Massespektrometri

Anvendelse af massespektrometri

Massespektrometri er en meget alsidig analysemetode. De massespektre, der opnås ved hjælp af denne metode, er især inden for analytisk kemi et vigtigt redskab til at afklare sammensætningen og strukturen af molekyler eller blandinger.

Et massespektrometer består af en ionkilde, en analysator og en detektor. Det gør det muligt at måle masse-til-ladningsforholdet for ioner. Når ladningen er kendt, kan massen af de ioniserede partikler bestemmes.

Massespektrometre kan konstrueres variabelt i kombination med forskellige analysemetoder, f.eks. gaschromatografi (GC) og væskechromatografi (LC), afhængigt af kompleksiteten af de prøver, der skal analyseres. Massespektrometri er en meget effektiv analytisk metode til kvalitativ og kvantitativ bestemmelse af gasformige analyter.

Forløbet af massespektrometri

Massespektrometriens forløb er opdelt i fire faser: ionisering, adskillelse, registrering og identifikation.

Ionisering

Afhængigt af ionkilden ioniseres og analyseres gasser, fordampelige væsker eller også faste stoffer i gasfasen. Stofferne i prøven ioniseres inden for ionkilden ved hjælp af f.eks. feltionisering, fotoionisering, sprøjtionisering eller elektronionisering og foreligger derefter i form af ladede atomer og fragmenter.

Separation

Ionerne udvindes fra ionkilden via et elektrisk felt, accelereres og overføres derefter til analysatoren. Hvis ionerne holdes i et defineret område ved hjælp af et elektromagnetisk felt, er det muligt at gentage excitation og masselektion flere gange. I dette tilfælde taler man om en såkaldt ionfælde. Den frekvens, hvormed ionerne bevæger sig i ionfælden, afhænger af forholdet mellem masse og ladning.

Registrering

Nu kan ionerne detekteres på forskellige måder. Ved at ændre feltet kan ionernes kredsløbsbane med et defineret masse-til-ladningsforhold destabiliseres. Ionerne forlader således ionfælden og registreres derefter på detektoren. Da feltændringen er kendt, kan ionernes masse-til-ladningsforhold bestemmes, og deres masse og hyppighed kan aflæses ud fra placeringen og intensiteten af toppene i de opnåede massespektre. Ud over ionfælde-massespektrometre findes der blandt andet også flyvetids-, kvadrupol- og sektorfelt-massespektrometre.

Identifikation

Molekyler, der adskiller sig fra hinanden i deres fysiske og kemiske egenskaber, men har den samme sumformel og dermed den samme masse, kaldes isomerer. Hvis man nedbryder disse isomerer, falder de molekylspecifikt fra hinanden i mindre ioniserede molekyler, fragmenter eller atomer, der adskiller sig i masse og ladning. På denne måde er det muligt at identificere rene stoffer og blandinger.

Anvendelsesområder for massespektrometri

Massespektrometri (MS) er en ekstremt følsom analysemetode, der ofte anvendes i kombination med andre metoder (f.eks. ICP-MS, GC-MS, IR-MS, CE-MS eller EI-MS). Det meget brede anvendelsesområde spænder fra styring af tekniske produktionsprocesser i industrien over forskning inden for forskellige naturvidenskabelige discipliner til sporanalyse af tungmetaller eller bestemmelse af komplekse organiske molekyler – for eksempel i miljøanalyse.