Masspektrometri

Användning av masspektrometri

Masspektrometri är en mycket mångsidig analysmetod. De masspektra som erhålls är ett viktigt verktyg för att klarlägga sammansättningen och strukturen hos molekyler eller blandningar, särskilt inom analytisk kemi.

En masspektrometer består av en jonkälla, en analysator och en detektor. Den möjliggör mätning av jonernas massa-till-laddningsförhållande. Om laddningen är känd kan man på så sätt bestämma massan hos de joniserade partiklarna.

Masspektrometrar kan konstrueras på olika sätt beroende på komplexiteten hos de prover som ska analyseras, i kombination med olika analysmetoder, t.ex. gaskromatografi (GC) och vätskekromatografi (LC). Masspektrometri är en mycket effektiv analytisk metod för kvalitativ och kvantitativ bestämning av gasformiga analyter.

Masspektrometriens förlopp

Masspektrometriens förlopp delas in i fyra faser: jonisering, separation, registrering och identifiering.

Jonisering

Beroende på jonkällan joniseras och analyseras gaser, förångbara vätskor eller även fasta ämnen i gasfas. Ämnena i provet joniseras inom jonkällan genom t.ex. fältjonisering, fotojonisering, sprutjonisering eller elektronjonisering och förekommer därefter i form av laddade atomer och fragment.

Separation

Joner extraheras från jonkällan via ett elektriskt fält, accelereras och överförs sedan till analysatorn. Om jonerna hålls inom ett definierat område av ett elektromagnetiskt fält är det möjligt att upprepa excitation och masselektion flera gånger. I detta fall talar man om en så kallad jonfälla. Frekvensen med vilken jonerna rör sig i jonfällan beror på förhållandet mellan massa och laddning.

Registrering

Nu kan jonerna detekteras på olika sätt. Genom att ändra fältet kan jonernas bana med ett definierat mass-till-laddningsförhållande destabiliseras. Jonerna lämnar därmed jonfällan och registreras sedan av detektorn. Eftersom fältförändringen är känd kan jonernas massa-till-laddningsförhållande bestämmas och deras massa och frekvens avläsas utifrån positionen och intensiteten hos topparna i de erhållna masspektren. Förutom jonfällmasspektrometrar finns bland annat även flygtids-, kvadrupol- och sektorfältmasspektrometrar.

Identifiering

Molekyler som skiljer sig från varandra i sina fysikaliska och kemiska egenskaper, men som har samma sumformel och därmed samma massa, kallas isomerer. Om man sönderdelar dessa isomerer, sönderfaller de molekylspecifikt i mindre joniserade molekyler, fragment eller atomer, som skiljer sig åt i massa och laddning. På detta sätt är det möjligt att identifiera rena ämnen och blandningar.

Användningsområden för masspektrometri

Masspektrometri (MS) är en extremt känslig analysmetod som ofta används i kombination med andra metoder (till exempel ICP-MS, GC-MS, IR-MS, CE-MS eller EI-MS). Det mycket breda användningsområdet sträcker sig från styrning av tekniska produktionsprocesser inom industrin till forskning inom olika naturvetenskapliga discipliner och spåranalys av tungmetaller eller bestämning av komplexa organiska molekyler – till exempel inom miljöanalys.