ما هو مطياف الكتلة وكيف يعمل

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

الأجزاء الرئيسية الثلاثة من مطياف الكتلة هي ايون مصدر ، محلل الكتلة ، والكاشف.

الخطوة 1: التأين

قد تكون العينة الأولية صلبة أو سائلة أو غازية. تبخرت العينة إلى غاز وبعد ذلك يتأين مصدر الأيونات ، عادة 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 ، تتسارع الأيونات من خلال فرق محتمل وركزت في شعاع. 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 الشحنة الأيونية 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 للكاشف. إذا بدأت جميع الجزيئات بنفس الشحنة ، فإن السرعة تعتمد على الكتلة ، مع وصول المكونات الأخف إلى المكشاف أولاً. أنواع أخرى من أجهزة الكشف لا تقيس فقط مقدار الوقت الذي يستغرقه الجسيم للوصول إلى كاشف ، ولكن كم هو انحرف بواسطة المجال الكهربائي و / أو المغناطيسي ، مما أسفر عن معلومات إلى جانب فقط كتلة.

الخطوة 4: الكشف

يقوم الكاشف بحساب عدد الأيونات في انحرافات مختلفة. يتم رسم البيانات كرسم بياني أو طيف لـ الجماهير المختلفة. 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.

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

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 تعويض العيوب عن طريق الجمع بين MS والتقنيات الأخرى ، مثل اللوني للغاز (GC-MS).