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