الصفحة الرئيسية

توثيق

مطياف الكتلة. الطرق الكروماتوجرافية واستخدامها في تحديد الملوثات البيئية

مقياس الطيف الكتلي (مطياف الكتلة ، طيف الكتلة ، تحليل طيف الكتلة ، تحليل طيف الكتلة) هو طريقة لدراسة مادة تعتمد على تحديد نسبة الكتلة إلى شحنة الأيونات المتكونة أثناء تأين مكونات العينة ذات الأهمية. واحدة من أقوى الطرق لتحديد نوعية المواد ، والتي تتيح أيضًا التحديد الكمي. يمكننا القول أن مطياف الكتلة هو "وزن" الجزيئات في العينة.

يبدأ تاريخ قياس الطيف الكتلي بالتجارب الأساسية لـ J.J. Thomson في بداية القرن العشرين. ظهرت النهاية "-metria" باسم الطريقة بعد الانتقال الواسع من اكتشاف الجسيمات المشحونة باستخدام اللوحات الفوتوغرافية إلى القياسات الكهربائية للتيارات الأيونية.

يستخدم مقياس الطيف الكتلي على نطاق واسع بشكل خاص في تحليل المواد العضوية ، لأنه يوفر تحديدًا موثوقًا لكل من الجزيئات البسيطة والمعقدة نسبيًا. الشرط العام الوحيد هو أن يكون الجزيء قابلاً للتأين. ومع ذلك ، حتى الآن ، تم اختراع العديد من الطرق لمكونات العينة المؤينة بحيث يمكن اعتبار قياس الطيف الكتلي طريقة عالمية تقريبًا.

تعد جميع أجهزة قياس الطيف الكتلي تقريبًا أدوات خوائية لأن الأيونات غير مستقرة للغاية في وجود جزيئات غريبة. ومع ذلك ، هناك بعض الأجهزة التي يمكن تصنيفها بشكل مشروط على أنها مطياف الكتلة ، ولكنها لا تستخدم فراغًا ، بل تستخدم تيارًا من غاز نقي خاص.

طيف الكتلة هو اعتماد شدة تيار الأيونات (كمية المادة) على نسبة الكتلة إلى الشحن (طبيعة المادة). نظرًا لأن كتلة أي جزيء تتكون من كتل الذرات المكونة له ، فإن طيف الكتلة يكون دائمًا منفصلاً ، على الرغم من الدقة المنخفضة لمطياف الكتلة ، يمكن أن تتداخل قمم الكتل المختلفة أو حتى تندمج. يمكن أن تؤثر طبيعة التحليل وخصائص طريقة التأين والعمليات الثانوية في مطياف الكتلة على الطيف الكتلي (انظر الأيونات غير المستقرة ، تسارع تدرج الجهد فوق مواقع إنتاج الأيونات ، التشتت غير المرن). وبالتالي ، يمكن أن تنتهي الأيونات التي لها نفس نسب الكتلة إلى الشحن في أجزاء مختلفة من الطيف وحتى تجعل جزءًا منه مستمرًا.

تكتسب معظم الجزيئات الصغيرة شحنة موجبة أو سالبة واحدة فقط عندما تتأين. كلما زاد حجم الجزيء ، زاد احتمال أن يتحول أثناء التأين إلى مضاعف أيون مشحون. لذلك ، يكون هذا التأثير قويًا بشكل خاص للجزيئات الكبيرة جدًا ، مثل البروتينات والأحماض النووية والبوليمرات. مع بعض أنواع التأين (على سبيل المثال ، تأثير الإلكترون) ، يمكن للجزيء أن ينقسم إلى عدة أجزاء مميزة ، مما يوفر فرصًا إضافية لتحديد ودراسة بنية المواد غير المعروفة.

يسمح لك التحديد الدقيق لكتلة الجزيء الذي تم تحليله بتحديد تركيبته الأولية (انظر: تحليل العناصر). يوفر مطياف الكتلة أيضًا معلومات مهمة حول التركيب النظيري للجزيئات التي تم تحليلها.

تاريخ قياس الطيف الكتلي

1912 - ابتكر JJ Thomson أول مطياف كتلة وحصل على أطياف كتلة من الأكسجين والنيتروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وجزيئات الفوسجين.
1913 - بمساعدة مقياس الطيف الكتلي الخاص به ، اكتشف جيه جيه طومسون نظائر النيون: نيون 20 ونيون 22.
1918 - بنى آرثر ديمبستر أول مطياف جماعي.
1919 - قام فرانسيس أستون ، بشكل مستقل عن ديمبستر ، ببناء أول مطياف جماعي له وبدء بحث النظائر. كان لهذا الجهاز دقة حوالي 130.
1923 - يقيس أستون عيب الكتلة بمطياف الكتلة.
1932 - قام كينيث بينبريدج ببناء مطياف الكتلة بدقة 600 وحساسية جزء واحد لكل 10000
1936 - قام آرثر ديمبستر وكينيث تومبكينز بينبريدج وجوزيف هاينريش إليزابيث ماتوش ببناء مطياف جماعي مزدوج التركيز. يطور ديمبستر مصدر التأين بالشرارة.
1940 - عزل ألفريد نير باستخدام مقياس الطيف الكتلي التحضيري اليورانيوم 235.
1940 - أنشأ ألفريد نير أول مصدر موثوق به لتأثير الإلكترون باستخدام غرفة التأين.
1942 أطلق لورانس Calutron ، وهو منشأة صناعية لفصل نظائر اليورانيوم تعتمد على مطياف كتلة قطاع مغناطيسي.
1946 - اقترح ويليام ستيفنز مفهوم مطياف الكتلة وقت الرحلة.
1948 - ابتكر كاميرون وإيجرز أول مقياس طيفي للكتلة باستخدام محلل كتلة زمن الرحلة.
1952 - لاحظ Talroze و Lyubimova أولاً إشارة الميثونيوم CH5 + في مصدر أيون تأثير الإلكترون عند ضغط الميثان المرتفع في غرفة التأين (في عام 1966 قام Munson و Field بتطبيق هذا الاكتشاف لأغراض تحليلية وإنشاء مصدر أيوني مع التأين الكيميائي).
1953 حصل بول على براءة اختراع لمحلل الكتلة الرباعي ومصيدة الأيونات.
1956 - قام McLafferty و Gohlke بإنشاء أول مقياس طيف للكتلة اللوني للغاز.
1966 - قام Munson و Field بإنشاء مصدر أيوني مع التأين الكيميائي.
1972 - اخترع كاراتاييف وماميرين جهاز تحليل كتلة وقت الرحلة ، مما يحسن بشكل كبير من دقة المحلل.
1974 - أول مطياف كتلة كروماتوغرافيا سائل ابتكره Arpino و Baldwin و McLafferty
1981 - قام باربر وبوردولي وسيدجويك وتايلور بإنشاء مؤين للقصف الذري السريع (FAB).
1982 - أول طيف كتلي لبروتين كامل (الأنسولين) عن طريق القصف الذري السريع (FAB).
1983 اخترع بلانك وبيستال البخاخ الحراري.
1984 - نشر L.N Gall ثم Fenn أعمالًا عن طريقة الرش الكهربائي.
1987 - اخترع كاراس وباكمان وبهر وهيلينكامب تأين امتصاص الليزر بمساعدة المصفوفة (MALDI).
1999 - الكسندر ماكاروف (إنجليزي) بالروسية اخترع Orbitrap فخ الأيونات الكهروستاتيكي.

مبدأ التشغيل وجهاز مطياف الكتلة

مصادر أيونية

أول شيء يجب القيام به من أجل الحصول على طيف كتلي هو تحويل الجزيئات والذرات المحايدة التي تشكل أي مادة عضوية أو غير عضوية إلى جزيئات مشحونة - أيونات. تسمى هذه العملية التأين ويتم إجراؤها بشكل مختلف للمواد العضوية وغير العضوية. الشرط الثاني الضروري هو نقل الأيونات إلى الطور الغازي في جزء الفراغ من مطياف الكتلة. يضمن الفراغ العميق الحركة غير المعوقة للأيونات داخل مقياس الطيف الكتلي ، وفي حالة عدم وجوده ، ستشتت الأيونات وتعيد الاتحاد (تعود مرة أخرى إلى جزيئات غير مشحونة).

تقليديًا ، يمكن تصنيف طرق تأين المواد العضوية وفقًا للمراحل التي توجد فيها المواد قبل التأين.

الطور الغازي التأين الإلكتروني (EI) التأين الكيميائي (CI) التقاط الإلكترون (EC) تأين المجال الكهربائي (FI) الطور السائل التأين بالضغط الجوي الحراري (AP)

اليكترو سبراي (APESI)
التأين الكيميائي للضغط الجوي (APCI)
تأين الضغط الجوي (APPI)

مطياف الكتلة لامتصاص الكتلة المباشر بالليزر (LDMS) باستخدام المصفوفة / التأين بالليزر (MALDI) مطياف الكتلة الأيونية الثانوية (SIMS) القصف الذري السريع (FAB) امتصاص المجال الكهربائي (FD) امتصاص البلازما (PD)

في الكيمياء غير العضوية ، لتحليل التركيبة الأولية ، يتم استخدام طرق التأين القاسية ، نظرًا لأن طاقات ربط الذرات في مادة صلبة أعلى بكثير ويجب استخدام طرق أكثر قسوة من أجل كسر هذه الروابط والحصول على الأيونات.

التأين في البلازما المقترنة بالحث (ICP)
التأين الحراري أو تأين السطح
تأين تفريغ الوهج وتأين شرارة (انظر تفريغ شرارة)
التأين أثناء الاستئصال بالليزر

تاريخيا ، تم تطوير طرق التأين الأولى لمرحلة الغاز. لسوء الحظ ، لا يمكن تبخير العديد من المواد العضوية ، أي تحويلها إلى الطور الغازي ، دون تحلل. هذا يعني أنه لا يمكن تأينها عن طريق تأثير الإلكترون. لكن من بين هذه المواد ، كل شيء تقريبًا يتكون من الأنسجة الحية (البروتينات ، الحمض النووي ، إلخ) ، المواد الفعالة فيزيولوجيًا ، البوليمرات ، أي كل ما له أهمية خاصة اليوم. لم يقف قياس الطيف الكتلي ثابتًا ، وفي السنوات الأخيرة تم تطوير طرق خاصة لتأين مثل هذه المركبات العضوية. اليوم ، يتم استخدام اثنين منهم بشكل أساسي - التأين بالضغط الجوي وأنواعه الفرعية - الرذاذ الكهربائي (ESI) ، التأين الكيميائي للضغط الجوي (APCI) والتأين الضوئي للضغط الجوي (APPI) ، وكذلك التأين باستخدام المصفوفة بالليزر (MALDI).) .

أجهزة تحليل الكتلة

يتم نقل الأيونات التي يتم الحصول عليها أثناء التأين إلى محلل الكتلة بمساعدة مجال كهربائي. هناك تبدأ المرحلة الثانية من التحليل الطيفي للكتلة - فرز الأيونات بالكتلة (بتعبير أدق ، حسب نسبة الكتلة إلى الشحنة ، أو m / z). هناك الأنواع التالية من أجهزة التحليل الشامل:

محللات الكتلة المستمرة

محلل كتلة القطاع المغناطيسي والكهرباء الساكنة (أداة القطاع المهندس)
محلل الكتلة رباعي القطب

أجهزة تحليل الكتلة النبضية

محلل كتلة وقت الرحلة
فخ أيون
فخ أيون رباعي القطب
فورييه تحويل أيون السيكلوترون الرنين الشامل محلل
أوربتراب

يكمن الاختلاف بين محللات الكتلة المستمرة والنبضية في حقيقة أنه في الأول ، تدخل الأيونات في تيار مستمر ، وفي الثانية ، في أجزاء ، في فترات زمنية معينة.

يمكن أن يحتوي مطياف الكتلة على جهازي تحليل الكتلة. يسمى مطياف الكتلة هذا بمطياف الكتلة الترادفي. يتم استخدام مطياف الكتلة الترادفية ، كقاعدة عامة ، مع طرق التأين "اللينة" ، حيث لا يوجد تجزئة لأيونات الجزيئات التي تم تحليلها (الأيونات الجزيئية). وهكذا ، فإن محلل الكتلة الأول يحلل الأيونات الجزيئية. ترك محلل الكتلة الأول ، يتم تجزئة الأيونات الجزيئية تحت تأثير التصادم مع جزيئات الغاز الخامل أو إشعاع الليزر ، وبعد ذلك يتم تحليل شظاياها في محلل الكتلة الثاني. التكوينات الأكثر شيوعًا لمقاييس الطيف الكتلي الترادفية هي رباعية الأقطاب ورباعية زمن الرحلة.

كاشفات

العنصر الأخير في مطياف الكتلة المبسط الذي نصفه هو كاشف الجسيمات المشحونة. استخدمت أول مطياف الكتلة لوحة فوتوغرافية ككاشف. الآن يتم استخدام مضاعفات الإلكترون الثانوية للدينود ، حيث يقوم أيون ، بضرب أول دينود ، بإخراج شعاع من الإلكترونات منه ، والذي بدوره يضرب الدينود التالي ، ويطرد منه المزيد من الإلكترونات ، وما إلى ذلك. المضاعفات الضوئية ، تسجل التوهج الذي يحدث عندما تقصفه أيونات الفوسفور. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام مُضاعِفات القنوات الصغيرة ، وأنظمة مثل صفائف الصمام الثنائي ، والمجمعات التي تجمع كل الأيونات التي سقطت في نقطة معينة في الفضاء (مجمعات فاراداي).

مطياف الكتلة الكروماتو

تستخدم مطياف الكتلة لتحليل المركبات العضوية وغير العضوية.

المواد العضوية في معظم الحالات عبارة عن خلائط متعددة المكونات من مكونات فردية. على سبيل المثال ، يتضح أن رائحة الدجاج المقلي تتكون من 400 مكون (أي 400 مركب عضوي فردي). تتمثل مهمة التحليلات في تحديد عدد المكونات التي تتكون منها المادة العضوية ، ومعرفة المكونات التي تتكون منها (تحديدها) ومعرفة مقدار كل مركب موجود في الخليط. لهذا ، فإن الجمع بين اللوني مع مقياس الطيف الكتلي مثالي. يعتبر كروماتوغرافيا الغاز الأنسب لدمجها مع المصدر الأيوني لمقياس الطيف الكتلي مع تأين تأثير الإلكترون أو التأين الكيميائي ، لأن المركبات موجودة بالفعل في الطور الغازي في عمود الكروماتوغراف. الأجهزة التي يتم فيها دمج مكشاف طيف الكتلة مع كروماتوجراف غاز تسمى مقاييس طيف كتلة الكروماتو ("Chromass").

لا يمكن فصل العديد من المركبات العضوية إلى مكونات باستخدام كروماتوغرافيا الغاز ، ولكن يمكن فصلها باستخدام كروماتوجرافيا سائلة. اليوم ، يتم استخدام مصادر التأين بالرش الكهربائي (ESI) والتأين الكيميائي للضغط الجوي (APCI) للجمع بين اللوني السائل مع قياس الطيف الكتلي ، ويسمى الجمع بين اللوني السائل مع مقياس الطيف الكتلي LC / MS (اللغة الإنجليزية LC / MS). تم بناء أقوى أنظمة التحليل العضوي التي تتطلبها البروتينات الحديثة على أساس مغناطيس فائق التوصيل وتعمل على مبدأ الرنين الأيوني. وتسمى أيضًا FT / MS لأنها تستخدم تحويل فورييه للإشارة.

خصائص مطياف الكتلة وأجهزة كشف الطيف الكتلي

أهم الخصائص التقنية لمقاييس الطيف الكتلي هي الحساسية ، النطاق الديناميكي ، الدقة ، سرعة المسح.

وفقًا لخصائص مزيج الحساسية مع موثوقية تحديد المكونات ، تتبع مصائد الأيونات أجهزة عالية الدقة. لقد حسنت أدوات الجيل الجديد الرباعية الأداء بسبب عدد من الابتكارات ، مثل استخدام المرشح المسبق الرباعي المنحني ، والذي يمنع الجسيمات المحايدة من الوصول إلى الكاشف وبالتالي يقلل من الضوضاء.

تطبيقات مطياف الكتلة

تطوير عقاقير جديدة لإنقاذ الناس من الأمراض المستعصية سابقًا ومراقبة إنتاج الأدوية والهندسة الوراثية والكيمياء الحيوية والبروتيوميات. بدون قياس الطيف الكتلي ، لا يمكن تصور السيطرة على التوزيع غير القانوني للعقاقير المخدرة والمؤثرات العقلية ، والتحليل الجنائي والسريري للعقاقير السامة ، وتحليل المتفجرات.

إن معرفة مصدر المنشأ مهم جدًا لحل عدد من القضايا: على سبيل المثال ، يساعد تحديد مصدر المتفجرات في العثور على الإرهابيين والمخدرات - لمحاربة توزيعها وإغلاق طرق المرور الخاصة بهم. يكون الأمن الاقتصادي للبلد أكثر موثوقية إذا لم تتمكن الخدمات الجمركية من تأكيد فقط من خلال التحليل في الحالات المشكوك فيها على بلد منشأ البضائع ، ولكن أيضًا تأكيد امتثالها للنوع والجودة المعلنين. وهناك حاجة إلى تحليل النفط والمنتجات النفطية ليس فقط لتحسين عمليات تكرير النفط أو الجيولوجيين للبحث عن حقول نفط جديدة ، ولكن أيضًا لتحديد المسؤولين عن الانسكابات النفطية في المحيط أو على اليابسة.

في عصر "كيمياء الزراعة" ، أصبحت مسألة وجود كميات ضئيلة من المواد الكيميائية المطبقة (على سبيل المثال ، مبيدات الآفات) في المنتجات الغذائية مهمة للغاية. بكميات ضئيلة ، يمكن أن تسبب هذه المواد ضررًا لا يمكن إصلاحه لصحة الإنسان.

عدد من المواد التكنولوجية (أي ليست موجودة في الطبيعة ، ولكنها ناتجة عن النشاط البشري الصناعي) هي مواد سامة للغاية (لها تأثير سام أو مسرطن أو ضار على صحة الإنسان بتركيزات منخفضة للغاية). مثال على ذلك الديوكسين المعروف.

إن وجود الطاقة النووية أمر لا يمكن تصوره بدون مطياف الكتلة. بمساعدتها يتم تحديد درجة تخصيب المواد الانشطارية ونقاوتها.

من الصعب تخيل منطقة نشاط بشري لا يوجد فيها مكان لقياس الطيف الكتلي. نحن نقتصر على سرد: الكيمياء التحليلية ، والكيمياء الحيوية ، والكيمياء السريرية ، والكيمياء العامة والكيمياء العضوية ، والمستحضرات الصيدلانية ، ومستحضرات التجميل ، والعطور ، وصناعة الأغذية ، والتوليف الكيميائي ، والبتروكيماويات وتكرير النفط ، والتحكم البيئي ، وإنتاج البوليمر والبلاستيك ، والطب وعلم السموم ، الطب الشرعي ، مراقبة المنشطات ، مراقبة المخدرات ، مراقبة المشروبات الكحولية ، الكيمياء الجيولوجية ، الجيولوجيا ، الهيدرولوجيا ، علم الصخور ، علم المعادن ، علم الأرض ، علم الآثار ، الصناعة النووية والطاقة ، صناعة أشباه الموصلات ، علم المعادن.

مقدمة
تاريخ موجز لقياس الطيف الكتلي
التأين
أجهزة تحليل الكتلة
كاشف
النظائر الطبيعية والاصطناعية
مطياف الكتلة لتحليل النظائر
سرعة المسح
إذن
مدى ديناميكي
حساسية
ما هي مطياف الكتلة

لذلك ، يتم استخدام مطياف الكتلة لتحليل المركبات العضوية وغير العضوية.

المواد العضوية في معظم الحالات عبارة عن خلائط متعددة المكونات من مكونات فردية. على سبيل المثال ، يتضح أن رائحة الدجاج المقلي تتكون من 400 مكون (أي 400 مركب عضوي فردي). تتمثل مهمة التحليلات في تحديد عدد المكونات التي تتكون منها المادة العضوية ، ومعرفة المكونات التي تتكون منها (تحديدها) ومعرفة مقدار كل مركب موجود في الخليط. لهذا ، فإن الجمع بين اللوني مع مقياس الطيف الكتلي مثالي. يعتبر كروماتوغرافيا الغاز الأنسب لدمجها مع المصدر الأيوني لمقياس الطيف الكتلي مع تأين تأثير الإلكترون أو التأين الكيميائي ، لأن المركبات موجودة بالفعل في الطور الغازي في عمود الكروماتوغراف. الأدوات التي يتم فيها دمج مكشاف طيف الكتلة مع كروماتوجراف غاز تسمى مقاييس طيف الكتلة كروماتوغرافيا الغاز.

لا يمكن فصل العديد من المركبات العضوية إلى مكونات باستخدام كروماتوغرافيا الغاز ، ولكن يمكن فصلها باستخدام كروماتوجرافيا سائلة. للجمع بين كروماتوغرافيا السائل وقياس الطيف الكتلي ، يتم استخدام مصادر التأين بالرش الكهربائي (ESI) والتأين الكيميائي للضغط الجوي (APCI) ، ويطلق على الجمع بين الكروماتوغرافيا السائلة ومقاييس الطيف الكتلي LC / MS أو LC / MS باللغة الإنجليزية. تم بناء أقوى أنظمة التحليل العضوي التي تتطلبها البروتينات الحديثة على أساس مغناطيس فائق التوصيل وتعمل على مبدأ الرنين الأيوني السيكلوتروني. وتسمى أيضًا FT / MS لأنها تستخدم تحويل فورييه للإشارة.

فئة جديدة من أجهزة قياس الطيف الكتلي هي أدوات هجينة. يطلق عليهم اسم هجين لأنهم يشتملون في الواقع على مقياسين طيفيين للكتلة ، يمكن أن يعمل أحدهما على الأقل كأداة مستقلة. ومن الأمثلة على هذه الأجهزة مقياس الطيف الكتلي للرنين الكتلي FINNIGAN LTQ FT ، حيث يمكن أن يعمل مصيدة الأيونات الخطية FINNIGAN LTQ كجهاز قائم بذاته يكتشف الأيونات بعد MS أو MSn باستخدام اثنين من مضاعفات الإلكترون الثانوية ، ويمكن أيضًا تحضير و إرسال الأيونات إلى خلية السيكلوترون ، ودفعها في اتجاه موازٍ للمحور الرباعي. أيضًا الهجين هو LTQ QRBITRAP ، والذي يعمل بنفس الطريقة تمامًا. مزايا هذه المخططات واضحة ، المصيدة الخطية لديها أعلى حساسية ، وتعمل في وضع قياس الطيف الكتلي الترادفي من n إلى 10 ، وتؤدي مجموعة متنوعة من وظائف المسح الذكية ، ومطياف كتلة الرنين الأيوني ومصيدة الأيونات المدارية ذات دقة عالية ويمكن بأعلى دقة قياس نسبة الكتلة إلى شحن الأيونات. مطياف كتلة البلازما المقترنة حثيًا هي الأكثر جاذبية لتحليل التركيب الأولي. بمساعدة هذا الجهاز ، يتم تحديد الذرات التي تتكون منها المادة. يمكن أن تظهر طريقة التحليل نفسها أيضًا التركيب النظيري. ولكن من الأفضل قياس التركيب النظيري باستخدام أدوات النظائر المتخصصة التي تسجل الأيونات ليس على كاشف واحد في أوقات مختلفة من وصولها ، ولكن كل أيون على جامعه الشخصي الخاص وفي نفس الوقت (ما يسمى بالكشف المتوازي).

ومع ذلك ، قبل الانتقال إلى أدوات قياس التركيب النظائري ، دعونا نتحدث بإيجاز عن ماهية النظائر.

تتكون ذرات النظائر الطبيعية والاصطناعية من نواة وقذائف إلكترونية. يتم تحديد خصائص الذرات من خلال عدد البروتونات (الجسيمات الأولية موجبة الشحنة) التي تحتويها النواة. تحتوي النواة على نيوترونات بالإضافة إلى البروتونات. قررت الطبيعة أنه مع وجود عدد متساوٍ من البروتونات ، يمكن أن تحتوي النواة على عدد مختلف من النيوترونات. الذرات التي لها نفس عدد البروتونات في النواة ولكن تختلف أعداد النيوترونات في الكتلة بواحدة أو أكثر من وحدات الكتلة الذرية (amu) وتسمى النظائر. تحتوي معظم العناصر على مجموعة معينة من النظائر المستقرة. النظائر المشعة ليست مستقرة وتتحلل لتكوين نظائر مستقرة. الوفرة الطبيعية للنظائر لكل عنصر معروفة. بعض العناصر في الطبيعة أحادية النظير ، أي أن 100٪ من الوفرة الطبيعية تقع على نظير واحد (على سبيل المثال ، Al ، Sc ، Y ، Rh ، Nb ، إلخ) ، بينما يحتوي البعض الآخر على العديد من النظائر المستقرة (S ، Ca ، Ge ، Ru ، Pd ، Cd ، Sn ، Xe ، Nd ، Sa ، إلخ). في الأنشطة التكنولوجية ، تعلم الناس تغيير التركيب النظيري للعناصر من أجل الحصول على أي خصائص محددة للمواد (على سبيل المثال ، U235 لديه القدرة على التفاعل المتسلسل التلقائي ويمكن استخدامه كوقود لمحطات الطاقة النووية أو قنبلة ذرية) أو لاستخدام تسميات النظائر (على سبيل المثال ، في الطب).

نظرًا لاختلاف كتل النظائر ، وقياس الطيف الكتلي للكتلة ، بطبيعة الحال ، تصبح هذه الطريقة هي الأكثر ملاءمة لتحديد التركيب النظيري. في الوقت نفسه ، تساعد المعلومات المتعلقة بالتركيب النظائري في تحديد المركبات العضوية وتوفر إجابات للعديد من الأسئلة ، بدءًا من تحديد عمر الصخور للجيولوجيا ، إلى تحديد تزوير العديد من المنتجات وتحديد منشأ السلع والمواد الخام.

مطياف الكتلة لتحليل النظائر. يجب أن تكون أجهزة قياس الطيف الكتلي لتحديد التركيب النظيري دقيقة للغاية. يستخدم التأين بالصدمات الإلكترونية لتحليل التركيب النظائري لعناصر الضوء (الكربون ، الهيدروجين ، الأكسجين ، الكبريت ، النيتروجين ، إلخ). في هذه الحالة ، تكون جميع طرق حقن الطور الغازي مناسبة ، كما هو الحال في مطياف الكتلة العضوية (DELTA Plus ADVANTAGE و FINNIGAN DELTA Plus XL و FINNIGAN MAT253).
لتحليل نظائر العناصر الثقيلة ، يتم استخدام التأين الحراري (FINNIGAN TRITON TI) أو التأين البلازمي المقترن بالحث مع الكشف المتوازي (FINNIGAN NEPTUNE و FINNIGAN ELEMENT2).
عمليا جميع أنواع مطياف الكتلة النظيرية تستخدم محللات الكتلة المغناطيسية.

خصائص مطياف الكتلة وأجهزة كشف الطيف الكتلي

أهم الخصائص التقنية لمقاييس الطيف الكتلي هي الحساسية والمدى الديناميكي والدقة والسرعة.

سرعة المسح. يقوم محلل الكتلة ، كما أوضحنا أعلاه ، بتمرير الأيونات بنسبة معينة من الكتلة والشحنة في وقت معين (باستثناء الأجهزة متعددة المجمعات والرنين الأيوني السيكلوتروني ، مصيدة الأيونات المدارية). لتحليل جميع الأيونات فيما يتعلق بكتلتها المراد شحنها ، يجب أن تفحص ، أي أن معلمات مجالها يجب أن تمر عبر جميع القيم اللازمة لتمرير جميع الأيونات ذات الأهمية إلى الكاشف في فترة زمنية معينة. تسمى سرعة فتح المجال هذه سرعة المسح ويجب أن تكون أسرع ما يمكن (على التوالي ، يجب أن يكون وقت المسح قصيرًا قدر الإمكان) ، حيث يجب أن يكون مقياس الطيف الكتلي قادرًا على قياس الإشارة في وقت قصير ، على سبيل المثال ، وقت ذروة الكروماتوغرافيا ، والتي يمكن أن تكون عدة ثوان. في الوقت نفسه ، كلما تم قياس المزيد من أطياف الكتلة أثناء إطلاق ذروة الكروماتوغرافيا ، كلما تم وصف ذروة الكروماتوغرافيا بدقة ، قل احتمال تجاوزها للحد الأقصى ، واستخدام المعالجة الرياضية لتحديد ما إذا كانت فردي و "ينهيه" باستخدام مقياس الطيف الكتلي.
أبطأ محلل كتلة هو المغناطيس ، والحد الأدنى لوقت المسح دون فقد الكثير من الحساسية هو جزء من الثانية (MAT 95XP). يمكن لمحلل الكتلة رباعي الأضلاع أن يكتسح الطيف في أجزاء من الثانية (TSQ QUANTUM) ، ومصيدة أيونات أسرع (POLARISQ ، FINNIGAN LCQ ADVANTAGE MAX ، FINNIGAN LCQ DECA XP MAX) ، مصيدة أيونات خطية أسرع (LTQ) و a كتلة أبطأ قليلاً FINNIGAN LTQ FT مطياف الرنين الأيوني سيكلوترون.
يمكن لمقياس الطيف الكتلي للكروماتو FINNIGAN TRACE DSQ رباعي القطب والمقاييس الاقتصادية FINNIGAN FOCUS DSQ المسح الضوئي بسرعة حوالي 11000 وحدة دولية. في الثانية. هذا يفتح فرصًا جديدة ، على سبيل المثال ، من الممكن الحصول في وقت واحد تقريبًا على طيف كتلة كامل لمركب ما للتعرف عليه بشكل لا لبس فيه وإجراء مراقبة انتقائية للأيونات (SIM) ، مما يقلل من حد الكشف بعدة أوامر من حيث الحجم.
يعد أي مسح لجميع أجهزة التحليل الشامل المذكورة أعلاه بمثابة حل وسط - فكلما زادت سرعة المسح ، قل الوقت الذي يقضيه في تسجيل الإشارة لكل رقم جماعي ، كلما كانت الحساسية أسوأ. ومع ذلك ، لتحليل السرعة الروتيني ، يكفي وجود محلل رباعي أو مصيدة أيون. هناك مشكلة أخرى عندما يتعلق الأمر بتحليل عالي الأداء للمصفوفات المعقدة. في هذه الحالة ، سيكون من الجيد استخدام اللوني فائق السرعة (على أعمدة رفيعة وقصيرة وسريعة التسخين). لمثل هذه المهمة ، يكون مقياس الطيف الكتلي لوقت الرحلة (TEMPUS) هو الأنسب. إنها قادرة على تسجيل أطياف الكتلة بمعدل 40.000 في الثانية!

إذن. بصريًا ، يمكن تعريف الدقة (الدقة) على أنها قدرة المحلل على فصل الأيونات عن الكتل المجاورة. من المهم جدًا أن تكون قادرًا على تحديد كتلة الأيونات بدقة ، وهذا يسمح لك بحساب التركيب الذري لأيون أو تحديد الببتيد عن طريق المقارنة مع قاعدة البيانات ، مما يقلل من عدد المرشحين من الآلاف والمئات إلى الوحدات أو وحدة واحدة واحد. بالنسبة لمحللات الكتلة المغناطيسية ، حيث لا تعتمد المسافة بين قمم الطيف الكتلي على الكتل الأيونية ، فإن الدقة تساوي M / DM. يتم تحديد هذه القيمة عادة بنسبة 10٪ من ذروة ارتفاع. على سبيل المثال ، دقة 1000 تعني أن الذروة مع كتل 100.0 amu. و 100.1 صباحًا. مفصولة عن بعضها البعض ، أي أنها لا تتداخل حتى 10٪ من الارتفاع.
بالنسبة للمحللات التي تختلف فيها المسافة بين القمم في نطاق كتلة التشغيل (كلما كانت الكتلة أكبر ، كانت المسافة أصغر) ، مثل أجهزة التحليل الرباعي ، والفخاخ الأيونية ، ومحللات وقت الرحلة ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، الدقة لها معنى مختلف . الدقة ، المعرفة على أنها M / DM في هذه الحالة ، تميز كتلة معينة. من المنطقي وصف أجهزة تحليل الكتلة هذه من خلال عرض القمم ، وهي قيمة تظل ثابتة على مدى النطاق الشامل بأكمله. يقاس عرض الذروة هذا عادة بنسبة 50٪ من ارتفاعها. بالنسبة لمثل هذه الأجهزة ، يعد عرض الذروة عند نصف الحد الأقصى الذي يساوي 1 مؤشرًا جيدًا ويعني أن محلل الكتلة هذا قادر على تمييز الكتل الاسمية التي تختلف لكل وحدة كتلة ذرية في نطاق التشغيل بالكامل تقريبًا. الكتلة الاسمية أو العدد الكتلي هو أقرب عدد صحيح للكتلة الدقيقة للأيون في مقياس وحدات الكتلة الذرية. على سبيل المثال ، كتلة أيون الهيدروجين H + تساوي 1.00787 amu ، ورقم كتلته هو 1. ومحللات الكتلة هذه ، والتي تقيس بشكل أساسي الكتل الاسمية ، تسمى أجهزة التحليل منخفضة الدقة. لقد كتبنا "في الغالب" لأنه يوجد اليوم أيضًا مثل هذه المحللات الجماعية التي تنتمي رسميًا إلى أجهزة تحليل منخفضة الدقة ، لكنها في الواقع لم تعد كذلك. قدمت التكنولوجيا العالية ، بشكل أساسي من المطور الأكثر تقدمًا Thermo Electron ، بالفعل أدوات رباعية عالية الدقة لسوق المعدات التحليلية. على سبيل المثال ، أحدث FINNIGAN TSQQuantum يعمل بسهولة مع عرض ذروة الطيف الكتلي عند نصف حد أقصى يبلغ 0.1 وحدة دولية. قد يعترض أهل العلم: "ولكن يمكن الحصول على عرض الذروة هذا على كل مطياف كتلة رباعي!" وسيكونون على حق ، في الواقع ، يمكن ضبط كل رباعي الأطراف على هذا المستوى من الدقة. لكن ماذا يحدث للإشارة؟ عند الانتقال من عرض الذروة عند نصف 1 صباحًا كحد أقصى. إلى 0.1 وحدة دولية ستنخفض قوة الإشارة عند جميع الأقطاب الرباعية بمقدار ضعفين تقريبًا. ولكن ليس على TSQ Quantum ، فسوف ينخفض بمقدار مرتين ونصف فقط. يمكن أن تعمل المصائد الأيونية في نطاق كتلة ضيق كمقاييس طيف كتلة عالية الدقة ، مما يوفر على الأقل فصل القمم مفصولة بمقدار 1/4 صباحًا. من بعضهما البعض. مطياف الكتلة مع التركيز المزدوج (مغناطيسي وكهروستاتيكي) ، ورنين أيون سيكلوترون - أدوات ذات دقة متوسطة أو عالية. تبلغ الدقة النموذجية لأداة مغناطيسية> 60.000 ، والتشغيل بمستوى دقة يتراوح بين 10000 و 20.000 أمر روتيني. على مطياف كتلة الرنين الأيوني السيكلوتروني بكتلة تبلغ حوالي 500 ص. يمكن بسهولة تحقيق دقة 500000 ، مما يجعل من الممكن قياس كتلة الأيونات بدقة 4-5 منازل عشرية. يمكن أيضًا تحقيق دقة تصل إلى عدة آلاف باستخدام محللات كتلة وقت الرحلة ، ومع ذلك ، عند الكتل العالية ، في المنطقة التي يتمتع فيها هذا الجهاز ، في الواقع ، بميزة على الآخرين ، وهذا الدقة يكفي فقط لقياس كتلة أيونية بدقة +/- عشرات amu كما يتضح مما سبق ، ترتبط الدقة ارتباطًا وثيقًا بخاصية أخرى مهمة - دقة قياس الكتلة. يمكن توضيح معنى هذه الخاصية بمثال بسيط. كتل الأيونات الجزيئية للنيتروجين (N2 +) وأول أكسيد الكربون (CO +) هي 28.00615 amu. و 27.99491 amu ، على التوالي (كلاهما يتميز بنفس العدد الكتلي 28). سيتم تسجيل هذه الأيونات بواسطة مطياف الكتلة بشكل منفصل بدقة 2500 ، وستعطي القيمة الدقيقة للكتلة إجابة - أي الغازات المسجلة. يتوفر قياس دقيق للكتلة في أدوات التركيز المزدوج ، وعلى مقياس الطيف الكتلي الرباعي الكمي الترادفي TSQ ، وعلى مقاييس الطيف الكتلي للرنين الأيوني.

مدى ديناميكي. إذا قمنا بتحليل خليط يحتوي على 99.99٪ من مركب أو عنصر واحد و 0.01٪ من بعض الشوائب ، يجب أن نتأكد من أننا نحدد كليهما بشكل صحيح. من أجل التأكد من تعريف المكونات في هذا المثال ، يجب أن يكون لديك نطاق خطي من 4 أوامر من حيث الحجم. تتميز أجهزة قياس الطيف الكتلي الحديثة الخاصة بالتحليل العضوي بمدى ديناميكي يتراوح من 5 إلى 6 أوامر من حيث الحجم ، ومقاييس طيف الكتلة لتحليل العناصر من 9 إلى 12 مرتبة من حيث الحجم. النطاق الديناميكي البالغ 10 أوامر من حيث الحجم يعني أن الشوائب في العينة ستكون مرئية حتى عندما تكون 10 ملليجرام لكل 10 أطنان.

حساسية. هذه واحدة من أهم خصائص أجهزة قياس الطيف الكتلي. الحساسية هي قيمة تشير إلى كمية المادة التي يجب إدخالها في مطياف الكتلة حتى يمكن اكتشافها. للتبسيط ، سننظر في معلمة متعلقة بالحساسية - الحد الأدنى من كمية المادة التي يمكن اكتشافها ، أو عتبة الكشف. عتبة الكشف النموذجية لمقياس طيف الكتلة اللوني للغاز الجيد المستخدم لتحليل المركبات العضوية هي 1 بيكوغرام عند حقن 1 ميكرولتر من السائل. دعونا نتخيل ما هو. إذا رسمنا 1 ميكروليترًا من السائل (جزء من مليون من اللتر) باستخدام حقنة خاصة وأطلقناها على ورقة بيضاء نظيفة ، فعندما نفحصها من خلال عدسة مكبرة ، سنرى بقعة مساوية في الحجم للتتبع من وخز بإبرة رفيعة. تخيل الآن أننا ألقينا جرامًا واحدًا من مادة (على سبيل المثال ، قرص أسبرين واحد) في 1000 طن من الماء (على سبيل المثال ، حوض سباحة بطول 50 مترًا وعرض 10 أمتار وعمقًا مترين). امزج الماء في البركة جيدًا ، واسحب 1 ميكروليترًا من هذا الماء باستخدام حقنة وحقنها في مقياس الطيف الكتلي للكروماتوغرافيا الغازية. نتيجة للتحليل ، سنحصل على طيف جماعي يمكننا مقارنته مع طيف المكتبة واستخدام طريقة بصمة الإصبع للتأكد من أن هذا هو حمض أسيتيل الساليسيليك حقًا ، ويسمى الأسبرين.

تعد حدود الكشف عن المواد غير العضوية ، على سبيل المثال عن طريق ICP / MS (FINNIGAN ELEMENT2) أكثر إثارة للإعجاب. هنا ، سيكون التجمع صغيرًا جدًا بالفعل لإعداد حل بتركيز يتوافق مع حد الاكتشاف. حد الكشف عن FINNIGAN ELEMENT2 لعدد من المعادن هو 1 جزء في المليون (جزء واحد لكل كوادريليون). وهذا يعني أن حساسية الجهاز كافية لاكتشاف كيلوغرام واحد من المعدن (على سبيل المثال ، الزئبق ، الرصاص ، إلخ) الذائب في بحيرة بايكال (بشرط أن يكون ممزوجًا ومذابًا تمامًا)!

في مطياف الكتلة النظيرية ، على سبيل المثال ، 800-1000 جزيء من ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون) كافية للحصول على إشارة الكربون. من أجل توضيح الدقة والحساسيات النظيرية التي يتعامل معها مطياف الكتلة النظيرية ، دعونا نلجأ إلى القصة الرمزية التالية. لنفترض أنه بالنسبة لألف تفاحة بالضبط ، كل منها تزن 100 جرام ، هناك 11 تفاحة تزن 8٪ أكثر ، أي 108 جرام. يتم جمع كل هذه التفاحات في كيس واحد. يتوافق هذا المثال مع نسبة نظائر الكربون في الطبيعة - هناك 11 ذرة 13 درجة مئوية لكل 1000 ذرة 12 درجة مئوية. يقيس مطياف الكتلة النظيرية النسب ، أي أنه قادر على التمييز ليس فقط بين 11 تفاحة ، ولكن من بين العديد من الأكياس تلك التي فيها من 1000 مائة جرام تفاح ، وليس 11 مائة وثمانية جرام ، ولكن 10 أو 12. هذا المثال سهل للغاية بالنسبة لمطياف الكتلة النظيرية ، في الواقع ، أدوات مثل FINNIGAN DELTAPlus ADVANTAGE و DELTA Plus XP و FINNIGAN MAT253 قادرة على تحديد الفرق بين نظير واحد (مائة وثمانية جرام تفاحة) بين عشرة ملايين ذرة (عشرة مليون تفاحة).

أهم ما يميز تحليل المركبات العضوية هو الحساسية. من أجل تحقيق أعلى حساسية ممكنة مع تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، يتم اللجوء إلى الكشف عن الأيونات الفردية المختارة. في هذه الحالة ، يكون اكتساب الحساسية والانتقائية هائلاً ، ولكن عند استخدام أجهزة منخفضة الدقة ، يجب التضحية بمعلمة مهمة أخرى - الموثوقية. بعد كل شيء ، إذا سجلت ذروة واحدة فقط من طيف الكتلة المميزة بالكامل ، فستحتاج إلى الكثير من العمل لإثبات أن هذه الذروة تتوافق تمامًا مع المكون الذي تهتم به. كيفية حل هذه المشكلة؟ استخدم دقة عالية على أدوات التركيز المزدوج حيث يمكن تحقيق مستوى عالٍ من الدقة دون التضحية بالحساسية. أو استخدم مقياس الطيف الكتلي الترادفي ، حيث يمكن تأكيد كل ذروة تقابل أيون واحد بواسطة الطيف الكتلي للأيونات الوليدة. لذا ، فإن البطل المطلق في الحساسية هو مطياف الكتلة الكروماتوغرافيا العضوية عالي الدقة مع التركيز المزدوج. لذلك ، على سبيل المثال ، تنص خاصية جواز السفر الخاصة بـ DFS على أن 2،3،7،8-tetrachloro-p-dibenzodioxin ، الذي يتم إدخاله من خلال عمود كروماتوغرافي بمقدار 10 femtograms ، سيعطي ذروة تتميز بإشارة إلى ضوضاء النسبة = 80: 1. لا يمكن تحقيقه في أي نتيجة أداة أخرى!
وفقًا لخصائص مزيج الحساسية مع موثوقية تحديد المكونات ، تتبع مصائد الأيونات أجهزة عالية الدقة. لقد حسنت أدوات الجيل الجديد الكلاسيكية الرباعية (TRACE DSQ II) الأداء بسبب عدد من الابتكارات ، مثل استخدام المرشح المسبق الرباعي المنحني ، والذي يمنع الجسيمات المحايدة من الوصول إلى الكاشف ، وبالتالي يقلل من الضوضاء.

لماذا هناك حاجة إلى مطياف الكتلة

قوانين فيزيائية عميقة ، تطورات علمية وهندسية متطورة ، أنظمة فراغ عالية التقنية ، جهد كهربائي عالي ، أفضل المواد ، أعلى جودة لمعالجتها ، أحدث الإلكترونيات الرقمية والتناظرية عالية السرعة وتكنولوجيا الكمبيوتر ، البرامج المتطورة - هذا ما يتكون مطياف الكتلة الحديثة من. ولماذا كل هذا؟ للإجابة على أحد أهم أسئلة الكون - ما تتكون منه المادة. لكن هذه ليست مسألة علوم عالية ، بل تتعلق بالحياة البشرية اليومية.

على سبيل المثال ، تطوير عقاقير جديدة لإنقاذ الناس من الأمراض المستعصية سابقًا والتحكم في إنتاج الأدوية والهندسة الوراثية والكيمياء الحيوية والبروتيوميات. أعطى مطياف الكتلة للباحثين أداة لتحديد البروتينات ، وتحديد التغييرات التي حدثت في بنيتها بسبب التفاعلات المختلفة ، أثناء تكاثرها ، وتحديد المسارات الأيضية للأدوية المختلفة والمركبات الأخرى وتحديد المستقلبات ، وتطوير عقاقير جديدة مستهدفة. قياس الطيف الكتلي هو الطريقة الوحيدة التي تحل كل هذه المشاكل والعديد من مشاكل الكيمياء الحيوية التحليلية.
بدون قياس الطيف الكتلي ، لا يمكن تصور السيطرة على التوزيع غير القانوني للعقاقير المخدرة والمؤثرات العقلية ، والتحليل الجنائي والسريري للعقاقير السامة ، وتحليل المتفجرات.

إن معرفة مصدر المنشأ مهم جدًا لحل عدد من القضايا: على سبيل المثال ، يساعد تحديد مصدر المتفجرات في العثور على الإرهابيين والمخدرات - لمحاربة توزيعها وإغلاق طرق المرور الخاصة بهم. يكون الأمن الاقتصادي للبلد أكثر موثوقية إذا لم تتمكن خدمات الجمارك من التأكيد فقط بالتحليلات في الحالات المشكوك فيها على بلد منشأ البضاعة ، ولكن أيضًا امتثالها للنوع والجودة المعلنين. وهناك حاجة إلى تحليل النفط والمنتجات النفطية ليس فقط لتحسين عمليات تكرير النفط أو الجيولوجيين للبحث عن حقول نفط جديدة ، ولكن أيضًا لتحديد المسؤولين عن الانسكابات النفطية في المحيط أو على اليابسة.

بالطبع ، لا يكتمل الطب بدون مطياف الكتلة. يستخدم مطياف الكتلة النظيرية لذرات الكربون للتشخيص الطبي المباشر للعدوى البشرية بعدوى هيليكوباكتر بيلوري وهو الأكثر موثوقية من بين جميع طرق التشخيص.
تعد أنظمة HPLC / MS الأداة التحليلية الرئيسية في تطوير الأدوية الجديدة. بدون هذه الطريقة ، لا يمكن الاستغناء عن مراقبة جودة الأدوية المصنعة وكشف مثل هذه الظاهرة الشائعة مثل تزويرها.
أعطت البروتيوميات الطب إمكانية التشخيص المبكر للغاية لأكثر الأمراض البشرية فظاعة - الأورام السرطانية والاختلالات القلبية. يسمح تحديد بروتينات معينة ، تسمى المؤشرات الحيوية ، بالتشخيص المبكر في علم الأورام وأمراض القلب.

من الصعب تخيل منطقة نشاط بشري لا يوجد فيها مكان لقياس الطيف الكتلي. نقتصر على سرد: الكيمياء الحيوية والكيمياء السريرية والكيمياء العامة والكيمياء العضوية والمستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل والعطور وصناعة الأغذية والتوليف الكيميائي والبتروكيماويات وتكرير النفط والتحكم البيئي وإنتاج البوليمر والبلاستيك والطب وعلم السموم وعلوم الطب الشرعي ، مراقبة المنشطات ، مراقبة العقاقير ، مراقبة المشروبات الكحولية ، الكيمياء الجيولوجية ، الجيولوجيا ، الهيدرولوجيا ، علم الصخور ، علم المعادن ، علم الأرض ، علم الآثار ، الصناعة النووية والطاقة ، صناعة أشباه الموصلات ، علم المعادن.

مطياف الكتلة هو جهاز لتحديد كتل الذرات (الجزيئات) وفقًا لطبيعة حركة أيوناتها في الخلفيات الجلفانية والمغناطيسية.

التنقل:

لا يتعرض الجسيم المحايد للمجالات الجلفانية والمغناطيسية. ومع ذلك ، إذا تم سحب إلكترون واحد أو أكثر منه أو تمت إضافة إلكترون واحد أو أكثر إليه ، فإنه في هذه الحالة سيتحول إلى أيون ، نوع حركته في هذه المجالات محدد مسبقًا بشكل كافٍ من خلال وزنه وشحنته. بالتأكيد ، في مطياف الكتلة ، لا يتم تحديد الكتلة ، ولكن ترتيب الكتلة لشحنها. إذا كان المخزون معروفًا ، فإن الأهمية الكتلية للأيون تحدد بلا شك ، وبالتالي كتلة الذرة الوسيطة ونواتها. من الناحية الهيكلية ، يمكن أن تكون أجهزة قياس الطيف الكتلي مختلفة تمامًا عن بعضها البعض. يمكنهم استخدام كل من المجالات الثابتة والمجالات المتغيرة بمرور الوقت ، المغناطيسية أو الجلفانية.

يتكون مطياف الكتلة من العناصر الرئيسية التالية:

مصدر غير متجانس القطب ، حيث يتم تحويل الذرات الوسيطة إلى أيونات (على سبيل المثال ، قبل التعرض للتدفئة أو مجال الميكروويف) ويتم تسريعها بواسطة مجال كلفاني ؛
مجالات المجالات الكهربائية والمغناطيسية الثابتة ؛
مستقبل أيون يميز موقع المناطق التي يتم فيها تحديد الأيونات التي عبرت هذه الحقول.

مطياف الكتلة

مطياف الكتلة الكروماتو

يتيح مفهوم نظام إدارة المحتوى (CMS) المزود بمقياس طيف كتلة رباعي الأقطاب مدمج عالي الدقة مع تأين بالرش الكهربائي ، ملاحظة وتحديد كل من المركبات الموجهة ومستقلباتها ، فضلاً عن الترتيبات غير المألوفة في طيف كتلي شامل من 20 إلى 40000. بلا شك (أدوية ، مواد مخدرة ، مبيدات حشرية ، إلخ) ، لإجراء دراسة مشتركة للأجزاء الرئيسية والتتبع ، لتحديد النسبة النظيرية الحقيقية مسبقًا من أجل إنشاء صيغ جزيئية بوضوح. الفاصل الزمني المتغير في التقييم العددي يزيد عن 4 أوامر من حيث الحجم. يتم استخدامه لغرض التقييم العددي للتوليفات. يتميز الجهاز بخصائص فريدة: دقة تبلغ أكثر من 35000 FWHM ، دقة وزن جزيئي أقل من 0.7 جزء في المليون ، أعلى حساسية بأعلى دقة. معدل عالٍ للتعرف على المعلومات - ما يصل إلى 60 طيفًا في الثانية.

مطياف الكتلة الكروماتو

كان العلماء يبحثون عن بديل للمغناطيس في خاصية محلل الكتلة لفترة طويلة. في عام 1953 ، حدد وولفجانج بول ، الذي حصل لاحقًا على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1989 ، أول جهاز مزود بمحلل رباعي. أحدث تطوير أجهزة تحليل الكتلة الرباعية ثورة في قياس الطيف الكتلي. تتطلب أجهزة تحليل الكتلة المغناطيسية استخدام أعلى الفولتية (ألف فولت) ، بينما لا يتطلب ذلك استخدام رباعي الأقطاب ، وهذا يبسط نظامهم ، فإن أصغر أحجام جزء الفراغ تبسط مفهوم تكوين الفراغ. أصبحت أجهزة قياس الطيف الكتلي أصغر حجمًا ، وأسهل في التشغيل ، والأهم من ذلك أنها أكثر اقتصادا لإتاحة إمكانية استخدام هذه الطريقة التحليلية لعدة آلاف من المستخدمين. تشمل عيوب الأقطاب الرباعية الدقة المنخفضة وقمة صغيرة لأكبر كتلة مكتشفة (m / z ~ 4100). ومع ذلك ، فإن أجهزة تحليل الكتلة الحالية تجعل من الممكن اكتشاف الأيونات باستخدام m / z ~ 350.

مبدأ التشغيل

يتضمن رباعي القطب 4 أحادي القطب في وقت واحد وبشكل متماثل (أقطاب كهربائية ذات مقطع عرضي مثالي). يتم تطبيق مزيج مشروط من الجهد المستمر والجهد الاستقرائي على الأقطاب الكهربائية في قطبين عكسيين.

تحت تأثير جهد تسارع طفيف (15-25 فولت) ، تدخل الأيونات بشكل متزامن مع محاور قضبان القطب. قبل عمل المجال المتذبذب ، المحدد مسبقًا بواسطة الأقطاب الكهربائية ، يبدأون في التحرك على طول محوري x و y. في هذه الحالة ، يزداد اتساع التذبذبات دون تغيير اتجاه الحركة. يتم تحييد الأيونات التي تصل سعاتها إلى أعلى القيم عندما تتصادم مع الأقطاب الكهربائية. فقط هذه الأيونات ، التي تتوافق قيمها m / z مع مراسلات U / V المعمول بها ، تحصل على سعة ثابتة. هذا الأخير يجعل من الممكن لهم التحرك بحرية في الرباعي ويمكن اكتشافها في النتيجة النهائية. بطريقة مماثلة ، يتم تحديد نطاق الكتلة من خلال مسار الانعكاس المتبادل لقيم U و V.

مطياف الكتلة رباعي القطب

مطياف الكتلة المغناطيسية

في مطياف الكتلة المغناطيسية ، يتم استخدام مجال مغناطيسي متجانس لتوزيع الأيونات في أجهزة تحليل الكتلة. في هذه الحالة ، يمكن تصوير حركات دفع الأيونات في المنطقة الجلفانية وتوزيعها في المنطقة المغناطيسية بشكل رقمي.

محلل الكتلة الحرارية المغناطيسية - جهاز لغرض التوزيع المكاني والزماني للأيونات ذات الأهمية المختلفة لعلاقة الكتلة إلى الشحن ، ويستخدم لتوزيع المجال المغناطيسي.

تاريخيا ، كان محلل الكتلة الأصلي هو المغناطيس. وفقًا لقانون فيزيائي ، يتشوه خط العناصر المشحونة في المجال المغناطيسي ، ويعتمد نصف قطر الانحناء على كتلة العناصر.

هناك أشكال هندسية مختلفة لأجهزة تحليل الكتلة المغناطيسية ، حيث يتم قياس نصف قطر الانحناء أو المجال المغناطيسي. تتميز مطياف الكتلة المغناطيسية بأعلى دقة ويمكن استخدامها مع جميع أنواع التأين تمامًا. على الرغم من المزايا المهمة للمزايا الحالية مقارنة بالمزايا الأخرى (أعلى دقة وموثوقية عالية للقياسات ونطاق كتلة عمل عالٍ) ، فإن لها عيبين رئيسيين - هذه المعدات ضخمة ، من حيث الحجم والسعر.

مطياف الكتلة المغناطيسية

هذا نوع بسيط من محلل الكتلة. في محلل كتلة زمن الرحلة ، تسقط الأيونات من المصدر وتنتهي في أنبوب زمن الطيران حيث لا يوجد مجال كلفاني (فترة خالية من المجال). بعد الطيران خلال فترة زمنية معينة d ، يتم تثبيت الأيونات بواسطة مستشعر أيوني بسطح تثبيت مستقيم أو شبه مستقيم. في 1951-1971 ، في خاصية مستشعر الأيونات ، تم استخدام مضاعف كهربائي ثانوي من "نوع الفتحة" ، فيما بعد تم استخدام كاشف مركب ، باستخدام 2 أو 3 لوحات متناهية الصغر متسلسلة.

يتم تمثيل محلل الكتلة الحرارية لوقت الرحلة بواسطة محلل كتلة نابض ، أي يتم نقل الأيونات من مصدر الأيونات إلى عنصر وقت الرحلة ليس باستمرار ، ولكن بجرعات باستخدام فترات زمنية معينة. تتوافق أجهزة تحليل الكتلة هذه مع تأين امتصاص الليزر بمساعدة المصفوفة ، وبالتالي ، كما هو الحال في طريقة التأين هذه ، لا يتم إنتاج الأيونات أيضًا بشكل مستمر ، ولكن في أي نبضة ليزر.

مطياف الكتلة وقت الرحلة

مطياف الكتلة الرشيقة

لطالما اعتبر مطياف الكتلة كاشفًا ممتازًا للكروماتوغرافيا الغازية. توفر الأطياف المكتسبة مع دعم مستشعر قياس الطيف الكتلي نفس معلومات تكوين الاختبار عالية الجودة التي لا تستطيع أجهزة الاستشعار الكروماتوغرافية الغازية الأخرى توفيرها. يتميز كاشف قياس الطيف الكتلي بحساسية كبيرة ، بالإضافة إلى أنه يدمر العينة ، ويوفر بيانات جماعية ويتعرف على المتماثلات بدلاً من الايزومرات بشكل أسرع.

تفي مقاييس الطيف الكتلي الموثوقة للغاية من Agilent بأكثر الظروف تطلبًا وتواجه التحديات المطروحة. يمكن للمصنعين الآن تقديم خط من مطياف الكتلة التدريجي عالي الدقة لـ GC و HPLC.

مطياف الكتلة Agilent

مطياف الكتلة
مطياف الكتلة

مطياف الكتلة - جهاز لتحديد كتل الذرات (الجزيئات) حسب طبيعة حركة أيوناتها في المجالات الكهربائية والمغناطيسية.
لا تتأثر الذرة المحايدة بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية. ومع ذلك ، إذا تم سحب إلكترون واحد أو أكثر منه أو تمت إضافة إلكترون واحد أو أكثر إليه ، فسوف يتحول إلى أيون ، وتحدد طبيعة حركته في هذه المجالات من خلال كتلته وشحنته. بالمعنى الدقيق للكلمة ، في مطياف الكتلة ، لا يتم تحديد الكتلة ، ولكن نسبة الكتلة إلى الشحن. إذا كانت الشحنة معروفة ، يتم تحديد كتلة الأيون بشكل فريد ، وبالتالي كتلة الذرة المحايدة ونواتها. من الناحية الهيكلية ، يمكن أن تختلف مقاييس الطيف الكتلي اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض. يمكنهم استخدام المجالات الساكنة والمجالات المغناطيسية و / أو الكهربائية المتغيرة بمرور الوقت.

فكر في أحد أبسط الخيارات.
يتكون مطياف الكتلة من الأجزاء الرئيسية التالية:
أ) مصدر أيوني ، حيث يتم تحويل الذرات المحايدة إلى أيونات (على سبيل المثال ، تحت تأثير التسخين أو مجال الميكروويف) ويتم تسريعها بواسطة مجال كهربائي ، ب) مناطق المجالات الكهربائية والمغناطيسية الثابتة ، و في) مستقبل أيون يحدد إحداثيات النقاط التي تقع فيها الأيونات التي تعبر هذه الحقول.
من المصدر الأيوني ، 1 تسقط الأيونات المتسارعة عبر الفتحة 2 في المنطقة 3 من المجالات الكهربائية الثابتة والموحدة E والمجالات المغناطيسية B 1. يتم تحديد اتجاه المجال الكهربائي من خلال موضع لوحات المكثف ويظهر بواسطة الأسهم. يتم توجيه المجال المغناطيسي عموديًا على مستوى الشكل. في المنطقة 3 ، يعمل المجالان الكهربائي والمغناطيسي B 1 على تحويل الأيونات في اتجاهين متعاكسين ، ويتم اختيار مقادير شدة المجال الكهربائي E وحث المجال المغناطيسي B 1 بحيث تكون قوى تأثيرها على الأيونات (على التوالي qE و qvB 1 ، حيث q هي الشحنة ، و v هي السرعة الأيونية) تعوض بعضها البعض ، أي كان qЕ = qvB 1. عند سرعة الأيون v = E / B 1 يتحرك دون انحراف في المنطقة 3 ويمر عبر الفتحة الثانية 4 ، ويسقط في المنطقة 5 من مجال مغناطيسي منتظم وثابت مع الحث B 2. في هذا المجال ، يتحرك الأيون على طول الدائرة 6 ، نصف قطرها R يتحدد من العلاقة
Mv 2 / R = qvB 2 ، حيث M هي كتلة الأيون. منذ v \ u003d E / B 1 ، يتم تحديد كتلة الأيون من العلاقة

M = qB 2 R / v = qB 1 B 2 R / E.

وهكذا ، بشحنة أيونية معروفة q ، يتم تحديد كتلتها M بنصف القطر R مدار دائري في المنطقة 5. بالنسبة للحسابات ، من الملائم استخدام النسبة في نظام الوحدات الواردة بين قوسين مربعين:

M [T] = 10 6 ZB 1 [T] B 2 [T] R [m] / E [V / m].

إذا تم استخدام لوحة فوتوغرافية ككاشف أيون 7 ، فسيتم عرض نصف القطر هذا بدقة عالية بنقطة سوداء في مكان لوحة التصوير المطورة حيث تضرب الحزمة الأيونية. عادةً ما تستخدم مطياف الكتلة الحديثة مضاعفات الإلكترون أو لوحات القناة الدقيقة كأجهزة الكشف. يتيح مطياف الكتلة تحديد الكتل بدقة نسبية عالية جدًا ΔM / M = 10 -8-10 -7.
كما أن تحليل خليط من الذرات ذات الكتل المختلفة بواسطة مطياف الكتلة يجعل من الممكن تحديد محتواها النسبي في هذا الخليط. على وجه الخصوص ، يمكن تحديد محتوى النظائر المختلفة لأي عنصر كيميائي.

تطبيقات مطياف الكتلة

· الطاقة النووية؛
· علم الآثار؛
· البتروكيماويات.
· الكيمياء الجيولوجية (الجيولوجيا الزمنية النظيرية) ؛
· الكيمياء الزراعية.
· الصناعة الكيميائية ؛
· تحليل مواد أشباه الموصلات والمعادن فائقة النقاء والأغشية الرقيقة والمساحيق (على سبيل المثال ، أكاسيد U و REE) ؛
· المستحضرات الصيدلانية - لضبط جودة الأدوية المصنعة وكشف التزييف.
· التشخيص الطبي.
· الكيمياء الحيوية - تحديد البروتينات ، دراسة التمثيل الغذائي للدواء.

مطياف الكتلة الكروماتو

مقياس الطيف الكتلي للكروماتو هو طريقة لتحليل مخاليط المواد العضوية بشكل أساسي وتحديد كميات ضئيلة من المواد في حجم السائل. تعتمد الطريقة على مزيج من طريقتين مستقلتين - الكروماتوغرافيا وقياس الطيف الكتلي. بمساعدة الأول ، يتم فصل الخليط إلى مكونات ، بمساعدة الثاني - تحديد وتحديد هيكل المادة ، التحليل الكمي. هناك نوعان مختلفان من التحليل اللوني لقياس الطيف الكتلي ، وهما مزيج من قياس الطيف الكتلي مع كروماتوغرافيا الغاز والسائل (GLC) أو كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء.

أرز. عشرة.

أجريت الدراسات الأولى للقدرات التحليلية لمطياف الكتلة الكروماتو في الخمسينيات من القرن الماضي ، وهي أول أدوات صناعية تجمع بين كروماتوجراف الغاز والسائل و

مطياف الكتلة ، ظهر في الستينيات. يرجع التوافق الأساسي لهاتين الأداتين إلى حقيقة أنه في كلتا الحالتين تكون المادة التي تم تحليلها في الطور الغازي ، وفترات درجة حرارة التشغيل هي نفسها ، وحدود الكشف (الحساسية) قريبة. الفرق هو أن الفراغ العالي (10 -5 - 10 -6 باسكال) يتم الحفاظ عليه في المصدر الأيوني لمطياف الكتلة ، بينما الضغط في العمود الكروماتوغرافي هو 10 5 باسكال. لتقليل الضغط ، يتم استخدام فاصل متصل في أحد طرفيه بمخرج العمود الكروماتوغرافي ، وفي الطرف الآخر بالمصدر الأيوني لمقياس الطيف الكتلي. يزيل الفاصل الجزء الرئيسي من الغاز الحامل من تيار الغاز الذي يغادر العمود ، وتنتقل المادة العضوية إلى مطياف الكتلة. في هذه الحالة ، يتم تقليل الضغط عند مخرج العمود إلى ضغط التشغيل في مطياف الكتلة.

يعتمد مبدأ تشغيل الفواصل إما على الاختلاف في تنقل جزيئات الغاز الحامل والمحلل ، أو على نفاذية مختلفة من خلال غشاء شبه نافذ. في الصناعة ، غالبًا ما تستخدم فواصل الحاقن ، والتي تعمل وفقًا للمبدأ الأول. تحتوي الفواصل أحادية المرحلة من هذا النوع على فتحتين بفتحات ذات قطر صغير ، يتم تثبيتها تمامًا مقابل بعضها البعض. يتم إنشاء ضغط 1.33 باسكال في الحجم بين الفتحات. يدخل تدفق الغاز من العمود الكروماتوغرافي عبر الفوهة الأولى بسرعة تفوق سرعة الصوت منطقة الفراغ ، حيث تنتشر الجزيئات بسرعات تتناسب عكسياً مع كتلتها. نتيجة لذلك ، يتم ضخ الجزيئات الأخف والأسرع من الغاز الحامل للخارج ، وتدخل الجزيئات الأبطأ من المادة العضوية إلى فتحة الفوهة الثانية ، ثم إلى المصدر الأيوني لمقياس الطيف الكتلي. بعض الأدوات مجهزة بفاصل من مرحلتين مزود بكتلة فوهة أخرى مماثلة. يتم إنشاء فراغ كبير في الحجم بينهما. كلما كانت جزيئات الغاز الحامل أخف ، زادت كفاءة إزالتها من تيار الغاز وكلما زاد التخصيب في المادة العضوية.

الغاز الحامل الأكثر ملاءمة لقياس الطيف الكتلي للكروماتو هو الهيليوم. كفاءة الفاصل ، أي تعتمد نسبة كمية المادة العضوية في تيار الغاز الذي يخرج من العمود إلى الكمية التي تدخل مطياف الكتلة إلى حد كبير على معدل تدفق الغاز الحامل الداخل إلى الفاصل. بمعدل تدفق مثالي يبلغ 20-30 مل / دقيقة ، تتم إزالة ما يصل إلى 93٪ من الغاز الحامل ، ويدخل أكثر من 60٪ من المادة التحليلية في مطياف الكتلة. معدل تدفق الغاز الحامل نموذجي للأعمدة المعبأة. في حالة استخدام عمود كروماتوغرافي شعري ، لا يتجاوز معدل تدفق الغاز الحامل 2-3 مل / دقيقة ، وبالتالي ، عند مخرجه ، تتم إضافة كمية إضافية من الغاز الحامل إلى تيار الغاز بحيث يكون معدل التدفق الداخل إلى يصل الفاصل إلى 20-30 مل / دقيقة. هذا يضمن أفضل كفاءة للفاصل. يمكن حقن أعمدة الكوارتز الشعرية المرنة مباشرة في مصدر الأيونات. في هذه الحالة ، يجب تزويد المصدر الأيوني بنظام ضخ قوي يحافظ على فراغ عالي.

تستخدم أجهزة قياس الطيف الكتلي المتصلة بجهاز كروماتوغرافيا الغاز ، التأين بالصدمات الإلكترونية أو التأين الكيميائي أو التأين الميداني. يجب أن تحتوي الأعمدة الكروماتوغرافية على أطوار سائلة ثابتة غير متطايرة ومستقرة حرارياً بحيث لا يتداخل طيف كتلة أبخرتها مع طيف التحليل.

يتم إدخال المادة التحليلية (عادة في محلول) في مبخر الكروماتوغراف ، حيث تتبخر على الفور ، وتدخل الأبخرة الممزوجة بالغاز الحامل إلى العمود تحت الضغط. هنا ، يتم فصل الخليط ، ويدخل كل مكون في تدفق الغاز الحامل ، أثناء فصله من العمود ، إلى الفاصل. في الفاصل ، تتم إزالة الغاز الحامل بشكل أساسي ويدخل تيار الغاز المخصب بمادة عضوية إلى المصدر الأيوني لمطياف الكتلة ، حيث تتأين الجزيئات. يتناسب عدد الأيونات المتكونة في هذه الحالة مع كمية المادة الواردة. باستخدام جهاز استشعار مثبت في مطياف الكتلة ، والذي يستجيب للتغيرات في إجمالي تيار الأيونات ، يتم تسجيل كروماتوجرامس. وبالتالي ، يمكن اعتبار مطياف الكتلة بمثابة كاشف عالمي للكروماتوجراف. بالتزامن مع تسجيل الكروماتوجرام في أي نقطة ، عادةً في الجزء العلوي من ذروة الكروماتوغرافيا ، يمكن تسجيل طيف جماعي ، مما يجعل من الممكن تحديد بنية المادة.

من الشروط المهمة لتشغيل الجهاز التسجيل السريع للطيف الكتلي ، والذي يجب تسجيله في وقت أقصر بكثير من وقت الذروة الكروماتوغرافية. يمكن أن يؤدي التسجيل البطيء للطيف الكتلي إلى تشويه نسبة شدة الذروة فيه. يتم تحديد معدل تسجيل الطيف الكتلي (سرعة المسح) بواسطة محلل الكتلة. يتم توفير أقصر وقت مسح للطيف الكتلي الكامل (عدة مللي ثانية) بواسطة محلل رباعي. في مقاييس الطيف الكتلي الحديثة المجهزة بجهاز كمبيوتر ، يتم إجراء إنشاء كروماتوجرامس ومعالجة أطياف الكتلة تلقائيًا. على فترات منتظمة ، عند استخلاص مكونات الخليط ، يتم تسجيل أطياف الكتلة ، والتي تتراكم خصائصها الكمية في ذاكرة الكمبيوتر. لكل مسح ، تتم إضافة شدة جميع الأيونات المسجلة. نظرًا لأن هذه القيمة الإجمالية (إجمالي تيار الأيونات) تتناسب مع تركيز المادة في مصدر الأيونات ، يتم استخدامها لبناء مخطط كروماتوجرافي (يتم رسم هذه القيمة على طول المحور الإحداثي ، على طول محور الإحداثي - زمن الاستبقاء ورقم المسح ). من خلال تحديد رقم المسح ، يمكنك استدعاء الطيف الكتلي من الذاكرة في أي نقطة في مخطط الكروماتوغرام.

كما هو موصوف أعلاه ، يمكن تحليل مخاليط المواد التي يتم فصلها جيدًا بشكل كافٍ على أعمدة مناسبة من كروماتوغرافيا الغاز لقياس الطيف الكتلي. في بعض الأحيان ، يمكن أيضًا التحقق من القمم الكروماتوغرافية التي لم يتم حلها. يجب أن تكون المواد قيد الدراسة مستقرة حرارياً ، ومتحركة كروماتوغرافيا في نطاق درجة حرارة تشغيل العمود ، ويمكن نقلها بسهولة إلى طور البخار عند درجة حرارة المبخر. إذا كانت المواد لا تفي بهذه المتطلبات ، فيمكن تعديلها كيميائيًا ، على سبيل المثال ، عن طريق silylation أو alkylation أو acylation of hydroxy، carboxy، mercapto، amino groups.

يتم تحديد حساسية الكروماتوغرافيا الغازية-مطياف الكتلة (عادة 10 -6 -10 -9 جم) من خلال حساسية كاشف مطياف الكتلة. مجموعة متنوعة أكثر حساسية (10-12-10-15 جم) من مقياس الطيف الكتلي للكروماتو هي تجزئة الكتلة ، وتسمى أيضًا اكتشاف الأيونات الانتقائية أو اكتشاف الأيونات المتعددة. يكمن جوهرها في حقيقة أن كروماتوجرامس لا يتم تسجيلها بواسطة التيار الأيوني الكلي ، ولكن بواسطة الأيونات الأكثر تميزًا لمادة معينة. يستخدم هذا النوع من كروماتوغرافيا الغاز لقياس الطيف الكتلي للبحث عن وتحديد وقياس كمية مادة ذات طيف كتلي معروف في خليط معقد ، على سبيل المثال ، في التحديد الكمي للمواد النزرة في كميات كبيرة من السوائل البيولوجية (الطب ، الصيدلة ، علم السموم ومكافحة المنشطات والكيمياء الحيوية). قم بتنفيذ تجزئة الكتلة على مقياس الطيف الكتلي للكروماتو باستخدام جهاز خاص - كاشف متعدد الأيونات أو باستخدام جهاز كمبيوتر يمكنه إنشاء مخططات كروماتوجرام لواحد أو أكثر من الأيونات. مثل هذا المخطط اللوني ، على عكس المعتاد ، يحتوي فقط على قمم لتلك المكونات التي تحتوي أطياف كتلتها على مثل هذه الأيونات. يتم إجراء التحليل باستخدام معيار داخلي ، والذي غالبًا ما يستخدم كنظير للمادة المرغوبة المسمى بالنظائر المستقرة (2 H ، 13 C ، 15 N ، 18 O).

خيار آخر لمطياف الكتلة الكروماتو هو الجمع بين اللوني السائل عالي الأداء ومقياس الطيف الكتلي. تهدف هذه الطريقة إلى تحليل مخاليط المواد القطبية غير المتطايرة التي لا يمكن تحليلها بواسطة طريقة قياس الطيف الكتلي للكروماتو GJ. للحفاظ على الفراغ في المصدر الأيوني لمطياف الكتلة ، من الضروري إزالة المذيب القادم من الكروماتوجراف بمعدل 0.5-5 مل / دقيقة. للقيام بذلك ، يتم تمرير جزء من تدفق السائل من خلال ثقب بعدة ميكرونات ، ونتيجة لذلك تتشكل قطرات ، والتي تدخل بعد ذلك المنطقة الساخنة ، حيث يتبخر معظم المذيب ، والجزء المتبقي ، مع المادة ، يدخل المصدر الأيوني ويتأين كيميائياً.

يطبق عدد من الأجهزة الصناعية مبدأ السير الناقل. يدخل الشطف من العمود إلى حزام متحرك يمر عبر غرفة مسخنة بالأشعة تحت الحمراء حيث يتبخر المذيب. ثم يمر الشريط الذي يحتوي على المادة عبر المنطقة التي يتم تسخينها بواسطة سخان آخر ، حيث تتبخر المادة التحليلية ، وبعد ذلك تدخل المصدر الأيوني وتتأين. طريقة أكثر فاعلية للجمع بين كروماتوجراف غازي سائل عالي الأداء ومقياس طيف الكتلة تعتمد على الرش الكهربائي والرش الحراري. في هذه الحالة ، يتم تمرير النذارة عبر أنبوب شعري يتم تسخينه إلى 150 درجة مئوية ويتم رشه في غرفة مفرغة. تشارك الأيونات العازلة الموجودة في المحلول في تكوين الأيونات. تحمل القطرات الناتجة شحنة موجبة أو سالبة. نظرًا لقطره الصغير ، يتم إنشاء تدرج مجال كهربائي مرتفع على طول القطرة ، ويزداد هذا التدرج مع تكسر القطرة. في هذه الحالة ، يحدث الامتصاص من قطرات الأيونات أو العناقيد البروتونية (جزيء المادة + الكاتيون العازل).

يتم استخدام طريقة قياس الطيف الكتلي للكروماتو في الدراسات الهيكلية والتحليلية في الكيمياء العضوية ، والبتروكيماويات ، والكيمياء الحيوية ، والطب ، والصيدلة ، وحماية البيئة ، إلخ.

الأقسام