Hva er et gassmassespektrometer?

Et gassmassespektrometer er et analytisk instrument som brukes til å bestemme konsentrasjonen av elementer i kjente prøver og som et verktøy for å trekke ut sammensetningen av ukjente prøver. Det fungerer ved å oppdage avbøyning av ladede ioner avledet fra atomet eller molekylet i et magnetfelt. I uorganisk analyse produserer hvert elementært atom et karakteristisk spekter. Mindre massive atomer avbøyes mer, som atomer med større ladning. Flere forbedringer av denne grunnleggende konfigurasjonen gjør gassmassespektrometeret nyttig i organisk analyse så vel som elementærbestemmelse.

I grunnleggende gasmassespektrometre brukt for elementær analyse, blir en flytende prøve først fremstilt ved å trekke ut eller på annen måte isolere elementet av interesse fra interessen fra den opprinnelige prøven. Væsken blir deretter fordampet og ionisert ved bombardement med en elektronstrøm som slår av en eller flere elektroner fra atomet. Det nå positivt ladede ionet passerer gjennom et magnetfelt i rette vinkler, som utøveren sidelengs kraft på ionet. Graden av avbøyning er direkte proporsjonal med ladningen til masseforholdet til ionene.

Mens prinsippet om gassmassespektrometeret lett er forstått, er instrumentet en nøye kombinasjon av komponenter. Den fordampede prøven introduseres i et evakuert ioniseringskammer. Det kreves et vakuum, eller det nyopprettede ionet vil snart kollidere med et luftmolekyl. I ioniseringskammeret stråler en elektrisk oppvarmet metallspole elektroner sidelengs, og slår av elektronene fra atomene som danner ioner, som deretter samles ved en elektronfelle. Ioniseringskammeret drives med positive 10.000 volt.

De positive ionene akselereres ut av ioniseringskammeret av en ionavvisende plate som holdes ved en litt høyere positiv spenning. Strømmen av sterkt energiske partikler er konsentrert til en tett bjelke og føres deretter gjennom en magnetisk felt indusert av en elektromagnet. Avhengig av forholdet mellom masse og ladninger, vil ionene avbøyes til mindre eller større grad. Ladningen på elektromagneten kan varieres for å få fokus i ionestrømmen av interesse på deteksjonsplaten. Detektoren sammenligner den elektriske strømmen som produseres av hver ionestrøm for å bestemme den relative overflod.

Hvert element har et karakteristisk spekter. Et spekter er et diagram over den relative overflod av hvert ladning/masseforhold. Hver linje på diagrammet er relatert til den relative konsentrasjonen av ionene som er produsert ved å slå av det første elektronet, etterfulgt av det andre elektronet, den tredje og så videre. Ved å sammenligne et spektrum med elementære massespektre i referanser, kan elementet som produserer spekteret bestemmes.

Bruken av gassmassespektrometeret i organisk analyse er litt mer komplisert. Organiske forbindelser vil skape et stort utvalg av ioniserte fragmenter i ioniseringskammeret. Massespektrene til Even SimpLE organiske forbindelser er mye mer sammensatte og er ofte utsatt for mer tolkning. Gasmassespektrometeret kan brukes til å bekrefte identiteten til en organisk forbindelse hvis spekteret er veldig rent, men ofte korrelerende resultater fra andre teknikker er nødvendige.

I et gasskromatografimassespektrometer (GC/MS) blir en blanding av forbindelser først separert ved gasskromatografi og deretter mates til et gasmassespektrometer. I gasskromatografien av dette kombinasjonsinstrumentet, fordampet molekyler atskilt av deres evne til å diffundere gjennom en bærergass. Ved å variere type, temperatur og strømningshastighet på bæregassen, kan forskjellige blandinger skilles for å gi rene, separate prøver av hver forbindelse. Optimalisering er nødvendig for å bestemme riktig gasskromatograf og påfølgende massespektrometerinnstillinger. Når prøvekilden er karakterisert, for eksempel i et produksjonsanlegg eller en naturlig kilde som en oljebrønn, produserer disse instrumentene økonomiske, relidyktige resultater.