Iontové zdroje II. Iontový zdroj. Data. Vzorek. Hmotnostní analyzátor. Zdroj vakua. Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku

Transkript

1 Iontové zdroje II. Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku Elektronová/chemická ionizace Iontové zdroje pro spojení s planárními separacemi Ionizace laserem za účasti matrice Ambientní ionizační techniky Další typy iontových zdrojů Indukčně vázaná plasma Iontový zdroj Vzorek Data Iontový zdroj Hmotnostní analyzátor Detektor Zdroj vakua

2 Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku EI, CI, PBI Elektronová a chemická ionizace, EI a CI vlákno EI zdroje (filament) V EI módu molekuly interagují s elektrony (energie 70 ev) emitovanými ze žhaveného wolframového vlákna. Vznikají radikál-kationty (M + ), přebytek energie vede k jejich rozsáhlé fragmentaci. V CI módu je do ionového zdroje zaváděn reakční plyn, který interaguje s elektrony emitovanými z filamentu. Vzniká reaktivní plasma, která ionizuje analyt přenosem protonu ([M+H] + ). Fragmentace je silně potlačena.

3 Elektronová a chemická ionizace, EI a CI EI: M + e - -> M + + 2e - Ionizační energie IE: minimální množství energie, které musí být absorbováno neutrální molekulou aby došlo k ionizaci odstraněním elektronu. IE pro většinu molekul je v rozmezí 7-15 ev. Nejvyšší účinnost ionizace je kolem 70 ev. CI: M + [BH] + -> [M+H] + + B Protonová afinita PA: změna enthalpie spojená s protonizací (PA = - H r0 ). Protonizace (chemická ionizace) proběhne pouze pokud je reakce exotermní. Používané reakční plyny: methan, isobutan, amoniak. CH 4 CI: chemická ionizace s methanem tvorba reaktivních částic (např. CH 5+ ) CH 4 + e - -> CH + 4, CH + 3, CH + 2, CH +, C +, H + 2, H + CH CH 4 -> CH CH 3 Spektra EI a CI EI methionin CI

4 Knihovny EI spekter NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library Wiley Registry of Mass Spectral Data EI spekter (70 ev) MS/MS spekter, retenční indexy látek strukturní vzorce spectra EI spekter (70 ev) strukturní vzorce Elektronová & chemická ionizace EI/CI iontový zdroj VG ZAB EQ

5 Elektronová & chemická ionizace EI/CI iontový zdroj Agilent - MSD Elektronová a chemická ionizace, EI, CI EI/CI je zdroj používaný pro GC/MS. Klasický způsob ionizace v organické MS. - poskytuje spektra, která jsou informačně obsažná, lze je interpretovat, prohledávat v databázích - dobrá kompatibilita s analyty vhodnými pro GC, vysoká citlivost, univerzální detekce EI někdy nelze určit ze spektra molekulovou hmotnost CI vyžaduje optimalizaci (výběr reakčního plynu a jeho tlaku) Využití: pro všechny analyty, které lze analyzovat pomocí GC

6 Elektronová a chemická ionizace, aplikace Př. identifikace organických látek v dechu kuřáka a nekuřáka metodou GC/Q-MS SPME 15 min, GC/MS, identifikace dle spekter, porovnání s knihovnou Nekuřák: ethanol, acetone, isoprene, carbon disulfide, 2- and 3-methylpentane, benzene, methylcyclopentane, hexane, toluene Kuřák- látky navíc: acetonitrile, furan, 3-methylfuran, 2,5-dimethylfuran, 2-butanone, octane, decane DOI /bmc.1141 Elektronová a chemická ionizace, aplikace Př. Stanovení polycyklických aromatických uhlovodíků v odpadních vodách metodou GC/QqQMS/MS; SPE LODs < 0.1g/L Chromatogram směsi standardů DOI /j.aca

7 Studená elektronová ionizace Elektronová ionizace molekul, které jsou vibračně ochlazené supersonickou expanzí nosného plynu do vakua. Mobilní fáze z GC kolony je spolu s pomocným (make-up) plynem zavedena do trysky směřující do čerpaného prostoru (vakua). Dojde k expanzi plynu, při které se molekuly ochladí (zamrznou v určitém vibračním módu). Následuje ionizace elektrony ze žhaveného vlákna (filamentu). Výhody: vysoká intenzita molekulového píku rozdíly ve spektrech izomerů nižší šum, omezení chvostování píků způsobené zdrojem Studená elektronová ionizace

8 Studená elektronová ionizace Přímé spojení nanolc/ei-ms Mobilní fáze ( nl/min) se zavádí přímo do iontového zdroje. Ve vysokém vakuu se tvoří aerosol dochází k rychlému odpaření rozpouštědla. Ve zdroji je vysoká teplota C nutná ke kompenzaci výparného tepla. K ionizaci dochází v plynné fázi mechanismem EI (nedochází k CI). Vlastnosti - univerzální detektor pro malé molekuly - EI spektra (možnost porovnání s knihovnami) - ng citlivost v plném skenu (pg v SIM) Komerčně nedostupný A. Cappiello et al.,

9 Iontové zdroje pro spojení s planárními separacemi MALDI, DESI, DAPPI, DART MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, /2008 Spojení planárních separačních technik s MS Planární separační techniky jednoduché a rychlé chromatografické metody v plošném uspořádání Tenkovrstvá chromatografie (TLC) Separace na deskách (sklo, kov, plast) s tenkou vrstvou sorbentu. Adsorpční nebo rozdělovací chromatografie. - vysokoúčinná tenkovrstvá chromatografie (HPTLC) využívá stacionární fáze o malé a jednotné velikosti částic (vysoká separační účinnost), instrumentaci pro automatické dávkování Papírová chromatografie (PC) Separace na speciálních filtračních papírech Rozdělovací chromatografie (stacionární fáze je kapalina zachycená v papíru) - starší, málo používaná metoda

10 MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, /2008 Spojení planárních separačních technik s MS Spojení planárních technik s MS: - nejprve se látky separují pomocí TLC (PC výjimečně), po odpaření rozpouštědla následuje analýza oddělených zón na desce či papíru Analýza látek z TLC desky 1/ automatizovaná extrakce & MS analýza extraktu 2/ desorpce analytů &přímá MS analýza 1/ 2/ DOI: /C3MD00235G MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, /2008 Spojení planárních separačních technik s MS On-line spojení TLC (PC) s hmotnostním spektrometrem (ionizace ESI nebo APCI). Extrakční rozpouštědlo dodávané čerpadlem vstupuje do eluční hlavice, která je v přímém kontaktu a s analyzovaným povrchem. Extrakt je následně unášen do API zdroje spektrometru. Zařízení je možné využít i pro analýzy jiných povrchů, např. řezů tkání. Firemní materiály ADVION

11 MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, /2008 Spojení planárních separačních technik s MS Desorpci analytů z povrchu lze realizovat pomocí MALDI, DESI, DAPPI a dalších ambientních ionizačních technik - skenování povrchu, záznam signálu v ose desky, případně z celé plochy DOI: /C3MD00235G MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, /2008 Ionizace laserem za účasti matrice - MALDI Karas, M.; Bachmann, D.; Bahr, U.; Hillenkamp, F. Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1987, 78, Tanaka, K.; Waki, H.; Ido, Y.; Akita, S.; Yoshida, Y.; Yoshida, T. Rapid Comm. Mass Spectrom. 1988, 2, Vzorek je po smísení s matricí vnesen do zdroje pro MALDI. Pomocí laserového pulsu dojde k desorpci. Primárně se ionizuje matrice, následnými reakcemi (nejčastěji přenos protonu) se ionizuje analyt.