقعا محدوده بی حد و حصر استفاده از طیف سنجی جرمی تجزیه و تحلیل از مواد آلی پیچیده است، بدون آن که پزشکی مدرن و زیست شناسی غیر قابل تصور است. با این حال، این تنها پس از ظهور روشهای یونیزاسیون جدید امکان پذیر بود. پس از همه، برای تجزیه و تحلیل اسپکترومتری جرمی، شما باید یون های آزاد دریافت کنید، و بنابراین مواد را تبخیر می کند. اکثر مولکول های بیولوژیکی چنین خشونت هایی را بر روی خود انجام نمی دهند و تحت عمل دمای بالا همراه با روند تبخیر قرار می گیرند. بنابراین، روش های ظریف تر از تحول به یون های آزاد برای آنها اختراع شد. یکی از آنها یونیزاسیون استثمار الکتریکی است. راه حل ماده تحت فشار وارد مویرگ فلزی می شود که ولتاژ بالا (3-4 کیلوولت) ارائه شده است. از نازل باریک مویرگی، قطره ها از بین می روند، که، به شدت متهم، تجزیه، از دست دادن مولکول حلال، و ولتاژ به گونه ای انتخاب شده است که طیف سنج جرمی شامل زیست مولکول ها است. روش دوم به نام "تزریق / یونیزاسیون لیزر ماتریس فعال" شده است حتی بیشتر حیرت انگیز است. نمونه مورد مطالعه به ماتریس از یک ماده خاص انتخاب شده که قادر به جذب تابش لیزر به طور موثر جذب می شود اعمال می شود. با گرمایش سریع این ساندویچ، پالس لیزر مولکول نمونه یونیزه شده است، نه خوب است که به اندازه کافی به اندازه کافی دریافت کنید.

با تشکر از روش های جدید یونیزاسیون، طیف سنجی جرمی از بیومولکول ها با استفاده از طیف سنج های نسبتا ساده و ارزان ارزان و زمانی که در عمل به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت - در توسعه داروهای جدید، تعیین اثرات مواد روانگردان و مواد مخدر، مطالعات DNA، پروتئین ها و سایر مواد. کل بانک های داده ها وجود دارد که ممکن است مواد آلی را با توجه به اجزای آن شناسایی شده در طیف سنج جرم شناسایی کنید.

ترکیبی از طیف سنجی جرمی و سایر روش های فیزیکوشیمیایی که برای جداسازی و تجزیه و تحلیل مخلوط ها طراحی شده بود - کروماتوگرافی بسیار پربار بود. اول، با استفاده از یک کروماتوگرافی، اجزای مخلوط جدا شده و سپس به طور جداگانه آنها به ورودی اسپکترومتر جرم هدایت می شوند. چنین دستگاه هایی با آزمایشگاه های کنترل دوپینگ مجهز شده اند. با کمک طیف سنج های جرم کروماتو، محتوای استروئید های آنابولیک، ضد درد، دیورتیک ها، محرک ها و کورتیکواستروئیدها تعیین می شود. مهم نیست که چگونه ورزشکار سعی کرد، که مدال گران تر از سلامت خود است، برای پنهان کردن استفاده از آنابولیک، قادر به انجام آن نخواهد بود - یک طیف سنج جرمی مدرن حتی می تواند در خون یا ادرار پیدا کند میلیارد سهم این داروهای ممنوعه. درست است، یک نوع مبارزه وجود دارد: کسی که صندوق های دوپینگ جدید را سنتز می کند، و کسی تلاش می کند آنها را کشف کند و بدون چنین ابزار به عنوان یک طیف سنج جرمی، به احتمال زیاد، این مسابقه از بین می رود.

برای همه موارد

امروزه استفاده های مختلفی از طیف سنجی جرمی فراتر از چارچوب پروژه های منحصر به فرد بود و طرح های متعدد تجزیه و تحلیل های توده ای و روش های یونیزاسیون را توصیف می کرد، تعداد کل مجله را نداشت. طیف سنج های جرمی کرومتر قابل حمل در خدمت هستند ارتش آمریکا در عراق. آنها به شما اجازه می دهند تا آثار جزئی از واکنش های سلاح های شیمیایی را شناسایی کنید و برای تجزیه و تحلیل اولیه محیط اطراف استفاده می شود. دستگاه های تجزیه و تحلیل طیفی با دقت بالا، خدمات گمرکی را خریداری می کنند - این یک راه برای دقت نظارت بر ترکیب محصولات نفتی و تعیین منشاء نفت به معنای واقعی کلمه به خوبی است، زیرا ترکیب ایزوتوپ برای هر زمینه منحصر به فرد است.

یک طیف سنج جرمی مدرن می تواند یک سالن آزمایشی را اشغال کند یا در یک جعبه کوچک روی میز قرار گیرد، حاوی یک مغناطیس ابررسانایی یا بدون یک میدان مغناطیسی باشد. حساسیت این دستگاه ها تخیل شگفت انگیز است. به اندازه کافی یک میلی گرم از یک آلاینده آلی در یک تن از آب وجود دارد، به طوری که طیف سنج جرمی ممکن است در کیفیت آن و ناخالصی های غیر معدنی - و کمتر مورد تردید باشد. به طور متناقض، حساسیت بالا می تواند به عنوان یک منبع از مشکلات تبدیل شود: به عنوان مثال، هنگام بررسی مسافران، آثار ناچیز داروها، به طور تصادفی در صورتحساب نقدی سقوط می کند، می تواند بر روی یک شهروند کاملا قابل احترام پیدا شود! با این حال، این وظیفه تنوع دیگری است، و داشتن یک ابزار فوق العاده در اختیار آن، به عنوان یک طیف سنج جرمی، یک فرد قطعا قادر به حل آن خواهد بود.

طیف سنجی جرمی کروماتو یک روش تحلیلی مبتنی بر ترکیبی از کروماتوگرافی و طیف سنج جرم است که برای تعریف کمی و کیفی اجزای فردی در مخلوط های پیچیده استفاده می شود. این مقاله مسائل اصلی مربوط به ماهیت اسپکترومتری جرمی کروماتو و ویژگی های آن را در نظر می گیرد:

دستگاهی که این مطالعه انجام می شود، نام اسپکترومتر جرم کروماتو یا HCMS نامیده می شود. عبور از یک کروماتوگرافی، نمونه به اجزای تقسیم می شود و طیف سنج جرم مسئول شناسایی و تجزیه و تحلیل آنها است. با توجه به ویژگی های ترکیب مورد مطالعه و الزامات مورد نیاز برای صحت نتیجه، یکی از دو تکنیک مورد استفاده قرار می گیرد: یا کروماتوگرافی مایع با دقت بالا یا کروماتوگرافی گاز با تشخیص اسپکترومتر جرمی GC-MS.

ترکیب مورد مطالعه به reaporator chromatograph معرفی شده است و بلافاصله به یک فرم گازی تبدیل می شود، مخلوط با گاز حامل غیر مستقیم و تحت فشار به ستون عرضه می شود. عبور از یک ستون کروماتوگرافی، نمونه به اجزای عرضه شده به MS تقسیم می شود و از طریق جزء اسپکترومتر دستگاه منتقل می شود.

برای به دست آوردن طیف، مولکول های مولکول نمونه یونیزه شده اند، سنسور ویژه تغییر در جریان یون، بر اساس آن کروماتوگرافی نوشته شده است. نرم افزار پردازش کروماتوگرافی اجازه می دهد تا شما را به بررسی پیک های به دست آمده با ثبت نام قبلا، و در نتیجه، با انجام دقیق تعریف کیفی و کمی خود را. در عین حال، چند طیف توده ای، که ایده ساختار اجزاء را می دهد، از جمله مواردی که قبلا شناسایی نشده اند.

طیف سنجی جرمی کروماتو در 50 سال گذشته در قرن گذشته توسعه یافت و اولین دستگاه در 60 ثانیه مورد آزمایش قرار گرفت.

اثربخشی و اثربخشی طیف سنجی جرم کروماتو توسط حساسیت CHS تعریف شده است که به طور مداوم بهبود یافته است، که اجازه می دهد تا استفاده از سیستم GC-MS را گسترش دهد.

دقت بالا تشخیص انتخابی را نشان می دهد. ماهیت آن به سوابق شهادت نمی رسد نه در طول حجم جریان یون های ورودی، بلکه حداکثر برای مولکول های ادعایی یون ها. این روش مخلوط را کاهش می دهد و به شما امکان می دهد حداقل محتوای یک ماده داده شده را در هر ترکیب شناسایی کنید. بنابراین، طیف سنجی جرم کروماتو به طور فعال در پزشکی و فارماکولوژی به منظور جستجو برای نشانگرهای خاص مورد استفاده قرار می گیرد: به عنوان مثال، هورمون ها یا داروها در مایعات بیولوژیکی.

حساسیت بالا دارای یک اسپکترومتر جرم کروماتو با ISS MSD است. ویژگی های آشکارساز مورد استفاده در آن به:

• استفاده از مواد ویژه ارائه خروجی یون بالا در هر حالت عملیاتی؛
• سیستم پردازش سیگنال اتوماتیک با استفاده از قابلیت های نرم افزاری؛
• سیستم تنظیم خودکار MS؛
• سیستم تشخیصی خودکار MS؛
• ترکیبی از الکترودهای با کیفیت بالا با یک سیستم تشخیص دیجیتال که به شما امکان می دهد سرعت اسکن را افزایش دهید؛
• سیستم کاهش نویز ویژه از هلیوم باقی مانده.

حساسیت بالا و عرضی گسترده ای از استفاده از طیف سنج کروماتوماس، کاملا قیمت آن را توجیه می کند.

کیفیت نتیجه نیز بر سرعت طیف جرمی تأثیر می گذارد، که باید به طور قابل توجهی بالاتر از ساخت یک پیک کروماتوگرافی باشد. اگر سرعت کاهش یابد، اعمال پیک و اعوجاج نتایج تجزیه و تحلیل ظاهر می شود.

این پارامتر بستگی به آنالیز جرم نصب شده دارد. بهینه در حال حاضر یک سیستم چهارگانه عملیاتی است اصل بعدی. جریان از طریق چهار مغناطیسی عبور می کند که یک میدان فرکانس بالا ایجاد می کند. پیدا کردن به آن، ذرات با نسبت خاصی از جرم و شارژ سقوط به دام، همه دیگران "sifted".

MS در یک دوره مساوی از زمان، طیف های مورد تجزیه و تحلیل مواد را اسکن می کند. سپس هر عکس فوری آماری پردازش می شود و ارزش کل ایده ای از مجموعه طیف ها را در هر زمان می دهد. اکثر MS مدرن (به عنوان مثال، بر روی واحدهای با ISS MSA، که در بالا توضیح داده شد)، این نوع تحلیلگران نصب شد.

تجهیزات کروماتوگرافی توده ای با پارامترها و قابلیت های آن مشخص می شود. برای پیدا کردن یک تکنیک که نیازهای یک کاربر مدرن را برآورده می کند، باید پارامترهای زیر را در نظر بگیرید:

• منبع استفاده شده از یونیزاسیون (ضربه الکترونیکی، یونیزاسیون شیمیایی)؛
• حساسیت رایج ترین MS اجازه می دهد تا شما را به 10-9 ... 10-12 گرم در حالت های مختلف اسکن؛
• توانایی اسکن: مطلوب است که طیف سنج جرمی کروماتو از جستجوی انتخابی توسط گروه های ذرات مشخص شده پشتیبانی می کند (SIM Mode)، و همچنین اسکن کامل را در محدوده مشخص شده (حالت اسکن کامل) انجام داد.

اهمیت زیادی برای طیف سنجی جرمی کروماتو به دست می آید که در کیت عرضه می شود. این امکان ساخت یک کروماتوگرافی را در زمان واقعی تعیین می کند، کنترل ثبات پارامترهای مشخص شده، دریافت گزارش خودکار را در یک فرم مناسب تعیین می کند. این بستگی به طیف سنجی جرم کروماتو دارد. علاوه بر این، توسعه دهندگان مجموعه ای از کتابخانه هایی را ارائه می دهند که حاوی طیف های مختلف صنعتی هستند حوزه های علمی: پزشکی و فارماکولوژی (هورمون ها، داروها، داروها)، صنعت تولید نفت (هیدروکربن ها)، اکولوژی (آفت کش ها و سایر آلاینده های آلی) و غیره

انتخاب اسپکترومتر جرم کروماتو، لازم است همه مشخصات را در نظر بگیرید. سپس دستگاه به دست آمده به طور کامل به نیازهای کاربر پاسخ خواهد داد.

وزارت بهداشت فدراسیون روسیه

ماده Pharmacopoeia عمومی

طیف سنجی جرمOFS.1.2.1.1.0008.15

برای اولین بار وارد شده است

روش طیف سنجی جرمی - روش تجزیه و تحلیل با کیفیت بالا و کمی از داروها بر اساس اندازه گیری مستقیم نسبت جرم به تعداد اتهامات مثبت اولیه یا منفی یون ها ( m./ z.) در فاز گاز مشتق شده از ماده آزمون. این اتهام ممکن است به دلیل افزودن یا از دست دادن الکترون، پروتون، کاتیون یا آنیون بسته به شرایط یونیزاسیون و ترکیب نمونه باشد. این نسبت در واحدهای اتمی جرم (a.e.m.) یا در دالتون (بله) بیان شده است. یون هایی که در منبع یونی دستگاه تشکیل شده اند، شتاب می گیرند و قبل از وارد شدن آشکارساز با استفاده از آنالیز جرم جدا شده است. این فرایندها در محفظه ای رخ می دهد که سیستم پمپ از خلاء از 10 تا 3 تا 10 -6 PA پشتیبانی می کند. سیگنال مربوط به یون توسط چندین قله مربوط به توزیع آماری ایزوتوپ های مختلف این یون نشان داده شده است. این سیگنال نامیده می شود مشخصات ایزوتوپ (برای مولکول های کوچک)، و یک پیک جداگانه نماینده رایج ترین ایزوتوپ برای اتم، - پیک مونوسوتوپ. طیف گسترده ای از گراف از وابستگی تعداد یون های مختلف از رابطه است m / z.. هنگام تجزیه و تحلیل مولکول های پیچیده، نیاز به دو و چند تحلیلگر جرم متوالی برای رمزگشایی ساختار مولکولی وجود دارد. در دستگاه MS / MS (MS N) ( طیف سنج جرم دو طرفه) تجزیه و تحلیل های توده ای به طور مداوم پس از یکدیگر ساخته شده است. از یون های تقسیم شده در تجزیه و تحلیل جرم اول، ذرات توسط ساختار آنها ناشناخته اند ( یون های والدین) و آنها را به قطعات کوچکتر تقسیم کنید با برخورد با اتم های گاز بی اثر ( جداسازی توسط برخورد فعال شده است - CID) یا اشعه لیزری. این فرآیند قبل از تجزیه و تحلیل جرم دوم اجرا می شود، که محصولات پوسیدگی آن را تجزیه و تحلیل می کند ( یون های دختر).

تجزیه و تحلیل طیف سنجی جرمی یک کیفی مهم و کمی (با استفاده از استانداردهای خارجی یا داخلی) (تعیین توده های مولکولی، ساختار قطعات مولکول های تعریف شده) با محدودیت تشخیص از Pekomole [PMOL (10 -12 -12)] به Fempomol [FMOL (10 - 15)]

روش روش با استفاده از روش ورود به نمونه به دستگاه، مکانیسم تشکیل یون ها (نوع منبع یونی) و روش جداسازی یونها از لحاظ جرم به جرم (نوع تحلیلگر جرم).

ویژگی های فنی طیف سنج های جرمی

مهمترین ویژگی های فنی طیف سنج های جرمی، سرعت اسکن، حساسیت، محدوده دینامیکی، رزولوشن است.

سرعت اسکن

تجزیه و تحلیل جرم، یونها را با یک نسبت جرم و شارژ خاص ( m./ z.) در یک زمان معین (به جز دستگاه های چندگانه، رزونانس یون سیکلوترون، تله های یونی مداری). به منظور تجزیه و تحلیل تمام یونها در رابطه m./ z.آنالیز جرم باید تمام مقادیر مورد نیاز برای انتقال به آشکارساز تمام یونهای مورد علاقه را اسکن کند. نرخ استقرار میدان سرعت اسکن نامیده می شود، که باید حداکثر (به ترتیب، زمان اسکن باید به اندازه کوچک باشد)، از آنجا که طیف سنج جرم باید یک سیگنال را در طول عملکرد پیک کروماتوگرافی ثبت کند، که می تواند چند ثانیه باشد. در عین حال، بزرگتر، طیف های جرمی در طول عملکرد پیک کروماتوگرافی اندازه گیری می شوند، دقیق تر پیک کروماتوگرافی توصیف می شود و کمتر احتمال آن حداکثر مقدار آن را از دست می دهد.

کمترین آنالیز جرم توده یک آهنربا است، حداقل زمان اسکن که بدون از دست دادن حساسیت خاص، کسری از یک ثانیه است. تجزیه و تحلیل جرم Quadrupole می تواند طیف را بر روی دهم دوم، تله یونی و تله یونی خطی - سریعتر تبدیل کند و طیف سنج جرمی از رزونانس یون سیکلوترون کندتر است.

هر اسکن در همه انواع فهرست شده از آنالیزارهای توده ای، سازش است - با افزایش سرعت اسکن، حساسیت کاهش می یابد، زیرا زمان کمتری برای ضبط یک سیگنال برای هر عدد جرم صرف می شود. برای روش های معمول برای تجزیه و تحلیل سرعت اسکن یک آنالیزور Quadrupole یا تله یونی، به اندازه کافی برای به دست آوردن نتایج رضایت بخش کافی است. در عین حال، برای تجزیه و تحلیل عملکرد بالا از سیستم های مولکولی پیچیده، توصیه می شود از یک اسپکترومتر جرم زمانی استفاده کنید که قادر به ضبط طیف های جرمی با سرعت 40،000 اسپکت در ثانیه است.

وضوح

قطعنامه یا رزولوشن طیف سنج جرمی به عنوان امکان تجزیه و تحلیل توده ای به تقسیم یونهای با توده های نزدیک تعریف می شود. بسیار مهم است که توده های یون ها را دقیقا مشخص کنید، این به شما این امکان را می دهد که ترکیب ترکیب اتمی یون را محاسبه کنید یا مولکول را با مقایسه با پایگاه داده، کاهش تعداد نامزدهای احتمالی از هزاران و صدها تا واحد یا یکی را تعیین کنید . برای تجزیه و تحلیل های جرم مغناطیسی، که در آن فاصله بین قله های طیف توده ای به یون های جرم بستگی ندارد، رزولوشن یک مقدار برابر با m / δm است. این مقدار معمولا با ارتفاع پیک 10٪ تعیین می شود. بنابراین، قطعنامه 1000 به این معنی است که قله ها با توده های 100.0 AE.M. و 100.1 A.M. آنها از یکدیگر جدا می شوند، یعنی، آنها تا 10 درصد ارتفاع را نشان نمی دهند.

برای آنالایزر که در آن فاصله بین قله ها در محدوده عملیاتی توده ها تغییر می کند (از بیشتر ماسافاصله کوچکتر) مانند آنالیزورهای چهارگانه، تله های یونی، آنالایزر زمان پرواز، رزولوشن (m / Δm) معنی دیگری دارد: این یک توده خاص را مشخص می کند. بنابراین، این تحلیلگران جرم با عرض قله ها مشخص می شوند - ارزش ثابت باقی مانده در کل محدوده جرم. عرض قله ها در 50٪ قد آنها اندازه گیری می شود. برای چنین دستگاههایی، عرض اوج در نیمه عمر برابر با 1 یک شاخص خوب است و به این معنی است که چنین تحلیلگر جرم قادر به تمایز بین توده های اسمی است که در واحد اتمی توده ای در تقریبا تمام محدوده عملیاتی متفاوت است.

یک توده اسمی یا عدد توده ای یک عدد صحیح در مقیاس نسخه های اتمی جرم نامیده می شود. به عنوان مثال، جرم هیدروژن یون H + برابر 1.00787 AE.M است. و تعداد توده آن 1. تجزیه و تحلیل های توده ای است که اندازه گیری توده های اسمی آنالایزر با وضوح پایین نامیده می شود. طیف سنج های جرمی با تمرکز دوگانه (مغناطیسی و الکترواستاتیک)، رزونانس یون-سیکلوترون به ابزارهای میانگین یا کیفیت بالا. یک مجوز معمول برای یک طیف سنج مغناطیسی ارزش بیش از 60000 است و عملیات در سطح رزولوشن 10،000 تا 20000 یک روال است. در طی طیف سنج جرمی از رزونانس یون-سیکلوترون هنگام تجزیه و تحلیل یک نمونه با جرم حدود 500 تا ثانیه. این را می توان به راحتی به دست آورد اجازه 500،000، که اجازه می دهد تا اندازه گیری یون های جرم با دقت چهارم - نشانه پنجم پس از کاما. قطعنامه های چند هزار را می توان در هنگام استفاده از آنالایزر های جرم زمان به دست آورد. با این حال، بررسی نمونه هایی با وزن مولکولی بزرگ که این نوع ابزار از آن استفاده می کند، این نوع از آنالیزورهای دیگر مزیت دارد، این اجازه به اندازه کافی فقط برای اندازه گیری جرم یون با دقت ± ده ها سال است.

قطعنامه تجزیه و تحلیل جرم نزدیک به یک ویژگی مهم دیگر است - دقت اندازه گیری جرم یونی. به عنوان مثال، توده های یون های نیتروژن مولکولی (N 2 +) و مونوکسید کربن (CO +) 28،00615 و 27،99491. ثانیه است. بر این اساس، هر دو یونها با یک عدد توده ای مشخص می شوند. این یون ها توسط طیف سنج جرم مرور در یک وضوح 2500 ثبت می شود و مقدار دقیق وزن اندازه گیری شده نشان می دهد که کدام یک از این گازها ثبت شده است. اندازه گیری جرم دقیق بر روی دستگاه های تمرکز دوگانه، در زمان طیف سنج های جرم زمان (در محدوده وزن مولکولی پایین) و طیف سنج های جرمی از رزونانس یون سیکلوترون در دسترس است.

محدوده دینامیکی

محدوده دینامیک - نسبت سیگنال های حداکثر و حداقل قابل تشخیص. هنگام تجزیه و تحلیل مخلوط حاوی 99.99٪ از یک ترکیب یا هر عنصر و 0.01٪ از هر گونه ناخالصی، محدوده خطی باید مرتبه چهارم باشد. طیف سنج های جرمی برای تجزیه و تحلیل ترکیبات ارگانیک با محدوده دینامیکی 5-6 دستورات و طیف سنج های جرمی برای تجزیه و تحلیل عناصر - 9 تا 12 مرتبه مشخص می شود.

حساسیت

حساسیت یکی از مهمترین ویژگی های ابزار تحلیلی است. به طور معمول، پارامتر مربوط به حساسیت حداقل مقدار مشخصی از ماده یا آستانه تشخیص است. مقدار معمولی آستانه تشخیص یک طیف سنجی کروماتوماس خوب مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل ترکیبات آلی 1 ∙ 10 -12 گرم با فرم 1 محلول میکرولیومتر است.

محدودیت های تشخیص مواد معدنی روش ICP / MS (AC / MS - اسپکترومتری جرمی با پلاسمای متصل شده با القایی) 1 ∙ 10 -15 (یک سهم در quadrillion) است.

دامنه روش

احراز هویت سرنوشت

طیف گسترده ای تقسیم شده یک اثر انگشت است ساختار شیمیایی. بنابراین، هویت طیف های جرمی به طور واضح، هویت مولکول ها را نشان می دهد، به ویژه در ترکیب با استفاده از کتابخانه های طیف های جرمی و داده های کروماتوگرافی. طیف توده ای با وضوح بالا به شما اجازه می دهد ترکیب اتمی مولکول (فرمول ناخالص) را با جرم دقیق تعیین کنید.

تعیین کمی از مواد دارویی و ناخالصی ها در فرم های دوز

تجزیه و تحلیل کمی با استفاده از نمونه های استاندارد در ترکیب با تکنیک های کروماتوگرافی سنتی انجام می شود و تولید دقیق شرایط کروماتوگرافی نیازی نیست، زیرا اوج بر روی کروماتوگرافی توسط طیف جرمی شناسایی می شود و ادغام یون های انتخاب شده یا قله های واکنش های انتخاب شده از تشکیل یک یون خاص معمولا به شما امکان می دهد که جزء را در صورت جدایی ناقص قله ها بر روی کروماتوگرافی اندازه گیری کنید.

شناسایی ناخالصی ها و ایجاد ساختار ناشناخته

طیف جرمی به شما امکان می دهد وزن مولکولی ترکیب را بر روی یون مولکولی تعیین کنید و در بسیاری از موارد ممکن است متوجه شوید که کدام قطعه مولکول این است که در ترکیب با استفاده از کتابخانه های طیف و داده های طیف سنجی NMR آن را می سازد ممکن است به طور یکنواخت یک ساختار شیمیایی ایجاد شود.

اندازه گیری مقادیر ردیابی مواد در فارماکوکینتیک و متابولیک

Selectivitivity در حالت های SIM (نظارت بر یون های انتخاب شده) و SRM (نظارت بر واکنش های انتخاب شده) همراه با حساسیت بسیار بالا، امکان استفاده از ترکیبی از HPLC و طیف سنجی جرمی را برای تعیین مواد مورد تجزیه و تحلیل شده در برابر پس زمینه چنین ترکیبات چند بعدی پیچیده مانند بیولوژیکی فراهم می کند مایعات یا عصاره های گیاهی.

تعیین کمی بیش از 70 عنصر با محدودیت اندازه گیری از 10 تا 0.1 PRT ( قطعات. مطابق. تریلیون ) طیف سنجی جرمی با پلاسما همراه با القایی.

تجهیزات

طیف سنج جرمی شامل بلوک های زیر است که دارای انواع مختلفی هستند: سیستم های ورودی نمونه، منبع یونی، آنالیز جرم، آشکارساز و سیستم های پردازش داده ها.

سیستم ورودی نمونه

مرحله اول تجزیه و تحلیل این است که یک نمونه از مواد آزمایشی را وارد کنید بدون نقض قابل توجهی از خلاء.

سیستم ورودی برای تجزیه و تحلیل اجزای مخلوط جدا شده توسط ابزار مناسب متصل به طیف سنج جرم، قابل استفاده است.

کروماتوگرافی گاز / اسپکترومتری جرمی (GC / MS) ( GC / خانم. ).

هنگام استفاده از ستون های مناسب مویرگی، ممکن است به طور مستقیم به طور مستقیم از ستون به منبع یونی دستگاه بدون استفاده از جداساز استفاده شود.

این برای تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی استفاده می شود که دارای نقطه جوش حدود 400 درجه سانتیگراد است.

کروماتوگرافی مایع / اسپکترومتری جرمی (LC / MS).

چنین ترکیبی از دستگاه ها به ویژه در هنگام تجزیه و تحلیل ترکیبات قطبی غیر انتفاعی یا مواد ترمولبول موثر است. با توجه به دشواری به دست آوردن یون ها در فاز گاز، با استفاده از این روش نیاز به استفاده از رابط های ویژه: الکترو اسپری (ESI)، thermosprint (TSI)، یونیزاسیون شیمیایی در فشار اتمسفر (APCI)، photinization در فشار اتمسفر (APPI) و غیره .، که روش های مستقل یونیزاسیون هستند و در زیر بحث خواهند شد.

کروماتوگرافی مایع فوق بحرانی / اسپکترومتری جرمی

این روش ورودی نمونه در این واقعیت است که فاز متحرک، معمولا از یک کربن دی اکسید در حالت فوق بحرانی عبور می کند، پس از عبور از شیر گرم بین ستون و منبع یونی، به یک کشور گاز می رسد.

الکتروفورز مویرگی / اسپکترومتری جرمی ( ce / خانم. )

در بعضی موارد، ELUENT به منبع یونی وارد می شود، پس از اضافه کردن یک حلال اضافی، در حالی که نرخ جریان می تواند به چند میلی لیتر در دقیقه برسد. محدودیت های این روش مقدار کمی از نمونه ورودی و نیاز به استفاده از راه حل های بافر فرار است.

دستگاه های ورودی مستقیم نمونه

نمونه از طریق یک دروازه خلاء با استفاده از یک دروازه خلاء، میله ها، نوار نقاله یا Autosampler وارد شده است، به صورت حرارتی یا در طول desorption از سطح به طور مستقیم در منبع یونی تبخیر می شود. با استفاده از این روش ورودی، لازم است از نمونه های خالص استفاده شود یا به این معنی است که طیف جرمی به دست آمده ممکن است یک طیف ترکیبی از ترکیبات چندگانه باشد.

منبع یونی

یونیزاسیون الکترونیکی ( ei )

نمونه ای از ماده آزمایشی در یک حالت گاز گازی توسط جریان الکترون یونیزه شده است، انرژی آن (معمولا 70 eV) بیشتر از انرژی یونیزاسیون نمونه است. علاوه بر این، علاوه بر یون مولکولی M +، یونهای تکه تکه شدن توده های کوچکتر، مشخصه این ساختار مولکولی تشکیل شده است. محدودیت اصلی این روش نیاز به تبخیر نمونه است، که باعث می شود مطالعه قطبی، ترمولبایل یا اتصالات وزن مولکولی بالا. یونیزاسیون الکترونیکی می تواند در کروماتوگرافی گاز در ترکیب با طیف سنجی جرمی و تنها در برخی موارد - در کروماتوگرافی مایع استفاده شود.

یونیزاسیون شیمیایی ( ci )

در این مورد، روش یونیزاسیون از واکنش گاز (متان، ایزوبوتان، آمونیاک، نیتروژن مونوکسید، دی اکسید نیتروژن یا اکسیژن) استفاده می کند. طیف شامل یونهای نوع (M + H) +، (Mn) -، و همچنین مجتمع های یونی تشکیل شده توسط یک آنالیت با یک واکنش گاز استفاده می شود. تکه تکه شدن در یونیزاسیون شیمیایی خود را به میزان کمتر از زمانی که یونیزاسیون تاثیر الکترون است، نشان می دهد.

برای مواد ترمولبری، یک نوع از این روش یونیزاسیون استفاده می شود که در آن نمونه ای که به سیم اعمال می شود، بسیار سریع به دلیل اثر ژول - تامسون (یونیزاسیون شیمیایی desorption) بسیار سریع تبخیر می شود.

بمب گذاری توسط اتم های سریع ( فاب ) یا یونیزاسیون توسط بمباران توسط یونهای سریع (طیف سنجی جرمی ثانویه یونی - سیمز).

نمونه حل شده در یک ماتریس چسبناک (گلیسیرین یا m.الکل Nitrobenzyl) به سطح فلز اعمال می شود، یونیزه شده توسط جریان اتم های خنثی (آرگون یا زنون) یا یون های سزیم با انرژی جنبشی بزرگ است. یون ها (M + H) + و (Mn) - انواع یا مجتمع های یونی تشکیل شده توسط محیط (ماتریس) و نمونه مشاهده می شوند. این نوع یونیزاسیون به خوبی برای ترکیبات قطبی، ترمولبری مناسب است، به شما این امکان را می دهد که طیف های مولکول ها را با توده ای تا 10،000 به دست آورید. مهم است که نمونه به طور مساوی در ماتریس توزیع شود، در غیر این صورت کیفیت طیف به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و تلاش می کند تا مخلوط ها را به نتایج غیر قابل پیش بینی منجر شود. شناخته شده Fab Fub، که می تواند برای کروماتوگرافی مایع استفاده شود، اما جریان جریان فاز تلفن همراه باید بسیار کم باشد (کمتر از 10 میکرولیتر در دقیقه).

فیلد desorption و یونیزاسیون میدان

نمونه تبخیر در نزدیکی تنگستن سیم امیتر با مینی (یونیزاسیون میدان) یا قرار داده شده در این سیم (desorption میدان).

میدان الکتریکی (ولتاژ حدود 10 کیلو وات)، که توسط امیتر تشکیل شده است، نمونه ای را تشکیل می دهد. انرژی که تحت داده های روش های یونیزاسیون منتقل می شود، تنها کسری از EV، I.E. انرژی بیش از حد یون مولکولی به طور قابل توجهی کمتر از سایر روش های یونیزاسیون است. علاوه بر این، دیگر الکترون های مولکول یونیزه هیجان زده نیستند، و M + به طور عمده (غیر منتظره) وضعیت الکترونیکیو طیف اغلب تنها اوج متعلق به یون مولکولی است.

یونیزاسیون لیزر ماتریس (مالدی)

یک نمونه مخلوط با محیط مربوطه (ماتریس) و قرار داده شده بر روی یک سوبسترا فلزی توسط پالس های لیزر کوتاه با طول موج از UV به محدوده IR یونیزه شده است (مدت زمان پالس ها می تواند از Picosecond به چندین نانو ثانیه باشد). ترکیبات آلی جذب UV معمولا به عنوان یک ماتریس (2،5-دی هیدروکسیبنزوئیک، اسید سیناپسی، 2،6-دی هیدروکسیستوفنون و غیره استفاده می شود. این روش یونیزاسیون به طور عمده در هنگام تجزیه و تحلیل ترکیبات با وزن مولکولی بسیار بزرگ (بیش از 100،000 بله) استفاده می شود.

پلاسمای متصل به القایی ( ICP )

یک نمونه حل شده در اسید معدنی قوی (اسید نیتریک، اسید هیدروکلریک کلرید، اسید پلاستیکی، ودکا تزاریست، و غیره)، به منطقه احتراق پلاسما آرگون عرضه می شود، جایی که در دمای چند هزار درجه، فروپاشی از آن است نمونه به اتم ها با یونیزاسیون. این روش برای تعیین بیش از 70 مورد استفاده می شود. با توجه به وجود تداخل مولکولی، استفاده بهینه از دستگاه های با وضوح بالا یا آنالیزارهای ترکیبی همراه با اتاق برخورد. تداخل ایزوتوپ، به عنوان یک قاعده، می تواند با روش های ریاضی حل شود.

الکترو اسپری (الکترو اسپری) ( ESI )

نمونه در محلول به منبع از طریق مویرگی معرفی شده است، در پایان آن پتانسیل حدود 5 متر مربع وجود دارد. در خروج از مویرگ، یک آئروسل از قطرات شارژ با شارژ بالا سطح بالا تشکیل شده است. تبخیر مولکول های حلال از میکروکپل تولید شده منجر به تشکیل در فاز گاز از یون های شارژ شده (M + H) +، (MN) (MNN) (M + NN) + N (M-NN) - n نرخ جریان فاز متحرک در این نوع یونیزاسیون می تواند از چندین NL / min به 1 تا 2 میلی لیتر در دقیقه متفاوت باشد. این روش یونیزاسیون برای ترکیبات قطبی استفاده می شود. استفاده از الکتروپرفی به ویژه برای ایجاد ساختار پلیپپتید ها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک موثر است توده های مولکولی تا 10،000،000 و بالاتر. الکترو اسپری بسیار خوب با کروماتوگرافی مایع و الکتروفورز مویرگی همراه است.

یونیزاسیون شیمیایی در فشار اتمسفر ( apci )

یونیزاسیون نمونه در فشار اتمسفر در ناحیه تخلیه کرونا انجام می شود که بر روی مسیر فاز حرکت قرار می گیرد، که به دلیل اثرات حرارتی و از طریق استفاده از جریان نیتروژن اسپری می شود. یون های تخلیه تشکیل می شوند (M + H) + یا (Mn) -. این روش خود را ثابت کرده است که مولکول های قطبی و غیر قطبی نسبتا کوچک و غیر قطبی را با وزن کمتر از 1200 تجزیه و تحلیل می کند. امکان استفاده از جریان های جریان بالا فاز متحرک (تا 2 میلی لیتر در دقیقه) این روش ایده آل سازی را برای ترکیب با کروماتوگرافی مایع انجام می دهد.

Photoinization در فشار اتمسفر ( appi )

در منبع یونی، APPI از یک لامپ کریپتون استفاده می کند که فوتون ها را با انرژی 10.0 و 10.6 EV منتشر می کند. انرژی های فوتون برای یونیزه کردن بیشتر ترکیبات تجزیه شده کافی است، در حالیکه برای یونیزاسیون حلال های معمولی (آب، متانول، استونیتریل و غیره) برای کروماتوگرافی مایع فاز فاز با تشخیص اسپکترومتر جرم، تابش با انرژی بیشتری نیاز است. استفاده از فوتون های کم انرژی به عنوان یک منبع یونیزاسیون منجر به یک طیف جرمی آزاد از "سر و صدا شیمیایی"، و همچنین تضمین حداقل تکه تکه شدن یون ها، به شما این امکان را می دهد که یون های پروتون شده یا کاتیون های رادیکال را شناسایی کنید.

علاوه بر انواع بالا از منابع یونی، تعدادی از روش های معمول یونیزاسیون کمتر، مانند ترموسپیر، جذب پلاسما، تخلیه لیزر و غیره وجود دارد.

طیف سنجی جرم دندانه دار کردن

طیف سنجی جرمی دارت (تجزیه و تحلیل مستقیم در زمان واقعی) - روش سریع به دست آوردن طیف اتصالات کم مولکولی کم در حالت آنلاین به طور مستقیم در طول تجزیه و تحلیل، عملا نیازی به آماده سازی نمونه نیست. این روش اجازه می دهد تا برای شناسایی فوق العاده برش اجزای اجزای اجزای جامد یا مایع. روش تجزیه و تحلیل به این واقعیت کاهش می یابد که شی توسط موچین (در مورد نمونه های جامد) یا یک چوب (در مورد اشیاء مایع) به منبع یونی دارت، جایی که تبخیر ماده و آن وجود دارد، معرفی می شود یونیزاسیون با ثبت نام بعدی یون ها توسط طیف سنج جرمی. در عین حال، طیف های بسیار ساده تشکیل می شوند، معمولا حاوی یون های مولکولی پروتون شده از اجزای وزن مولکولی کم نمونه هستند. روش طیف سنجی جرمی دارت برای پیگیری کامل جریان سنتز آلی از مواد دارویی جدید، تجزیه و تحلیل مستقیم اجزای مخلوط جدا شده بر روی صفحه TLC، از سطح آن، تشخیص تقصیر در هنگام تجزیه و تحلیل مواد دارویی و مواد مخدر، قابل استفاده است.

تحلیلگر جرم

تمرکز دوگانه

اصل عملیات تجزیه و تحلیل های جمعی بر اساس آن است قانون فیزیکی حرکات ذرات شارژ، که بر اساس آن مسیر ذرات شارژ شده در میدان مغناطیسی پیچیده شده و شعاع انحنای بستگی به جرم ذرات دارد. این در یون های دستگاه ثبت شده از طریق توده ها توزیع می شود. یک آنالیز الکترواستاتیک اضافی برای افزایش مجوز در مسیرهای یون تعیین شده است. طیف سنج های جرم مغناطیسی دارای رزولوشن بالا هستند، که امکان استفاده از آنها را در مطالعه ترکیبات آلی با وضوح بالا، هنگام تجزیه و تحلیل نسبت ایزوتوپ، تجزیه و تحلیل عنصری بر حساسیت حاشیه ای می کند.

تجزیه و تحلیل Quadrupole

ابزار آنالیز کننده نوع مشخص شده بر اساس اصل یک چهارگانه است که 4 میله ای است که ترکیبی خاص از یک ولتاژ الکتریکی متغیر ثابت و رادیویی در قطب مخالف عرضه می شود. یون ها موازی با محورهای این میله ها به میدان هیپربولیک می رسند. امکان انتقال یونها بستگی به رابطه دارد m / z. و ولتاژ میدان فرکانس رادیویی. تغییر ولتاژ فیلد اسکن تمام ارزش ها m / z. در محدوده عملیاتی دستگاه (معمولا از 1 تا 2000). برخی از دستگاه ها تا 4000 AE.M.

طیف سنج های جمعی Quadrupole نیازی به استفاده از ولتاژ های بالا در مورد هزاران نفر از ولتاژ، در مقایسه با طیف سنج های جرم مغناطیسی نیست. این به شما این امکان را می دهد که طراحی را ساده کنید، زیرا برای ایجاد خلاء در دستگاه نیاز به ابعاد کوچک اتاق خلاء دارد.

تجزیه و تحلیل زمان (زمان o. f پرواز، TOF)

در چنین تحلیلگران، یون ها توسط جرم در فضای بی فایده توزیع می شوند و نه به هزینه الگوهای حرکت ذرات شارژ در میدان (مغناطیسی یا الکترواستاتیک). یون ها از منبع، میدان الکتریکی را تسریع می کنند، انرژی سینتیکی بسیار بزرگ را خریداری می کنند و به فضای بی فایده می افتند. در ورود به این فضا، تمام یونها همان انرژی جنبشی دارند و با توجه به فرمول E. = mv 2/2، با سرعت های مختلف حرکت می کند. بسته به جرم یون ها، آشکارساز در زمان های مختلف رسیده است. ثبت یون ها و اندازه گیری زمان زمانی که شما به آشکارساز وارد می شوید، به شما اجازه می دهد توده خود را محاسبه کنید.

بر اساس زمان آنالیز جرم، طیف سنج های جرم بسیار سریع (و حساس) طراحی شده اند.

تجزیه و تحلیل جرم زمان پرواز، در مقایسه با آنالیز Quadrupole، به شما اجازه می دهد تا طیف گسترده ای از توده ها را ثبت کنید و توده های مولکول های بسیار بزرگ را اندازه گیری کنید و بهترین روش یونیزاسیون در بالای روش MALDI (یونیزاسیون لیزر) شرح داده شده است desorption با کمک ماتریس).

آنالایزر توده درختی عمدتا به دلیل سادگی، سرعت و هزینه نسبتا کم آنها استفاده می شود.

تله یونی چهارگانه

توسعه آنالایزر Quadrupole منجر به ایجاد "تله یونی" شد.

در یک تله یون Quadrupole، یون ها به علت قفل کردن پتانسیل ها در ورودی و خروجی انتهای تله قرار می گیرند. سپس، هنگام استفاده از فرکانس رادیویی رزونانس متغیر، یونها از تله با توجه به اندازه گیری می شوند m / z. و توسط یک ضریب الکترونیکی ثبت شده است. چنین مکانیسم می تواند به طور قابل توجهی افزایش جمعیت تله یون به دام افتاده، که منجر به گسترش دامنه دینامیکی و بهبود حساسیت می شود.

تله یونی به شما اجازه می دهد تا یون هایی را که لازم است برای ایجاد ساختار لازم باشد، بدون تمرکز بر قطعات باقی مانده مولکول، نگه دارید، در حالی که فرایند تقسیم بندی را می توان تکرار کرد، تا 10 تا 10 بار (به طور کلی تعیین شده MS N) .

ion-cyclotron رزونانس

یون های در معرض یک میدان مغناطیسی قوی در امتداد مسیرهای دایره ای با فرکانس هایی هستند که می توانند به طور مستقیم به ارزش ها مرتبط باشند m / z. برای این یون ها با استفاده از تبدیل فوریه. آنالایزر این نوع دارای رزولوشن بسیار بالایی (تا 1000،000 و بالاتر)، و همچنین اجازه می دهد تا Spectra MS N را بدست آورید.

ضعف آنالایزر های توده ای بر اساس رزونانس یون سیکلوترون، نیاز به استفاده از فشار بسیار کم (حدود 10 -7 PA) و استفاده از آهنرباهای ابررسانایی که در دمای هلیوم مایع 4.2 K. استفاده می شود، استفاده می شود.

یونهای تله مداری

در یون های تله مدار استفاده نمی شود میدانهای مغناطیسی (طیف سنج جرم با فوکوس دوگانه یا رزونانس یون-سیکلوترون) یا فرکانس رادیویی (تله یون چهارگانه). اصل بهره برداری از آنالیزارهای توده ای از این نوع بر اساس یک تله یونی یونی الکترواستاتیک محوری-هارمونیک است که از یک میدان الکتریکی متقارن بین الکترودهای خارجی و داخلی یک فرم خاص استفاده می کند.

به طور مشابه با تجزیه و تحلیل های توده ای بر اساس رزونانس یون-سیکلوترون در طیف سنج با تله یون مدار، یون با ارزش القا شده جریان بر روی الکترودهای خارجی تشخیص داده می شود؛ فرکانس های مربوط به متفاوت است m / z.مخلوط با استفاده از الگوریتم تحول فوریه، و سپس تبدیل به طیف جرمی.

تله مداری نیز با یک مخزن بیشتر از یون ها مشخص می شود. ظرفیت بزرگ شارژ فضایی در مقایسه با تله های یون سیکلوترون و چهارگوشه اجازه می دهد تا به دقت بیشتری از اندازه گیری جرم (قطعنامه حدود 100،000 در نیمه عمر پیک)، دامنه پویا گسترده تر و طیف وسیعی از مقادیر مقادیر را فراهم کند m / z..

تشخیص سیگنال و پردازش داده ها

یون های جدا شده توسط آنالایزر جدا شده به سیگنال های الکتریکی با تشخیص سیستم ها، به ویژه، چند ضلعی الکترونیکی، photomultiplier یا یک سیلندر فاراد تبدیل می شوند. کنترل پارامترهای مختلف فیزیکی مورد نیاز برای عملکرد هماهنگ تمام سیستم های ابزار، پردازش داده ها، از جمله کالیبراسیون، تجسم طیف، محاسبات کمی، آرشیو داده ها، ایجاد و استفاده از کتابخانه های طیف گسترده ای توسط یک کامپیوتر با نرم افزار مربوطه انجام می شود.

ثبت Spectra

سه راه اساسی برای ثبت نام Spectra وجود دارد: در جریان کامل یون (TIC)؛ نظارت بر یون انتخاب شده (SIM) یا یونهای چندگانه (MIM)؛ ثبت نام انتخابی از واکنش های تخریب انتخاب شده یون (SRM) یا یون های چندگانه (MRM).

ثبت نام در جریان کامل یون و جداسازی، آغاز شده توسط برخورد، امکان به دست آوردن طیف های جرمی، منحصر به فرد مرتبط با ساختار یک مولکول خاص را فراهم می کند.

بر اساس طیف ها به این ترتیب، کتابخانه ها (پایگاه های داده ها) برای تعیین ساختار مولکول بر روی طیف مرجع ایجاد شدند.

ثبت نام انتخابی از یون ها اجازه می دهد تا شما را به تعیین غلظت های کوچک از آنالیت در برابر پس زمینه ماتریس پیچیده، و همچنین منجر به پیروزی بزرگ در حساسیت: زمان صرف شده برای ضبط طیف کامل جمعی، زمانی که ثبت نام انتخابی است فقط یک یا چند یون را ضبط کرد.

ثبت واکنش های انتخاب شده یک روش انتخابی حتی بیشتر برای تعیین ترکیب مورد نظر در یک مخلوط پیچیده است.

این روش اساسا از روش های اسپکتروسکوپی فوق متفاوت است. طیف سنجی جرمی ساختاری بر اساس تخریب مولکول آلی به عنوان یک نتیجه از یونیزاسیون به یک یا چند راه دیگر است.

یون های حاصل از آن نسبت به جرم / شارژ (M / Z) طبقه بندی می شوند، سپس تعداد یونها برای هر مقدار این نسبت به شکل طیف ثبت می شود. در شکل 5.1. یک طرح کلی از یک طیف سنجی توده معمولی ارائه شده است.

شکل. 5.1. بلوک نمودار از یک طیف سنج جرم معمولی

برای حفظ یک نمونه به طیف سنج جرمی، یک نوع کروماتوگرافی معمولا استفاده می شود، اگر چه در بسیاری از دستگاه ها فرصتی برای ورود مستقیم به نمونه در محفظه یونیزاسیون وجود دارد. تمام طیف سنج های جرمی دارای دستگاه هایی برای یونیزاسیون نمونه و جداسازی یون ها در مقدار m / z هستند. پس از جداسازی شما باید یون ها را تشخیص دهید و تعداد آنها را اندازه گیری کنید. هدر معمولی یون ها شامل شکاف های کلالیم است که در حال حاضر فقط یونهای یک گونه، جایی که آنها شناسایی می شوند، ارسال می شوند و سیگنال تشخیص توسط یک ضریب الکترونیکی افزایش می یابد. طیف سنج های جرمی مدرن مجهز به نرم افزار تخصصی هستند: کنترل انباشت، ذخیره سازی و تجسم داده ها.

در حال حاضر، این روش معمول ترکیب اسپکترومتر جرم با کروماتوگرافی گاز (GC-MS) یا مایع (LC-MS) بود.

تمام طیف سنج های جرم به دو کلاس تقسیم می شوند: کم (تک) و دستگاه های با وضوح بالا (R). طیف سنج های رزولوشن پایین دستگاه هایی هستند که کل توده ها را می توان به M / Z 3000 تقسیم کرد (R \u003d 3000 / (3000-2990) \u003d 3000). در این دستگاه از ترکیبات C 16 H 26 O 2 و C 15 H 24 NO 2 غیر قابل تشخیص است، زیرا دستگاه در اولین و در مورد دوم یک جرم 250 ثابت خواهد شد.

دستگاه های با وضوح بالا (R \u003d 20000) قادر خواهند بود بین C 16 H 26 O 2 (250.1933) و C 15 H 24 No 2 (250.1807)، در این مورد R \u003d 250.1933 / (250.1933 - 250.1807) \u003d 19857 تشخیص دهند.

بنابراین، در دستگاه های با وضوح پایین، ممکن است یک فرمول ساختاری ماده ایجاد شود، اما اغلب برای این منظور ضروری است. علاوه بر این، لازم است که داده ها را از روش های دیگر تجزیه و تحلیل (اسپکتروسکوپی IR-، NMR) جذب کنیم.

دستگاه های با وضوح بالا می توانند جرم یون را با دقت کافی برای تعیین ترکیب اتمی اندازه گیری کنند، I.E. فرمول مولکولی ماده مورد مطالعه را تعیین کنید.

در دهه گذشته، توسعه سریع و بهبود طیف سنج های جرمی صورت گرفت. بدون بحث در مورد دستگاه خود، ما یادآوری می کنیم که آنها به نوع 1) روش یونیزاسیون، 2) روش جداسازی یون تقسیم می شوند. به طور کلی، روش یونیزاسیون به روش جدایی یون ها بستگی ندارد و بالعکس، گرچه استثنائات وجود دارد. اطلاعات بیشتر در مورد این مسائل در ادبیات [SINSB استفاده می شود. Lebedev].

در این کتابچه راهنمای، طیف های جرم به دست آمده از طریق یونیزاسیون به وسیله تاثیر الکترون در نظر گرفته می شود.

5.2. طیف های جرمی با یونیزاسیون با ضربه الکترونیکی

اعتصاب الکترونیکی (EU، Electron Impact، EI) شایع ترین روش یونیزاسیون در طیف سنجی جرمی است. مزیت این روش توانایی استفاده از موتورهای جستجو و پایگاه های داده (روش اتحادیه اروپا از لحاظ تاریخی اولین روش یونیزاسیون بود، پایه های اصلی داده های تجربی بر روی دستگاه های EU به دست آمد).

مولکول ماده نمونه در فاز گاز به بمباران الکترونهای انرژی بالا (معمولا 70 eV) منتقل می شود و الکترون را از بین می برد، تشکیل یک کاتیون رادیکال یون مولکولی:

M + E → M + (یون مولکولی) + 2E

کوچکترین انرژی الکترونهای بمباران (یونیزه)، که در آن شکل گیری یک مولکول یونی داده شده انرژی (یا کمتر، "پتانسیل") یونیزاسیون ماده نامیده می شود (u e) نامیده می شود.

انرژی یونیزاسیون اندازه گیری قدرت است، که کدام مولکول آن الکترون را به شدت مرتبط می کند.

به عنوان یک قاعده، برای مولکول های آلی، انرژی یونیزاسیون 9-12 EV است، بنابراین بمباران الکترونها با انرژی 50 EV و بالاتر، انرژی بیش از حد داخلی یون مولکولی در حال ظهور را گزارش می دهد. این انرژی به دلیل شکستن اوراق قرضه کووالانسی، به طور جزئی از بین می رود.

به عنوان یک نتیجه از چنین شکاف، فروپاشی یون مولکولی بر ذرات توده کوچکتر (قطعات) رخ می دهد. چنین فرایندی نامیده می شود تکه تکه شدن.

تکه تکه شدن به صورت انتخابی رخ می دهد، عملکرد بالا و برای این اتصال برجسته است.. علاوه بر این، فرآیندهای تقسیم بندی قابل پیش بینی هستند، و این امر تعیین فرصت های گسترده طیف سنجی جرمی برای تجزیه و تحلیل ساختاری است. در اصل، تجزیه و تحلیل ساختاری توسط طیف سنجی جرمی، شناسایی یونهای تکه تکه شدن و بازسازی گذشته نگر ساختار مولکول اصلی، بر اساس جهت تکه تکه شدن یون مولکولی است. به عنوان مثال، متانول یک یون مولکولی را با توجه به طرح تشکیل می دهد:

در باره
نقطه پایینی الکترون عجیب و غریب باقی مانده است؛ هنگامی که اتهام بر روی یک اتم جداگانه قرار می گیرد، علامت شارژ بر روی این اتم نشان داده شده است.

بسیاری از این یون های مولکولی طی 10 تا 10 تا 10-3 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند و تعدادی از یونهای تکه تکه شدن (تکه تکه شدن اولیه) را می دهند:

اگر برخی از یونهای مولکولی طول عمر کافی داشته باشند، آنها به آشکارساز می رسند و به شکل اوج یون مولکولی ثبت می شوند. از آنجا که اتهام یون اصلی برابر با یک نگرش استm./ z. برای این پیک، وزن مولکولی ماده مورد مطالعه را می دهد.

به این ترتیب، طیف جرمی نشان دهنده غلظت نسبی قطعات مثبت شارژ (از جمله یون مولکولی)، بسته به توده های آنها است.

ادبیات ویژه جداول از رایج ترین یونهای قطعه ای را ارائه می دهد، جایی که فرمول ساختاری یون و مقدار آن M / Z [Forch، Gordon، Silverstain] نشان داده شده است.

ارتفاع شدید ترین در طیف اوج برای 100٪ گرفته شده است، و شدت قله های دیگر، از جمله اوج یون مولکولی، به عنوان یک درصد از حداکثر حداکثر بیان می شود.

در موارد خاص، اوج یون مولکولی شدید می تواند باشد. به طور کلی: شدت اوج بستگی به ثبات یون شکل دارد.

در طیف های جرمی اغلب مجموعه ای از قله یون های قطعه وجود دارد، که متفاوت در اختلاف همولوگ (CH 2)، I.E. 14. مجموعه های همگانی یون ها مشخصه هر کلاس از مواد ارگانیک هستند و بنابراین آنها اطلاعات مهمی در مورد ساختار ماده مورد مطالعه را حمل می کنند.