Massaspectrometrie

Toepassing van massaspectrometrie

Massaspectrometrie is een zeer veelzijdige analysemethode. De daarbij verkregen massaspectra zijn vooral op het gebied van de analytische chemie een belangrijk hulpmiddel voor het achterhalen van de samenstelling en structuur van moleculen of mengsels.

Een massaspectrometer bestaat uit een ionenbron, een analysator en een detector. Hiermee kan de massa-ladingsverhouding van ionen worden gemeten. Als de lading bekend is, kan zo de massa van de geïoniseerde deeltjes worden bepaald.

Massaspectrometers kunnen, afhankelijk van de complexiteit van de te analyseren monsters, in combinatie met verschillende analysemethoden, bijvoorbeeld gaschromatografie (GC) en vloeistofchromatografie (LC), op verschillende manieren worden geconstrueerd. Massaspectrometrie is een zeer krachtige analytische methode voor de kwalitatieve en kwantitatieve bepaling van gasvormige analyten.

Verloop van massaspectrometrie

Het proces van massaspectrometrie is onderverdeeld in vier fasen: ionisatie, scheiding, detectie en identificatie.

Ionisatie

Afhankelijk van de ionenbron worden gassen, verdampbare vloeistoffen of ook vaste stoffen in de gasfase geïoniseerd en geanalyseerd. De stoffen van het monster worden binnen de ionenbron geïoniseerd door bijvoorbeeld veldionisatie, foto-ionisatie, sproeionisatie of elektronionisatie en zijn vervolgens aanwezig in de vorm van geladen atomen en fragmenten.

Scheiding

De ionen worden via een elektrisch veld uit de ionenbron geëxtraheerd, versneld en vervolgens aan de analysator doorgegeven. Als de ionen door een elektromagnetisch veld in een bepaald gebied worden gehouden, is een meervoudige herhaling van excitatie en massaselectie mogelijk. In dit geval spreekt men van een zogenaamde ionenval. De frequentie waarmee de ionen in de ionenval bewegen, is afhankelijk van de verhouding tussen massa en lading.

Detectie

De ionen kunnen nu op verschillende manieren worden gedetecteerd. Door een verandering in het veld kan de baan van de ionen met een gedefinieerde massa-ladingsverhouding worden gedestabiliseerd. De ionen verlaten zo de ionenval en worden vervolgens door de detector geregistreerd. Omdat de veldverandering bekend is, kan de massa-ladingsverhouding van de ionen worden bepaald en kunnen hun massa en frequentie worden afgelezen aan de hand van de positie en intensiteit van de pieken uit de verkregen massaspectra. Naast de ionvalmassaspectrometers zijn er onder andere nog vluchttijd-, quadrupool- of sectorveldmassaspectrometers.

Identificatie

Moleculen die qua fysische en chemische eigenschappen van elkaar verschillen, maar dezelfde molecuulformule en dus dezelfde massa hebben, worden isomeren genoemd. Als deze isomeren worden afgebroken, vallen ze molecuul-specifiek uiteen in kleinere geïoniseerde moleculen, fragmenten of atomen, die verschillen in massa en lading. Op deze manier is het mogelijk om zuivere stoffen en mengsels te identificeren.

Toepassingsgebieden van massaspectrometrie

Massaspectrometrie (MS) is een uiterst gevoelige analysemethode die vaak in combinatie met andere methoden wordt gebruikt (bijvoorbeeld ICP-MS, GC-MS, IR-MS, CE-MS of EI-MS). Het zeer brede toepassingsspectrum reikt van de besturing van technische productieprocessen in de industrie en onderzoek in diverse natuurwetenschappelijke disciplines tot sporenanalyse van zware metalen of de bepaling van complexe organische moleculen, bijvoorbeeld in de milieuanalyse.