SPEKTROMETRIA MAS
Metoda oparta na badaniu widma
korpuskularnego.
Uzyskuje się widmo mas przedstawiające
rozkład naładowanych cząstek lub jonów w
zależności od ich masy, a ściślej – od stosunku
ich masy m do ładunku z.
Zasada metody: segregacja jonów według ich
mas i pomiarze
ich ilości
względnych
próbk
a
źródło
elektron
ów
płyty
przyśpieszaj
ące
magne
s
szczeli
na
detekt
or
Schemat budowy spektrometru
mas
Układ
wprowad
za-nia
próbki
Komora
jonizacyjna
i
przyśpiesza
-jąca
Anali-
zator
jonów
Detekt
or
jonów
Rejest-
rator
widma
MS
Uproszczony schemat blokowy spektrometru
mas
Sposoby jonizacji
strumieniem elektronów,
polem elektrycznym,
desorpcja polem elektrycznym,
jonizacja chemiczna
jony pierwotne i wtórne
fotojonizacja,
w iskrze
w plazmie
promieniowaniem laserowym
Jonizacja i fragmentacja cząsteczek
Rodzaje jonów powstających podczas jonizacji
X X
+
+ e
X + e X
-
Jony cząsteczkowe i fragmentacyjne
X + e X
+
+ 2e
Jony stabilne i metastabilne
-przebywają drogę od komory jonizacyjnej do
detektora bez
rozpadu, 10
-5
s,
-po opuszczeniu komory jonizacyjnej ulegają
rozkładowi.
Segregacja powstałych jonów
Energia jonu uzyskana w komorze jonizacyjnej
E = z e U
z - liczba ładunków elementarnych, e - ładunek
elementarny,
U - napięcie przyśpieszające
Energia ta jest w przybliżeniu równa energii
kinetycznej jonów:
z e U = m
2
/ 2
m - masa jonu,
- prędkość jonu
Stąd prędkość poruszania się jonów:
Zatem jon porusza się z prędkością zależną od
stosunku ładunku do masy
m
ze
U
2
Magnetyczna siła dośrodkowa działająca na jon
poruszający się w polu magnetycznym:
F = H z
e
H - natężenie pola magnetycznego
Siła ta jest skompensowana przez siłę odśrodkową:
F = m
2
/ r
r - promień krzywizny toru
Z równań tych można obliczyć promień krzywizny
toru:
Po przekształceniu ostatniego równania otrzymuje się
zależność:
nazywaną
równaniem spektrometru mas
.
Masa jonu jest zależna od kwadratu natężenia pola
magnetycznego:
m = k H
2
ze
m
U
H
m
ze
U
Hze
m
Hze
m
r
2
1
2
U
e
H
r
z
m
2
2
2
in
te
n
s
yw
n
o
ś
ć
CH
3
+
CH
3
CH
2
O
H
+
CH
3
CHO
H
+
CH
2
OH
+
Przykład widma mas etanolu:
10 20
30
40 50 m/z
Widmo mas 2-
bromopropanu:
27
4
1
4
3
94 96 122 124
In
te
n
sy
w
-n
o
ść
C2H3 C3H5 C3H7 Br CH3Br
C2H4Br C3H7Br
m/z
