Mass spectrometer
mass spectrometer

Mass spectrometer - isang aparato para sa pagtukoy ng mga masa ng mga atomo (molekula) sa pamamagitan ng likas na katangian ng paggalaw ng kanilang mga ion sa mga electric at magnetic field.
Ang isang neutral na atom ay hindi apektado ng mga electric at magnetic field. Gayunpaman, kung ang isa o higit pang mga electron ay inalis mula dito o ang isa o higit pang mga electron ay idinagdag dito, kung gayon ito ay magiging isang ion, ang likas na katangian ng paggalaw kung saan sa mga larangang ito ay matutukoy ng masa at singil nito. Sa mahigpit na pagsasalita, sa mass spectrometers, hindi masa ang tinutukoy, ngunit ang ratio ng masa sa singilin. Kung ang singil ay kilala, kung gayon ang masa ng ion ay kakaibang tinutukoy, at samakatuwid ang masa ng neutral na atom at ang nucleus nito. Sa istruktura, ang mga mass spectrometer ay maaaring magkaiba nang malaki sa bawat isa. Magagamit nila ang parehong mga static na field at magnetic at/o electric field na nagbabago sa oras.

Isaalang-alang ang isa sa mga pinakasimpleng opsyon.
Ang mass spectrometer ay binubuo ng mga sumusunod na pangunahing bahagi:
a) ng pinagmulan ng ion, kung saan neutral na mga atomo nagiging mga ions (halimbawa, sa ilalim ng impluwensya ng pag-init o isang microwave field) at pinabilis ng isang electric field, b) mga lugar ng patuloy na electric at magnetic field, at sa) isang ion receiver na tumutukoy sa mga coordinate ng mga punto kung saan nahuhulog ang mga ion na tumatawid sa mga field na ito.
Mula sa pinagmulan ng ion, 1 ang mga pinabilis na ion sa pamamagitan ng slot 2 ay nahuhulog sa rehiyon 3 ng pare-pareho at pare-parehong electric E at magnetic B 1 na mga patlang. Direksyon electric field ay itinakda ng posisyon ng mga capacitor plate at ipinapakita ng mga arrow. Ang magnetic field ay nakadirekta patayo sa eroplano ng figure. Sa rehiyon 3, ang electric E at magnetic B 1 na mga patlang ay nagpapalihis sa mga ion magkabilang panig at ang magnitude ng lakas ng patlang ng kuryente E at induction magnetic field Ang B 1 ay pinili upang ang mga puwersa ng kanilang pagkilos sa mga ions (qE at qvB 1, ayon sa pagkakabanggit, kung saan ang q ay ang singil at v ay ang bilis ng ion) ay makabawi sa bawat isa, i.e. ay qЕ = qvB 1 . Sa bilis ng ion v = E/B 1 ito ay gumagalaw nang hindi lumilihis sa rehiyon 3 at dumadaan sa pangalawang puwang 4, na bumabagsak sa rehiyon 5 ng isang pare-pareho at pare-parehong magnetic field na may induction B 2 . Sa larangang ito, ang ion ay gumagalaw sa bilog 6, ang radius R na kung saan ay tinutukoy mula sa kaugnayan
Mv 2 /R = qvB 2, kung saan ang M ay ang masa ng ion. Dahil v \u003d E / B 1, ang masa ng ion ay tinutukoy mula sa kaugnayan

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

Kaya, sa isang kilalang ion charge q, ang mass nito M ay tinutukoy ng radius R circular orbit sa rehiyon 5. Para sa mga kalkulasyon, maginhawang gamitin ang ratio sa sistema ng mga yunit na ibinigay sa square bracket:

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

Kung ang isang photographic na plato ay ginagamit bilang isang detektor ng ion 7, kung gayon ang radius na ito ay lalabas nang may mataas na katumpakan itim na tuldok sa lugar ng nabuong photographic plate kung saan tumama ang ion beam. Ang mga modernong mass spectrometer ay karaniwang gumagamit ng mga electron multiplier o microchannel plate bilang mga detektor. Ginagawang posible ng mass spectrometer na matukoy ang mga masa na may napakataas na relatibong katumpakan ΔM/M = 10 -8 - 10 -7 .
Ang pagsusuri ng isang halo ng mga atom ng iba't ibang masa sa pamamagitan ng isang mass spectrometer ay ginagawang posible upang matukoy ang kanilang kamag-anak na nilalaman sa halo na ito. Sa partikular, ang nilalaman ng iba't ibang isotopes ng anumang elemento ng kemikal ay maaaring maitatag.

Ang pamamaraang ito sa panimula ay naiiba sa mga spectroscopic na pamamaraan na isinasaalang-alang sa itaas. Ang structural mass spectrometry ay batay sa pagkasira ng isang organikong molekula bilang resulta ng ionization sa isang paraan o iba pa.

Ang mga resultang ions ay pinagsunod-sunod ayon sa kanilang mass/charge ratio (m/z), pagkatapos ay ang bilang ng mga ions para sa bawat halaga ng ratio na ito ay naitala sa anyo ng isang spectrum. Sa fig. 5.1. ang pangkalahatang pamamaraan ng isang tipikal na mass spectrometer ay ipinakita.

kanin. 5.1. Block diagram ng isang tipikal na mass spectrometer

Ang ilang anyo ng chromatography ay karaniwang ginagamit upang gabayan ang sample sa mass spectrometer, bagaman maraming mga instrumento ang may kakayahang direktang ipasok ang sample sa silid ng ionization. Ang lahat ng mass spectrometer ay may mga aparato para sa sample na ionization at paghihiwalay ng mga ion sa pamamagitan ng halaga ng m/z. Pagkatapos ng paghihiwalay, kinakailangan upang makita ang mga ion at sukatin ang kanilang bilang. Ang isang tipikal na ion collector ay binubuo ng mga collimating slot na ginagabayan sa collector sa sa sandaling ito mga ion lamang ng isang uri, kung saan sila ay nakita, at ang signal ng pagtuklas ay pinalakas ng isang electron multiplier. Ang mga modernong mass spectrometer ay nilagyan ng espesyal na software: kinokontrol ng mga computer ang akumulasyon, imbakan at visualization ng data.

Naging karaniwang kasanayan na ngayon na pagsamahin ang isang mass spectrometer sa isang gas (GC-MS) o likido (LC-MS) chromatograph.

Ang lahat ng mass spectrometer ay nahahati sa dalawang klase: mga device na mababa (single) at mataas na resolution(R). Ang mga low resolution spectrometer ay mga device na maaaring paghiwalayin ang buong masa hanggang m/z 3000 (R = 3000/(3000-2990) = 3000). Sa naturang aparato, ang mga compound na C 16 H 26 O 2 at C 15 H 24 NO 2 ay hindi nakikilala, dahil ang aparato ay ayusin ang masa 250 sa parehong una at pangalawang kaso.

Magagawa ng mga instrumentong may mataas na resolusyon (R = 20000) na makilala ang pagitan ng mga compound ng C 16 H 26 O 2 (250.1933) at C 15 H 24 NO 2 (250.1807), sa kasong ito R = 250.1933 / (250.1933 - 1908) .

Kaya, posible na maitaguyod ang pormula ng istruktura ng isang sangkap sa mga instrumento na may mababang resolusyon, ngunit madalas para sa layuning ito ay kinakailangan din na isama ang data mula sa iba pang mga pamamaraan ng pagsusuri (IR at NMR spectroscopy).

Maaaring sukatin ng mga instrumentong may mataas na resolution ang masa ng isang ion na may sapat na katumpakan upang matukoy ang komposisyon ng atom, i.e. tukuyin ang molecular formula ng test substance.

Sa huling dekada, nagkaroon ng mabilis na pag-unlad at pagpapabuti ng mass spectrometers. Nang hindi tinatalakay ang kanilang istraktura, tandaan namin na nahahati sila sa mga uri depende sa 1) paraan ng ionization, 2) ang paraan ng paghihiwalay ng ion. Sa pangkalahatan, ang paraan ng ionization ay independiyente sa paraan ng paghihiwalay ng ion at vice versa, bagama't may mga pagbubukod. Ang mas kumpletong impormasyon sa mga isyung ito ay iniharap sa panitikan [Sainsb. Lebedev].

Sa manwal na ito, isasaalang-alang ang mass spectra na nakuha ng electron impact ionization.

5.2. Mass spectra na may electron impact ionization

Electron impact (EI, electron impact, EI) ay ang pinakakaraniwang paraan ng ionization sa mass spectrometry. Ang bentahe ng pamamaraang ito ay ang posibilidad ng paggamit ng mga search engine at database (ang pamamaraan ng EI ay kasaysayan ang unang paraan ng ionization, ang pangunahing pang-eksperimentong mga base ng data ay nakuha sa mga aparatong EI).

Ang isang sample na molekula ng substansiya sa gas phase ay binomba ng mga electron na may mataas na enerhiya (karaniwang 70 eV) at naglalabas ng isang electron, na bumubuo ng isang radical cation na tinatawag molekular na ion:

M + e → M + (molecular ion) + 2e

Ang pinakamababang enerhiya ng pambobomba (ionizing) na mga electron, kung saan ang pagbuo ng isang ion mula sa isang partikular na molekula, ay tinatawag na enerhiya (o, hindi gaanong matagumpay, "potensyal") ng ionization ng isang sangkap (U e).

Ang enerhiya ng ionization ay isang sukatan ng lakas kung saan napapanatili ng isang molekula ang elektron na hindi gaanong nakagapos dito.

Bilang isang patakaran, para sa mga organikong molekula, ang enerhiya ng ionization ay 9-12 eV, kaya ang pambobomba sa mga electron na may enerhiya na 50 eV pataas ay nagbibigay ng labis na panloob na enerhiya sa nagreresultang molekular na ion. Ang enerhiya na ito ay bahagyang nawawala dahil sa pagkasira ng mga covalent bond.

Bilang resulta ng naturang break, ang molecular ion ay nabubulok sa mga particle ng mas maliit na masa (mga fragment). Ang ganitong proseso ay tinatawag pagkakapira-piraso.

Ang pagkapira-piraso ay nangyayari nang pili, ay lubos na nagagawa, at katangian ng isang partikular na tambalan.. Bukod dito, ang mga proseso ng fragmentation ay mahuhulaan, at sila ang tumutukoy sa malawak na posibilidad ng mass spectrometry para sa pagsusuri ng istruktura. Sa katunayan, ang pagsusuri sa istruktura sa pamamagitan ng mass spectrometry ay binubuo sa pagkilala sa mga fragment ions at ang retrospective na muling pagtatayo ng istraktura ng orihinal na molekula, batay sa mga direksyon ng fragmentation ng molekular na ion. Kaya, halimbawa, ang methanol ay bumubuo ng isang molekular na ion ayon sa pamamaraan:

O
ilalim na punto - ang natitirang kakaibang elektron; kapag ang singil ay naisalokal sa isang atom, ang tanda ng singil ay ipinahiwatig sa atom na iyon.

Marami sa mga molecular ions na ito ay nabubulok sa loob ng 10 -10 - 10 -3 s at nagdudulot ng ilang fragment ions (pangunahing fragmentation):

Kung ang ilan sa mga molekular na ion ay may sapat malaking oras habang-buhay, naabot nila ang detector at naitala bilang isang molecular ion peak. Dahil ang singil ng paunang ion ay katumbas ng pagkakaisa, ang ratiom/ zpara sa tuktok na iyon ay nagbibigay ng molekular na timbang ng analyte.

Sa ganitong paraan, Ang mass spectrum ay isang representasyon ng mga relatibong konsentrasyon ng mga fragment na may positibong charge (kabilang ang isang molekular na ion) bilang isang function ng kanilang mga masa.

Ang mga espesyal na panitikan ay naglalaman ng mga talahanayan ng pinakakaraniwang mga fragment ions, kung saan ang structural formula ng ion at ang halaga ng m/z nito ay ipinahiwatig [Prech, Gordon, Silverstein].

Ang taas ng pinakamatinding peak sa spectrum ay kinukuha bilang 100%, at ang intensity ng iba pang peak, kabilang ang molecular ion peak, ay ipinahayag bilang isang porsyento ng maximum na peak.

Sa ilang partikular na kaso, ang peak ng molecular ion ay maaari ding maging pinakamatindi. Sa pangkalahatan: ang intensity ng peak ay depende sa katatagan ng nagreresultang ion.

Ang mass spectra ay kadalasang naglalaman ng isang serye ng mga fragment ion peak na naiiba sa isang homologous difference (CH2), i.e. 14 amu Ang mga homologous na serye ng mga ion ay katangian ng bawat klase ng mga organikong sangkap, at samakatuwid ay nagdadala sila ng mahalagang impormasyon tungkol sa istraktura ng sangkap na pinag-aaralan.

Mga kakayahan ng mass spectrometry

Ang mass spectrum ay maaaring gamitin upang matukoy ang molecular weight ng isang substance. Ito ay kinakailangan upang maitatag molecular formula mga sangkap (pangkalahatang formula). Ang masa ng isang atom, na sinusukat na may mataas na katumpakan, ay naiiba sa mass number. Kaya, para sa CO 2 at C 3 H 8 ang mass number ay 44, ngunit ang kanilang eksaktong kamag-anak na molekular na masa ay 43.989828 at 44.062600, ayon sa pagkakabanggit, i.e. ang pagkakaiba ay 0.072772 amu. Ginagawang posible ng mass spectrometer na paghiwalayin ang CO 2 + at C 3 H 8 + ion beam kapag nakuha ang mga ito nang sabay-sabay.

Pagpapasiya ng atomic composition sa pamamagitan ng eksaktong halaga ang masa ay isinasagawa gamit ang mga talahanayan ng eksaktong masa para sa iba't ibang mga ratio ng bilang ng mga atomo C, H, O at N bilang ang pinakakaraniwang elemento. Hindi pinapalitan ng tumpak na pagsukat ng masa ang elemental analysis. Ang parehong mga pamamaraan ay umakma sa bawat isa.

Kapag pinag-aaralan ang mass spectrum, bilang karagdagan sa pagtukoy ng uri ng molecular ion (M + ) sukatin ang mga taluktok at para sa isotopic ions, kabilang ang mas magaan o mas mabibigat na isotopes (na may mga numero ng masa M ± 1, M ± 2, M ± 3, atbp.). Ang sabay-sabay na presensya ng ilang isotopes sa isang molekula ay hindi malamang, dahil ang natural na kasaganaan ng mas mabibigat na isotopes C, H, O, at N ay bale-wala. Halimbawa, 13 C: 12 C = 1×10 -2 ; 2 H: 1 H = 1.6×10 -4 ; 15 N: 14 N = 4×10 -3 atbp. Gayunpaman, para sa chlorine 35 Cl: 37 Cl = 3:1; para sa bromine 79 Br: 81 Br = 1:1. Dahil dito, sa mass spectrum, kasama ang M ion + magkakaroon ng ion (M+1) + na may intensity na proporsyonal sa kasaganaan ng isotopes. Sa malawakang ginagamit na mga talahanayan ng sanggunian, ang mga ratio ng peak intensity ng mga molecular ions na may mass number na M + 1 at M + 2 ay karaniwang ibinibigay.

Pinakamataas na halaga Ang m/z sa mass spectrum ng isang substance ay maaaring magkaroon ng molecular ion (M + ), ang masa nito ay katumbas ng molecular mass ng test compound. Ang intensity ng peak ng isang molecular ion (M +) ay mas mataas, mas matatag ang ion na ito.

Sa pagsasagawa, bihirang posible na maitatag ang kumpletong istraktura ng isang tambalan lamang sa batayan ng mass spectrum. Ang pinaka-epektibong paraan upang gumamit ng maramihan pisikal at kemikal na pamamaraan. Ang mass spectrometry, lalo na sa kumbinasyon ng chromatography, ay isa sa mga pinaka-kaalaman na pamamaraan para sa pag-aaral ng istraktura ng isang sangkap (chromato-mass spectrometry).

Kaya, ang mga posibilidad ng pamamaraan ay: pagpapasiya ng molekular na timbang at kabuuang mga formula ng mga sangkap; pagtatatag ng istraktura ng isang sangkap sa pamamagitan ng likas na katangian ng mga nagresultang mga fragment; quantitative analysis ng mixtures, kabilang ang pagtukoy ng mga trace impurities; pagpapasiya ng kadalisayan ng isang sangkap; pagpapasiya ng isotopic na komposisyon ng isang sangkap.

Isaalang-alang, bilang isang halimbawa, ang mass spectrum ng ethanol (Larawan 2). Karaniwan, ang spectrum ay ipinakita sa anyo ng mga histogram.

kanin. 2. Mass spectrum ng ethanol

AT mga modernong kagamitan ang pagpoproseso ng intensity ng mga electrical impulses na tumutugma sa mga peak na may iba't ibang mga halaga ng m / z ay isinasagawa gamit ang isang computer.

Ang mass spectra ay ibinibigay sa sumusunod na notasyon: ang mga halaga ng m/z ay ipinahiwatig, at relatibong intensity (%) sa mga panaklong. Halimbawa, para sa ethanol:

C 2 H 5 OH mass spectrum (m/z): 15(9), 28(40), 31(100), 45(25), 46(14).

Mga tanong sa pangkakalap ng impormasyon

1. Batayang teoretikal paraan.

2. Enerhiya ng ionization. Mga uri ng fragmentation.

3. Schematic diagram ng mass spectrometer.

4. Mga paraan ng ionization: electron impact, chemical ionization, atbp.

5. Mga pattern ng molecular ion fragmentation.

6. Mga posibilidad ng mass spectrometry.

Mga gawain sa pagsubok

1. Mga uri ng molecular ion fragmentation:

a). Dissociation - ang disintegration ng isang molecular ion na may preserbasyon ng pagkakasunod-sunod ng mga bono. Bilang resulta ng proseso, nabuo ang isang cation at isang radical, at ang mga fragment na may pantay na halaga ng m/z ratio ay nabuo.

Muling pag-aayos - isang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga bono, isang bagong radikal na kasyon ng mas maliit na masa at isang neutral na matatag na molekula ay nabuo, ang mga fragment ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kakaibang halaga ng m / z ratio.

b) Rearrangement - ang pagkawatak-watak ng isang molekular na ion habang pinapanatili ang pagkakasunod-sunod ng mga bono. Bilang resulta ng proseso, nabuo ang isang kation at isang radikal, at nabuo ang mga fragment na may kakaibang mga halaga ng m/z ratio.

Ang dissociation ay isang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga bono, isang bagong radikal na kasyon ng mas maliit na masa at isang neutral na matatag na molekula ay nabuo, ang mga fragment ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pantay na halaga ng m / z ratio.

c) Dissociation - ang pagkawatak-watak ng isang molekular na ion na may preserbasyon ng pagkakasunod-sunod ng mga bono. Bilang resulta ng proseso, nabuo ang isang kation at isang radikal, at nabuo ang mga fragment na may kakaibang mga halaga ng m/z ratio.

Muling pag-aayos - isang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga bono, isang bagong radikal na kasyon ng mas maliit na masa at isang neutral na matatag na molekula ay nabuo, ang mga fragment ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pantay na halaga ng m / z ratio.

2. Mga kakayahan ng mass spectrometry method:

a) pagpapasiya ng molecular weight at gross formula ng mga substance, quantitative analysis ng mixtures;

b) pagtatatag ng istraktura ng sangkap sa pamamagitan ng likas na katangian ng nabuo na mga fragment, pagtukoy ng isotopic na komposisyon ng sangkap;

c) pagpapasiya ng molekular na timbang at kabuuang mga formula ng mga sangkap; pagtatatag ng istraktura ng isang sangkap sa pamamagitan ng likas na katangian ng mga nagresultang mga fragment; quantitative analysis ng mixtures, kabilang ang pagtukoy ng mga trace impurities; pagpapasiya ng kadalisayan ng isang sangkap; pagpapasiya ng isotopic na komposisyon ng isang sangkap.

3. Piliin ang tamang sagot:

a) Posibilidad ng pagkalagot Mga koneksyon sa S-N bumababa sa pagtaas ng hydrocarbon chain; bond breaking energy S-S mas mababa; sa mga aromatic derivatives, ang pagkalagot ng β-bond na may pagbuo ng isang rearrangement tropylium ion ay pinaka-malamang;

a) Ang posibilidad na masira ang C-H bond ay bumababa sa pagtaas ng hydrocarbon chain; bond breaking energy S-S pa; sa mga aromatic derivatives, ang pagkalagot ng β-bond na may pagbuo ng isang rearrangement tropylium ion ay pinaka-malamang;

c) Ang posibilidad na masira ang C-H bond ay bumababa sa pagtaas ng hydrocarbon chain; nakakasira ng enerhiya Mga koneksyon sa C-C mas kaunti; sa mga aromatic derivatives, ang pagkasira ng a-bond na may pagbuo ng isang rearrangement tropylium ion ay pinaka-malamang;

1. Kazin V.N., Urvantseva G.A. Mga pamamaraan ng pananaliksik sa pisikal at kemikal sa ekolohiya at biology: pagtuturo(leeg UMO) / V.N. Kazin, G.A. Urvantsev; Yaroslavl estado un-t im. P.G. Demidov. - Yaroslavl, 2002. - 173 p.

2. Sa ilalim. ed. A.A. Ishchenko. Analytical chemistry at pisikal at kemikal na pamamaraan ng pagsusuri / N.V. Alov at iba pa - M .: Publishing Center "Academy", 2012. (sa 2 volume, 1 volume - 352 p., 2 volume - 416 p.) - (Ser. Baccalaureate)

3. Vasiliev V.P. Analytical chemistry. - aklat. 2. Pisikal at kemikal na pamamaraan ng pagsusuri. Moscow: Ministri ng Edukasyon ng Russian Federation. 2007. 383 p.

4. Kharitonov Yu.Ya. Analytical chemistry, libro. 1, aklat. 2, graduate School, 2008.

5. Otto M. Mga modernong pamamaraan analytical chemistry (sa 2 volume). Moscow: Technosphere, 2008.

6. Ed. Yu.A. Zolotova. Fundamentals of Analytical Chemistry, Higher School, 2004.

7. Vasiliev V.P. Analytical chemistry. - aklat. 2. Pisikal at kemikal na pamamaraan ng pagsusuri. M.: Bustard, 2009.

8. Kazin V.N. Pisikal at kemikal na pamamaraan ng pagsusuri: pagawaan sa laboratoryo/ V.N. Kazin, T.N. Orlova, I.V. Tikhonov; Yaroslavl estado un-t im. P.G. Demidova - Yaroslavl: YarSU, 2011. - 72 p.

(mass spectroscopy, mass spectrography, mass spectral analysis, mass spectrometric analysis) - isang paraan ng pag-aaral ng substance sa pamamagitan ng pagtukoy sa ratio ng mass to charge (quality) at ang bilang ng mga charged particle na nabuo sa panahon ng isang partikular na proseso ng exposure sa substance. Ang kasaysayan ng mass spectrometry ay nagsisimula sa mga pangunahing eksperimento ni John Thomson sa simula ng ika-20 siglo. Ang pagtatapos na "-metria" ay ibinigay sa termino pagkatapos ng ubiquitous transition mula sa pagtuklas ng mga sisingilin na particle gamit ang photographic plates hanggang mga pagsukat ng kuryente mga ionic na alon.

Ang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng mass spectrometry at iba pang analytical physicochemical na pamamaraan ay ang optical, x-ray at ilang iba pang mga pamamaraan ay nakakakita ng paglabas o pagsipsip ng enerhiya ng mga molekula o atomo, at ang mass spectrometry ay direktang nakakakita ng mga particle ng bagay mismo (Fig. 6.12).

kanin. 6.12.

Mass spectrometry sa malawak na kahulugan ay ang agham ng pagkuha at pagbibigay-kahulugan sa mass spectra, na, naman, ay nakuha gamit ang mass spectrometers.

Ang mass spectrometer ay isang vacuum instrument na gumagamit pisikal na batas paggalaw ng mga sisingilin na particle sa magnetic at electric field, kinakailangan upang makakuha ng mass spectrum.

Ang mass spectrum, tulad ng iba pang spectrum, maliit na pagiisip ay ang pag-asa ng intensity ng kasalukuyang ion (dami) sa ratio ng masa sa singilin (kalidad). Dahil sa mass at charge quantization, ang isang tipikal na mass spectrum ay discrete. Kadalasan (sa mga nakagawiang pagsusuri) ito ay totoo, ngunit hindi palaging. Ang likas na katangian ng analyte, ang mga katangian ng paraan ng ionization, at pangalawang proseso sa mass spectrometer ay maaaring mag-iwan ng kanilang marka sa mass spectrum. Kaya, ang mga ion na may parehong mga ratio ng mass-to-charge ay maaaring mapunta sa iba't ibang parte spectrum at maging bahagi nito na tuluy-tuloy. Samakatuwid, ang mass spectrum sa isang malawak na kahulugan ay isang bagay na higit na nagdadala ng tiyak na impormasyon at ginagawang mas kumplikado at kapana-panabik ang proseso ng interpretasyon nito. Ang mga ion ay isa-isang sinisingil at multiply na sinisingil, parehong organic at inorganic. Karamihan maliliit na molekula sa panahon ng ionization ay nakakakuha lamang ng isang positibo o negatibong singil. Ang mga atom ay maaaring makakuha ng higit sa isa positibong singil at isa lang ang negatibo. mga ardilya, mga nucleic acid at iba pang mga polimer ay may kakayahang makakuha ng maramihang positibo at negatibong singil. mga atomo mga elemento ng kemikal may tiyak na timbang. Sa ganitong paraan, tumpak na kahulugan ang masa ng nasuri na molekula ay nagpapahintulot sa iyo na matukoy nito elementong komposisyon. Ginagawang posible rin ng mass spectrometry na makuha mahalagang impormasyon tungkol sa isotopic na komposisyon ng mga nasuri na molekula. Sa mga organikong sangkap, ang mga molekula ay mga tiyak na istruktura na nabuo ng mga atomo. Ang kalikasan at tao ay lumikha ng isang tunay na hindi mabilang na pagkakaiba-iba mga organikong compound. Ang mga modernong mass spectrometer ay may kakayahang mag-fragment ng mga nakitang ions at matukoy ang masa ng mga nagresultang fragment. Sa ganitong paraan, maaaring makuha ang data sa istruktura ng isang substance.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mass spectrometer

Ang mga instrumento na ginagamit sa mass spectrometry ay tinatawag na mass spectrometers o mass spectrometric detector. Gumagana ang mga device na ito materyal na sangkap, na binubuo ng pinakamaliit na particle- Molecules at atoms. Tinutukoy ng mga mass spectrometer kung anong uri ng mga molekula sila (ibig sabihin, anong mga atomo ang bumubuo sa kanila, ano ang kanilang molekular na masa, ano ang istraktura ng kanilang pag-aayos) at kung anong uri ng mga atomo sila (i.e. ang kanilang isotopic na komposisyon). Ang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng mass spectrometry at iba pang analytical physicochemical na pamamaraan ay ang optical, X-ray at ilang iba pang mga pamamaraan ay nakakakita ng paglabas o pagsipsip ng enerhiya ng mga molekula o atomo, habang ang mass spectrometry ay tumatalakay sa mga particle ng bagay mismo. Sinusukat ng mass spectrometry ang kanilang mga masa, o sa halip, ang ratio ng masa sa singilin. Para dito, ginagamit ang mga batas ng paggalaw ng mga sisingilin na particle ng bagay sa isang magnetic o electric field. Ang mass spectrum ay isang pag-uuri ng mga sisingilin na particle ayon sa kanilang mga masa (mass-to-charge ratios).

Una, upang makakuha ng mass spectrum, kinakailangan na gawing mga sisingilin na particle - mga ion ang mga neutral na molekula at mga atomo na bumubuo sa anumang organiko o hindi organikong sangkap. Ang prosesong ito ay tinatawag na ionization at iba ang isinasagawa para sa organic at mga di-organikong sangkap. Sa mga organikong sangkap, ang mga molekula ay mga tiyak na istruktura na nabuo ng mga atomo.

Pangalawa, kinakailangang i-convert ang mga ions sa gas phase sa vacuum na bahagi ng mass spectrometer. Tinitiyak ng mataas na vacuum ang walang sagabal na paggalaw ng mga ion sa loob ng mass spectrometer, at kapag wala ito, ang mga ion ay magkakalat at muling magsasama-sama (bumalik sa hindi nakakargahang mga particle).

Karaniwan, ang mga pamamaraan ng ionization ng mga organikong sangkap ay maaaring maiuri ayon sa mga yugto kung saan matatagpuan ang mga sangkap bago ang ionization.

phase ng gas:

• electron ionization (EI, El - Electron ionization);
• chemical ionization (CI, Cl - Chemical Ionization);
• electronic capture (EZ, EU - Electron capture);
• ionization sa isang electric field (PI, FI - Field ionization).

Liquid phase:

• thermospray;
• ionization sa presyon ng atmospera(ADI, AR - Atmospheric Pressure Ionization);
• electrospray (ES, ESI - Electrospray ionization);
• chemical ionization sa atmospheric pressure (APCI - Atmospheric pressure chemical ionization);
• – photoionization sa atmospheric pressure (FIAD, APPI – Atmospheric pressure fotoionization).

Solid phase:

• direktang laser desorption - mass spectrometry (PLDMS, LDMS - Direct Laser Desorption - Mass Spectrometry);
• matrix-assisted laser desorption (ionization) (MALDI, MALDI - Matrix Assisted Laser Desorbtion (Ionization));
• mass spectrometry ng pangalawang ions (MSVI, SIMS - Secondary-Ion Mass Spectrometry);
• pambobomba ng mabibilis na atomo (FAB, FAB - Fast Atom Bombardment);
• desorption sa isang electric field (FD, FD - Field Desorption);
• plasma desorption (PD, PD - Plasma desorption).

Sa hindi organikong kimika para sa pagsusuri ng elementong komposisyon

mag-apply mahirap na pamamaraan ionization, dahil ang nagbubuklod na enerhiya ng mga atomo sa isang solid ay mas malaki, na nangangahulugan na ang mas mahigpit na pamamaraan ay dapat gamitin upang masira ang mga bono na ito at makakuha ng mga ion:

• ionization sa inductively coupled plasma (ICP, IC - Pinductively coupled plasma);
• thermal ionization o surface ionization;
• glow discharge ionization at spark ionization;
• ionization sa panahon ng laser ablation.

Sa kasaysayan, ang mga unang paraan ng ionization ay binuo para sa gas phase. Sa kasamaang palad, napakaraming mga organikong sangkap ang hindi maaaring sumingaw; ilipat sa gas phase nang walang agnas. Nangangahulugan ito na hindi sila ma-ionize ng electron impact. Ngunit sa mga naturang sangkap, halos lahat ng bumubuo sa buhay na tisyu (protina, DNA, atbp.) ay pisyolohikal aktibong sangkap, polimer, ibig sabihin. lahat ng partikular na interes ngayon. Ang mass spectrometry ay hindi tumayo at pumasok mga nakaraang taon ay binuo mga espesyal na pamamaraan ionization ng naturang mga organic compound. Sa ngayon, dalawa sa kanila ang pangunahing ginagamit - atmospheric pressure ionization at mga subspecies nito - electrospray (ES), atmospheric pressure chemical ionization at atmospheric pressure photoionization, pati na rin ang matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI).

Ang mga ions na nakuha sa panahon ng ionization ay inililipat sa mass analyzer sa tulong ng isang electric field. Doon magsisimula ang ikalawang yugto ng mass-spring-stretch analysis - pag-uuri ng mga ions ayon sa masa (mas tiyak, sa ratio ng masa sa singilin).

Mayroong mga sumusunod na uri ng mass analyzer.

• 1. Patuloy na mass analyzer:
  • magnetic at electrostatic sector mass analyzer;
  • quadrupole mass analyzer.
• 2. Pulse mass analyzer:
  • time-of-flight mass analyzer;
  • bitag ng ion;
  • quadrupole linear trap;
  • mass analyzer ng ion-cyclotron resonance na may Fourier transform;
  • orbittrap.

Pagkakaiba sa pagitan ng tuloy-tuloy at pulse mass analyzer namamalagi sa katotohanan na ang mga unang ion ay pumapasok sa isang tuluy-tuloy na stream, at ang pangalawa - sa mga bahagi, sa ilang mga agwat ng oras.

Ang mass spectrometer ay maaaring magkaroon ng dalawang mass analyzer. Ang nasabing mass spectrometer ay tinatawag tandem. Ang mga tandem mass spectrometer ay ginagamit, bilang isang panuntunan, kasama ang "malambot" na mga pamamaraan ng ionization, kung saan walang fragmentation ng mga ions ng mga nasuri na molekula (molecular ions). Kaya, pinag-aaralan ng unang mass analyzer mga molekular na ion. Ang pag-alis sa unang mass analyzer, ang mga molecular ions ay nahati-hati sa ilalim ng pagkilos ng mga banggaan sa mga inert gas molecule o laser radiation, pagkatapos kung saan ang kanilang mga fragment ay nasuri sa pangalawang mass analyzer. Ang pinakakaraniwang configuration ng tandem mass spectrometers ay quadrupole-quadrupole at quadrupole-time-of-flight.

Ang huling elemento ng pinasimple na mass spectrometer na inilalarawan namin ay ang detektor ng mga sisingilin na particle. Ang unang mass spectrometer ay gumamit ng photographic plate bilang isang detektor. Ngayon ang dynode pangalawang electron multiplier ay ginagamit, kung saan ang isang ion, na tumama sa unang dynode, ay nagpatumba ng isang sinag ng mga electron mula dito, na, sa turn, ay tumama sa susunod na dynode, na nagpatumba ng higit pa malaking dami mga electron, atbp. Ang isa pang pagpipilian ay ang mga photomultiplier na nakakakita ng glow na nangyayari kapag binomba ng mga phosphor ions.

Bilang karagdagan, ginagamit ang mga microchannel multiplier, system tulad ng mga arrays ng diode, at collectors na kumukolekta ng lahat ng mga ion na nahulog sa ibinigay na punto espasyo (mga kolektor ng Faraday).

Ang mga mass spectrometer ay ginagamit upang pag-aralan ang organic at mga di-organikong compound. Ang mga organikong sangkap sa karamihan ng mga kaso ay mga pinaghalong multicomponent mga indibidwal na sangkap. Halimbawa, ipinapakita na ang amoy ng pritong manok ay 400 sangkap (ibig sabihin, 400 indibidwal na mga organikong compound). Ang gawain ng analytics ay upang matukoy kung gaano karaming mga bahagi ang bumubuo sa organikong bagay, alamin kung aling mga bahagi ang mga ito (kilalanin ang mga ito), at kung gaano karami sa bawat tambalan ang nakapaloob sa pinaghalong. Para dito, mainam ang kumbinasyon ng chromatography na may mass spectrometry. Ang gas chromatography ay pinakaangkop na isama sa ion source ng mass spectrometer na may electron impact ionization o chemical ionization, dahil ang mga compound ay nasa gas phase na sa column ng chromatograph. Ang mga instrumento kung saan ang isang mass spectrometric detector ay pinagsama sa isang gas chromatograph ay tinatawag na chromato-mass spectrometers ("Chromass").

Maraming mga organikong compound ay hindi maaaring paghiwalayin sa mga bahagi gamit ang gas chromatography, ngunit maaaring paghiwalayin gamit likidong kromatograpiya. Upang pagsamahin ang likidong chromatography sa mass spectrometry, ang mga pinagmumulan ng ionization sa electropress at chemical ionization sa atmospheric pressure ay ginagamit na ngayon, at ang kumbinasyon ng liquid chromatography na may mass spectrometers ay tinatawag na LC/MS. Ang pinakamakapangyarihang mga sistema para sa organikong pagsusuri, na hinihingi ng modernong proteomics, ay binuo batay sa isang superconducting magnet at nagpapatakbo sa prinsipyo ng ion-cyclotron resonance.

Ang pinakalaganap sa kamakailang mga panahon mass analyzer, na nagbibigay-daan sa pinakatumpak na pagsukat ng masa ng ion, at may napakataas na resolution. Ang mataas na resolution ay ginagawang posible na magtrabaho kasama ang mga polyprotonated ions na nabuo sa panahon ng ionization ng mga protina at peptides sa isang electrospray, at ang mataas na katumpakan ng mass determination ay ginagawang posible upang makuha ang gross formula ng mga ions, na ginagawang posible upang matukoy ang istraktura ng amino acid sequence sa mga peptide at protina, pati na rin upang makita ang mga post-translational na pagbabago ng mga protina. Ginawa nitong posible ang pagkakasunud-sunod ng mga protina nang wala ang kanilang naunang hydrolysis sa mga peptide. Ang pamamaraang ito ay tinatawag na "Top-down" proteomics. Ang pagkuha ng natatanging impormasyon ay naging posible dahil sa paggamit ng isang ion-cyclotron resonance mass analyzer na may Fourier transform. Sa analyzer na ito, lumilipad ang mga ion sa isang malakas na magnetic field at umiikot doon sa mga cyclic orbits (tulad ng sa isang cyclotron, accelerator. elementarya na mga particle). Ang nasabing mass analyzer ay may ilang mga pakinabang: ito ay may napakataas na resolution, ang hanay ng mga sinusukat na masa ay napakalawak, at maaari itong pag-aralan ang mga ion na nakuha ng lahat ng mga pamamaraan. Gayunpaman, para sa operasyon nito, nangangailangan ito ng isang malakas na magnetic field, na nangangahulugan na ang paggamit malakas na magnet na may superconducting solenoid na pinananatili sa napakababang temperatura (liquid helium, humigit-kumulang -270°C).

Ang pinakamahalagang teknikal na mga detalye Ang mass spectrometers ay sensitivity, dynamic range, resolution, scanning speed.

Ang pinakamahalagang katangian sa pagsusuri ng mga organikong compound ay ang pagiging sensitibo. Upang maabot ang pinakamalayo hangga't maaari mas mataas na sensitivity kapag bumuti ang signal-to-noise ratio, ginagamit ang pagtuklas para sa mga indibidwal na napiling ion. Napakalaki ng pagtaas ng sensitivity at selectivity sa kasong ito, ngunit kapag gumagamit ng mga device na may mababang resolution, kailangang magsakripisyo ng isa pa. mahalagang parameter- kredibilidad. Ang paggamit ng mataas na resolution sa mga device na may dual focusing ay nagbibigay-daan sa iyong makamit mataas na lebel pagiging maaasahan nang hindi sinasakripisyo ang pagiging sensitibo.

Upang makamit ang mataas na sensitivity, ang tandem mass spectrometry ay maaari ding gamitin, kapag ang bawat peak na tumutugma sa isang solong ion ay maaaring kumpirmahin ng mass spectrum ng mga daughter ions. Ang ganap na kampeon sa sensitivity ay isang high-resolution na organic chromatography-mass spectrometer na may double focusing.

Ayon sa mga katangian ng kumbinasyon ng sensitivity sa pagiging maaasahan ng pagpapasiya ng mga bahagi, ang mga ion traps ay sumusunod sa mga high-resolution na device. Ang mga klasikong susunod na henerasyong quadrupole na instrumento ay pinahusay ng ilang inobasyon, gaya ng paggamit ng curved quadrupole pre-filter upang mabawasan ang ingay, na pumipigil sa mga neutral na particle na maabot ang detector.

Mga aplikasyon ng mass spectrometry

• · Nuclear energy;
• · Arkeolohiya;
• · Petrokimika;
• · Geochemistry (isotope geochronology);
• · Agrochemistry;
• · Industriya ng kemikal;
• · Pagsusuri ng mga materyal na semiconductor, ultra-pure metal, manipis na pelikula at pulbos (halimbawa, mga oxide ng U at REE);
• · Mga Parmasyutiko - upang kontrolin ang kalidad ng mga gawang gamot at makita ang mga pekeng gamot;
• · Mga medikal na diagnostic;
• · Biochemistry - pagkilala sa mga protina, pag-aaral ng metabolismo ng gamot.

Chromato-mass spectrometry

Ang Chromato-mass spectrometry ay isang paraan para sa pagsusuri ng mga pinaghalong pangunahin na mga organikong sangkap at pagtukoy ng mga bakas na dami ng mga sangkap sa isang likidong dami. Ang pamamaraan ay batay sa isang kumbinasyon ng dalawang independiyenteng pamamaraan - chromatography at mass spectrometry. Sa tulong ng una, ang halo ay pinaghihiwalay sa mga bahagi, sa tulong ng pangalawa - pagkilala at pagpapasiya ng istraktura ng sangkap, pagsusuri ng dami. Mayroong 2 variant ng chromatography-mass spectrometry, na isang kumbinasyon ng mass spectrometry na may alinman sa gas-liquid chromatography (GLC) o high-performance na liquid chromatography.

kanin. sampu.

Unang pag-aaral mga kakayahan sa pagsusuri chromato-mass spectrometry ay isinagawa noong 1950s, ang unang mga instrumentong pang-industriya na pinagsama ang isang gas-liquid chromatograph at

mass spectrometer, lumitaw noong 60s. Ang pangunahing pagkakatugma ng dalawang instrumento na ito ay dahil sa ang katunayan na sa parehong mga kaso ang nasuri na sangkap ay nasa gas phase, ang mga pagitan ng temperatura ng operating ay pareho, at ang mga limitasyon ng pagtuklas (sensitivity) ay malapit. Ang pagkakaiba ay ang isang mataas na vacuum (10 -5 - 10 -6 Pa) ay pinananatili sa ion source ng mass spectrometer, habang ang presyon sa chromatographic column ay 10 5 Pa. Upang mabawasan ang presyon, ginagamit ang isang separator, na konektado sa isang dulo sa labasan ng chromatographic column, at sa kabilang dulo sa pinagmulan ng ion ng mass spectrometer. Tinatanggal ng separator ang pangunahing bahagi ng carrier gas mula sa gas stream na umaalis sa column, at ang organikong bagay ay pumasa sa mass spectrometer. Sa kasong ito, ang presyon sa labasan ng haligi ay nabawasan sa operating pressure sa mass spectrometer.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga separator ay batay sa alinman sa pagkakaiba sa kadaliang mapakilos ng mga molekula ng carrier gas at ang analyte, o sa kanilang magkakaibang pagkamatagusin sa pamamagitan ng isang semipermeable membrane. Sa industriya, ang mga separator ng injector ay kadalasang ginagamit, na gumagana ayon sa unang prinsipyo. Ang mga single-stage separator ng ganitong uri ay naglalaman ng dalawang nozzle na may maliit na diameter na mga butas, na naka-install nang eksakto sa tapat ng bawat isa. Ang isang presyon ng 1.33 Pa ay nilikha sa dami sa pagitan ng mga nozzle. Ang daloy ng gas mula sa chromatographic column sa pamamagitan ng unang nozzle sa supersonic na bilis ay pumapasok sa rehiyon ng vacuum, kung saan ang mga molekula ay dumarami sa mga bilis na inversely proporsyonal sa kanilang masa. Bilang isang resulta, ang mas magaan at mas mabilis na mga molekula ng carrier gas ay pumped out, at ang mas mabagal na mga molekula ng organikong bagay ay pumapasok sa butas ng pangalawang nozzle, at pagkatapos ay sa ion source ng mass spectrometer. Ang ilang mga instrumento ay nilagyan ng two-stage separator na nilagyan ng isa pang katulad na nozzle block. Ang isang mataas na vacuum ay nilikha sa dami sa pagitan ng mga ito. Ang mas magaan na mga molekula ng carrier gas, mas mahusay ang pag-alis ng mga ito mula sa stream ng gas at mas mataas ang pagpapayaman. organikong bagay.

Ang pinaka-maginhawang carrier gas para sa chromato-mass spectrometry ay helium. Kahusayan ng separator, i.e. ang ratio ng dami ng organikong bagay sa stream ng gas na umaalis sa column sa halaga nito na pumapasok sa mass spectrometer ay nakasalalay sa isang malaking lawak sa daloy ng rate ng carrier gas na pumapasok sa separator. Sa pinakamainam na rate ng daloy na 20-30 ml / min, hanggang sa 93% ng carrier gas ay tinanggal, at higit sa 60% ng analyte ang pumapasok sa mass spectrometer. Ang rate ng daloy ng gas ng carrier na ito ay karaniwan para sa mga naka-pack na column. Sa kaso ng paggamit ng isang capillary chromatographic column, ang carrier gas flow rate ay hindi lalampas sa 2-3 ml/min, samakatuwid, sa labasan nito, isang karagdagang halaga ng carrier gas ay idinagdag sa gas stream upang ang daloy rate na pumapasok sa ang separator ay umabot sa 20-30 ml/min. Tinitiyak nito ang pinakamahusay na kahusayan ng separator. Ang nababaluktot na quartz capillary column ay maaaring direktang iturok sa pinagmulan ng ion. Sa kasong ito, ang pinagmumulan ng ion ay dapat bigyan ng isang malakas na pumping system na nagpapanatili ng mataas na vacuum.

Ang mga mass spectrometer na konektado sa mga gas chromatograph ay gumagamit ng electron impact ionization, kemikal o field ionization. Ang mga chromatographic column ay dapat maglaman ng non-volatile at thermostable na nakatigil mga phase ng likido upang ang mass spectrum ng kanilang mga singaw ay hindi magkakapatong sa spectrum ng analyte.

Ang analyte (kadalasan sa solusyon) ay ipinakilala sa evaporator ng chromatograph, kung saan ito ay agad na sumingaw, at ang mga singaw, na may halong carrier gas, ay pumapasok sa haligi sa ilalim ng presyon. Dito, ang pinaghalong pinaghihiwalay, at ang bawat bahagi sa daloy ng carrier gas, habang ito ay naglalabas mula sa haligi, ay pumapasok sa separator. Sa separator, ang carrier gas ay pangunahing inalis at ang gas stream na pinayaman ng organikong bagay ay pumapasok sa ion source ng mass spectrometer, kung saan ang mga molekula ay ionized. Ang bilang ng mga ions na nabuo sa kasong ito ay proporsyonal sa dami ng papasok na substance. Gamit ang isang sensor na naka-install sa mass spectrometer, na tumutugon sa mga pagbabago sa kabuuang kasalukuyang ion, ang mga chromatogram ay naitala. Kaya, ang mass spectrometer ay maaaring ituring bilang isang unibersal na detektor para sa isang chromatograph. Kasabay ng pag-record ng chromatogram sa anumang punto, kadalasan sa tuktok ng chromatographic peak, maaaring maitala ang isang mass spectrum, na ginagawang posible upang maitatag ang istraktura ng sangkap.

Ang isang mahalagang kondisyon para sa pagpapatakbo ng aparato ay ang mabilis na pag-record ng mass spectrum, na dapat na maitala sa isang oras na mas maikli kaysa sa oras ng chromatographic peak. Ang mabagal na pag-record ng mass spectrum ay maaaring masira ang ratio ng peak intensities dito. Ang rate ng pagpaparehistro ng mass spectrum (bilis ng pag-scan) ay tinutukoy ng mass analyzer. Ang pinakamaikling oras ng pag-scan ng buong mass spectrum (ilang millisecond) ay ibinibigay ng isang quadrupole analyzer. Sa modernong mass spectrometers na nilagyan ng isang computer, ang pagtatayo ng mga chromatograms at pagproseso ng mass spectra ay awtomatikong ginagawa. Sa pamamagitan ng pantay na pagitan oras habang ang mga bahagi ng pinaghalong ay eluted, mass spectra ay naitala, quantitative na katangian na nakaimbak sa memorya ng computer. Para sa bawat pag-scan, ang intensity ng lahat ng mga rehistradong ion ay idinaragdag. Dahil ang kabuuang halaga na ito (kabuuang kasalukuyang ion) ay proporsyonal sa konsentrasyon ng sangkap sa pinagmulan ng ion, ginagamit ito upang bumuo ng isang chromatogram (ang halagang ito ay naka-plot kasama ang ordinate axis, kasama ang abscissa axis - ang oras ng pagpapanatili at numero ng pag-scan ). Sa pamamagitan ng pagtatakda ng scan number, maaari mong maalala ang mass spectrum mula sa memorya sa anumang punto sa chromatogram.

Tulad ng inilarawan sa itaas, ang mga pinaghalong sangkap ay maaaring masuri na sapat na mahusay na pinaghihiwalay sa angkop na mga haligi ng gas chromatography-mass spectrometry. Minsan maaari ding imbestigahan ang mga hindi nalutas na chromatographic peak. Ang mga sangkap na pinag-aaralan ay dapat na thermally stable, chromatographically mobile sa loob ng saklaw ng operating temperature ng column, at madaling mailipat sa vapor phase sa temperatura ng evaporator. Kung ang mga sangkap ay hindi nakakatugon sa mga kinakailangang ito, maaari silang mabago ng kemikal, halimbawa, sa pamamagitan ng silylation, alkylation o acylation ng hydroxy, carboxy, mercapto, amino group.

Ang sensitivity ng gas chromatography-mass spectrometry (karaniwan ay 10 -6 -10 -9 g) ay tinutukoy ng sensitivity ng mass spectrometer detector. Ang isang mas sensitibong (10 -12 -10 -15 g) na iba't ibang chromato-mass spectrometry ay mass fragmentography, na tinatawag ding selective ion o multi-ion detection. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa katotohanan na ang pag-record ng mga chromatogram ay isinasagawa hindi ayon sa kabuuang kasalukuyang ion, ngunit ayon sa pinaka-katangian para sa ibinigay na sangkap mga ion. Ang ganitong uri ng chromato-mass spectrometry ay ginagamit upang maghanap, makilala at quantitative analysis mga sangkap na may kilalang mass spectrum sa isang kumplikadong pinaghalong, halimbawa, kapag quantification bakas ng mga sangkap sa malalaking volume mga biyolohikal na likido(gamot, pharmacology, toxicology, doping control, biochemistry). Magsagawa ng mass fragmentography sa chromato-mass spectrometers gamit ang isang espesyal na device - isang multi-ion detector o gamit ang isang computer na maaaring bumuo ng mga chromatogram para sa isa o higit pang mga ion. Ang gayong chromatogram, hindi tulad ng karaniwan, ay naglalaman ng mga taluktok ng mga bahagi lamang na ang mass spectra ay naglalaman ng mga naturang ion. Ang pagsusuri ay isinasagawa gamit ang isang panloob na pamantayan, na kadalasang ginagamit bilang isang analogue ng nais na sangkap, na may label matatag na isotopes(2 H, 13 C, 15 N, 18 O).

Ang isa pang opsyon para sa chromato-mass spectrometry ay ang kumbinasyon ng high performance na liquid chromatography at mass spectrometry. Ang pamamaraan ay inilaan para sa pagsusuri ng mga pinaghalong halos pabagu-bago ng isip, mga polar na sangkap na hindi masuri ng GJ chromato-mass spectrometry method. Upang mapanatili ang vacuum sa pinagmulan ng ion ng mass spectrometer, kinakailangang alisin ang solvent na nagmumula sa chromatograph sa bilis na 0.5-5 ml/min. Upang gawin ito, ang bahagi ng daloy ng likido ay dumaan sa isang butas ng ilang microns, bilang isang resulta kung saan ang mga patak ay nabuo, na pagkatapos ay nahulog sa pinainit na zone, kung saan ang karamihan sa solvent ay sumingaw, at ang natitira, kasama ang sangkap. , pumapasok sa pinagmumulan ng ion at na-ionize ng kemikal.

Ang isang bilang ng mga pang-industriya na aparato ay nagpapatupad ng prinsipyo ng isang belt conveyor. Ang eluate mula sa column ay pumapasok sa isang gumagalaw na sinturon na dumadaan sa isang IR-heated chamber kung saan ang solvent ay sumingaw. Pagkatapos ang tape na may sangkap ay dumadaan sa lugar na pinainit ng isa pang pampainit, kung saan ang analyte ay sumingaw, pagkatapos nito ay pumapasok sa pinagmulan ng ion at na-ionize. Higit pa mabisang paraan Ang kumbinasyon ng isang high-performance na gas-liquid chromatograph at isang mass spectrometer ay batay sa electro- at thermal spraying. Sa kasong ito, ang eluate ay dumaan sa isang capillary na pinainit hanggang 150°C at na-spray sa isang vacuum chamber. Ang mga buffer ions na nasa solusyon ay nakikilahok sa pagbuo ng ion. Ang mga nagresultang droplet ay nagdadala ng positibo o negatibong singil. Dahil sa maliit na diameter nito, ang isang mataas na electric field gradient ay nalikha sa kahabaan ng drop, at ang gradient na ito ay tumataas habang ang drop ay naputol. Sa kasong ito, ang desorption mula sa mga droplet ng protonated ions o clusters (substance molecule + buffer cation) ay nangyayari.

Ang paraan ng chromato-mass spectrometry ay ginagamit sa istruktura at analytical na pag-aaral sa organic chemistry, petrochemistry, biochemistry, gamot, pharmacology, para sa proteksyon. kapaligiran at iba pa.