Co je to plynový hmotnostní spektrometr?
plynový hmotnostní spektrometr je analytický přístroj používaný ke stanovení koncentrace prvků ve známých vzorcích a jako nástroj k odvození složení neznámých vzorků. Funguje detekováním vychýlení nabitých iontů odvozených z atomu nebo molekuly v magnetickém poli. V anorganické analýze každý elementární atom produkuje charakteristické spektrum. Méně masivní atomy jsou více odkloněny, stejně jako atomy s větším nábojem. Několik vylepšení této základní konfigurace způsobuje, že plynový hmotnostní spektrometr je užitečný v organické analýze a také jako elementární stanovení. Kapalina je poté odpařena a ionizována bombardováním elektrickým proudem, který srazí jeden nebo více elektronů z atomu. Nyní pozitivně nabitý ion prochází magnetickým polem v pravém úhlu, které vyvíjíboční síla na ion. Stupeň výchylky je přímo úměrný poměru náboje k hmotnosti iontů.
Zatímco princip hmotnostního spektrometru plynu je snadno pochopitelný, nástroj je pečlivou kombinací komponent. Odpařovaný vzorek je zaveden do evakuované ionizační komory. Je vyžadováno vakuum nebo by se nově vytvořený ion brzy srazil s molekulou vzduchu. V ionizační komoře elektricky zahřívaná kovová cívka vyzařuje elektrony do strany a srazí elektrony z iontů tvořících atomy, které se poté shromažďují v elektronové pasti. Ionizační komora je provozována při pozitivních 10 000 voltech
Pozitivní ionty jsou zrychleny z ionizační komory iontovou odpuzovací destičkou drženou při mírně vyšším kladném napětí. Proud vysoce napájených částic je soustředěn do těsného paprsku a poté prochází magnnímetické pole vyvolané elektromagnetem. V závislosti na poměru hmotnosti k náboji budou ionty odkloněny v menší nebo větší míře. Nabíjení na elektromagnetu se může měnit, aby se zaostřil iontový proud, který je zajímavý na detekční desku. Detektor porovnává elektrický proud produkovaný každým iontovým proudem, aby určil relativní hojnost.
Každý prvek má charakteristické spektrum. Spektrum je graf relativního hojnosti každého poměru náboje/hmoty. Každá řádek na grafu souvisí s relativní koncentrací iontů produkovaných srážením prvního elektronu, následovaný druhým elektronem, třetím atd. Porovnáním spektra s elementárními hmotnostními spektry v odkazech lze určit prvek produkující spektrum.
Použití plynového hmotnostního spektrometru v organické analýze je trochu komplikovanější. Organické sloučeniny vytvoří v ionizační komoře velké množství ionizovaných fragmentů. Hmotnostní spektra sudých SimpLE Organické sloučeniny jsou mnohem složitější a často podléhají větší interpretaci. Spektrometr hmotnosti plynu může být použit k potvrzení identity organické sloučeniny, pokud je spektrum velmi čisté, ale často jsou vyžadovány korelace výsledků z jiných technik.
V hmotnostním spektrometru plynové chromatografie (GC/MS) je směs sloučenin nejprve oddělena plynovou chromatografií a poté přiváděno do plynového hmotnostního spektrometru. V části plynové chromatografie tohoto kombinovaného nástroje se odpařené molekuly oddělují jejich schopností rozptýlit nosný plyn. Změnou typu, teploty a průtoku nosného plynu lze různé směsi oddělit za vzniku čistých, samostatných vzorků každé sloučeniny. Pro stanovení správného chromatografu plynu a následného nastavení hmotnostního spektrometru je nutná optimalizace. Jakmile je zdroj vzorku charakterizován, například ve výrobním závodě nebo v přírodním zdroji, jako je olejová jamka, tyto nástroje produkují ekonomické, relischopné výsledky.