مبانی طیف سنجی جرمی

 شما می توانید مطالب علمی و کاربردی خود را در زمینه آنالیز مواد از طریق آنالیوم به اشتراک بگذارید

مطالب ارسالی بر اساس درخواست شما در بخش علمی آموزشی یا دانلودهای تخصصی قرار داده می شود. جهت کسب اطلاعات با ما تماس بگیرید

   طیف سنجی جرمی (Mass Spectrometry) ابزار بسیار قوی برای آنالیزهای کمی و کیفی هستند. این روش ها برای تعیین وزن دقیق مولکولی، شناسایی ترکیبات و تعیین ساختار مولکول های آلی و معدنی موجود در نمونه، تعیین درصد ایزوتوپ ها و اندازه گیری غلظت عناصر در نمونه ها به کار می رود.

مبانی طیف سنجی جرمی-آنالیوم

اساس روش های طیف سنجی جرمی

    اساس این روش ها اندازه گیری نسبت جرم به بار (m/z) ذرات بارداری ست که تحت تاثیر میدان های الکتریکی و مغناطیسی حرکت می کنند. این روش برای تمامی ترکیبات، اتم و مولکول، که قابلیت تبدیل شدن به یون را داشته باشد، کاربرد دارد. تقریبا همه عناصر جدول تناوبی با این روش قابل شناسایی و اندازه گیری هستند. طیف سنجی جرمی اتمی (Atomic mass spectrometry)، که برای آنالیز اتم ها به کار می رود، نسبت به روش های طیف سنجی اتمی نوری حد تشخیص تا سه برابر بهتر، طیف ساده و قابل تفسیر و قابلیت اندازه گیری نسبت های ایزوتوپی عناصر را دارا هستند.

   کارایی روش های طیف سنجی جرمی به غلظت نمونه، نوع ماتریس، خلوص حلال های آلی، خلوص گازهای مصرفی و نوع آنالیت وابسته است.  عیب عمده این روش ها قیمت گران، آنها نسبت به روش های آنالیزی دیگر، است.

با پیشرفت تکنولوژی در دو دهه اخیر برای ساخت و توسعه قسمت های مختلف، طیف سنج های جرمی کاربرد گسترده ای در آنالیز پروتیئن ها، پپتیدها، DNA، داروها و بسیاری از مواد بیولوژیک دیگر پیدا کرده اند.

دستگاهوری طیف سنج جرمی

   یک طیف سنج جرمی دستگاهی ست که می تواند یون تولید کند و آنها را بر اساس m/z از هم جدا کند. به طور عمده طیف سنج های جرمی، اعم از طیف سنج های جرمی اتمی و مولکولی، از سه جزء اصلی تشکیل شده اند. اما دقت شود که در طیف سنج های جرمی اتمی منابع یونش کاملا متفاوت از نوع مولکولی ست. شمای کلی یک طیف سنج جرمی در شکل 1 نشان داده شده است.

شمای کلی یک طیف سنج جرمی
شکل 1. شمای کلی یک طیف سنج جرمی

 

سه قسمت اصلی طیف سنج های جرمی عبارتند از:

1- منبع یونی (Ion source): برای یونیزه کردن نمونه که معمولا با کندن الکترون و تولید کاتیون همراه است.

2-  تجزیه گر جرمی (Mass analyzer): برای جداسازی یون ها بر اساس نسبت جرم به بار

3- آشکارساز (Detector): برای اندازه گیری و شناسایی یون های جداسازی شده

قسمت ورود نمونه (sample inlet) نیز می تواند به عنوان یک بخش مهم از طیف سنج های جرمی در نظر گرفته شود ولی معمولا با قسمت منبع یونش ترکیب می شود.

  صرف نظر از پیکربندی انواع طیف سنج های جرمی، فرایند مشابهی شامل ورود نمونه به دستگاه، تبدیل نمونه به یون، سوق دادن یون ها تولید شده تحت تاثیر یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی به سمت تجزیه گر جرمی، جداسازی یون ها در تجزیه گر جرمی، تبدیل انرژی یون ها به سیگنال الکتریکی در آشکارساز و شناسایی آنها صورت می گیرد. در جدول 1 انواع رایج منبع یونش، تجزیه گر جرمی و آشکارسازهای مورد استفاده در طیف سنج های جرمی فهرست شده است. چون یون ها بسیار واکنش پذیر بوده و طول عمر کمی دارند، تولید و جداسازی آنها باید در خلاء صورت بگیرد (فشاری در حدود torrه8-10-5-10). هر کدام از سه قسمت اصلی طیف سنج های جرمی با شیوه های متفاوتی ممکن است انجام شوند و بر این اساس روش ها و نامگذاری متفاوتی خواهند داشت.

ورود نمونه

ورود نمونه (sample inlet) یکی از چالش های اولیه در طیف سنج های جرمی بود. برای انجام آنالیز جرمی فشار اتمسفری (760 torr) اولیه نمونه، باید به فشار دستگاه (فشاری در حدود torrه8-10-5-10) کاهش یابد. روش ورود نمونه به منبع یونش مورد نظر، نوع و پیچیدگی نمونه ها بستگی دارد. دو روش برای ورود نمونه به منبع یونش وجود دارد.

درج مستقیم 

  در روش درج مستقیم (Direct insertion) که با استفاده از یک پروب (probe) صورت می گیرد. نمونه روی یک پروب قرار داده شده و سپس از طریق یک چفت خلاء (vacuum interlock) به منطقه یونیزاسیون طیف سنج جرمی فرستاده می شود. سپس مراحل واجذبی و یونش نمونه از سطح پروب در منطقه یونش انجام می شود.

تزریق مستقیم

    روش دیگر، تزریق مستقیم (Direct infusion) است که در آن از یک لوله مویی یا ستون مویی جهت وارد کردن نمونه ها به صورت گاز یا محلول استفاده می شود. این روش تزریق،  برای وارد کردن مستقیم مقادیر کم نمونه به طیف سنج جرمی، بدون به خطر انداختن خلاء بسیار کارا و مفید است. تکنیک های کروماتوگرافی گازی و مایع با ستون های مویی معمولا با روش تزریق مستقیم با طیف سنج جرمی ترکیب می شوند.

جدول 1- انواع متداول منبع یونش، تجزیه گر جرمی و آشکارسازهای مورد استفاده در طیف سنجی جرمی انواع متداول منبع یونش، تجزیه گر جرمی و آشکارسازهای طیف سنجی جرمی-آنالیوم

منابع و مراجع روش های طیف سنجی جرمی

وب سایت های مفید  روش های طیف سنجی جرمی

انجمن طیف سنجی جرمی آمریکا

http://www.asms.org

https://masspec.scripps.edu

http://www.massspecpro.com/

http://mass-spec.lsu.edu/msterms/index.php/Main_Page

http://www.spectroscopynow.com/ms

                                                                                                                                                            http://www.ionsource.com

http://mass-spec.lsu.edu/msterms/index.php/Main_Page

ژورنال های تخصصی روش های طیف سنجی جرمی

Clinical Mass Spectrometry

European Journal of Mass Spectrometry

International Journal of Mass Spectrometry

Journal of Mass Spectrometry

Journal of the American Society for Mass Spectrometry

Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan

Mass Spectrometry Reviews

Nature Mass Spectrometry

Rapid Communications in Mass Spectrometry

Journal of Analytical Atomic Spectrometry

کتاب های تخصصی روش های طیف سنجی جرمی

.Mass Spectrometry: Principles and Applications, Edmond de Hoffmann, Vincent Stroobant, 3rd Edition, 2007, Wily

.Mass Spectrometry: A Textbook, Jurgen H Gross, 3rd edition, 2017, springer

.Mass Spectrometry for the Novice, John Greaves, John Roboz, 2017,  CRC Press

.Introduction to Mass Spectrometry: Instrumentation, Applications and Strategies for Data Interpretation,  J Throck Watson, O David Sparkman, 3rd Edition, 2007, Wily

مقالات مرتبط

2 Comments

Avarage Rating:
  • 0 / 10
  • جاوید , دی 20, 1398 @ 7:52 ب.ظ

    دمتون گرم

    • analium , دی 20, 1398 @ 10:05 ب.ظ

      ممنون دوست عزیز. خوشحالیم که مفید بوده.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *