مثير للإعجاب

مطياف الكتلة - ما هو وكيف يعمل

مطياف الكتلة - ما هو وكيف يعمل

مقياس الطيف الكتلي (MS) هو تقنية مختبرية تحليلية لفصل مكونات العينة عن طريق شحنتها الكتلية والكهربائية. تسمى الأداة المستخدمة في MS مطياف الكتلة. ينتج طيف الكتلة الذي يرسم نسبة الكتلة إلى الشحن (m / z) للمركبات في خليط.

كيف يعمل مطياف الكتلة

الأجزاء الثلاثة الرئيسية من مطياف الكتلة هي مصدر أيون ، ومحلل الكتلة ، والكاشف.

الخطوة 1: التأين

قد تكون العينة الأولية صلبة أو سائلة أو غازية. يتم تبخير العينة إلى غاز ثم يتم تأينها بواسطة مصدر أيون ، وعادةً عن طريق فقدان إلكترون ليصبح كاتيون. حتى الأنواع التي تشكل عادة الأنيونات أو لا تشكل الأيونات عادة يتم تحويلها إلى كاتيونات (مثل الهالوجينات مثل الكلور والغازات النبيلة مثل الأرجون). يتم حفظ غرفة التأين في فراغ بحيث يمكن للأيونات التي يتم إنتاجها التقدم من خلال الجهاز دون الوقوع في جزيئات من الهواء. التأين هو من الإلكترونات التي يتم إنتاجها عن طريق تسخين لفائف معدنية حتى تصدر الإلكترونات. تصطدم هذه الإلكترونات بجزيئات العينة ، مما يؤدي إلى توقف واحد أو أكثر من الإلكترونات. نظرًا لأنه يتطلب مزيدًا من الطاقة لإزالة أكثر من إلكترون واحد ، تحمل معظم الكاتيونات المنتجة في غرفة التأين شحنة +1. تدفع الصفيحة المعدنية ذات الشحن الموجب أيونات العينة إلى الجزء التالي من الماكينة. (ملاحظة: يعمل العديد من أجهزة الطيف إما في وضع الأيونات السالبة أو في وضع الأيونات الموجبة ، لذلك من المهم معرفة الإعداد من أجل تحليل البيانات.)

الخطوة 2: تسريع

في محلل الكتلة ، يتم تسريع الأيونات من خلال فرق محتمل وتركز في حزمة. الغرض من التسارع هو إعطاء جميع الأنواع الطاقة الحركية نفسها ، مثل بدء سباق مع جميع المتسابقين على نفس الخط.

الخطوة 3: انحراف

يمر الشعاع الأيوني من خلال المجال المغناطيسي الذي ينحني التيار المشحون. سوف تنحرف المكونات أو المكونات الأخف وزناً ذات الشحن الأيوني في الحقل أكثر من المكونات الأثقل أو الأقل شحنة.

هناك عدة أنواع مختلفة من أجهزة تحليل الكتلة. يعمل محلل وقت الرحلة (TOF) على تسريع الأيونات لنفس الإمكانات ثم تحديد المدة اللازمة لهزم الوصول إلى الكاشف. إذا بدأت جميع الجزيئات بنفس الشحنة ، فإن السرعة تعتمد على الكتلة ، مع وصول المكونات الأخف إلى المكشاف أولاً. هناك أنواع أخرى من أجهزة الكشف لا تقيس فقط مقدار الوقت الذي يستغرقه وصول الجسيم إلى المكشاف ، ولكن مقدار انحرافه بواسطة مجال كهربائي و / أو مغناطيسي ، مما ينتج عنه معلومات بالإضافة إلى الكتلة فقط.

الخطوة 4: الكشف

يقوم الكاشف بحساب عدد الأيونات في انحرافات مختلفة. يتم رسم البيانات كرسم بياني أو طيف مختلف الجماهير. تعمل أجهزة الكشف عن طريق تسجيل الشحنة المستحثة أو التيار الناجم عن أيون يصطدم بالسطح أو يمر به. نظرًا لأن الإشارة صغيرة جدًا ، يمكن استخدام مُضاعِف إلكتروني أو كوب Faraday أو كاشف أيون إلى الفوتون. يتم تضخيم إشارة إلى حد كبير لإنتاج الطيف.

استخدامات الطيف الكتلي

يستخدم MS للتحليل الكيميائي النوعي والكمي. يمكن استخدامه لتحديد العناصر والنظائر الخاصة بالعينة ، وتحديد كتل الجزيئات ، وكأداة للمساعدة في تحديد التركيبات الكيميائية. يمكن قياس نقاء العينة والكتلة المولية.

إيجابيات وسلبيات

ميزة كبيرة من المواصفات الجماعية على العديد من التقنيات الأخرى هي أنها حساسة بشكل لا يصدق (أجزاء لكل مليون). إنها أداة ممتازة لتحديد المكونات غير المعروفة في العينة أو تأكيد وجودها. تتمثل عيوب المواصفات الجماعية في أنه ليس من الجيد تحديد المواد الهيدروكربونية التي تنتج أيونات مماثلة ولا يمكنها التمييز بين الأيزومرات الضوئية والهندسية. يتم التعويض عن العيوب عن طريق الجمع بين MS والتقنيات الأخرى ، مثل اللوني للغاز (GC-MS).


شاهد الفيديو: مطياف الكتلة (يونيو 2021).