طیف سنجی جرمی

طیف سنجی جرمی چیست؟ در این مقاله با این طیف سنجی و روش کار آن بیشتر آشنا خواهیم شد پس با ما همراه باشید.

اساس کار طیف سنجی جرمی

طیف سنجی را می توان به عنوان یک تکنیک وزن سنجی که در آن اوزان مولکول ها اندازه گیری می شود در نظر گرفت. از آنجایی که مولکول ها را نمی توان مستقیما وزن نمود، ابتدا آن ها را یونیزه می کنند و سپس مولکول های یونیزه شده وارد یک میدان مغناطیسی و یا الکتریکی می شوند. از آنجایی که حرکت یون ها در داخل این میدان ها بستگی به جرم آن ها دارد، این مقادیر را می توان به طور غیر مستقیم اندازه گیری کرد.

 در طیف سنجی جرمی یون های مختلف (+F+, M) از یکدیگر تفکیک می شوند و شدت ( فراوانی ) آن ها تعیین می گردد. یک طیف جرمی، نمودار جرم یون ها در مقابل فراوانی آن هاست. معمولا طیف های جرمی بر حسب قوی ترین پیک (پیک پایه که فراوانی نسبی آن صد درصد در نظر گرفته می شود) مقایسه بندی می شوند. نموداری از یک طیف سنجی جرمی را در شکل زیر می توانید مشاهده نمایید:

طیف سنجی جرمی

یک طیف ینج جرمی دارای قسمت های زیر می باشد:

1- سیستم ورودی:

ترکیبات باید به قسمت منبع یون ساز یک طیف سنج جرمی که تحت خلا عمل می کند وارد شوند.

سیستم های ورودی طیف سنج جرمی عبارنتد از:

  • پروب ورودی مستقیم برای جامدات یا مایعات با نقطه ی جوش بالا
  • مخزن برای گاز ها و مایعات نسبتا فرار
  • کروماتوگراف گازی برای مخلوط های ترکیبات نسبتا فرار
  • یک کروماتوگراف مایع برای مخلوط های ترکیبات غیر فرار و یا ترکیبات قطبی

نمودار قسمت های اصلی طیف سنجی جرمی

2- منبع یون ساز:

منبع یون ساز مهم ترین قسمت طیف سنج جرمی است . در این قسمت ترکیبات ورودی به یون تبدیل می شوند. تاکنون تکنیک های یونش زیادی توسعه یافته است. قدیمی ترین تکنیکی که هنوز هم گسترده ترین کاربرد را دارد تکنیک یونش برخورد الکترون می باشدکه با علامت اختصاری EI نشان داده می شود. در این روش پس از تبخیر یک ترکیب و تبدیل آن به فاز گازی ، مولکول ها با الکترون ها بمباران شده و به یون تبدیل می شوند.

این مولکول های یونیزه شده (M+) پایداری کمی دارند و با شکسته شدن پیوند های شیمیایی به گونه های کوچکتری (F1، F2و… ) خرد می شوند. این خرد شدن می تواند چنان گسترده باشد که یون های مولکولی تشکیل شده اولیه زمان زیادی دوام نیاورند. در صورتی که برای شناسایی ترکیب، وجود یون مولکول ضروری باشد از شیوه های یونش دیگری می توان برای ایجاد این یون استفاده نمود. شیوه یونشی که اهمیت ویژه ای برای تعیین یون مولکولی دارد یونش شیمیایی (CI) است که در آن یون ها از طریق واکنش مولکول ها با گاز های یونیزه شده ( مانند متان، ایزوبوتان یا آمونیاک) تشکیل می شوند. زنجیره واکنش ها طی یونش شیمیایی با آمونیاک در شکل زیر نشان داده شده است. یونش شیمیایی با آمونیاک معمولا برای ترکیبات ارگانوفسفره به کار می رود.

یونش EI و CI آمونیاک در طیف سنجی جرمی

  • سایر روش های یونیزاسیون

علاوه بر یون های مثبت، یون های منفی نیز می توانند تشکیل شوند. روش های دیگری معروف به روش های یونش مایع (نظیر بمباران با اتم های شتاب دار) برای آنالیز ترکیبات با جرم مولکولی بالا به کار می روند، همچنین برای وارد کردن نمونه های آبی از ترکیب روش های یونش مایع با کروماتوگرافی مایع نظیر پاشش حرارتی و پاشش الکترونی (ES) استفاده می شود. با یونش پاشش الکترونی ترکیبات فهرست شده قطبی با جرم مولکولی بالا نظیر توکسین ها-که یونش آن ها با شیوه های یونش سنتی فاز گازی (یعنی EI و CI ) غیر ممکن است-یونیزه می شوند.

3- انالیزگر جرمی:

 در قسمت آنالیزگر جرمی ، یون های تشکیل شده در منبع یون ساز در یک میدان مغناطیسی یا میدان الکتریکی از هم جدا می شوند. طیف سنج های جرمی معمولا بر حسب روش جدا شدن یون ها در قسمت آنالیزگر طبقه بندی می شوند. متداول ترین ساختار ها برای قسمت انالیزگر جرمی عبارتند از:

یک آنالیزگر چهار قطبی با استفاده از یک میدان الکتریکی

بخش آنالیزگر مغناطیسی با استفاده از ترکیب یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی

آنالیزگر های هیبریدی که از ترکیب آنالیزگر های مختلف چهار قطبی ، یا بخش آنالیزگر مغناطیسی حاصل می شوند ( تکنیک های MS-MS)

راه حل دیگر برای آنالیز یون ها آشکارساز تله یونی است که در روش جداسازی یون ها قبلا در منبع یون صورت می گیرد. نوع و کیفیت آنالیزگر یونی خصوصیات دستگاه نظیر گستره جرمی، سرعت اسکن و قدرت تفکیک را تعیین می کند.

4- آشکارساز:

 آشکارساز ساده ترین قسمت دستگاه mass spectrometry است که در آن یون ها به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شوند

5- سیستم داده ها:

 در قسمت سیستم داده ها، طیف جرمی حقیقی ( نمودار تغییرات نسبت جرم به بار بر حسب شدت) حاصل می شود، در این قسمت اطلاعات حاصل از آنالیزگر (مقیاس جرمی) با اطلاعات حاصل از آشکارساز ( شدت های یونی) ترکیب می شود. طیف سنجی جرمی تکنیک بسیار سریعی است به طوری که یک طیف جرمی کامل را می توان در کمتر از یک ثانیه به دست آورد. عموما چندین هزار اسکن ثبت شده است و در سیستم های ذخیره و کتابخانه ی دستگاه ذخیره می شود. سیستم داده ها علاوه بر کسب داده، کارهای زیر را نیز انجام می دهد

  • کنترل پارامتر های دستگاهی
  • پردازش و ارائه داده ها به صورت کروماتوگرام ها و طیف های جرمی
  • جست و جوی کتابخانه ای
  • بایگانی داده های ثبت شده

mass spectrometry به دلیل حساسیت و انتخاب گری در حال حاضر مناسب ترین تکنیک برای آنالیز ترکیبات فهرست شده می باشد. معمولا مقادیر نانوگرم از مواد برای به دست آوردن طیف جرمی کافی است. از ترکیب طیف سنجی جرمی با کروماتوگرافی گازی (GC-MS) به عنوان یک روش جداسازی ، مخلوط های بسیار پیچیده را در چند ساعت می توان آنالیز نمود.

منبع:

کتاب اصول و فناوری های آشکارسازی و سنجش عوامل شیمیایی

تالیف: عزیز دهپور آتش بک- علی محمود خانی

مبتکران شیمی ، خرید و فروش مواد شیمیایی

 

خرید و فروش مواد شیمیایی را به ما در مبتکران شیمی بسپارید

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *