Was ist ein Flugzeit-Massenspektrometer?
Ein Flugzeitmassenspektrometer bestimmt die molekulare Zusammensetzung einer Substanz, indem es sie in ihre Ionenbestandteile zerlegt. Durch Ermitteln des Masse-Ladungs-Verhältnisses eines Moleküls ist es möglich, innerhalb einer Reihe von Möglichkeiten die chemische Zusammensetzung der verschiedenen in einer Testprobe enthaltenen Substanzen zu bestimmen. Das Gerät ionisiert, trennt und treibt Moleküle an einem Detektor an. Durch Messen der Zeit, die jedes Ion benötigt, um den Detektor zu erreichen, kann das Verhältnis der Masse des Ions zu seiner Ladung bestimmt werden. Aus diesem Wert kann seine Masse berechnet werden, wodurch die chemische Struktur bestimmt werden kann.
Massenspektrometrie ist ein nützliches Instrument für Forscher sowie für die Strafverfolgung, Labortests und Analysen. Das Spektrometer kann bestimmen, welche Arten von Materialien sich in einer Substanz befinden, indem es eine Probe in ihre Bestandteile zerlegt und Daten zu möglichen chemischen Formeln, relativen Mengen als Prozentsatz des Ganzen und Molekulargewichten jeder vorhandenen Substanz bereitstellt. Dies ist aus vielen Gründen für Forscher oder Techniker sehr nützlich. Es ermöglicht die Analyse von Proben aller Art für die pharmazeutische Forschung, die Forensik in der Strafverfolgung und die Produktentwicklung in vielen Industriebereichen.
Im Laufe der Jahrzehnte wurden verschiedene Arten von Massenspektrometern entwickelt, seit im späten 19. Jahrhundert erste Arbeiten zur Trennung von Ionen nach Masse begannen. Das Flugzeitmassenspektrometer ist nur eine Art von Spektrometer. Im Allgemeinen arbeitet ein Flugzeit-Massenspektrometer nach einigen Grundprinzipien und weist bestimmte Komponenten auf. Sie können in bestimmten Aspekten ihres Designs variieren, aber alle funktionieren nach dem Prinzip, dass sich Ionen mit einer von ihrer Masse abhängigen Geschwindigkeit von der Ionisationsquelle zum Detektor bewegen.
Das Flugzeitmassenspektrometer ionisiert die zu testende Probe mit einem Ionengenerator. Diese Komponente ist meist ein Laserstrahl, der das Material schnell verdampft und es in Ionen zerlegt, die Moleküle mit elektrischer Ladung sind. Die Ionen werden dann getrennt und durch ein elektrisches Feld durch eine Drift- oder Flugröhre getrieben. Sie bewegen sich je nach Masse-Ladungs-Verhältnis unterschiedlich schnell. Größere, massereichere Ionen bewegen sich langsamer als kleinere, weniger massive Ionen.
Eine Komponente, die als Reflektron bezeichnet wird und die ankommenden Ionen auf den Ionendetektor lenkt, wird häufig in das Massenspektrometer eingebaut. Wenn die Ionen auf den Detektor treffen, werden das Ereignis sowie die Ladung des Ions und die verstrichene Flugzeit zwischen dem Ionengenerator und dem Detektor aufgezeichnet. Durch Analyse dieser Daten ist es möglich, das Masse-Ladungs-Verhältnis und dann die Masse einzelner Ionen in der Probe zu bestimmen. Die Masse und Ladung der einzelnen Ionen kann verwendet werden, um die genaue chemische Zusammensetzung der einzelnen Bestandteile einer Probe zu bestimmen und um extrem kleine Mengen bestimmter Substanzen wie Verunreinigungen, Gifte oder Arzneimittel in einer Blutprobe nachzuweisen. Dies sind nur einige der vielen Einsatzmöglichkeiten eines Flugzeitspektrometers.