質量分析（質量分析、質量分析、質量スペクトル分析、質量分析）は、対象のサンプル成分のイオン化中に形成されるイオンの電荷に対する質量の比率を決定することに基づいて物質を研究するための方法です。 物質を定性的に同定するための最も強力な方法の1つであり、定量的な測定も可能です。 質量分析は、サンプル中の分子の「計量」であると言えます。

質量分析の歴史は、20世紀初頭のJ.J.トムソンの基本的な実験から始まります。 この方法の名前の最後の「-metria」は、写真乾板を使用した荷電粒子の検出からイオン電流の電気的測定への広範な移行の後に現れました。

質量分析は、比較的単純な分子と複雑な分子の両方を確実に識別できるため、有機物質の分析に特に広く使用されています。 唯一の一般的な要件は、分子がイオン化可能であることです。 しかし、これまで、サンプル成分をイオン化するために非常に多くの方法が発明されてきたため、質量分析はほぼ普遍的な方法と見なすことができます。

イオンは外来分子の存在下では非常に不安定であるため、ほとんどすべての質量分析計は真空機器です。 ただし、条件付きで質量分析計として分類できるが、真空を使用せず、特別な純粋なガスの流れを使用するデバイスがいくつかあります。

マススペクトルは、イオン電流の強さ（物質量）の質量電荷比（物質の性質）への依存性です。 分子の質量はその構成原子の質量で構成されているため、質量スペクトルは常に離散的ですが、質量分析計の分解能が低いと、異なる質量のピークが重なったり、融合したりする場合があります。 分析対象物の性質、イオン化法の特性、および質量分析計の二次プロセスは、質量スペクトルに影響を与える可能性があります（準安定イオン、イオン生成サイトでの加速電圧勾配、非弾性散乱を参照）。 したがって、同じ質量電荷比のイオンは、スペクトルのさまざまな部分に行き着き、その一部を連続的にすることさえあります。

ほとんどの小分子は、イオン化されたときに正または負の電荷を1つだけ取得します。 分子が大きいほど、イオン化中に多価イオンに変わる可能性が高くなります。 したがって、この効果は、タンパク質、核酸、ポリマーなどの非常に大きな分子に対して特に強力です。 一部のタイプのイオン化（電子衝撃など）では、分子がいくつかの特徴的な部分に分解される可能性があります。これにより、未知の物質の構造を特定して研究するための追加の機会が提供されます。

分析された分子の質量を正確に決定することで、その元素組成を決定できます（元素分析を参照）。 質量分析は、分析された分子の同位体組成に関する重要な情報も提供します。

質量分析の歴史

• 1912年-JJトムソンは最初の質量分析計を作成し、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、ホスゲン分子の質量スペクトルを取得します。
• 1913年-質量分析計の助けを借りて、J。J.トムソンはネオン同位体を発見しました：ネオン20とネオン22。
• 1918年-アーサーデンプスターが最初の質量分析計を作成。
• 1919年-フランシス・アストンは、デンプスターとは独立して、最初の質量分析計を作成し、同位体研究を開始しました。 このデバイスの解像度は約130でした。
• 1923年-アストンは質量分析計で質量欠損を測定します。
• 1932年-KennethBainbridgeは、解像度600、感度10,000分の1の質量分析計を製造しました。
• 1936年-アーサー・デンプスター、ケネス・トンプキンス・ベインブリッジ、ヨーゼフ・ハインリッヒ・エリザベス・マトーフが二重収束質量分析計を作成。 デンプスターはスパークイオン化源を開発しています。
• 1940年-分取質量分析を使用したAlfredNirがウラン235を分離しました。
• 1940年-AlfredNirは、電離箱を使用して最初の信頼できる電子衝撃源を作成しました。
• 1942年ローレンスは、磁気セクター質量分析計に基づく工業用ウラン同位体分離施設であるCalutronを立ち上げました。
• 1946年-ウィリアム・スティーブンスが飛行時間型質量分析計の概念を提案しました。
• 1948年-キャメロンとエガーズは、飛行時間型質量分析計を備えた最初の質量分析計を作成しました。
• 1952年-TalrozeとLyubimovaは、電離箱内のメタン圧力を上げた状態で、電子衝撃イオン源のメトニウムCH5 +の信号を最初に観察しました（1966年、Munson and Fieldはこの発見を分析目的に適用し、化学イオン化によるイオン源を作成しました）。
• 1953年ポールは四重極質量分析計とイオントラップの特許を取得しました。
• 1956年-McLaffertyとGohlkeは、最初のガスクロマトグラフィー-質量分析計を作成しました。
• 1966年-マンソンとフィールドは、化学イオン化によるイオン源を作成しました。
• 1972年-KarataevとMamyrinは、飛行時間型集束質量分析計を発明しました。これにより、分析装置の分解能が大幅に向上します。
• 1974-アルピーノ、ボールドウィン、マクラファティによって作成された最初の液体クロマトグラフィー-質量分析計
• 1981-理髪師、ボルドリ、セジウィック、タイラーが高速原子衝撃（FAB）イオナイザーを作成。
• 1982-高速原子衝撃（FAB）による全タンパク質（インスリン）の最初のマススペクトル。
• 1983ブランキーとベスタルがサーマルスプレーを発明。
• 1984-L. N. Gall、次にFennは、エレクトロスプレー法に関する研究を発表しました。
• 1987-Karas、Bachmann、Bahr、Hillenkampは、マトリックス支援レーザー脱離イオン化（MALDI）を発明しました。
• 1999-アレクサンダーマカロフ（英語）ロシア語 Orbitrap静電イオントラップを発明しました。

動作原理と質量分析計の装置

イオン源

マススペクトルを取得するために最初に行うことは、有機または無機物質を構成する中性の分子と原子を荷電粒子（イオン）に変えることです。 このプロセスはイオン化と呼ばれ、有機物質と無機物質で異なる方法で実行されます。 2番目に必要な条件は、質量分析計の真空部分の気相へのイオンの移動です。 高真空は、質量分析計内のイオンの妨げられない動きを保証し、それがない場合、イオンは散乱して再結合します（帯電していない粒子に戻ります）。

従来、有機物質のイオン化方法は、イオン化前の物質の存在相によって分類することができました。

気相電子イオン化（EI）化学イオン化（CI）電子捕獲（EC）電界イオン化（FI）液相サーマルスプレー大気圧イオン化（AP）

• エレクトロスプレー（APESI）
• 大気圧化学イオン化（APCI）
• 大気圧光イオン化（APPI）

無機化学では、元素組成を分析するために、固体中の原子の結合エネルギーがはるかに高く、これらの結合を切断してイオンを取得するためにはるかに過酷な方法を使用する必要があるため、過酷なイオン化法が使用されます。

• 誘導結合プラズマ（ICP）でのイオン化
• 熱イオン化または表面イオン化
• グロー放電イオン化およびスパークイオン化（スパーク放電を参照）
• レーザーアブレーション中のイオン化

歴史的に、最初のイオン化メソッドは気相用に開発されました。 残念ながら、多くの有機物質は、分解せずに蒸発、つまり気相に変換することはできません。 これは、電子衝撃によってイオン化できないことを意味します。 しかし、そのような物質の中で、生体組織を構成するほとんどすべてのもの（タンパク質、DNAなど）、生理活性物質、ポリマー、つまり、今日特に関心のあるすべてのもの。 質量分析はまだ停滞しておらず、近年、このような有機化合物をイオン化するための特別な方法が開発されています。 今日、それらのうちの2つが主に使用されています-大気圧イオン化とその亜種-エレクトロスプレー（ESI）、大気圧化学イオン化（APCI）、大気圧光イオン化（APPI）、およびマトリックス支援レーザー脱離イオン化（MALDI）。 。

質量分析計

イオン化中に得られたイオンは、電場の助けを借りて質量分析計に転送されます。 質量分析の第2段階である、質量によるイオンの分類（より正確には、質量電荷比、つまりm / z）が始まります。 質量分析計には次の種類があります。

連続質量分析計

• 磁気および静電セクター質量分析計（eng。セクター機器）
• 四重極質量分析計

• 飛行時間型質量分析計
• イオントラップ
• 四重極イオントラップ
• フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計
• Orbitrap

連続質量分析計とパルス質量分析計の違いは、最初にイオンが連続ストリームに入り、2番目に部分的に特定の時間間隔で入るという事実にあります。

質量分析計は、2つの質量分析計を持つことができます。 このような質量分析計は、タンデム質量分析計と呼ばれます。 タンデム質量分析計は、原則として、分析対象の分子のイオン（分子イオン）のフラグメンテーションがない「ソフト」イオン化法と一緒に使用されます。 したがって、最初の質量分析計は分子イオンを分析します。 最初の質量分析計を離れると、分子イオンは不活性ガス分子との衝突またはレーザー放射の作用下で断片化され、その後、それらの断片は2番目の質量分析計で分析されます。 タンデム質量分析計の最も一般的な構成は、四重極-四重極および四重極飛行時間です。

検出器

ここで説明する簡略化された質量分析計の最後の要素は、荷電粒子検出器です。 最初の質量分析計は、検出器として写真乾板を使用していました。 現在、ダイノードの二次電子増倍管が使用されています。イオンは、最初のダイノードに当たると、そこから電子ビームをノックアウトし、次に、次のダイノードに当たって、さらに多くの電子をノックアウトします。光電子増倍管、リン光イオンが衝突したときに発生するグローを記録します。 さらに、マイクロチャネル乗算器、ダイオードアレイなどのシステム、および空間内の特定のポイントに落下したすべてのイオンを収集するコレクター（ファラデーコレクター）が使用されます。

クロマトグラフィー-質量分析

質量分析計は、有機および無機化合物の分析に使用されます。

ほとんどの場合、有機物質は個々の成分の多成分混合物です。 たとえば、フライドチキンの匂いは400成分（つまり、400の個々の有機化合物）であることが示されています。 分析のタスクは、有機物を構成する成分の数を決定し、これらの成分が何であるかを調べ（それらを識別し）、混合物に含まれる各化合物の量を調べることです。 このためには、クロマトグラフィーと質量分析の組み合わせが理想的です。 ガスクロマトグラフィーは、電子衝撃イオン化または化学イオン化を備えた質量分析計のイオン源と組み合わせるのに最適です。これは、化合物がすでにクロマトグラフカラムの気相にあるためです。 質量分析検出器がガスクロマトグラフと組み合わされているデバイスは、クロマトマススペクトロメータ（「クロマ」）と呼ばれます。

多くの有機化合物は、ガスクロマトグラフィーを使用して成分に分離することはできませんが、液体クロマトグラフィーを使用して分離することができます。 現在、エレクトロスプレーイオン化（ESI）および大気圧化学イオン化（APCI）ソースは、液体クロマトグラフィーと質量分析を組み合わせるために使用されており、液体クロマトグラフィーと質量分析計の組み合わせはLC / MS（英語LC / MS）と呼ばれています。 現代のプロテオミクスが要求する有機分析のための最も強力なシステムは、超伝導磁石に基づいて構築されており、イオンサイクロトロン共鳴の原理に基づいて動作します。 信号のフーリエ変換を使用するため、FT/MSとも呼ばれます。

質量分析計と質量分析検出器の特性

質量分析計の最も重要な技術的特性は、感度、ダイナミックレンジ、分解能、スキャン速度です。

有機化合物の分析で最も重要な特性は感度です。 信号対雑音比を改善しながら可能な限り最高の感度を達成するために、検出は個々の選択されたイオンに対して行われます。 この場合、感度と選択性の向上は非常に大きなものですが、低解像度のデバイスを使用する場合は、もう1つの重要なパラメータである信頼性を犠牲にする必要があります。 結局のところ、特徴的なマススペクトル全体から1つのピークのみを記録した場合、このピークが目的の成分に正確に対応していることを証明するには、多くの作業が必要になります。 この問題を解決する方法は？ 感度を犠牲にすることなく高レベルの忠実度を達成できるダブルフォーカス機器で高解像度を使用します。 または、タンデム質量分析を使用します。この場合、親イオンに対応する各ピークは、子イオンのマススペクトルによって確認できます。 したがって、感度の絶対的なチャンピオンは、ダブルフォーカシングを備えた高分解能有機クロマトグラフィー-質量分析計です。

感度と成分測定の信頼性の組み合わせの特性に応じて、イオントラップは高分解能デバイスに従います。 古典的な新世代の四重極機器は、中性粒子が検出器に到達するのを防ぎ、ノイズを低減する湾曲した四重極プレフィルターの使用など、多くの革新によりパフォーマンスが向上しています。

質量分析の応用

以前は不治の病や薬剤生産管理、遺伝子工学や生化学、プロテオミクスから人々を救うための新薬の開発。 質量分析なしでは、麻薬および向精神薬の違法な流通の管理、有毒薬物の法医学的および臨床的分析、および爆発物の分析は考えられません。

起源を見つけることは、多くの問題を解決するために非常に重要です。たとえば、爆発物の起源を特定することは、テロリストや麻薬を見つけるのに役立ち、それらの分布と戦い、交通ルートを遮断します。 税関が疑わしい場合に商品の原産国を分析によって確認できるだけでなく、申告された種類と品質への準拠も確認できれば、国の経済的安全性はより信頼できます。 また、石油および石油製品の分析は、石油精製プロセスまたは地質学者が新しい油田を探すために最適化するだけでなく、海または陸上での石油流出の原因を特定するためにも必要です。

「農業の化学化」の時代において、食品中の微量の適用化学物質（例えば、農薬）の存在の問題は非常に重要になっています。 微量では、これらの物質は人間の健康に取り返しのつかない害を引き起こす可能性があります。

多くの技術的（つまり、自然界には存在しないが、産業の人間活動から生じる）物質は超毒性物質です（非常に低濃度で人間の健康に毒性、発がん性、または有害な影響を及ぼします）。 例として、よく知られているダイオキシンがあります。

原子力の存在は、質量分析なしでは考えられません。 その助けを借りて、核分裂性物質の濃縮度とその純度が決定されます。

もちろん、医学は質量分析なしでは完全ではありません。 炭素原子の同位体質量分析は、ヘリコバクターピロリによるヒト感染の直接的な医学的診断に使用され、すべての診断方法の中で最も信頼性があります。 また、質量分析は、アスリートの血液中のドーピングの存在を判断するために使用されます。

質量分析の場所がない人間の活動の領域を想像するのは難しいです。 分析化学、生化学、臨床化学、一般化学および有機化学、医薬品、化粧品、香水、食品産業、化学合成、石油化学および石油精製、環境制御、ポリマーおよびプラスチック製造、医学および毒物学、法医学、ドーピング管理、薬物の管理、アルコール飲料の管理、地球化学、地質学、水文学、石油学、鉱物学、地質年代学、考古学、原子力産業とエネルギー、半導体産業、冶金学。

• 序章
• 質量分析の簡単な歴史
• イオン化
• 質量分析計
• 検出器
• 自然および人工の同位体
• 同位体分析用の質量分析計
• スキャン速度
• 許可
• ダイナミックレンジ
• 感度
• 質量分析計とは何ですか

そのため、質量分析計は有機化合物と無機化合物の分析に使用されます。

ほとんどの場合、有機物質は個々の成分の多成分混合物です。 たとえば、フライドチキンの匂いは400成分（つまり、400の個々の有機化合物）であることが示されています。 分析のタスクは、有機物を構成する成分の数を決定し、これらの成分が何であるかを調べ（それらを識別し）、混合物に含まれる各化合物の量を調べることです。 このためには、クロマトグラフィーと質量分析の組み合わせが理想的です。 ガスクロマトグラフィーは、電子衝撃イオン化または化学イオン化を備えた質量分析計のイオン源と組み合わせるのに最適です。これは、化合物がすでにクロマトグラフカラムの気相にあるためです。 質量分析検出器とガスクロマトグラフを組み合わせた機器は、ガスクロマトグラフィー-質量分析計と呼ばれます。

多くの有機化合物は、ガスクロマトグラフィーを使用して成分に分離することはできませんが、液体クロマトグラフィーを使用して分離することができます。 液体クロマトグラフィーと質量分析を組み合わせるには、今日、エレクトロスプレーイオン化（ESI）および大気圧化学イオン化（APCI）ソースが使用され、液体クロマトグラフィーと質量分析計の組み合わせは、英語ではLC/MSまたはLC/MSと呼ばれます。 現代のプロテオミクスが要求する有機分析のための最も強力なシステムは、超伝導磁石に基づいて構築されており、イオンサイクロトロン共鳴の原理に基づいて動作します。 信号のフーリエ変換を使用するため、FT/MSとも呼ばれます。

新しいクラスの質量分析計はハイブリッド機器です。 それらは実際には2つの質量分析計を含み、そのうちの少なくとも1つは独立した機器として動作できるため、ハイブリッドと呼ばれます。 このようなデバイスの例としては、FINNIGAN LTQ FTイオンサイクロトロン共鳴質量分析計があります。FINNIGANLTQリニア四重極イオントラップは、2つの二次電子マルチプライヤを使用してMSまたはMSnの後のイオンを検出するスタンドアロンデバイスとして動作し、イオンをサイクロトロンセルに送り、四重極軸に平行な方向に押し出します。 また、ハイブリッドはLTQ QRBITRAPであり、これはまったく同じように機能します。 このようなスキームの利点は明らかです。線形トラップは最高の感度を持ち、nから10までのタンデム質量分析モードで動作し、さまざまなインテリジェントスキャン機能を実行します。イオンサイクロトロン共鳴質量分析計と軌道イオントラップは高分解能です。イオンの電荷に対する質量の比率を最高の精度で測定できます。 誘導結合プラズマ質量分析計は、元素組成分析に最も魅力的です。 この装置の助けを借りて、物質がどの原子から構成されているかが決定されます。 同じ分析方法で同位体組成を示すこともできます。 ただし、イオンを到着の異なる時間に1つの検出器ではなく、各イオンを独自のパーソナルコレクターに同時に登録する特殊な同位体機器を使用して同位体組成を測定するのが最善です（いわゆる並列検出）。

ただし、同位体組成を測定するための機器に移る前に、同位体とは何かについて簡単に説明しましょう。

自然および人工の同位体原子は、原子核と電子殻で構成されています。 原子の性質は、原子核に含まれる陽子（正に帯電した素粒子）の数によって決まります。 原子核には陽子に加えて中性子が含まれています。 自然は、陽子の数が同じであれば、原子核は異なる数の中性子を含むことができると定めました。 核内の陽子の数は同じであるが、中性子の数が異なる原子は、質量が1つ以上の原子質量単位（a.m.u.）だけ異なり、同位体と呼ばれます。 ほとんどの元素には、安定同位体の特定のセットがあります。 放射性同位体は安定しておらず、崩壊して安定同位体を形成します。 各元素の同位体の天然存在比は既知です。 自然界の一部の元素はモノアイソトピックです。つまり、天然存在比の100％が1つの同位体（たとえば、Al、Sc、Y、Rh、Nbなど）に分類されますが、他の元素には多くの安定同位体（S、Ca、Ge）があります。 、Ru、Pd、Cd、Sn、Xe、Nd、Saなど）。 技術活動では、材料の特定の特性を得るために元素の同位体組成を変更することを学びました（たとえば、U235は自発的な連鎖反応を行う能力があり、原子力発電所や原子爆弾の燃料として使用できます）または同位体ラベルを使用する（たとえば、医学で）。

同位体の質量が異なり、質量分析法で質量を測定するため、当然、この方法が同位体組成の決定に最も便利になります。 同時に、同位体組成に関する情報は、有機化合物の特定に役立ち、地質学のための岩石の年代の決定から、多くの製品の改ざんの決定、商品や原材料の起源の決定まで、多くの質問に対する答えを提供します。

同位体分析用の質量分析計。 同位体組成を決定するための質量分析計は、非常に正確でなければなりません。 電子衝撃イオン化は、軽元素（炭素、水素、酸素、硫黄、窒素など）の同位体組成を分析するために使用されます。 この場合、有機質量分析計（DELTA Plus ADVANTAGE、FINNIGAN DELTA Plus XL、FINNIGAN MAT253）のように、すべての気相注入法が適しています。
重元素の同位体の分析には、熱イオン化（FINNIGAN TRITON TI）または並列検出による誘導結合プラズマイオン化（FINNIGAN NEPTUNE、およびFINNIGAN ELEMENT2シングルコレクター検出）が使用されます。
実質的にすべてのタイプの同位体質量分析計は、磁気質量分析計を使用します。

質量分析計と質量分析検出器の特性

質量分析計の最も重要な技術的特性は、感度、ダイナミックレンジ、分解能、速度です。

スキャン速度。 質量分析計は、上で示したように、特定の時間に特定の質量と電荷の比率でイオンを通過させます（マルチコレクターデバイスとイオンサイクロトロン共鳴、軌道イオントラップを除く）。 充電する質量に関連してすべてのイオンを分析するには、スキャンする必要があります。つまり、そのフィールドのパラメータは、対象のすべてのイオンを検出器に渡すために必要なすべての値を通過する必要があります。与えられた期間。 このフィールド展開速度はスキャン速度と呼ばれ、質量分析計が信号を短時間で測定できる必要があるため、可能な限り高速である必要があります（それぞれ、スキャン時間は可能な限り短くする必要があります）。クロマトグラフィーピークの時間。数秒になる場合があります。 同時に、クロマトグラフィーピークの放出中に測定される質量スペクトルが多いほど、クロマトグラフィーピークがより正確に記述され、最大値を超えてスリップする可能性が低くなり、数学的処理を使用してそれがは個別であり、質量分析を使用して「仕上げ」ます。
最も遅い質量分析計は磁石であり、感度をあまり損なうことなく最小のスキャン時間はほんの一瞬です（MAT95XP）。 四重極質量分析計は、10分の1秒でスペクトルを掃引でき（TSQ QUANTUM）、イオントラップはさらに高速（POLARISQ、FINNIGAN LCQ ADVANTAGE MAX、FINNIGAN LCQ DECA XP MAX）、線形イオントラップはさらに高速（LTQ）、少し遅い質量のFINN​​IGANLTQFTイオンサイクロトロン共鳴分光計。
革新的なFINNIGANTRACEDSQ四重極クロマトマススペクトロメータとその経済的な対応物であるFINNIGANFOCUSDSQは、約11,000amuでスキャンできます。 毎秒。 これにより、新しい機会が開かれます。たとえば、化合物の完全な質量スペクトルをほぼ同時に取得して、その明確な同定と、検出限界を数桁下げる選択的イオンモニタリング（SIM）の実施が可能になります。
上記のすべての質量分析計のスキャンは妥協案です。スキャン速度が速いほど、各質量数の信号の記録にかかる時間が短くなり、感度が低下します。 ただし、通常の速度分析には、四重極アナライザまたはイオントラップで十分です。 もう1つの問題は、複雑なマトリックスの高性能分析に関してです。 この場合、超高速クロマトグラフィー（薄く、短く、急速に加熱されるカラム）を使用するとよいでしょう。 このようなタスクには、飛行時間型質量分析計（TEMPUS）が最適です。 毎秒40,000の速度で質量スペクトルを記録することができます！

許可。 視覚的には、分解能（分解能）は、隣接する質量からイオンを分離するアナライザの能力として定義できます。 イオンの質量を正確に決定できることは非常に重要です。これにより、イオンの原子組成を計算したり、データベースと比較してペプチドを特定したりできるため、候補の数が数千から数百から単位または単一に減少します。 1。 マススペクトルのピーク間の距離がイオン質量に依存しない磁気質量分析計の場合、分解能はM/DMに等しい値になります。 この値は通常、ピーク高さの10％によって決定されます。 たとえば、1000の分解能は、質量が100.0a.m.uのピークを意味します。 および100.1a.m.u. 互いに分離されています。つまり、高さの10％まで重ならないようになっています。
四重極アナライザー、イオントラップ、飛行時間アナライザーなど、ピーク間の距離が動作質量範囲で変化する（質量が大きいほど距離が小さい）アナライザーの場合、厳密に言えば、分解能の意味は異なります。 。 この場合、M / DMとして定義される分解能は、特定の質量を特徴づけます。 これらの質量分析計をピークの幅で特徴付けることは理にかなっています。この値は、質量範囲全体にわたって一定のままです。 このピーク幅は通常、高さの50％で測定されます。 このようなデバイスの場合、半値全幅が1に等しいピーク幅は優れた指標であり、このような質量分析計は、ほぼ全動作範囲で原子質量単位ごとに異なる公称質量を区別できることを意味します。 公称質量または質量数は、原子質量単位のスケールでのイオンの正確な質量に最も近い整数です。 たとえば、水素イオンH+の質量は1.00787amuで、質量数は1です。このような質量分析器は主に公称質量を測定するもので、低分解能分析器と呼ばれます。 今日、正式には低解像度のものに属する質量分析計が存在するため、「ほとんど」と書きましたが、実際にはもはやそうではありません。 主に最先端の開発者であるThermoElectronの高度な技術により、分析機器の市場に高分解能四重極機器がすでに提供されています。 たとえば、最新のFINN​​IGAN TSQQuantumは、最大値の半分である0.1amuのマススペクトルピーク幅で簡単に機能します。 知識のある人は反対するかもしれません。「しかし、このピーク幅はすべての四重極質量分析計で得られます！」 そして、それらは正しくなります。実際、すべての四重極はこのレベルの分解能に調整できます。 しかし、信号はどうなりますか？ 半値全幅1a.m.u.から移動する場合 0.1amuまで すべての四重極での信号強度は、ほぼ2桁低下します。 しかし、TSQ Quantumではなく、2.5倍しか減少しません。 狭い質量範囲のイオントラップは、高分解能質量分析計として機能し、少なくとも1/4a.m.uで分離されたピークの分離を提供します。 互いに。 ダブルフォーカシング（磁気および静電）、イオンサイクロトロン共鳴を備えた質量分析計-中または高分解能の機器。 磁気機器の一般的な分解能は>60,000であり、10,000〜20,000の分解能レベルでの動作が日常的です。 質量約500a.m.uのイオンサイクロトロン共鳴質量分析計 500,000の分解能を簡単に達成できるため、小数点以下4〜5桁の精度でイオンの質量を測定できます。 飛行時間型質量分析計を使用して数千の分解能を達成することもできますが、質量が大きい場合、実際にはこのデバイスは他のデバイスよりも優れており、この分解能は+/-数十amuの精度のイオン質量上記からわかるように、分解能は別の重要な特性である質量測定の精度と密接に関連しています。 この特性の意味は、簡単な例で説明できます。 窒素（N2 +）と一酸化炭素（CO +）の分子イオンの質量は28.00615amuです。 それぞれ27.99491amu（両方とも同じ質量数28で特徴付けられます）。 これらのイオンは、質量分析計によって2500の分解能で個別に記録され、質量の正確な値から答えが得られます。どのガスが記録されますか。 正確な質量測定は、デュアルフォーカス機器、TSQ Quantumタンデム四重極質量分析計、およびイオンサイクロトロン共鳴質量分析計で利用できます。

ダイナミックレンジ。 1つの化合物または元素を99.99％と不純物を0.01％含む混合物を分析する場合、両方を正しく決定していることを確認する必要があります。 この例のコンポーネントの定義を確認するには、4桁の直線性の範囲が必要です。 有機分析用の最新の質量分析計は、5〜6桁のダイナミックレンジと、9〜12桁の元素分析用の質量分析計を特徴としています。 10桁のダイナミックレンジは、10トンあたり10ミリグラムであってもサンプル中の不純物が見えることを意味します。

感度。 これは、質量分析計の最も重要な特性の1つです。 感度は、検出できるように質量分析計に導入する必要のある物質の量を示す値です。 簡単にするために、感度に関連するパラメータ、つまり物質の検出可能な最小量、または検出しきい値を検討します。 有機化合物の分析に使用される優れたガスクロマトグラフィー-質量分析計の一般的な検出しきい値は、1マイクロリットルの液体を注入した場合の1ピコグラムです。 それが何であるか想像してみましょう。 専用の注射器で1マイクロリットル（100万分の1リットル）の液体を吸い取り、きれいな白い紙に放すと、虫眼鏡で調べると、痕跡と同じ大きさの斑点が見えます。細い針で刺す。 ここで、1グラムの物質（たとえば、1つのアスピリン錠剤）を1000トンの水（たとえば、長さ50メートル、幅10メートル、深さ2メートルのプール）に投げ込んだと想像してください。 プール内の水を完全に混合し、この水1マイクロリットルを注射器で吸引してガスクロマトグラフィー-質量分析計に注入します。 分析の結果、ライブラリスペクトルと比較できるマススペクトルを取得し、フィンガープリント法を使用して、これが本当にアセチルサリチル酸、別名アスピリンであることを確認します。

ICP / MS（FINNIGAN ELEMENT2）などによる無機物質の検出限界はさらに印象的です。 ここでは、プールはすでに小さすぎて、検出限界に対応する濃度の溶液を調製できません。 多くの金属のFINN​​IGANELEMENT2の検出限界は、1 ppq（1兆分の1）です。 これは、デバイスの感度が、バイカル湖に溶解した1キログラムの金属（たとえば、水銀、鉛など）を検出するのに十分であることを意味します（混合および完全溶解の条件下で）！

たとえば、同位体質量分析では、800〜1000分子の二酸化炭素（CO2、二酸化炭素）で炭素信号を取得できます。 同位体質量分析が扱う精度と同位体感度を実証するために、次の寓話に頼りましょう。 それぞれが100グラムの重さのまったく同じリンゴが1,000個あるとすると、8％多い108グラムのリンゴが11個あるとします。 これらのリンゴはすべて1つのバッグに集められています。 この例は、自然界の炭素同位体の比率に対応しています。1000個の12C原子あたり11個の13C原子があります。 同位体質量分析は比率を測定します。つまり、これらの11個のリンゴだけでなく、多くのバッグの中から、1000個の100グラムのリンゴのうち、11個の188グラムではなく、10個または12個のリンゴを見つけることができます。この例は、同位体質量分析にとって非常に簡単です。実際、FINNIGAN DELTAPlus ADVANTAGE、DELTA Plus XP、FINNIGAN MAT253などの機器は、1,000万個の原子（10個の百万個のリンゴ）。

有機化合物の分析で最も重要な特性は感度です。 信号対雑音比を改善しながら可能な限り最高の感度を達成するために、検出は個々の選択されたイオンに対して行われます。 この場合、感度と選択性の向上は非常に大きなものですが、低解像度のデバイスを使用する場合は、もう1つの重要なパラメータである信頼性を犠牲にする必要があります。 結局のところ、特徴的なマススペクトル全体から1つのピークのみを記録した場合、このピークが目的の成分に正確に対応していることを証明するには、多くの作業が必要になります。 この問題を解決する方法は？ 感度を犠牲にすることなく高レベルの忠実度を達成できるデュアルフォーカス機器で高解像度を使用します。 または、タンデム質量分析を使用します。この場合、単一のイオンに対応する各ピークは、娘イオンの質量スペクトルによって確認できます。 したがって、感度の絶対的なチャンピオンは、ダブルフォーカシングを備えた高分解能有機クロマトグラフィー-質量分析計です。 したがって、たとえば、DFSのパスポート特性では、2,3,7,8-テトラクロロ-p-ジベンゾジオキシンをクロマトグラフィーカラムから10フェムトグラムの量で導入すると、信号対雑音比によって特徴付けられるピークが得られると述べられています。比率=80：1.他の機器の結果では達成できません！
感度と成分測定の信頼性の組み合わせの特性に応じて、イオントラップは高分解能デバイスに従います。 従来の新世代四重極機器（TRACE DSQ II）は、中性粒子が検出器に到達するのを防ぎ、ノイズを低減する湾曲した四重極プレフィルターの使用など、多くの革新によりパフォーマンスが向上しています。

質量分析が必要な理由

深い物理法則、高度な科学技術開発、ハイテク真空システム、高電圧、最高の材料、最高品質の処理、最新の高速デジタルおよびアナログ電子機器とコンピューター技術、洗練されたソフトウェア-これが何であるか現代の質量計はで作られています。 そして、これは何のためですか？ 宇宙の最も重要な質問の1つに答えるために-物質は何で構成されていますか。 しかし、これは高度な科学の問題ではなく、日常の人間の生活の問題です。

たとえば、以前は不治の病から人々を救うための新薬の開発や、薬の生産、遺伝子工学、生化学、プロテオミクスの制御などです。 質量分析は、タンパク質を特定し、生殖中にさまざまな相互作用によって構造にどのような変化が生じたかを特定し、さまざまな薬物や他の化合物の代謝経路を特定し、代謝物を特定し、新しい標的薬物を開発するためのツールを研究者に提供しました。 質量分析は、分析生化学のこれらすべておよび他の多くの問題を解決する唯一の方法です。
質量分析なしでは、麻薬および向精神薬の違法な流通の管理、有毒薬物の法医学的および臨床的分析、および爆発物の分析は考えられません。

起源を見つけることは、多くの問題を解決するために非常に重要です。たとえば、爆発物の起源を特定することは、テロリストや麻薬を見つけるのに役立ち、それらの分布と戦い、交通ルートを遮断します。 税関が疑わしい場合に商品の原産国を分析で確認できるだけでなく、申告された種類と品質への準拠も確認できれば、国の経済的安全性はより信頼できます。 また、石油および石油製品の分析は、石油精製プロセスまたは地質学者が新しい油田を探すために最適化するだけでなく、海または陸上での石油流出の原因を特定するためにも必要です。

「農業の化学化」の時代において、食品中の微量の適用化学物質（例えば、農薬）の存在の問題は非常に重要になっています。 微量では、これらの物質は人間の健康に取り返しのつかない害を引き起こす可能性があります。

多くの技術的（つまり、自然界には存在しないが、産業の人間活動から生じる）物質は超毒性物質です（非常に低濃度で人間の健康に毒性、発がん性、または有害な影響を及ぼします）。 例として、よく知られているダイオキシンがあります。

原子力の存在は、質量分析なしでは考えられません。 その助けを借りて、核分裂性物質の濃縮度とその純度が決定されます。

もちろん、医学は質量分析なしでは完全ではありません。 炭素原子の同位体質量分析は、ヘリコバクターピロリによるヒト感染の直接的な医学的診断に使用され、すべての診断方法の中で最も信頼性があります。
HPLC / MSシステムは、新薬開発の主要な分析ツールです。 この方法がなければ、製造された医薬品の品質管理と、それらの改ざんなどの一般的な現象の検出を免れることはできません。
プロテオミクスは、人類の最も恐ろしい病気である癌性腫瘍や心臓機能障害の超早期診断の可能性を医学に与えました。 バイオマーカーと呼ばれる特定のタンパク質の測定により、腫瘍学および心臓病学の早期診断が可能になります。

質量分析の場所がない人間の活動の領域を想像するのは難しいです。 生化学、臨床化学、一般化学および有機化学、医薬品、化粧品、香水、食品産業、化学合成、石油化学および石油精製、環境制御、ポリマーおよびプラスチック製造、医学および毒物学、法医学、ドーピング管理、管理薬、アルコール飲料の管理、地球化学、地質学、水文学、石油学、鉱物学、地質年代学、考古学、原子力産業とエネルギー、半導体産業、冶金学。

質量分析計は、ガルバニックおよび磁気バックグラウンドでのイオンの動きの性質に応じて、原子（分子）の質量を決定するためのデバイスです。

ナビゲーション：

中性粒子は、ガルバニックおよび磁場にさらされていません。 それにもかかわらず、1つ以上の電子がそこから取り除かれるか、1つ以上の電子がそれに追加されると、この場合、それはイオンに変換され、これらのフィールドでの動きのタイプは、その重量と電荷によって十分に事前に決定されます。 確かに、質量分析計では、決定されるのは質量ではなく、充電する質量の配置です。 ストックがわかっている場合、イオンの質量の重要性は間違いなく決定され、その結果、中間原子とその核の質量が決定されます。 構造的に、質量分析計は互いに非常に異なる場合があります。 それらは、静磁場と時変磁場の両方を使用することができます。

質量分析計は、次の主要な要素で構成されています。

• 中間原子がイオンに変換され（たとえば、加熱またはマイクロ波場にさらされる前に）、ガルバニック場によって加速されるヘテロポーラソース。
• 一定の電場と磁場の球;
• これらのフィールドを通過したイオンが決定される領域の位置を特徴付けるイオンレシーバー。

質量分析計

クロマトマススペクトロメータ

エレクトロスプレーイオン化を備えた高分解能の組み合わせ四重極飛行時間型質量分析計を備えたCMSの概念により、ガイドされた化合物とその代謝物の両方、および間違いなく（薬物、麻薬性物質、農薬など）、主要部分と微量部分の共同研究を実施し、分子式を明確に確立するために真の同位体比を事前に決定します。 数値評価の変動間隔は4桁を超えています。 合成の数値評価を目的として使用されます。 このデバイスには、35,000 FWHMを超える解像度、0.7 ppm未満の分子量精度、最高の解像度で最高の感度という独自の特性があります。 高い情報認識率-1秒あたり最大60スペクトル。

クロマトマススペクトロメータ

科学者たちは長い間、質量分析計の特性で磁石に代わるものを探していました。 1953年、後に1989年にノーベル物理学賞を受賞したヴォルフガングポールは、四重極アナライザーを備えた最初のデバイスの概要を説明しました。 四重極質量分析計の開発は、質量分析に革命をもたらしました。 磁気質量分析計は最高電圧（千ボルト）を使用する必要がありますが、四重極は必要ありません。これによりシステムが簡素化され、真空部分の最小体積により真空形成の概念が簡素化されます。 質量分析計は、この分析メソッドを何千人ものユーザーに使用する可能性を開くために、より小さく、操作しやすく、そして最も重要なことに、はるかに費用対効果が高くなっています。 四重極の欠点には、分解能が低く、検出された最大質量（m / z〜4100）の上部が小さいことが含まれます。 ただし、現在の質量分析計では、対応するm / z〜350のイオンを検出できます。

動作原理

四重極には、同時に対称的に配置された4つの単極子（完全な断面の電極）が含まれます。 連続電圧と誘導電圧の調整された組み合わせが、逆極性の2つの電極に印加されます。

わずかな加速電圧（15〜25 V）の影響下で、イオンは電極棒の軸と同期して入ります。 電極によって事前に決定された振動場の作用の前に、それらはx軸とy軸に沿って動き始めます。 この場合、振動の振幅は移動方向を変えずに増加します。 振幅が最大値に達するイオンは、電極と衝突すると中和されます。 m/z値が確立されたU/V対応に対応するこれらのイオンのみが、安定した振幅を取得します。 後者は、それらが四重極内を自由に移動し、最終結果で検出可能になることを可能にします。 同様の方法で、質量範囲はUとVの値の相互反転のルートによって固定されます。

四重極質量分析計

磁気質量分析計

磁気質量分析計では、均一な磁場を使用して、質量分析計でイオンを分配します。 この場合、ガルバニック領域への強制イオンの動きと磁気領域でのそれらの分布を数値で表すことができます。

磁気質量熱分析器-磁場を分配するために使用される、質量電荷比の重要性が異なるイオンの空間的および時間的分布を目的としたデバイス。

歴史的に、元の質量分析計は磁石でした。 物理法則に従って、磁場内の帯電した要素の線は歪んでおり、曲率半径は要素の質量に依存します。

磁気質量分析計にはさまざまな形状があり、曲率半径または磁場のいずれかが測定されます。 磁気質量分析計は最高の分解能を備えており、あらゆるタイプのイオン化に使用できます。 現在のものには他のものよりも大きな利点がありますが（最高の分解能、測定の高い信頼性、高い動作質量範囲）、2つの主な欠点があります-この装置は、体積と価格の両方の点で巨大です。

磁気質量分析計

シンプルなタイプの質量分析計です。 飛行時間型質量分析計では、イオンはイオン源から落下し、ガルバニックフィールドがない飛行時間型チューブに到達します（フィールドフリー期間）。 一定の間隔dを通過した後、イオンは、真っ直ぐまたはほぼ真っ直ぐな固定面を備えたイオンセンサーによって固定されます。 1951年から1971年にかけて、イオンセンサーの特性上、「ルーバータイプ」の二次電気乗算器が使用され、その後、2枚または場合によっては3枚のマイクロチャネルプレートを直列に使用した複合検出器が使用されました。

飛行時間型質量分析計は、脈動質量分析計によって表されます。つまり、イオンは、イオン源から飛行時間型要素に一定ではなく、特定の時間間隔の線量で移動します。 このような質量分析計は、マトリックス支援レーザー脱離イオン化と互換性があるため、このイオン化法と同様に、イオンも常にではなく、任意のレーザーパルスで生成されます。

飛行時間型質量分析計

アジレントの質量分析計

質量分析計は、ガスクロマトグラフィーの優れた検出器として長い間見なされてきました。 質量分析センサーサポートで取得されたスペクトルは、他のガスクロマトグラフィーセンサーでは提供できないものと同じ高品質のテスト組成情報を提供します。 質量分析検出器は感度が高く、さらにサンプルを破壊し、質量データを提供し、異性体ではなく相同体をより速く認識します。

アジレントの信頼性の高い質量分析計は、最も厳しい条件を満たし、目前の課題に対応します。 メーカーは、GCおよびHPLC用の高精度プログレッシブ質量分析計のラインを導入できるようになりました。

アジレント質量分析計

質量分析計
質量分析計

質量分析計 -電場および磁場中のイオンの動きの性質によって原子（分子）の質量を決定するためのデバイス。
中性原子は、電場や磁場の影響を受けません。 ただし、1つまたは複数の電子がそこから取り除かれるか、1つまたは複数の電子が追加されると、イオンに変わります。これらのフィールドでの移動の性質は、その質量と電荷によって決まります。 厳密に言えば、質量分析計では、決定されるのは質量ではなく、電荷に対する質量の比率です。 電荷がわかっている場合は、イオンの質量が一意に決定されるため、中性原子とその原子核の質量が決定されます。 構造的に、質量分析計は互いに大きく異なる可能性があります。 それらは、静磁場と時変磁場および/または電場の両方を使用することができます。

最も単純なオプションの1つを検討してください。
質量分析計は、次の主要部分で構成されています。
a）中性原子がイオンに変換され（たとえば、加熱またはマイクロ波場の影響下で）、電場によって加速されるイオン源、 b）一定の電場と磁場の領域、および の）これらのフィールドを横切るイオンが落ちるポイントの座標を決定するイオンレシーバー。
イオン源1から、スロット2を介して加速されたイオンは、一定で均一な電界Eおよび磁界B1の領域3に分類されます。 電界の方向はコンデンサープレートの位置によって設定され、矢印で示されます。 磁場は図の平面に垂直に向けられます。 領域3では、電場と磁場B 1がイオンを反対方向に偏向させ、電場強度Eと磁場誘導B 1の大きさが、イオンに対する作用力（それぞれqEとqvB 1、ここでqは電荷、vはイオン速度）は互いに補償されます。 qЕ=qvB1でした。 イオンの速度v=E / B 1で、イオンは領域3で逸脱することなく移動し、2番目のスロット4を通過して、誘導B2で均一で一定の磁場の領域5に落下します。 このフィールドでは、イオンは円6に沿って移動します。円6の半径Rは、次の関係から決定されます。
Mv 2 / R = qvB 2、ここでMはイオンの質量です。 v \ u003d E / B 1なので、イオンの質量は次の関係から決定されます。

M = qB 2 R / v = qB 1 B 2 R/E。

したがって、既知のイオン電荷qでは、その質量Mは半径Rによって決定されます。 領域5の円軌道。計算には、角括弧で囲まれた単位系の比率を使用すると便利です。

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

写真乾板をイオン検出器7として使用する場合、この半径は、イオンビームが当たる現像された写真乾板の代わりに黒い点で高精度に表示されます。 最新の質量分析計は通常、検出器として電子増倍管またはマイクロチャネルプレートを使用します。 質量分析計は、非常に高い相対精度ΔM/ M = 10-8-10-7で質量を決定することを可能にします。
質量分析計による異なる質量の原子の混合物の分析は、この混合物中のそれらの相対的な含有量を決定することも可能にします。 特に、あらゆる化学元素のさまざまな同位体の含有量を確立することができます。

質量分析の応用

• ・ 核エネルギー;
• ・考古学;
• ・石油化学;
• ・地球化学（同位体地質年代学）;
• ・農薬;
• ・ 化学工業;
• ・半導体材料、超高純度金属、薄膜、粉末（UやREEの酸化物など）の分析。
• ・医薬品-製造された医薬品の品質を管理し、偽造品を検出します。
• ・医療診断;
• ・生化学-タンパク質の同定、薬物代謝の研究。

クロマトグラフィー-質量分析

クロマトマススペクトロメトリーは、主に有機物質の混合物を分析し、液量中の微量物質を測定する方法です。 この方法は、クロマトグラフィーと質量分析の2つの独立した方法の組み合わせに基づいています。 最初の助けを借りて、混合物は、2番目の助けを借りて、成分に分離されます-物質の構造の識別と決定、定量分析。 クロマトグラフィーには2つのバリエーションがあります-質量分析は、質量分析と気液クロマトグラフィー（GLC）または高速液体クロマトグラフィーのいずれかを組み合わせたものです。

米。 十。

クロマトマススペクトロメトリーの分析能力に関する最初の研究は、1950年代に実施されました。これは、気液クロマトグラフと

質量分析計は、60年代に登場しました。 これら2つの機器の基本的な互換性は、どちらの場合も分析対象物質が気相であり、動作温度間隔が同じであり、検出限界（感度）が近いという事実によるものです。 違いは、質量分析計のイオン源で高真空（10 -5-10 -6 Pa）が維持されているのに対し、クロマトグラフィーカラムの圧力は105Paであるということです。 圧力を下げるために、一方の端がクロマトグラフィーカラムの出口に接続され、もう一方の端が質量分析計のイオン源に接続されているセパレーターが使用されます。 セパレータは、カラムを出るガス流からキャリアガスの主要部分を取り除き、有機物は質量分析計に送られます。 この場合、カラムの出口の圧力は、質量分析計の操作圧力まで低下します。

セパレーターの動作原理は、キャリアガスと分析対象物の分子の移動度の違い、または半透膜を通過する透過性の違いに基づいています。 業界では、インジェクターセパレーターが最も頻繁に使用され、第一原理に従って機能します。 このタイプの単段セパレーターには、直径の小さい穴が2つあり、互いに正反対に取り付けられています。 ノズル間のボリュームに1.33Paの圧力が発生します。 超音速でクロマトグラフィーカラムから最初のノズルを通るガス流は真空領域に入り、そこで分子は質量に反比例する速度で伝播します。 その結果、キャリアガスのより軽くてより速い分子がポンプで排出され、有機物のより遅い分子が2番目のノズルの穴に入り、次に質量分析計のイオン源に入ります。 一部の機器には、別の同様のノズルブロックを備えた2段セパレータが装備されています。 それらの間のボリュームに高真空が作成されます。 キャリアガス分子が軽いほど、ガス流からより効率的に除去され、有機物の濃縮度が高くなります。

クロマトマススペクトロメトリーに最も便利なキャリアガスはヘリウムです。 セパレーターの効率、すなわち カラムを出るガス流中の有機物の量と質量分析計に入る量の比率は、セパレータに入るキャリアガスの流量に大きく依存します。 20〜30 ml / minの最適な流量では、キャリアガスの最大93％が除去され、分析対象物の60％以上が質量分析計に入ります。 このキャリアガスの流量は、充填カラムで一般的です。 キャピラリークロマトグラフィーカラムを使用する場合、キャリアガスの流量は2〜3 ml / minを超えないため、その出口で、追加量のキャリアガスがガス流に追加され、流量が増加します。セパレーターに入ると20-30ml/分に達します。 これにより、セパレーターの最高の効率が保証されます。 フレキシブルクォーツキャピラリカラムは、イオン源に直接注入できます。 この場合、イオン源には、高真空を維持する強力なポンプシステムを備えている必要があります。

ガスクロマトグラフに接続された質量分析計は、電子衝撃イオン化、化学またはフィールドイオン化を使用します。 クロマトグラフィーカラムには、蒸気の質量スペクトルが分析対象物のスペクトルと重ならないように、不揮発性で熱的に安定した固定液相が含まれている必要があります。

分析対象物（通常は溶液中）はクロマトグラフの蒸発器に導入され、そこで瞬時に蒸発し、加圧下でキャリアガスと混合された蒸気がカラムに入ります。 ここで、混合物が分離され、キャリアガスフローの各成分がカラムから溶出するときにセパレータに流入します。 セパレータでは、主にキャリアガスが除去され、有機物が豊富なガス流が質量分析計のイオン源に入り、そこで分子がイオン化されます。 この場合に形成されるイオンの数は、入ってくる物質の量に比例します。 質量分析計に搭載された、総イオン電流の変化に対応するセンサーを使用して、クロマトグラムを記録します。 したがって、質量分析計は、クロマトグラフのユニバーサル検出器と見なすことができます。 任意のポイント、通常はクロマトグラフィーピークの上部でのクロマトグラムの記録と同時に、マススペクトルを記録することができます。これにより、物質の構造を確立することができます。

デバイスの操作にとって重要な条件は、質量スペクトルの迅速な記録です。これは、クロマトグラフィーのピークの時間よりもはるかに短い時間で記録する必要があります。 マススペクトルの記録が遅いと、その中のピーク強度の比率が歪む可能性があります。 マススペクトルの登録率（スキャン速度）は、質量分析計によって決定されます。 全質量スペクトルの最短スキャン時間（数ミリ秒）は、四重極アナライザーによって提供されます。 コンピューターを備えた最新の質量分析計では、クロマトグラムの作成と質量スペクトルの処理が自動的に実行されます。 一定の間隔で、混合物の成分が溶出されると、質量スペクトルが記録され、その定量的特性がコンピュータメモリに蓄積されます。 スキャンごとに、登録されているすべてのイオンの強度が追加されます。 この合計値（合計イオン電流）は、イオン源内の物質の濃度に比例するため、クロマトグラムの作成に使用されます（この値は、縦軸に沿って、横軸に沿ってプロットされます-保持時間とスキャン数）。 スキャン番号を設定することにより、クロマトグラムの任意のポイントでメモリからマススペクトルを呼び出すことができます。

上記のように、ガスクロマトグラフィー-質量分析の適切なカラムで十分に分離された物質の混合物を分析することができます。 未解決のクロマトグラフィーピークも調査できる場合があります。 研究対象の物質は、熱的に安定しており、カラムの動作温度の範囲内でクロマトグラフィーで移動可能であり、蒸発器の温度で気相に容易に移動する必要があります。 物質がこれらの要件を満たさない場合、それらは、例えば、ヒドロキシ、カルボキシ、メルカプト、アミノ基のシリル化、アルキル化またはアシル化によって化学的に修飾することができる。

ガスクロマトグラフィー-質量分析（通常は10 -6 -10 -9 g）の感度は、質量分析計検出器の感度によって決まります。 より感度の高い（10 -12 -10 -15 g）種類のクロマトマススペクトロメトリーは、選択的イオンまたはマルチイオン検出とも呼ばれるマスフラグメンテーションです。 その本質は、クロマトグラムが総イオン電流ではなく、特定の物質の最も特徴的なイオンによって記録されるという事実にあります。 このタイプのガスクロマトグラフィー-質量分析は、複雑な混合物中の既知の質量スペクトルを持つ物質を検索、識別、および定量化するために使用されます。たとえば、大量の生体液（医学、薬理学、毒物学、ドーピング制御、生化学）。 特殊なデバイス（マルチイオン検出器）を使用するか、1つまたは複数のイオンのクロマトグラムを作成できるコンピューターを使用して、クロマトマススペクトロメーターで質量分析を実行します。 このようなクロマトグラムには、通常のクロマトグラムとは異なり、質量スペクトルにこのようなイオンが含まれている成分のみのピークが含まれています。 分析は、安定同位体（2 H、13 C、15 N、18 O）で標識された目的物質の類似体としてよく使用される内部標準を使用して実行されます。

クロマトマススペクトロメトリーのもう1つのオプションは、高速液体クロマトグラフィーとマススペクトロメトリーの組み合わせです。 このメソッドは、GJクロマトグラフィー-質量分析法では分析できない、揮発性が低く極性の高い物質の混合物の分析を目的としています。 質量分析計のイオン源の真空を維持するには、クロマトグラフから来る溶媒を0.5〜5 ml/minの速度で除去する必要があります。 これを行うには、液体の流れの一部を数ミクロンの穴に通し、その結果、液滴が形成されます。液滴は、ほとんどの溶媒が蒸発する加熱ゾーンに入り、残りの部分は物質と一緒になります。 、イオン源に入り、化学的にイオン化されます。

多くの産業用デバイスは、ベルトコンベヤーの原理を実装しています。 カラムからの溶出液は、溶媒が蒸発するIR加熱チャンバーを通過する移動ベルトに入ります。 次に、物質の入ったテープが別のヒーターで加熱された領域を通過し、そこで分析物が蒸発し、その後、イオン源に入り、イオン化されます。 高性能気液クロマトグラフと質量分析計を組み合わせるより効率的な方法は、エレクトロスプレーとサーマルスプレーに基づいています。 この場合、溶出液は150°Cに加熱されたキャピラリーを通過し、真空チャンバーにスプレーされます。 溶液中に存在する緩衝イオンは、イオン形成に関与します。 得られた液滴は、正または負の電荷を帯びています。 直径が小さいため、液滴に沿って高い電界勾配が作成され、この勾配は液滴が崩壊するにつれて増加します。 この場合、プロトン化されたイオンまたはクラスター（物質分子+バッファーカチオン）の液滴からの脱着が発生します。

クロマトマススペクトロメトリーの方法は、有機化学、石油化学、生化学、医学、薬理学、環境保護などの構造および分析研究で使用されます。