Gaz Kütle Spektrometresi Nedir?
Bir gaz kütle spektrometresi, bilinen numunelerdeki elementlerin konsantrasyonunu belirlemek için kullanılan ve bilinmeyen numunelerin kompozisyonunu çıkarmak için bir araç olarak kullanılan analitik bir araçtır. Atom veya molekülten türetilmiş yüklü iyonların manyetik alandaki sapmalarını tespit ederek çalışır. İnorganik analizde, her bir element atomu bir karakteristik spektrum üretir. Daha az kütleli atomlar, daha büyük bir yüke sahip atomlar gibi daha fazla saptırılır. Bu temel konfigürasyonda yapılan birkaç geliştirme, gaz kütle spektrometresini organik analizde ve elementel tayinde faydalı kılar.
Element analizi için kullanılan bazik gaz kütle spektrometrelerinde, ilk olarak, ilgili elementin orijinal numuneden ekstrakt edilmesi veya başka bir şekilde izole edilmesi suretiyle bir sıvı numunesi hazırlanır. Sıvı daha sonra buharlaştırılır ve atomdan bir veya daha fazla elektronu çalan bir elektron akımı ile bombardıman yoluyla iyonlaştırılır. Şimdi pozitif yüklü iyon, iyon üzerinde yanal bir kuvvet uygulayan dik açılardaki manyetik bir alandan geçer. Sapma derecesi, iyonların yük / kütle oranı ile doğrudan orantılıdır.
Gaz kütle spektrometresi ilkesi kolayca anlaşılırken, cihaz bileşenlerin dikkatli bir kombinasyonudur. Buharlaşmış numune boşaltılmış bir iyonizasyon odasına verilir. Bir vakum gereklidir, yoksa yeni oluşturulan iyon yakında bir hava molekülü ile çarpışır. İyonizasyon odasında, elektrikle ısıtılan bir metal bobin elektronları yanlara yayar ve elektron tuzağında toplanan iyonları oluşturan atomlardan elektronları vurur. İyonizasyon odası, 10.000 volt değerinde çalıştırılır.
Pozitif iyonlar, iyonizasyon odasından biraz daha yüksek pozitif voltajda tutulan iyon itici bir plaka ile hızlandırılır. Enerjilendirilmiş parçacıkların akışı, sıkı bir ışın halinde konsantre edilir ve daha sonra bir elektromıknatıs tarafından indüklenen bir manyetik alandan geçirilir. Kütle / şarj oranına bağlı olarak, iyonlar daha az veya daha büyük oranda saptırılır. Elektromıknatıs üzerindeki yük, tespit plakası üzerinde ilgilenilen iyon akımına odaklanmak için değiştirilebilir. Detektör, göreceli bolluğu belirlemek için her iyon akımı tarafından üretilen elektrik akımını karşılaştırır.
Her elemanın bir karakteristik spektrumu vardır. Spektrum, her yük / kütle oranının nispi bolluğunun bir grafiğidir. Grafikteki her çizgi, birinci elektronu ve ardından ikinci elektronu, üçüncüyü vb. Düşürerek üretilen iyonların nispi konsantrasyonuyla ilgilidir. Referanslardaki bir spektrumun elementel kütle spektrumları ile karşılaştırılmasıyla, spektrumu üreten eleman belirlenebilir.
Gaz kütle spektrometresinin organik analizde kullanımı biraz daha karmaşıktır. Organik bileşikler, iyonlaşma odasında çok çeşitli iyonize edilmiş parçalar yaratacaktır. Basit organik bileşiklerin bile kütle spektrumları çok daha karmaşıktır ve çoğu zaman daha fazla yoruma tabidir. Spektrum çok temizse, bir organik bileşiğin kimliğini doğrulamak için gaz kütle spektrometresi kullanılabilir, ancak çoğu zaman diğer tekniklerin sonuçlarını ilişkilendirmek gerekir.
Bir gaz kromatografisi kütle spektrometresinde (GC / MS), bir bileşiklerin karışımı ilk önce gaz kromatografisi ile ayrılır ve daha sonra bir gaz kütle spektrometresine beslenir. Bu kombinasyon cihazının gaz kromatografi bölümünde buharlaştırılmış moleküller, bir taşıyıcı gazın içinden yayılma kabiliyetlerinden ayrıdır. Taşıyıcı gazın tipini, sıcaklığını ve akış hızını değiştirerek, her bileşiğin temiz, ayrı numunelerini vermek için farklı karışımlar ayrılabilir. Doğru gaz kromatografını ve ardından kütle spektrometresi ayarlarını belirlemek için optimizasyon gereklidir. Bir üretim tesisinde olduğu gibi numune kaynağı veya bir petrol kuyusu gibi doğal bir kaynak olarak tanımlandıktan sonra, bu cihazlar ekonomik ve güvenilir sonuçlar verir.