Detekcja spektrometrii mas Schemat chromatografu gazowego MS Dozownik Detektor Kolumna kapilarna w metodach chromatografii System przetwarzania danych Butla z gazem nośnym Spektrometr mas Wlot próbki do źródła Źródło jonów System przetwarzania danych Analizator mas Pompa próżniowa Detektor jonowy Termostat 40 4000C
Pomiar wartości sygnałowej: Spektrometria mas O H3C C Całkowity prąd jonowy TIC C H3 N C C C N C H pomiar sygnału od wszystkich jonów docierających do dynody konwersyjnej. Stosowany jako uniwersalny sposób detekcji N N H O Spektrometr mas 1 ng analitu 194 Intensywność jonu Widmo masowe 67 109 Sygnał od jonu wtórnego przy warunku obecności jonu 55 82 42 136 94 40 Sygnał od wybranych jonów pierwotnych SIM, SIS Pomiar sygnału od jednego, wybranego jonu charakterystycznego dla oznaczanego związku zwykle jonu molekularnego M. Duża selektywność. 60 80 100 120 Masa jonu (amu) 140 165 160 180 200 pierwotnego (SIM) CID, SRM Jednoczesny pomiar sygnału od jonu wtórnego, powstałego z rozpadu kolizyjnego z atomem He jonu pierwotnego Bardzo duża selektywność sygnałowa! Zasada spektrometrii mas Pomiar wartości sygnałowej od jonów o masie m i ładunku z m/z
Rozdzielczość spektrometru mas M1/ M Aby rozdzielić sygnały od jonów o m/z = Jon 1: 1000,00 Jon 2: 1000,05 Rozdzielczość spektrometru musi być minimum: 1000,00/(1000,05 1000,00) = 20 000 Rozdzielczość spektrometru mas M/ M Ze względu na selektywność pomiaru m/z spektrometry mas można podzielić na niskorozdzielcze (LRMS) 1 j.m.a oraz wysokorozdzielcze (HRMS) 0,0001 j.m.a Innym rozwiązaniem jest zastosowanie spektrometrii mas z wielostopniową fragmentacją cząsteczki MS/MSn
Wzgledne wzmocnienia (abundancje) dla jonów izotopowych związków bromoorganicznych Metody jonizacji: 1. Elektronami termicznymi Electron Ionisation EI 2. Chemiczna Chemical Ionisation CI 3. Chemiczna ujemna Negative Chemical Ionisation NCI 4. Jonizacja polem Field Ionisation FI 5. Desorpcja polem Field desorption FDI 6. Elektrohydrodynamiczna EHI 7. Termospray TSP 8. Elektrospray ESP Wzgledne wzmocnienia (abundancje) dla jonów izotopowych związków chloroorganicznych 9. Jonosprej ISP Wzgledne wzmocnienia (abundancje) dla jonów izotopowych związków krzemoorganicznych AP atmospheric pressure
Metody jonizacji: 1. Bombardowanie szybkimi atomami Fast Atom Bombardment FAB 2. Laserowa desorpcja z matrycy - MALDI 3. Wielofotonowa Multi Photon Ionisation MPI, Resonance Enhanced Multi-photon Ionization REMPI 4. Jonizacja jonów wtórnych SIMS, CID, SRM MASS SPECTROMETER GLOSSARY SIM-Single Ion Monitoring SRM- Single Reaction Monitoring MS- Mass Spectrometry TOF- Time Of Flight ESI- Electro Spray Ionization MALDI- Matrix Assisted Laser Desorption Ionization APCI- Atmospheric Pressure Chemical Ionization NICI- Negative Ion Chemical Ionization ECD- Electron Capture Detection ICP- Inductively Coupled Plasma Źródło jonu typu EI (Electron Impact) Pompy turbomolekularne ~70 Volt Łożyska magnetyczne Kolektor elektronów Jony dodatnie Z kolumny Cząsteczki obojętne Pole elektryczne e- Filament Jonizacja elektronami typu EI (zwykle 70 ev) e_ eelektrony Soczewka zbierająca jony do analizatora
Zakres stosowalności energii elektronów w jonizacji elektronowej EI Fragmentacja mas w spektrometrii mas EI CI Jonizacja chemiczna (dodatnia) Mechanizmy fragmentacji (EI 70 ev)
Jony pseudomolekularne w jonizacji chemicznej CI Porównanie widm m/z dla metylo-tolclofosu w jonizacji chemicznej dodatniej CI oraz EI
Gas chromatographic electron capture negative ionization mass spectrometry (GC/ECNI/MS) for the determination of PBDEs Electron Capture Negative Ionization (ECNI) Detektor mas umożliwia powstanie sygnału elektrycznego dzięki wybiciu przez jon elektronów i ich przyspieszeniu w polu elektrycznym z narastającą wartością różnicy potencjału. Jony trafiają na precyzyjnie ustawioną płytkę z szeregiem około 1000 fotopowielaczy CEM (Kanałowy powielacz elektronowy Channel Electron Muliplier) z której wybijają elektron. Covaci A. et al., Journal of Chromatography A, 1153 (2007) 145 171 GC/ECNI-MS-SIM chromatogram (m/z 79) of purified fish extract
EI FI Wpływ metody jonizacji na wartość sygnałową w zależności od liczby atomów chloru w cząsteczce FDI Zasada działania dyskryminatora cząsteczek (interfejs) typu PB Jonizacja w metodach HPLC MS typu jonosprej ISI
Sektor kwadrupolowy detektora LRMS Jon rezonansowy Jon nie rezonansowy _ Detektor _ Źródło jonu Jonizacja w metodach HPLC MS typu termosprej TSP Jonizacja w metodach MS i HPLC MS desorpcja laserowa MALDI Często w układzie TOF MS Zasilanie DC/AC
Spektrometria mas z wtórną fragmentacją 284 100 Cl Cl ja liz Ko 50 Cl He 47 83 0 20 40 60 80 (ma inlib ) Benzene, hexa chloro- Q1 Q2 He Q3 Detektor 95 100 Wolfgang Paul was a German physicist, who co-developed the non-magnetic quadrupole mass filter which laid the foundation for what we now call an ion trap. He shared onehalf of the Nobel Prize in Physics in 1989 for this work with Hans Georg Dehmelt. 130 120 214 177 118 165 140 160 188 180 200 220 240 260 280 Obraz pasm fragmentacyjnych heksachlorobenzenu TIC dla EI = 70 ev Konstrukcja pułapki jonowej (Ion Trap) ITD 249 Cl 71 Q0 Cl 107 35 Źródło jonów Cl 142 300
Dobranie optymalnej wartości napięcia przyspieszającego (kolizyjnego) Schemat pułapki jonowej MS/MS 160000 140000 m/z = 322 120000 Powstawanie pierwotnych jonów fragmentacyjnych 100000 Jon pierwotny 80000 Jon wtórny 60000 m/z = 259 40000 20000 5 4,6 4,2 3,8 3 3,4 2,6 2,2 1,8 1 1,4 0 0,6 Wybicie jonów o określonej masie w zależności od potencjału elektrody 0,2 Chromatograf gazowy Schemat działania spektrometru mas z analizatorem czasu przelotu jonu TOF Time-Of-Flight
Schemat działania spektrometru czasu przelotu TOF Schemat działania spektrometru mas czasu przelotu TOF z jonizacją typu elektrosprej w zastosowaniu do HPLC Sektor magnetyczny spektrometru HRMS Tor jonu rejestrowanego Tor jonu nie rejestrowanego (jon za lekki) S Detektor Źródło jonu N Spektrometr mas z fourierowską transformacją elektomagnes Tor jonu nie rejestrowanego (jon zbyt ciężki)
R T: 44.51-50.33 10 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 44.96 45.18 RT: 46.34 RT : 46.11 AA: 8 985 AA: 9 893 SN : 12 SN : 12 45.92 H xcd F 47.18 R T: 47.47 AA: 5522 SN : 7 46.60 47.89 48.15 48.65 49.11 R T: 46.3 1 R T: 46.08 AA: 366163 AA: 34 9133 S N: 292 S N: 307 R T: 49.12 AA: 2837 73 SN : 161 R T: 47.48 AA: 230 287 SN: 97 45.0 45.5 4 6.0 46.5 47.0 4 7.5 48.0 48.5 4 9.0 49.5 50.0 Tim e (m in) 49.51 NL : 1.73E3 m /z= 31 0.5-311.5 F: c S RM m s2 374.0 0@3.10 [ 308.0 0-374.00] MS Ge nesis 751 DB5 NL : 5.57E4 m /z= 32 1.5-322.5 F: c S RM m s2 386.0 0@3.10 [ 319.0 0-386.00] MS Ge nesis 751 DB5 Chromatogram GC-MS/MS H 6 CDFs w mięsie łososia R elative Abundance 44.77 45.54 46.84 49.62 PIWet Puławy