Das Massenspektrometer
Posted by toprak | Posted in Forschung & Wissenschaft | Posted on 13-02-2012
Schlagwörter: Massenspektrometer
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Das Massenspektrometer ist ein Arbeitsmittel für die zahlenmäßige und qualitative Analyse von Atomen, Ionen, Radikalen und Molekülen durch eine Ionisation mit anschließender Sortierung nach dem Verhältnis von Masse und Ladung. Üblicherweise besteht ein Massenspektrometer aus drei Grundelementen für die Ionen-Erzeugung, die Ionen-Aufsplittung und den Ionen-Nachweis, die stets in derselben Reihe angeordnet sind. Ansonsten sind in der Regel ein Einlasssystem für die Muster und ein System für die Erfassung und Bearbeitung von Daten verfügbar. Um die Mobilität der Ionen innerhalb des Massenspektrometers zu garantieren, befinden sich sämtliche Module in einem Vakuumsystem.
Die Ionisation der Probe kann durch die Einfuhr von elektrischer, kinetischer oder thermischer Energie erfolgen, die Auswahl der tauglichsten Vorgehensweise ist abhängig von Aggregatqualität und Beständigkeit der Probe. Ein gängiges Verfahren ist beispielsweise die Elektronenstoß-Ionisation, bei dem die gasförmige Probe mit beschleunigten Elektronen beschossen wird, die bei Zusammenstoß mit dem Versuchsmolekül ein Elektron herausschlagen und so ein geladenes Teilchen schaffen. Die Teilung der Ionen findet in einem Massenspektrometer mithilfe eines Massenanalysators statt, der andersartig aufgebaut sein und mit mehreren physikalischen Voraussetzungen arbeiten kann. Zum Beispiel lenkt ein Sektorfeld die Ionen in elektrischen und magnetischen Feldern ab, während sie in einem Flugzeitanalysator nach gewichtsabhängiger Flugzeit in einen feldfreien Raum gefiltert werden. Der Messfühler eines Massenspektrometers dient der Registration der Ionen und kann ein Sekundärelektronenvervielfacher, ein Fotomultiplier, ein Array- oder Faraday-Detektor sein.
In der Massenspektrometrie stellt das Bandbreite im Regelfall die Intensität der Ionenin Verbindung vom Masse-Ladungs-Verhältnis dar. Da die Peaks als Strich abgebildet werden, handelt es sich beim Massenspektrum um ein Histogramm. In der chemischen Analytik werden Massenspektrometer mehrfach zur Strukturklarstellung von Molekülen eingesetzt. Die bei der Ionisation vielmals aufkommenden Fragment-Ionen zeigen im Spektrum charakteristische Fragment-Ionen-Peaks und ermöglichen so Rückschlüsse auf die Struktur des Moleküls. Massenspektrometer können auch in anderen Bereichen verwendet werden, etwa für Isotopenuntersuchungen in der Archäologie oder Klimaforschung.
Um die Bearbeitung von komplexen Proben zu ermöglichen, können Massenspektrometer mit chromatografischen Trennverfahren verbunden werden. Üblich ist die Verbindung mit einem Gaschromatometer zu einer GC-MS.
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