Espectrometría de masas de tiempo de vuelo

La espectrometría de masas es un método físico. El principio básico es ionizar los componentes de la muestra en una fuente de iones para producir iones cargados positivamente con diferentes relaciones de carga. Mediante la acción de un campo eléctrico acelerado, se forma un haz de iones que ingresa a la masa. analizador espectrómetro. En el analizador de masas, se utilizan campos eléctricos y magnéticos para provocar una dispersión de velocidades opuestas y se concentran para obtener un espectro de masas para determinar su masa. El primer espectrómetro de masas fue el científico británico Aston.

El espectrómetro de masas se utilizó principalmente como instrumento de investigación al principio, pero tuvieron que pasar 20 años hasta que se utilizó como herramienta analítica. Los espectrómetros de masas se utilizaron originalmente en experimentos como instrumentos altamente sensibles para diseñadores que buscaban resultados muy confiables. Los primeros investigadores estaban demasiado ocupados determinando pesos atómicos y distribuciones de isótopos precisos como para explorar activamente nuevos usos para este instrumento.

Con la llegada de los estudios de rastreo de isótopos, el uso de espectrómetros de masas en el trabajo analítico se ha vuelto cada vez más evidente. Los estudios bioquímicos del metabolismo del nitrógeno en plantas requieren el uso de 15N como trazador. Sin embargo, el 15N es un isótopo estable que no puede medirse con precisión con un densímetro, por lo que un espectrómetro de masas se convierte en un instrumento analítico necesario. Este instrumento también es útil en investigaciones que utilizan trazadores estables de 13C y en trabajos basados ​​en la identificación de isótopos estables. Los espectrómetros de masas estándar se utilizan desde hace unos 45 años.

En la década de 1940, la industria petrolera comenzó a utilizar espectrómetros de masas para analizar mezclas de hidrocarburos. Aunque existen dificultades computacionales insuperables en la interpretación cuantitativa de dichos espectros de masas, la llegada de las computadoras de alta velocidad ha convertido a dichos instrumentos en un gran éxito industrial.

(1) En los últimos 20 años, con el desarrollo de nuevas tecnologías de ionización, tecnologías de análisis de masas, tecnologías de acoplamiento con diversos métodos de separación y métodos de análisis bidimensionales, la espectrometría de masas se ha convertido en la técnica más ampliamente utilizada. utilizado Una de las herramientas de análisis. Los avances tecnológicos más destacados son los siguientes:

Continúan surgiendo nuevas tecnologías de ionización por desorción y se vuelven cada vez más maduras. El rango de pesos moleculares medibles es cada vez más amplio y se aplican gradualmente al análisis de sustancias difíciles. Sustancias volátiles y sensibles al calor, como sustancias naturales marinas, metabolitos microbianos, metabolitos secundarios de animales y plantas e investigación de estructuras de macromoléculas biológicas, etc. Los métodos de ionización más prometedores son:

(3) Espectrometría de masas en tándem y otros métodos de análisis de espectrometría de masas bidimensionales. Si se conectan dos espectrómetros de masas en serie, el primero sirve como unidad de separación y el segundo como unidad de análisis. De esta manera, no sólo se puede completar la separación y el análisis de la mezcla en un solo sistema, sino también. Además de la separación del proceso de ionización y el proceso de fragmentación, también puede proporcionar múltiples modos de escaneo para desarrollar métodos de espectrometría de masas 2D para obtener información estructural específica.

Este método minimiza el pretratamiento de la muestra y suprime las interferencias, especialmente el ruido químico, mejorando así en gran medida los límites de detección.

La espectrometría de masas en tándem también es importante para el análisis de macromoléculas biológicas sensibles al calor y difíciles de volatilizar utilizando las diversas técnicas de ionización por desorción mencionadas anteriormente. En primer lugar, la tecnología de ionización por desorción generalmente utiliza sustratos, por lo que producirá un fuerte ruido químico. Sin embargo, el uso de espectrometría de masas en tándem puede evitar la interferencia causada por las moléculas del sustrato y reducir en gran medida el ruido de fondo. En segundo lugar, la tecnología de ionización por desorción es generalmente una tecnología de ionización suave. El espectro de masas muestra principalmente picos de iones moleculares y carece de información sobre los fragmentos producidos por la fragmentación molecular. Si se utiliza espectrometría de masas en tándem, los iones moleculares pueden fragmentarse mediante colisión con gases reactivos, proporcionando así más información estructural.

En los últimos años, los métodos de medición bidimensionales para los procesos de separación, ionización y fractura por colisión se han desarrollado rápidamente durante el análisis de espectrometría de masas. Los principales métodos instrumentales son los siguientes.