Qu'est-ce qu'un spectromètre de masse à temps de vol?
Un spectromètre de masse à temps de vol détermine la composition moléculaire d'une substance en la décomposant en ses ions composants. En trouvant le rapport masse / charge d'une molécule, il est possible de déterminer, dans une plage de possibilités, la composition chimique des diverses substances contenues dans un échantillon test. Le dispositif ionise, sépare et propulse les molécules au niveau d'un détecteur. En mesurant le temps qu'il faut à chaque ion pour atteindre le détecteur, il est possible de déterminer le rapport entre la masse de l'ion et sa charge. À partir de cette valeur, sa masse peut être calculée, ce qui permet de déterminer sa structure chimique.
La spectrométrie de masse est un outil utile pour les chercheurs, mais aussi pour le maintien de l'ordre, les tests de laboratoire et l'analyse. Le spectromètre peut déterminer les types de matériaux contenus dans une substance en décomposant un échantillon en composants et en fournissant des données sur les formules chimiques possibles, les quantités relatives exprimées en pourcentage de la totalité et les poids moléculaires de chaque substance présente. Ceci est très utile pour les chercheurs ou les techniciens pour de nombreuses raisons. Il permet d'analyser toutes sortes d'échantillons pour la recherche pharmaceutique, les travaux de police scientifique dans les forces de l'ordre et le développement de produits dans de nombreux domaines industriels.
Plusieurs types de spectromètres de masse ont été mis au point au cours des décennies depuis le début des travaux sur la séparation des ions en fonction de la masse à la fin du 19e siècle. Le spectromètre de masse à temps de vol n'est qu'un type de spectromètre. En général, un spectromètre de masse à tout moment de vol fonctionne selon quelques principes de base et comporte certains composants. Ils peuvent varier dans certains aspects de leur conception, mais tous fonctionnent sur le principe que les ions se déplacent de la source d’ionisation au détecteur avec une vitesse qui dépend de leur masse.
Le spectromètre de masse à temps de vol ionise l'échantillon à tester avec un générateur d'ions. Ce composant est le plus souvent un faisceau laser, qui vaporise rapidement le matériau, le faisant se décomposer en ions, molécules avec une charge électrique. Les ions sont ensuite séparés et propulsés par un champ électrique à travers un tube de dérive ou de vol. Ils se déplacent à des vitesses différentes selon leur rapport masse / charge. Les ions plus gros et plus massifs se déplacent plus lentement que les ions plus petits et moins massifs.
Un composant appelé réflectron, qui dirige les ions entrants au niveau du détecteur d'ions, est souvent intégré au spectromètre de masse. Lorsque les ions heurtent le détecteur, il enregistre l'événement ainsi que la charge de l'ion et le temps écoulé en vol entre le générateur d'ions et le détecteur. En analysant ces données, il est possible de déterminer le rapport masse sur charge puis la masse des ions individuels dans l'échantillon. La masse et la charge des ions individuels peuvent être utilisées pour déterminer la composition chimique exacte des composants individuels d’un échantillon et pour détecter des quantités extrêmement faibles de substances particulières, telles que des contaminants, des poisons ou des médicaments, dans un échantillon de sang. Ce ne sont là que quelques exemples des nombreuses utilisations possibles d’un spectromètre à temps de vol.