Massespektrometri

Bruk av massespektrometri

Massespektrometri er en svært allsidig analysemetode. Massespektrene som oppnås ved hjelp av denne metoden er et viktig verktøy for å kartlegge sammensetningen og strukturen til molekyler eller blandinger, spesielt innen analytisk kjemi.

Et massespektrometer består av en ionekilde, en analysator og en detektor. Det gjør det mulig å måle masse-til-ladningsforholdet til ioner. Når ladningen er kjent, kan massen til de ioniserte partiklene bestemmes.

Massespektrometre kan konstrueres på forskjellige måter, avhengig av kompleksiteten til prøvene som skal analyseres, i kombinasjon med ulike analysemetoder, f.eks. gasskromatografi (GC) og væskekromatografi (LC). Massespektrometri er en svært effektiv analytisk metode for kvalitativ og kvantitativ bestemmelse av gassformige analyter.

Prosessen ved massespektrometri

Prosessen med massespektrometri er delt inn i fire faser: ionisering, separasjon, registrering og identifisering.

Ionisering

Avhengig av ionekilden ioniseres og analyseres gasser, fordampbare væsker eller også faste stoffer i gassfasen. Stoffene i prøven ioniseres i ionekilden ved hjelp av for eksempel feltionisering, fotoionisering, sprayionisering eller elektronionisering, og foreligger deretter i form av ladede atomer og fragmenter.

Separasjon

Ionene ekstraheres fra ionekilden via et elektrisk felt, akselereres og overføres deretter til analysatoren. Hvis ionene holdes i et definert område av et elektromagnetisk felt, er det mulig å gjenta eksitasjon og masseseleksjon flere ganger. I dette tilfellet snakker man om en såkalt ionfelle. Frekvensen som ionene beveger seg med i ionfellen, avhenger av forholdet mellom masse og ladning.

Registrering

Nå kan ionene detekteres på forskjellige måter. Ved å endre feltet kan ionenes bane med et definert masse-til-ladningsforhold destabiliseres. Ionene forlater dermed ionfellen og registreres deretter av detektoren. Siden feltendringen er kjent, kan masse-til-ladningsforholdet til ionene bestemmes, og deres masse og hyppighet kan avleses ut fra posisjonen og intensiteten til toppene i de oppnådde massespektrene. I tillegg til ionfelle-massespektrometre finnes det blant annet flytid-, kvadrupol- og sektorfelt-massespektrometre.

Identifikasjon

Molekyler som har forskjellige fysiske og kjemiske egenskaper, men som har samme sumformel og dermed samme masse, kalles isomerer. Hvis man bryter ned disse isomerene, faller de molekylspesifikt fra hverandre i mindre ioniserte molekyler, fragmenter eller atomer, som har forskjellig masse og ladning. På denne måten er det mulig å identifisere rene stoffer og blandinger.

Anvendelsesområder for massespektrometri

Massespektrometri (MS) er en ekstremt følsom analysemetode som ofte brukes i kombinasjon med andre metoder (for eksempel ICP-MS, GC-MS, IR-MS, CE-MS eller EI-MS). Det svært brede anvendelsesområdet spenner fra styring av tekniske produksjonsprosesser i industrien over forskning i ulike naturvitenskapelige disipliner til sporanalyse av tungmetaller eller bestemmelse av komplekse organiske molekyler – for eksempel i miljøanalyse.