Gas Mass Spectrometer คืออะไร?

เครื่องวัดมวลก๊าซเป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่ใช้ในการกำหนดความเข้มข้นขององค์ประกอบในตัวอย่างที่รู้จักกันและเป็นเครื่องมือในการอนุมานองค์ประกอบของตัวอย่างที่ไม่รู้จัก มันทำงานโดยการตรวจจับการโก่งตัวของไอออนที่มีประจุซึ่งได้มาจากอะตอมหรือโมเลกุลในสนามแม่เหล็ก ในการวิเคราะห์อนินทรีย์แต่ละอะตอมของธาตุจะสร้างสเปกตรัมที่มีลักษณะเฉพาะ อะตอมที่มีขนาดใหญ่น้อยกว่าจะเบี่ยงเบนไปมากกว่าเช่นเดียวกับอะตอมที่มีประจุมากกว่า การปรับปรุงหลายอย่างในการกำหนดค่าพื้นฐานนี้ทำให้สเปกโตรมิเตอร์มวลก๊าซมีประโยชน์ในการวิเคราะห์สารอินทรีย์รวมถึงการตรวจสอบองค์ประกอบ

ในเครื่องสเปคโตรมิเตอร์มวลแก๊สพื้นฐานที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์ธาตุตัวอย่างของเหลวจะถูกเตรียมโดยการแยกหรือแยกองค์ประกอบที่น่าสนใจออกจากตัวอย่างดั้งเดิม จากนั้นของเหลวจะถูกทำให้เป็นไอและถูกทำให้เป็นไอออนโดยการทิ้งระเบิดด้วยกระแสอิเล็กตรอนที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมหนึ่งอะตอมหรือมากกว่านั้น ไอออนที่ประจุบวกในขณะนี้จะผ่านทะลุสนามแม่เหล็กที่มุมฉากซึ่งออกแรงแรงไปด้านข้างของไอออน ระดับการโก่งตัวจะแปรผันตรงกับอัตราส่วนประจุต่อมวลของไอออน

ในขณะที่ทำความเข้าใจกับหลักการของแมสสเปคโตรมิเตอร์มวลแก๊สได้ง่ายเครื่องมือนี้เป็นการผสมผสานอย่างระมัดระวังของส่วนประกอบต่างๆ ตัวอย่างระเหยกลายเป็นไอออไนซ์อพยพออกจากห้อง จำเป็นต้องมีสูญญากาศหรือไอออนที่สร้างขึ้นใหม่จะชนกับโมเลกุลของอากาศเร็ว ๆ นี้ ในห้องไอออไนเซชันขดลวดโลหะที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าจะแผ่อิเล็กตรอนไปทางด้านข้างโดยทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมซึ่งก่อตัวเป็นไอออนซึ่งจะถูกรวบรวมที่ดักอิเล็กตรอน ห้องไอออไนเซชันทำงานที่ 10,000 โวลต์บวก

ประจุบวกจะถูกเร่งออกจากห้องไอออไนเซชันโดยแผ่นอิออนสารกันยุงที่มีแรงดันไฟฟ้าเป็นบวกที่สูงขึ้นเล็กน้อย กระแสของอนุภาคที่มีพลังงานสูงจะถูกรวมเข้าไปในลำแสงที่แน่นและจากนั้นผ่านสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนมวลต่อประจุไอออนจะเบี่ยงเบนไปในระดับที่น้อยลงหรือมากขึ้น ประจุของแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อนำกระแสไอออนที่น่าสนใจไปยังแผ่นตรวจจับ เครื่องตรวจจับเปรียบเทียบกระแสไฟฟ้าที่ผลิตโดยแต่ละกระแสไอโอนิกเพื่อกำหนดความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์

แต่ละองค์ประกอบมีคลื่นความถี่ลักษณะ สเปกตรัมเป็นแผนภูมิของความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของอัตราส่วนประจุต่อมวล แต่ละบรรทัดในแผนภูมินั้นสัมพันธ์กับความเข้มข้นสัมพัทธ์ของไอออนที่เกิดจากการกระแทกอิเล็กตรอนตัวแรกตามด้วยอิเล็กตรอนตัวที่สองที่สามและอื่น ๆ โดยการเปรียบเทียบสเปกตรัมกับสเปคตรัมมวลธาตุในการอ้างอิงองค์ประกอบที่สามารถสร้างสเปกตรัมได้

การใช้สเปกโตรมิเตอร์มวลก๊าซในการวิเคราะห์สารอินทรีย์นั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย สารประกอบอินทรีย์จะสร้างชิ้นส่วนไอออนไนซ์หลากหลายชนิดในห้องไอออนไนซ์ มวลสารของสารประกอบอินทรีย์ที่เรียบง่ายนั้นมีความซับซ้อนมากกว่าและมักจะถูกตีความมากกว่า สเปกโตรมิเตอร์มวลก๊าซอาจถูกนำมาใช้เพื่อยืนยันตัวตนของสารประกอบอินทรีย์ถ้าสเปกตรัมนั้นสะอาดมาก แต่มักจะต้องมีความสัมพันธ์กับผลลัพธ์ที่ได้จากเทคนิคอื่น ๆ

ในเครื่องแก๊สโครมาโตกราฟแมสสเปกโตรมิเตอร์ (GC / MS) ส่วนผสมของสารจะถูกแยกออกเป็นครั้งแรกโดยแก๊สโครมาโตกราฟีและจากนั้นจะถูกส่งไปยังเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลก๊าซ ในส่วนแก๊สโครมาโตกราฟีของเครื่องมือชุดนี้โมเลกุลที่ระเหยกลายเป็นไอแยกจากกันโดยความสามารถในการแพร่กระจายผ่านแก๊สพาหะ ด้วยการเปลี่ยนแปลงประเภทอุณหภูมิและอัตราการไหลของก๊าซตัวพาทำให้สามารถแยกสารผสมที่แตกต่างกันออกมาเพื่อให้ตัวอย่างที่สะอาดและแยกตัวของสารแต่ละชนิด การปรับให้เหมาะสมเป็นสิ่งที่จำเป็นในการพิจารณาการตั้งค่า chromatograph ของก๊าซที่ถูกต้อง เมื่อแหล่งตัวอย่างมีลักษณะเช่นในโรงงานผลิตหรือแหล่งธรรมชาติเช่นบ่อน้ำมันเครื่องมือเหล่านี้จะให้ผลลัพธ์ที่ประหยัดและเชื่อถือได้