Масс-спектрометрия представляет собой специфический метод исследования веществ. Он заключается в определении отношения массы к заряду ионов, которые образуются при ионизации компонентов пробы. Данный метод отличается высокой точностью и способен дать даже количественное определение. Если попробовать охарактеризовать смысл масс-спектрометрии более простым языком, то с помощью данного метода можно как бы «взвешивать» молекулы, находящиеся в пробе.

Общая информация о методе масс-спектрометрии

История спектрометрических анализов началась ещё в начале двадцатого века. Именно тогда британский физик Дж. Дж. Томсон проводил опыты, которые в конечном итоге и привели к созданию масс-спектрометрии. Приставка «метрия» в названии метода появилась не сразу, а только после того, как во всём мире произошёл глобальный переход от детактирования заряженных частиц с помощью фотопластин к измерениям ионных токов электрическим путём.

Самой высокой популярностью в настоящее время пользуется метод масс-спектрометрии для анализа органических веществ. С помощью анализа можно идентифицировать не только самые простые молекулы, но и сложные. Главным требованием, которое является обязательным при проведении спектрометрических анализов, является возможность молекул поддаваться процессу ионизации. Раньше это доставляло немало проблем, но современное оборудование настолько развито, что практически все молекулы сейчас можно ионизировать. Именно поэтому метод масс-спектрометрии можно считать самым точным.

Для проведения спектрометрических анализов используются масс-спектрометры. Они представляют собой вакуумное оборудование, так как анализ должен проходить в условиях вакуума. Это связано с тем, что ионы слишком нестабильны в присутствии различных посторонних молекул. Кроме вакуумных спектрометров встречаются другие приборы, которые вместо вакуума используют поток чистого газа особого состава.

Масс-спектром называется зависимость интенсивности ионного тока от отношения массы к заряду. Так как масса каждой молекулы зависит от количества и массы атомов, её составляющую, масс-спектр дискретен. Природа вещества, которое подвергается анализу, могут сильно влиять на масс-спектр. Часто молекулы при ионизации получают только положительный или отрицательный заряд. Вероятность превращения молекулы в многозарядный ион зависит от её размера. Чем она больше, тем больше вероятность такого превращения.

Данный эффект во время спектрометрического анализа чаще всего проявляется в отношении молекул большого размера:

  1. Различных белков;
  2. Полимеров;
  3. Нуклеиновых кислот.

Если при ионизации молекул использовать особые методы, такие как электронный удар, то молекула будет распадаться на несколько частей. Это даст возможность идентифицировать её намного точнее и исследовать структуру неизвестных веществ.

Принцип метода масс-спектрометризации

Хотя существует множество типов масс-спектрометров, принцип действия, по которому проводится анализ исследуемых веществ у них одинаковый. Разделение должно происходить в электрических и магнитных полях, создаваемых в условиях высокого вакуума. Цель разделения – определение массы атомов, и относительного содержания различных по массе компонентов в анализируемом веществе. Спектрометрический анализ сводится к совокупности следующих операций:

  1. Воздействие на атомы исследуемого вещества, в результате которого происходит превращение атомов в положительные ионы;
  2. Создание групп ионов или специфического ионного пучка в электростатических полях;
  3. Разделение потока частиц в электрическом и магнитном полях;
  4. Каждый компонент потока раздельно измеряется и происходит регистрация его интенсивности.

Основные параметры приборов для спектрометрического анализа

Каждый масс-спектрометр для эффективной работы должен обладать следующими необходимыми узлами:

  1. Надёжным источником ионов. Именно в данном узле будет происходить образование и формирование группы частиц;
  2. Масс-анализатора. В нём будет происходить разделение уже сформированного потока частиц на различные компоненты. Все разделённые компоненты будут отличаться величиной отношения их массы к заряду;
  3. Специального устройства, которое будет выполнять функции улавливыания и регистрации частиц. Данное устройство работает за счёт измерения интенсивности ионного тока;
  4. Вакуумных систем, необходимых для создания высокого вакуума;
  5. Различных вентиляторов;
  6. Манометров, индикаторов, стабилизаторов напряжения и прочего необходимого оборудования.

Все спектрометры можно классифицировать по типам действия:

  1. Масс-спектрометры статического типа;
  2. Масс-спектрометры динамического типа.

Данное разделение зависит от метода, который применяется в приборах при разделении ионов. В статистических агрегатах для сепарации применяется магнитный масс-анализатор.

Принципы работы масс-спектрометров

Масс-спектрометры работают по следующему алгоритму:

  1. Анализируемое вещество, попадая в источник ионов, подвергается ионизации;
  2. Сама ионизация может проходить по методу электронного удара, который заключается в том, что электроны, которые будут излучаться раскалённым катодом, будут воздействовать на молекулы вещества, подвергаемого процессу ионизации. Ещё один метод эффективной ионизации – это термоионная эмиссия. В процессе её происходит испарение молекул с поверхности раскалённого катода, который сделан из тугоплавкого металла. В результате испарения атомов и происходит образование ионов;
  3. В ходе испарений образуются положительно заряженные частицы. За счёт воздействия электрического поля они ускоряются и фокусируются в узкий пучок;
  4. Далее пучок проникает через рабочую камеру анализатора, которая находится в магнитном поле. Там он разбивается на ионные лучи;
  5. За счёт магнитного однородного поля секторного типа, создаётся фокусировка каждого ионного луча.

Масс-спектрометры являются достаточно технически сложными приборами, поэтому и цена на них соответствующая. Самые выгодные цены на масс-спектрометры в Москве, в нашей фирме. Опытные сотрудники помогут вам определиться с выбором прибора для точного элементного анализа металлов. Многие модели имеют встроенный в программу марочник сплавов, с возможностью добавления своих вариантов.


ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here