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
Iontové zdroje pracující za sníženého tlaku EI, CI, PBI www.chromacademy.com 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.
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 + 4 + CH 4 -> CH + 5 + CH 3 Spektra EI a CI EI methionin CI
Knihovny EI spekter NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library Wiley Registry of Mass Spectral Data 276 248 EI spekter (70 ev) 234 284 MS/MS spekter, retenční indexy látek strukturní vzorce 719 000 spectra EI spekter (70 ev) strukturní vzorce Elektronová & chemická ionizace EI/CI iontový zdroj VG ZAB EQ
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
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 10.1002/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 10.1016/j.aca.2011.03.010
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 http://www.avivanalytical.com/
Studená elektronová ionizace http://www.avivanalytical.com/ Přímé spojení nanolc/ei-ms Mobilní fáze (300-500 nl/min) se zavádí přímo do iontového zdroje. Ve vysokém vakuu se tvoří aerosol dochází k rychlému odpaření rozpouštědla. Ve zdroji je vysoká teplota 300-400 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., http://en.wikipedia.org/
Iontové zdroje pro spojení s planárními separacemi MALDI, DESI, DAPPI, DART MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, 2017 2007/2008 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
MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, 2017 2007/2008 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: 10.1039/C3MD00235G MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, 2017 2007/2008 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
MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, 2017 2007/2008 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: 10.1039/C3MD00235G MC230P75 MC230P75 Vysokoúčinná Hmotnostní kapalinová detekce chromatografie v separačních s hmotnostní metodách, detekcí, 2017 2007/2008 Ionizace laserem za účasti matrice - MALDI Karas, M.; Bachmann, D.; Bahr, U.; Hillenkamp, F. Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1987, 78, 53-68. Tanaka, K.; Waki, H.; Ido, Y.; Akita, S.; Yoshida, Y.; Yoshida, T. Rapid Comm. Mass Spectrom. 1988, 2, 151-153. 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.