Для чего нужна масс-спектрометрия

Презентация по теме «Масс-спектрометрия»

 

Выполнил: Мартынов В.А.

Проверила: Фролова  Н.А.

Для чего нужна масс-спектрометрия?

 

Глубинные физические законы, передовые научные и инженерные разработки, высокотехнологичные вакуумные системы, высокие электрические напряжения, самые лучшие материалы, высочайшее качество их обработки, современнейшая быстродействующая цифровая и аналоговая электроника и компьютерная техника, изощренное программное обеспечение – всё это вместе и представляет собой современный масс-спектрометр. Ну а зачем же он нужен?

В фармации – определение  структуры лекарственных веществ  и возможные изменения.

 

В криминалистике –  для борьбы с наркопреступностью, определение метода синтеза наркотика.

 

В ядерной энергетике - определяется степень обогащения расщепляющихся материалов и их чистота.

Борьба с терроризмом  также требует использования  масс-спектрометров для изучения взрывчатки, используемой боевиками.

 

Конечно и медицина не обходится без масс-спектрометрии. Изотопная масс-спектрометрия углеродных атомов применяется для прямой медицинской  диагностики инфицированности человека Helicobacter Pylori и является самым надежным из всех методов диагностики.

История создания метода

 

Джозеф Джон Томсон – основатель метода.

 

 

Масс-спектрометр  был создан в 1897 году вследствие открытия Томсоном  элементарной частицы  – электрона.

Первый масс-спектрометр, был построен Томсоном для изучения влияния электрическо-го и магнитного полей на ионы, генерируемые в остаточном газе на катоде рентгеновской трубки. Томсон обратил внимание, что эти ионы движутся по параболическим траекториям, пропорциональным отношениям их массы к заряду. В 1906 году Томсон получил Но-белевскую премию по физике за "Выдающиеся заслуги в теоретическом и эксперимен-тальном изучении электропроводимости газов".

 

Масс-спектрометр

Дальнейшее развитие

 

•  К концу Первой мировой войны работы Френсиса Астона и Артура Демпстера привели к значительному улучшению точности и воспроизводимости измерений на масс-спектрометрах.
•   Нир и Джонсон впервые построили масс-спектрометр с двойной фокусировкой.
• В середине 1950-ых годов Вольфганг Пол разработал квадрупольный масс-анализатор. Этот анализатор способен разделять ионы с помощью осцилирующего электрического поля.
• Другой инновационной разработкой Пола было создание квадрупольной ионной ловушки, специально предназначенной для захвата и измерения масс ионов. Первая ионная ловушка стала коммерчески доступной в 1983 (патент Finnigan).

 

 

Вольфганг Пол

 

Альфред Нир

Суть метода

 

Масс-спектрометрия - это физический метод измерения  отношения массы заряженных частиц материи (ионов) к их заряду.

 

Существенное отличие  масс-спектрометрии от других аналитических  физико-химических методов состоит  в том, что оптические, рентгеновские  и некоторые другие методы детектируют  излучение или поглощение энергии  молеку-лами или атомами, а масс-спектрометрия имеет дело с самими частицами вещества.

Вторым необходимым  условием является перевод ионов  в газовую фазу в вакуумной  части масс спектрометра. Глубокий вакуум обеспечивает беспрепятственное  движение ионов внутри масс-спектрометра, а при его отсутствии ионы рассеются  и рекомбинируют (превратятся обратно в незаряженные частицы)

 

 

Первое, что надо сделать для того, чтобы получить масс-спектр, — превратить нейтральные  молекулы и атомы, составляющие любое  органическое или неорганическое вещество, в заряженные частицы — ионы. Этот процесс называется ионизацией и по-разному осуществляется для  органических и неорганических веществ.

Полученные при  ионизации ионы с помощью электрического поля переносятся в масс-анализатор. Там начинается второй этап масс- спектрометрического анализа — сортировка ионов по массам (точнее по отношению массы к заряду, или m/z).

 

Существует два  типа масс-анализаторов: непрерывные  и импульсные. Разница между непрерывными и импульсными масс-анализаторами заключается в том, что в первых ионы поступают непрерывным потоком, а во вторых — порциями, через определённые интервалы времени.

Масс-спектрометр  может иметь два масс-анализатора. Такой масс-спектрометр называют тандемным. Тандемные масс спектрометры применяются, как правило, вместе с «мягкими» методами ионизации, при которых не происходит фрагментации ионов анализируемых молекул (молекулярных ионов). Таким образом первый масс-анализатор анализирует молекулярные ионы. Покидая первый масс-анализатор, молекулярные ионы фрагментируются под действием соударений с молекулами инертного газа или излучения лазера, после чего их фрагменты анализируются во втором масс-анализаторе. Наиболее распространёнными конфигурациями тандемных масс спектрометров являются квадруполь-квадрупольная и квадруполь-времяпролётная.

Детекторы.

 

 Первые масс-спектрометры использовали в качестве детектора  фотопластинку.

 

 Сейчас используются динодные вторично-электронные умножители, в которых ион, попадая на первый динод, выбивает из него пучок электронов, которые в свою очередь, попадая на следующий динод, выбивают из него ещё большее количество электронов и т. д.

Вывод

 

Точное определение  массы анализируемой молекулы позволяет  определить её элементный состав. Масс-спектрометрия  также позволяет получить важную информацию об изотопном составе анализируемых молекул

Спасибо за внимание!