Chemia Analityczna. Chromatografia. Tłumaczyła: inż. Karolina Hierasimczyk

Transkrypt

1 Chemia Analityczna Chromatografia Tłumaczyła: inż. Karolina Hierasimczyk Korekta: dr hab. inż. Waldemar Wardencki, prof. nadzw. PG prof. dr hab. inż. Jacek Namieśnik Część VI B Detektory. Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny Politechnika Gdańska 2002

2 SPIS TREŚCI Wprowadzenie 1. Co to jest chromatografia? 1.1. Proces chromatograficzny 1.2. Podział metod chromatograficznych 1.3. Co to jest chromatografia gazowa? 2. Terminy i definicje 2.1. Czas retencji (t R ) 2.2. Współczynnik retencji (k) 2.3. Indeks retencji (I) 2.4. Współczynnik rozdzielenia 2.5. Teoretyczna liczba półek (N) lub sprawność kolumny 2.6. Rozdzielczość (R S ) 2.7. Stosunek faz (β) 3. Kolumny kapilarne do chromatografii gazowej 3.1. Fazy stacjonarne Polisiloksany Glikole polietylenowe 4. Gazy nośne 5. Dozowniki 5.1. Dozowniki wykorzystujące odparowanie 5.2. Dyskryminacja związków dozowanych 5.3. Opłukiwanie membrany 5.4. Dozowanie na kolumnę typu Megabore 5.5. Dozowniki z dzieleniem strumienia gazu (split) 5.6. Dozownik bez podziału strumienia gazu 6. Detektory w GC...VI A 6.1. Detektor cieplno-przewodnościowy (TCD)...VI A 6.2. Detektor płomieniowo jonizacyjny (FID)...VI A 6.3. Detektor wychwytu elektronów (ECD)...VI A 6.4. Detektor azotowo fosforowy (NPD)...VI B/ Detektor płomieniowo fotometryczny (FPD)...VI B/ Detektor fotojonizacyjny (PID)...VI B/ Spektrometr mas (MS)...VI B/20 7. Analiza ilościowa 2

3 6.4. Detektor azotowo fosforowy (NPD) Detektor azotowo fosforowy (NPD) jest termojonowym, bezpłomieniowym detektorem stosowanym w chromatografii gazowej, którego czułość wywołana jest obecnością metalu alkalicznego. Termin termojonowy opisuje emisję ładunków elektrycznych z powierzchni stałej, która jest ogrzewana. Jony powstają w plazmie wodorowo powietrznej z wodoru w podwyższonej temperaturze i katalizatorów alkalicznych umieszczonych w źródle ceramicznym. Detektor ten czuły jest na związki azotu i fosforu. Chociaż dokładny mechanizm zachodzącej reakcji nie jest jeszcze poznany, uważa się że jony ujemne formowane są w wyniku katalitycznego oddziaływania metali alkalicznych na związki organiczne zawierające azot i fosfor. Jony są zbierane na elektrodzie kolektorowej powodując przepływ prądu. Detektor ten stał się detektorem powszechnie stosowanym w chromatografii gazowej o niedużych wymogach, z górną dopuszczalną temperaturą wynoszącą C i możliwością stosowania impregnowanych ceramicznych katalizatorów z metali alkalicznych. Zasada działania detektora NPD wciąż nie jest do końca ustalona. Chemicznie reaktywna warstwa graniczna (lub plazma), istnieje tak długo jak dostarczane jest ciepło ( C) i wodór. Uważa się, iż na warstwie granicznej następuje dekompozycja analitów na produkty elektroujemne (NO 2, CN i PO 2 ), które następnie wytwarzają ujemne jony (CN -, PO -, PO 2-, i PO 3- ) w mało znanym procesie. Zaproponowano dwa procesy wyjaśniające jonizację: proces w fazie gazowej (Kolb i Bischof, 1974; Kolb, 1977) i mechanizm jonizacji na powierzchni (Patterson, 1978: Olah, 1979). Utrzymywanie pracy detektora powyżej temperatury kolumny eliminuje kumulację upływającej fazy przez zmniejszenie wymogów związanych z obsługą detektora. Źródło ceramiczne zawiera rubid, cez i stront. Zastosowanie źródła ceramicznego zapewnia większą stabilność w podwyższonej temperaturze potrzebnej do procesu. W detektorach NPD stosowanych wcześniej, stosowano kulki z żelu krzemowego aby uniknąć utraty stałości katalizatora w wyższych temperaturach. Konieczność wymiany źródła została uproszczona poprzez wprowadzenie modelu samonastawnego (samosynchronizującego się). Dysza kwarcowa zapewnia spokojny przepływ związków z kolumny kapilarnej do obszaru jonizacyjnego, który może być umiejscowiony w pobliżu końca dyszy tak jak w detektorze płomieniowo-jonizacyjnym. 3

4 Selektywność: związki zawierające azot i fosfor Czułość: 1 10 pg Zakres liniowy: Gazy: do spalań wodór i powietrze; make-up hel Temperatura: C Widok na wylot dyszy detektora NPD 4

5 Schemat detektora NPD dostępnego w handlu 5

6 Krzywe odpowiedzi detektora dla malationu przy zmianie natężenia przepływu wodoru i powietrza. Wpływ natężenia przepływu wodoru na czułość NPD. Wpływ natężenia przepływu powietrza na czułość NPD Detektor NPD posiada operacyjny mod desensytyzacyjny, w którym energia do źródła może zostać zmniejszona podczas elucji rozpuszczalników chlorowanych, które z kolei mogą reagować z katalizatorami i skracać ich czas życia. Opcja ta kontrolowana jest w czasie pracy detektora i można ją programować poprzez chromatograf gazowy. Detektor NPD został tak zbudowany aby współpracować z kolumną kapilarną. Wewnętrzna objętość detektora jest bardzo mała co umożliwia minimalne zużycie gazu i wszystkie przepływy gazu są łatwo monitorowane na wylocie. 6

7 Wskazówki praktyczne dotyczące pracy detektora NPD Dla każdej analizy należy określić optymalny przepływ gazu przez detektor, ponieważ nawet małe zmiany mogą mięć znaczący wpływ. Źródłem energii ogrzewającej wkładkę z metalem alkalicznym jest transformator toroidalny (pierścieniowy) umieszczony wewnątrz obudowy detektora NPD. Wtórna zwojnica transformatora toroidalnego jest połączona bezpośrednio z wkładką alkaliczną kolektora. Ogrzewający prąd elektryczny przechodzi bezpośrednio przez drucik platynowy, który wskazuje element aktywny w środku detektora. Ogrzewający prąd elektryczny przepływa bezpośrednio przez mały drut platynowy, który jest stosowany w celu właściwego umieszczenia wkładki z metalem alkalicznym wewnątrz detektora. Detektor NPD posiada wkładkę z metalem alkalicznym, który pracuje w bardzo czułym bilansie termicznym, zależnym od kilku różnych czynników. Wielkość odpowiedzi detektora jest funkcją temperatury wkładki alkalicznej i strefy aktywnej wokół niego. Z powodu zależności temperaturowych, wyjście detektora jest bardzo czułe na czynniki wpływające na temperaturę tego obszaru. Do ważnych parametrów i czynników na które one wpływają należą: Podwyższenie temperatury detektora zwiększa temperaturę wkładki z metalem alkalicznym i odpowiedź. 7

8 Zwiększenie energii elektrycznej doprowadzanej do wkładki alkalicznej powoduje wzrost zarówno jej temperatury jak i odpowiedzi. Wzrost natężenia przepływu wodoru zwiększa temperaturę wkładki z metalem aktywnym a także wielkość strefy aktywnej wokół niej; oba czynniki wpływają na wzrost odpowiedzi. Wzrost natężenia przepływu powietrza do detektora w warunkach normalnych nieznacznie obniża temperaturę wkładki oraz odpowiedź. (Zmiana temperatury poprzez zmianę natężenia przepływu powietrza jest istotnie mniejsza niż zmiana spowodowana przepływem wodoru). Natomiast zwiększenie natężenia przepływu powietrza także obniża czas przebywania danego związku w strefie aktywnej i zmniejsza odpowiedź. Zwiększenie natężenia przepływu gazu nieznacznie obniża temperaturę strefy aktywnej i obniża czas przebywania składników w tym obszarze, co zmniejsza odpowiedź. Zbyt wysokie natężenie przepływu strumienia wodoru może spowodować powstanie rzeczywistego płomienia wokół wkładki z metalem alkalicznym. Mogłoby to spowodować kilkakrotne jego przegrzanie i zniszczyć specyficzną odpowiedź. Natężenie przepływu powietrza, które jest zbyt niskie może zmniejszyć odpowiedź, uniemożliwiając uzyskanie warunków do prawidłowego działania wkładki alkalicznej (rozpuszczalniki niszczą wkładkę). Kondycjonowanie wkładki z metalem alkalicznym (kulki) Należy określić warunki pracy wkładki alkalicznej (kulki) detektora NPD przy instalowaniu nowej wkładki lub gdy detektor nie pracował przez dłuższy okres czasu. Kondycjonowanie pozwala na usunięcie wody, która mogła zostać zaabsorbowana przez wkładkę z wilgotnego powietrza. Jeżeli wkładka z metalem alkalicznym jest ogrzewana elektrycznie zbyt szybko, zewnętrzna powłoka rubidowa może popękać i zniszczyć elektrodę. Kondycjonowanie przeprowadza się w następujący sposób: 1. Nastawia się i włącza przepływu strumienia gazu nośnego i gazów do detektora. 2. Przełącza się regulator zasilania wkładki całkowicie w drugą stronę tak aby ustawiona wartość energii wynosiła Wyłącza się zasilanie detektora i wkładki z metalem alkalicznym. 8

9 4. Nastawia się temperaturę termostatu na 50 0 C. 5. Podnosi się temperaturę strefy izotermicznej detektora do C, podczas przepływu strumienia gazu nośnego do detektora i utrzymuje te warunki co najmniej przez 30 minut. Gdy detektor wystawiony był na działanie dużej wilgotności, stabilizacja powinna być przeprowadzona przez dłuższy okres czasu. Gdy wkładka zostanie osuszona, odpowiedź specyficznego detektora NPD powinna być uregulowana przez nastawienie energii elementu aktywnego. Po osuszeniu wkładki z metalem alkalicznym, należy ustawić odpowiednią wartość jej zasilania aby uzyskać oczekiwaną selektywność. Optymalizacja pracy detektora NPD W celu pełnego wykorzystanie możliwości pracy detektora NPD należy unikać zanieczyszczeń detektora i zachować jak najdłuższy czas życia wkładki z metalem alkalicznym (kulki). Uzyskać to można poprzez unikanie zanieczyszczeń gdyż nawet nieznaczne zanieczyszczenie może spowodować poważne problemy detektora NPD. Poniżej opisano najczęściej spotykane źródła zanieczyszczeń, których należy unikać: Kolumn i/lub waty szklanej traktowanej H 3 PO 4 Detergentów zawierających fosforany Kolumn krzemianowych z grupami cyjanowymi (takimi jak XE-60 i OV-225); Faz ciekłych zawierających azot Dezaktywowane fazy ciekłe stosowane do analizy związków o charakterze zasadowym Powietrza laboratoryjnego Zanieczyszczenie może wpłynąć na pracę detektora NPD w dwojaki sposób: Zanieczyszczenie dodatnie powodować może bardziej dodatnią równowagę, która w normalnych warunkach powoduje wzrost tła w porównaniu z układem wolnym od 9

10 zanieczyszczeń. Aby to zmniejszyć można zastosować niższą energię zasilania wkładki detektora. Ponieważ temperatura metalu alkalicznego jest wtedy niższa niż w warunkach normalnych, czułość detektora będzie także obniżona. Ujemne zanieczyszczenie osłabia reakcję, co wpływa na obniżenie czułości. Bardzo duże zanieczyszczenie może całkowicie zniwelować wszystkie sygnały pochodzące z detektora. Jeżeli taka sytuacja się zdarzy, wierzchołek piku zostanie spłaszczony w kierunku linii podstawowej. Zapobieganie dezaktywacji wkładki z metalem alkalicznym Czas życia wkładki może być skrócony przez tworzenie się powłoki z dwutlenku krzemu, utratę soli rubidowej i wilgoci. Aby zachować czas życia elementu aktywnego należy zastosować poniższe sugestie: Zapobiec pokrywaniu wkładki przez tlenek krzemu. Wkładka może być pokryta tlenkiem krzemu przez pozostałości reagentów do sililacji i/lub z upływu fazy z kolumny silikonowej. Przyczynia się to do obniżenia sprawności jonizacji i zmniejszenia czułości. Jeżeli sililacja jest konieczna należy usunąć nadmiar reagentu przed wprowadzeniem próbki. Kolumny silikonowe natomiast powinny być odpowiednio kondycjonowane przed pracą. Nie wolno przegrzać wkładki, ponieważ utrata rubidu jest spowodowana właśnie przegrzaniem elementu aktywnego, przede wszystkim gdy wkładka jest zasilana a przepływ gazu jest przerwany (szczególnie nośnego). Należy wyłączyć detektor lub zminimalizować energię zasilania wkładki do zera podczas wymiany kolumny i wymiany butli z gazem. Zasilanie wkładki w momencie gdy nie ma przepływu gazu może zniszczyć ją w ciągu paru minut. Należy stosować zasilanie najmniejszą możliwą energią pozwalającą uzyskać wystarczającą czułość i selektywność detektora dla poszczególnej analizy. Należy także obniżyć zasilanie gdy detektor nie będzie pracował w dłuższych przedziałach czasu (np. przez weekend). Jeżeli zastosowany jest dodatkowy kanał elektronicznej regulacji przepływu gazów detektora NPD, można przeprogramować przepływ wodoru na niższą wartość. Powoduje to ochłodzenie wkładki i przedłużenie jej czasu życia. 10

11 Eliminacja wilgotności. Wilgotność skraca czas życia elementu. Detektor, nawet gdy nie jest używany powinien być ogrzany (100 0 C do C). Elektroda kolektorowa (dotyczy elektrod niepracujących) zawsze gdy znajduje się przez dłuższy czas poza detektorem NPD powinna być przechowywana w eksykatorze. Zużytą starą wkładkę należy albo ponownie pokryć albo wymienić. Można zainwestować w zestaw do pokrywania, który regeneruje metal alkaliczny. Dobrze jest także posiadać zapasową elektrodę. Generalnie, selektywność i czułość na azot maleje wraz ze starzeniem się wkładki. Przy czym odpowiedzi na azot są bardziej osłabiane niż odpowiedzi na fosfor. Nie można usuwać uszczelnień pokrywających detektor NPD podczas montowania tak długo jak kolumna nie jest podłączona i nie pracuje detektor. Bez uszczelnienia, wkładka może zostać zanieczyszczona, co zmniejszy sprawność kolumny i prawdopodobnie zniszczy wkładkę. Zmiana przepływu strumienia gazu spowoduje zarówno zmianę linii podstawowej jak i czułości detektora z powodu zmian temperatury wkładki. Przyczynia się to do przesunięcia linii podstawowej w systemach z regulacją ciśnienia na wejściu (wlot kapilarny) podczas programowania temperatury kolumny. Wielkość zmiany odpowiedzi detektora jest proporcjonalna do stosunku przepływu przez kolumnę (czuła na temperaturę); oznacza to całkowite natężenie przepływ strumienia gazu przez kolumnę podzielony przez przepływ make-up. Należy dostosować zasilanie wkładki po każdej zmianie natężenia przepływu gazu nośnego. Gdy detektor włączony jest po raz pierwszy, jego czułość i poziom sygnału zmieniają się wolno przez kilka godzin. Dlatego dla operacji wymagających trwałych warunków, należy zostawić detektor włączony na noc i obniżyć temperaturę termostatu w celu uniknięcia zanieczyszczenia elementu aktywnego przez upływ fazy kolumny. Detektor NPD dostępny w handlu. 11

12 6.5. Detektor płomieniowo fotometryczny (FPD) Zasada działania: Związki spalane są w bogatym płomieniu wodór powietrze. Związki zawierające siarkę i fosfor wytwarzają indywidua emitujące światło (siarka przy 394 nm a fosfor przy 526 nm). Filtr monochromatyczny umożliwia przejście tylko jednej z fal o określonej długości. Kolumna fotopowielacza stosowana jest do pomiaru ilości światła i wytworzonego sygnału. Dla każdego oznaczanego pierwiastka stosowane są odmienne filtry. Selektywność: Związki zawierające siarkę / lub fosfor: > 10 5 dla S, 10 6 dla P (mieszanina dodekanotiolu i tributylofosforanu). Dostępne w wersji pojedynczej- lub podwójnej - długości fali. Czułość: pg (siarka); 1 10 pg (fosfor) Zakres dynamiczny: 1,000:1 gs/gc, 10,000:1 gp/gc (mieszanina dodekanotiolu i tributylofosforanu). Zakres liniowości: Nie - liniowy (siarka); (fosfor) Wykrywalność: <20 pg S/s, <0.9 pg P/s (mieszanina dodekanotiolu i tributylofosforanu. Gazy: spalanie wodór i powietrze; make-up - azot Temperatura: C Schemat budowy detektora płomieniowo fotometrycznego (FPD) 12

13 Krzywe względnych odpowiedzi dla siarki, fosforu i węgla FPD czuły jest na natężenie przepływ strumienia gazu przez detektor 13

14 Powyższe krzywe odpowiedzi zostały otrzymane po zadozowaniu dodekanetiolu przy różnych natężeniach przepływu strumienia wodoru. Doświadczenia powtórzono przy natężeniu przepływu powietrza 100 i 115 ml / min. Odpowiedź fosforu badano po dodaniu tributylofosforu przy różnych natężeniach przepływu strumienia wodoru. Eksperymenty powtórzono przy natężeniu przepływu powietrza 125 i 200 ml / min. Schemat budowy detektora FPD dostępnego w handlu 14

15 Pulsacyjny detektor płomieniowo fotometryczny (PFPD) Zalety detektora PFPD: Wyższa czułość od konwencjonalnego detektora FPD Trzykrotnie większa możliwość dostrojenia selektywności detektora PFPD niż w typowym detektorze FPD 15

16 Przetwarzanie sygnału cyfrowego pozwala na zbieranie i dalsze przetwarzanie widma emisji Możliwa jednoczesna detekcja S i P Zwiększona długoterminowa stabilność i zmniejszone koszty utrzymania w porównaniu do niektórych detektorów selektywnych S i F W przybliżeniu dziesięciokrotnie mniejsze zużycie gazów Nie powstawanie sadzy w wyniku zastosowania systemu samooczyszczania Uniknięcie gaszenia płomienia na przykład przez wodę lub rozpuszczalniki Możliwość wykrywania 28 wybranych pierwiastków Zasada działania detektora PFPD Zasada działania oparta jest przemieszczaniu się płomienia i jego utrzymywaniu w reaktywnej strefie (np. w strefie komory spalania). Rezultatem reakcji w płomieniu jest emisja światła przez niektóre indywidua cząsteczkowe o charakterystycznej emisji widma i czasie trwania emisji. Różnice w czasach trwania emisji produktów emitujących w połączeniu z możliwością przemieszczania i utrzymania płomienia umożliwiają selektywność detektora PFPD, i zmniejszenie powstałego szumu a w efekcie obniżenie wykrywalności. Zastosowanie przemieszczającego się płomienia umożliwia obniżenie natężenia przepływu strumienia gazu palnego (w przybliżeniu 1/10). Dodatkowo, zastosowanie elektronicznego systemu usuwania szumów umożliwia dalszą poprawę wykrywalności detektora. Wymagania dotyczące gazu: Gaz nośny: hel, azot, lub wodór, 80 psig; czystość 99.98% lub wyższa Powietrze: 60 psig; Powietrze zerowe (CGA czystość E) Wodór: 60 psig; % lub wyższa (czystość elektrolityczna) Wykrywalność: Siarka: < 1 pg S/s Fosfor: < 100 fg P/s Czułość: Stosunek sygnału do szumu dla siarki dla szybkości elucji 10 pgs/s: S/N > 300 (wielkość piku-do-poziomu szumu) 16

17 Selektywność (przy optymalnym poziomie detekcji) Siarka: >10 6 S/C Fosfor:>10 6 Liniowość wskazań: Siarka: Zależność kwadratowa. Liniowa dla rzędów wielkości stężeń co daje pięciokrotną odpowiedź Fosfor: Liniowość w zakresie pięciu rzędów wielkości Gaz nośny: Maksymalne natężenie przepływu (He, N 2 ): 5 ml/ min Większe natężenia przepływu (do 15 ml/min) przy H 2 jako gazie nośnym Ograniczenia dotyczące temperatury: Minimalna: 180 C Maksymalna: 420 C Wskazówki praktyczne dla użytkowników detektora FPD Jednym z potencjalnie ważnych problemów pojawiających się w FPD jest niepożądana absorpcja światła, która może wystąpić w płomieniu. Zjawisko takie może zajść w dwojaki sposób. Pierwszym jest obniżenie sygnału przez węglowodory (hydrocarbon quenching) w wyniku kolizji mających miejsce przy dużym stężeniu dwutlenku węgla w płomieniu w tym samym czasie co indywidua siarkowe. CO 2 może występować w płomieniu w stosunkowo dużym stężeniu gdy pik węglowodorów eluuje w tym samym czasie co związki siarki. Lepsze rozdzielenie chromatograficzne może być pomocne. Obniżenie sygnału może nastąpić przy wysokim stężeniu cząsteczek heteroatomów. W tym przypadku, absorpcja energii zderzeń, równoległe chemiczne reakcje, lub ponowna absorpcja fotonów przez cząstki nieaktywne mogłaby skutecznie zapobiegać docieraniu fotonów do fotopowielacza. Warunki płomienia są bardzo istotne do prawidłowej pracy. Ponieważ strefa detekcji znajduje się powyżej płomienia, przepływ gazu i średnica dyszy palnika muszą być właściwe aby zapewnić takie spalanie składników w płomieniu, które umożliwi emisję w strefie wykrywania. 17

18 Natężenia przepływy gazów są także ważne dla otrzymania optymalnej czułości i selektywności. Do najbardziej istotnych parametrów należą stosunek przepływu wodór/powietrze lub wodór/tlen, oraz całkowity przepływ gazu, ponieważ one wpływają na temperaturę płomienia. Temperatura FPD może mieć także znaczący wpływ na czułość. Dla związków termicznie nietrwałych lub bardzo niestałych, temperatura powinna być niższa (chociaż wciąż wynosząca przynajmniej 25 0 C powyżej końcowej temperatury termostatu). Dodatkowo, odpowiedź na siarkę maleje wraz ze wzrostem temperatury detektora, podczas gdy odpowiedź na fosfory rośnie wraz ze wzrostem temperatury detektora. Ponadto, kondensacja wody, szczególnie z próbkami zawierającymi rozpuszczalniki chlorowcoorganiczne, może powodować korozję w strefie detekcji lub osłabić przepuszczalność okna prowadzącego do fotopowielacza Detektor fotojonizacyjny (PID) Zasada działania: Eluaty z kolumny wpływają do komory detektora, gdzie są bombardowane fotonami o wysokiej energii emitowanymi przez lampę UV. Jonizowane są związki o potencjale jonizacyjnym nie przekraczającym energii fotonów. Powstające jony przyciągane są przez elektrodę, mierzone a następnie wytwarzany jest sygnał. Selektywność: Zależy od energii lampy. Detektor zazwyczaj stosowany jest dla związków aromatycznych i olefin (lampa 10 ev). Czułość: pg (związki aromatyczne); pg (olefiny) Zakres liniowy: Gazy: pomocniczy (make-up) takie same jak gaz nośny Wymagania dotyczące gazu: He (99.999%) dla PID Temperatura pracy: 200 C 0 18

19 Podstawowe zastosowania: USEPA USEPA USEPA 602 USEPA 8020 Związki aromatyczne Olefiny Zanieczyszczenia powietrza/higiena w przemyśle Woda pitna/ woda podziemna Środowiskowe Testowania produktów Ultraczysta woda Podziemne zbiorniki zasobnikowe Charakterystyka odpadów 19

20 Spektrometr mas (MS) Zasada działania: W detektorze panuje próżnia. Związki bombardowane są elektronami (EI) lub cząsteczkami gazu (CI) a następnie fragmentowane na jony o charakterystycznych ładunkach. Powstające jony są ogniskowane i przyspieszane w filtrze mas. Selektywność filtra mas umożliwia przejście wszystkich jonów o określonej masie do powielacza elektronowego. Wszystkie jony o specyficznej masie zostają wykryte. Następnie filtr masowy pozwala na przejście kolejnej masy wyróżniającej się od masy pozostałych jonów. Filtr mas stopniowo przeszukuje określony zakres mas kilka razy na sekundę. Za każdym razem liczona jest całkowita liczba jonów. Intensywność lub liczba jonów przy każdym przeszukiwaniu wykreślana jest w funkcji czasu na chromatogramie (zwanym chromatogramem całkowitego prądu jonowego - TIC). Dla każdego skanowania uzyskuje się widmo mas, które podaje różne masy jonów w funkcji ich intensywności lub liczby. Selektywność: Wszystkie związki dające fragmenty w wyselekcjonowanym zakresie mas. Można zastosować całkowity zakres mas (pełne przeszukanie skanowanie) lub tylko wybrane jony (SIM). Czułość: 1 10 ng (pełne przeszukanie); 1 10 pg (SIM) Zakres liniowy: Gazy: brak Temperatura C (linia transferowa); C (źródło) Jon Cząsteczkowy Pik Podstawowy M + Jon otrzymany w wyniku utraty elektronu z cząsteczki Najbardziej intensywny pik w MS, któremu przypisuje się intensywność 100% Symbol często nadawany jonowi cząsteczkowemu 20

21 Rodnik Dodatni Jon Fragmentacyjny Cząstki obdarzone ładunkami z nieparzystą liczbą elektronów Lżejsze jony formowane przez dekompozycję jonu cząsteczkowego Często są one odpowiednikami stabilnych karbokationów Diagram przedstawiający budowę magnetycznego separatora mas Diagram przedstawiający budowę kwadrupolowego spektrometru mas 21

22 Diagram przedstawiający zasadę pracy spektrometru czasu przelotu (Time of flight - TOF) Diagram przedstawiający budowę spektrometru mas z pułapką jonową 22

23 Diagram przedstawiający budowę spektrometru mas z transformacją Fourier a (FTMS) Przykład chromatogramu całkowitego prądu jonowego 23

24 24

25 GC / MS / MS 25

26 KWADRUPOL ETAP 1 Jony formowane są w źródle jonów, następnie są ogniskowane na odpowiednio nastrojonym kwadrupolu w celu umożliwienia pojedynczym wybranym jonom przejścia do drugiego etapu. KWADRUPOL ETAP 2 Pojedyncze wzbudzone jony (m/z) w etapie 1 przemieszczają się do etapu 2, gdzie występuje lekkie nadciśnienie przez dopływający argon. Mają tu miejsce zderzenia energetyczne w wyniku których wybrane jony są fragmentowane. Proces ten zwany jest dysocjacją wzbudzoną zderzeniami. KWADRUPOL ETAP 3 Nieprzereagowane wybrane jony i wszystkie produkty jonowe CID przechodzą do trzeciego etapu, w którym filtr mas podwójnie rozdziela jony. Widmo masowe rejestrowane jest przez powielacz elektronowy. PUŁAPKA JONOWA - ETAP 1 Jony są formowana w środku pułapki. Niechciane jony są usuwane dzięki falistemu kształtowi pokrywy. Wybrane jony są natomiast przechowywane w pułapce jonowej przez pole wyłapujące o częstotliwości radiowej (RF). PUŁAPKA JONOWA - ETAP 2 Druga pokrywa o kształcie fali przyczynia się do wzbudzenia jonów uwięzionych. To powoduje zderzenia energetyczne z helem gazem nośnym. Jony wybrane są fragmentowane a powstające produkty jonowe są złapane przez pole wychwytujące o częstotliwości radiowej (RF). PUŁAPKA JONOWA - ETAP 3 Pole o częstotliwości radiowej jest przeszukiwane w normalny sposób. Nieprzereagowane, wybrane jony i wszystkie produkty jonowe rejestrowane są przez powielacz elektronowy. Cały ten proces odbywa się w przeciągu sekund. 26

27 27