Масс-спектрометрия Масс-спектрометрия Сама внутренняя форма термина

Масс-спектрометрия

Масс-спектрометрия Сама внутренняя форма термина ( «спектрометрия» ) уже свидетельствует о том, что масс-спектрометрия (МС) принципиально отличается от других спектроскопических методов. l В МС не происходит взаимодействия между электромагнитным излучением и веществом, а это значит, что нет и поглощения излучения молекулами. l

Масс-спектрометрия Напротив, в масс-спектрометре разделение молекул характеризуемых соединений осуществляется в зависимости от их молекулярных масс. l В процессе разделения в спектрометре молекулы пробы часто разделяются на большое количество осколочных ионов — так называемых фрагментов, — которые также регистрируются в масс-спектрах l

Масс-спектрометрия Из спектра можно установить, насколько характеристичны процессы образования тех или иных фрагментов молекул. l Вид (англ. pattern) такой линии характерен для определенного вида молекул, что используется для идентификации соединений на основании сравнения со спектрами известных соединений из библиотеки спектров. l С помощью МС также устанавливают структуру соединения l

Масс-спектрометрия l l l Большинство анализируемых образцов представляют собой смеси. Даже при использовании эффективных способов пробо подготовки для выделения интересующих нас соединений анализировать все же приходится смесь. Значение газовой и жидкостной хроматографии объясняется их способностью разделять компоненты смеси. Сочетание же газовой или жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией дает нам метод, с помощью которого все компоненты сложной 300 -компонентной смеси можно разделить и идентифицировать, даже если их содержание в пробе составляет 10 -12 г. Даже несмотря на такие впечатляющие возможности, физические принципы обоих методов достаточно просты

Масс-спектрометрия Газовая хроматография является одним из методов хроматографического разделения. Все виды хроматографии основаны на распределении соединения между двумя разными фазами – подвижной и неподвижной. l Компоненты смеси разделяются между двумя фазами поразному, в зависимости от их относительной растворимости в каждой фазе в распределительной хроматографии. l По мере движения смеси вместе с подвижной фазой над закрепленным слоем неподвижной фазы компоненты смеси задерживаются последней в различной степени, поскольку растворимость их в этой фазе различна, и продвигаются по колонке медленнее, чем инертная подвижная фаза, и таким образом разделяются. l

Масс-спектрометрия Компонентам с большей растворимостью требуется большее время для выхода из слоя жидкой фазы, чем компонентам с меньшей растворимостью l В газовой хроматографии подвижной фазой является инертный газ (газ-носитель) – обычно это гелий или азот (для ХМС используется практически только гелий), а неподвижной – высокомолекулярная жидкость, нанесенная на поверхность длинной капиллярной трубки либо на поверхность тонко измельченных частиц адсорбента l

Масс-спектрометрия Чем дольше продолжается процесс разделения компонентов, тем большая степень разделения достигается, и так продолжается до тех пор, пока все компоненты один за другим не выйдут из слоя неподвижной фазы в детектор. l Прибор для анализа смесей в виде газа или пара называется газовым хроматографом, а метод анализа — газовой хроматографией l

Масс-спектрометрия l Все хроматографы имеют четыре основных части: устройство ввода пробы, хроматографическая колонка, детектор, регистратор. Принципиальная схема газового хроматографа приведена на слайде.

Масс-спектрометрия l Для того чтобы проследить за процессом разделения, надо точно измерить время прохождения данного компонента смеси через колонку, то есть время выхода из колонки (время удерживания). Этой цели служит детектор - устройство, способное давать сигнал при изменении какого-либо физического свойства компонентов, выходящих из колонки.

Масс-спектрометрия представляет собой совершенно иной метод. l Если компоненты, разделенные с помощью газовой хроматографии или полученные в чистом виде какимлибо другим методом, введены в область высокого вакуума, где молекулы могут свободно перемещаться в вакуумированном пространстве, они могут быть ионизированы тем или иным способом. l При разделении ионов в соответствии с их массами получается определенная диаграмма распределения числа ионов, соответствующих каждой массе. l l Эта диаграмма – масс-спектр – является таким же уникальным признаком вещества, как и отпечатки пальцев для человека.

Масс-спектрометрия Таким образом, масс-спектрометрию можно рассматривать как совокупность двух отдельных процессов: ионизации и разделения ионов по массам и регистрации образующихся ионов. l Масс-спектрометрия в широком смысле — это наука получения и интерпретации масс-спектров, которые в свою очередь получаются при помощи масс-спектрометров. l Масс-спектрометр — это вакуумный прибор, использующий физические законы движения заряженных частиц в магнитных и электрических полях, и необходимый для получения масс-спектра l

Масс-спектрометрия 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 молекулами или атомами, а массспектрометрия непосредственно детектирует сами частицы вещества. l Начало масс-спектрометрии было положено работами физиков в 1908 г. l К 1918 г. развитие метода достигло такой степени, что с его помощью было продемонстрировано существование у неона двух изотопов с массами 20 и 22. l

Масс-спектрометрия Эта информация привела к пересмотру концепций химических атомных масс и явилась предвестником атомной эры. l К 1942 г. масс-спектрометры выпускались серийно для проведения анализа газовых смесей с большой скоростью и точностью. В настоящее время масс-спектрометрия относится к одной из главных дисциплин во всех аспектах научных исследований l

Масс-спектрометрия Разделяющая способность хроматографии и идентификационная – масс-спектрометрии прямом сочетании этих двух методов дают невероятные возможности для идентификации всех компонентов сложных смесей. l Эти смеси могут быть результатом любого вида деятельности: объекты окружающей среды, образцы пищи, биологических тканей, промышленных отходов, объекты криминалистических и медицинских исследований. l

Масс-спектрометрия Хромато-масс-спектрометры позволяют обнаружить в окружающей среде множество токсичных химических веществ и выявить их происхождение, связанное с деятельностью современной промышленности. l В области медицины метод ХМС позволил обнаружить и лучше понять многие болезни и нарушения метаболизма человека. l

Масс-спектрометрия является физикохимическим методом анализа, заключающимся в переводе молекул образца в ионизированную форму с последующим разделением и регистрацией образующихся при этом положительных или отрицательных ионов. l Более широко изучены положительные ионы, поскольку они легче получаются и дают гораздо больше информации, чем отрицательные. l

Масс-спектрометрия Таким образом, масс-спектрометрию можно рассматривать как совокупность двух отдельных процессов: ионизация и разделение ионов. l При ионизации молекулы в вакууме образуются группы характеристических ионов, имеющих различные массы. l Детектор регистрирует зависимость интенсивности ионного тока от массы. l Система обработки данных выдает на экране характеристический масс-спектр. l

Масс-спектрометрия l l Масс-спектр – характеристический набор линий с определенными интенсивностями ионов для данных масс, используемый для идентификации молекул. Масс-спектр позволяет делать выводы о молекулярной массе соединения, его составе и структуре. В масс-спектре масса самого тяжелого иона равна молекулярной массе анализируемого соединения. Масс-спектр принято представлять в виде графика.

Масс-спектрометрия По оси абсцисс откладывается величина отношения массы иона к его заряду, по оси ординат – интенсивность ионов (относительное количество ионов данного вида). l Интенсивность принято выражать в процентах к полному ионному току (суммарной интенсивности всех ионов в спектре) либо к интенсивности максимального иона в данном спектре. l В качестве единицы размерности массы в массспектрометрии используются углеродные единицы (у. е. ), атомные единицы массы (а. е. м. ), дальтоны (Да). l

Масс-спектрометрия l Принципиальная схема устройства масс-спектрометра включает в себя инжектор (дозатор) проб, ионизатор, анализатор масс и детектор ионов Образец → Дозатор (инжектор) проб → Ионизатор проб → Анализатор масс → Детектор ионов Сначала проба впрыскивается в ионизатор, где молекулы образца ионизируются. l Затем ионы образца анализируются и регистрируются. Чтобы предотвратить столкновение с молекулами газа, ионизатор, анализатор масс и детектор ионов обычно работают в вакууме. l

Масс-спектрометрия l Чтобы ионы и фрагменты молекулы при прохождении от анализатора к детектору не сталкивались с молекулами воздуха (N 2, О 2 и СО 2), во всём оборудовании необходимо создать высокий вакуум (р = 10 -9 мбар). В противном случае возможно торможение анализируемых ионов и искажение вида масс-спектров.

Масс-спектрометрия Способность масс-спектрометра разделять ионы описывается величиной R, которая называется разрешающей способностью (или разрешением), она определяется как: l R= Где, m- масса иона, a ∆m — разность масс между двумя различимыми пиками. Область значений R обычно находится в интервале между 100 и 500 000. l

Масс-спектрометрия l l l До проведения масс-спектрометрического анализа молекул пробы их необходимо перевести в газообразное состояние (испарить) и ионизировать. Затем ионы ускоряются под действием приложенного электрического поля с ускоряющим потенциалом U в спектрометре. При этом происходит разделение осколков молекулы в зависимости от их масс. Чтобы разделение и ускорение молекул пробы было возможно, они должны обладать зарядом. Примечание Положительные ионы (катионы) перемещаются к отрицательному полюсу, а отрицательные (анионы) — к положительному.

Масс-спектрометрия l Кинетическая энергия (энергия движения) частиц и их скорость v зависят от их заряда z и напряжения U приложенного электрического поля. l Заряженные частицы ускоряются под действием приложенного электрического поля в масс-спектрометре. l При равных величинах кинетической энергии скорости заряженных частиц всё равно отличаются вследствие расхождения их масс. l При прохождении через масс-анализатор, в котором создано однородное магнитное поле с напряженностью магнитного поля В, частицы отклоняются по различным траекториям, радиусы которых можно рассчитать. l Значение радиуса r траектории движения ионов зависит от их массы т, а также заряда z.

Масс-спектрометрия l Уравнение (3. 49), которое является основным уравнением масс-спектрометрии, отображает зависимость между отношением массы молекулы т к ее заряду z и величинами радиуса траектории движения r в магнитном поле, напряженностью В и ускоряющим потенциалом U. где А т — масса частицы, а. е. м. (Да); z — зарядовое число частицы, с; г — радиус отклонения в магнитном поле, м; В — напряженность магнитного поля, Тл; U — ускоряющий потенциал, В.

Масс-спектрометрия Отношение т I z в масс-спектроскопии часто называют массовым числом. l Ионы с различными отношениями т I z двигаются по различным траекториям, за счет чего осуществляется их разделение. l В большинстве случаев ионы имеют заряды, равные единице (z = 1), поэтому из соотношения mlz, как правило, можно непосредственно рассчитать массу т фрагмента. l По окрашенным черным местам фотопленки, установленной на выходе анализатора, можно определить соотношение т I z для фрагментов прошедших через анализатор молекул (или молекулы). l

Масс-спектрометрия l Ввод пробы Чтобы не нарушать условий высокого вакуума в массспектрометре при вводе проб, были разработаны специальные системы. l Так, газообразные пробы вводятся с помощью шприца через силиконовые уплотнители непосредственно в специальную камеру, в которой создан вакуум. Через маленькое отверстие (англ. leak) молекулы образцов диффундируют в спектрометр. l Твердые пробы помещают в маленькие тигли (чаще всего изготовленные из алюминия) и вводят в камеру через специальное отверстие. При нагревании тигля проба испаряется и таким образом попадает в спектрометр. l Чтобы не перегружать анализатор слишком большим количеством проб, для анализа необходимо использовать лишь небольшое количество образцов (менее 1 мг). l

Масс-спектрометрия l Ионизация Поскольку молекулы электронейтральны, а воздействовать на них для их сортировки можно лишь с помощью магнитных или электрических полей, молекулы должны быть предварительно превращены в заряженные частицы, или ионы. Источник ионов является одним из основных компонентов масс-спектрометра, определяющим в значительной мере его свойства. l Ионизацию соединений в масс-спектрометрии осуществляют различными методами. Достаточно часто устройства для ввода проб и ионизационые камеры совмещают. l Вид масс-спектров, конечно же, зависит от ионизации. Таким образом, спектры одного и того же вещества отличаются, если для получения спектра применялись различные способы ионизации. l

Масс-спектрометрия На сегодняшний день существует несколько десятков способов превращения молекул в ионы, многие из них конструктивно оформлены с целью ионизации веществ в твердом, жидком или газообразном состоянии, более или менее одинаковой ионизации всех компонентов смеси, получения положительных или отрицательных ионов. l Часть из них используется очень активно, часть – только в единичных экспериментах. l Популярность метода может достигать максимума в какой-то момент времени, а затем с появлением новых, более эффективных, сходить на нет. l Разнообразие способов ионизации является одной из сильных сторон масс-спектрометрии и позволяет менять вид воздействия на молекулы в зависимости от их природы и от поставленных задач. l

Масс-спектрометрия От источника ионов в большей степени зависят такие характеристики массспектрометра, как чувствительность и селективность. l Чувствительность определяется эффективностью ионизации, т. е. относительным количеством образующихся ионов из молекул, поступивших в источник. l Селективность зависит от используемого способа ионизации, при котором эффективность ионизации одних молекул может быть намного больше, чем других. l

Масс-спектрометрия Один из первых способов ионизации, наиболее распространенный до сих пор и занимающий особое положение, - ионизация электронным ударом (ЭУ). Исторически это первый метод ионизации органических соединений l Название метода несколько не соответствует действительности. l Реального удара электронов по молекуле не происходит. Электрон, пролетая вблизи молекулы, возбуждает ее электронную оболочку. Собственные электроны молекулы перемещаются на более высокие орбитали и могут покинуть молекулу. l В связи с этим термин «электронный удар» в последнее время заменяется на термин «электронная ионизация» . l

Масс-спектрометрия Источник ионов, работающий по принципу ЭУ, обычно имеет камеру ионизации, в которую вводится поток паров анализируемого вещества. l Перпендикулярно этому потоку камеру пересекает пучок электронов, излучаемых нагретым катодом и формируемых в узкий пучок системой щелей и электродов (а иногда и просто магнитным полем) и ускоряется до заданной энергии. l Электроны фокусируются вдоль продольной оси камеры и притягиваются к электроду с потенциалом 70 э. В. В итоге каждый электрон получает эту энергию – 70 э. В, достаточную для разрыва любой связи. l Этот пучок электронов бомбардирует молекулы анализируемого вещества в газовой фазе l

Масс-спектрометрия Если энергия электрона больше потенциала ионизации молекулы, то часть неупругих соударений приводит к образованию ионов в результате выбивания из молекулы одного электрона: М + е- М+ + 2 е-. l Надо сказать, что эффективность ионизации довольно низка. Фактически ионизируется примерно одна из десяти тысяч молекул образца; остальная часть неионизированных молекул анализируемого вещества откачивается из источника вакуумным насосом. l Этот факт, тем не менее, позволяет еще раз подчеркнуть высочайшую чувствительность масс-спектрометрии, когда для получения масс-спектра нужны нано- и пикограммовые количества вещества. l

Масс-спектрометрия Камера ионизации должна быть нагрета до 200 -250 С для того, чтобы предотвратить конденсацию молекул на ее стенках, что может привести к термическому разложению нестойких молекул (например, может произойти элиминирование воды из молекул спиртов). l Первоначально давление в камере ионизации должно быть очень низким – порядка 10 -8 мм рт. ст. l Когда исследуемое вещество попадает в ионизационную камеру в количестве, достаточном для повышения давления до 10 -5 мм рт. ст. , столкновения между молекулами и электронами приводят к серии реакций фрагментации. l Данное давление является важным условием для образования представительного и воспроизводимого масс-спектра. l

Масс-спектрометрия Процессы фрагментации преобладают при ИЭУ, носящей еще одно название — «жесткого» метода ионизации. Вследствие возможной фрагментации в масс-спектрах не всегда регистрируются сигналы молекулярных ионов. l С другой стороны, «жесткая» ИЭУ особенно полезна для идентификации соединений, так как сложные спектры, содержащие пики большого количества фрагментов, сугубо индивидуальны. l

Масс-спектрометрия Недостатки ионизации ЭУ: l если пик молекулярного иона отсутствует в масс-спектре, полученном при. энергии электронов 70 э. В, то его не будет и при меньших энергиях электронов. l 2) ионизируемые молекулы должны обязательно находиться в газовой фазе, поэтому анализ термически лабильных и труднолетучих веществ с помощью данного метода не всегда возможен; l 3) масс-спектры, получаемые при ионизации ЭУ, часто не позволяют различить изомерные соединения l

Масс-спектрометрия Стремление избавиться от ограничений ионизации ЭУ привело к появлению альтернативных методов ионизации. l Это в основном методы «мягкой» и селективной ионизации. l Одним из важнейших и наиболее часто применяемых является химическая ионизация (ХИ) (1966 год). l

Масс-спектрометрия Положительная химическая ионизация обычно осуществляется в результате ионно-молекулярных реакций между нейтральными молекулами анализируемых веществ и ионами газа-реагента (метан, изобутан, аммиак). l Ионы газа-реагента получают бомбардировкой его молекул электронами с энергией 200 -500 э. В при давлении в источнике ионов 10 – 100 Па, аналогично тому, как это происходит при ионизации ЭУ. l Однако если в условиях ЭУ образующиеся ионы не претерпевают столкновений с молекулами образца в связи с высоким вакуумом в источнике, в случае ХИ такие столкновения неизбежны. l

Масс-спектрометрия l В результате столкновения образующихся ионов с молекулами газа-реагента образуется плазма с преобладанием ионов-реагентов: СН+ 5 (44 %) до С 2 Н+ 5 (30 %) из метана, С 4 Н+ 9 из изобутана, NH+ 4 из аммиака.

Масс-спектрометрия l Эти ионы вступают затем в реакцию с молекулами ионизируемых веществ, протонируя их или образуя с ними ионы-аддукты: CН 5 + + М СН 4 + МН+ (потонированный ион) СН 3 + + М МСН 3+ (ион аддукт)

Масс-спектрометрия Реакции между ионами –реагентами и молекулами образца можно разделить на 4 типа: l 1. Протонирование М + ВН + МН+ + В 2. Перезарядка М + Х+ М+ + Х 3. Электрофильное присоединение М + Х+ МХ+ 4. Отрыв иона АВ + Х+ АХ + В+ l

Масс-спектрометрия Отрицательная химическая ионизация получила гораздо большее распространение, чем положительная при анализе объектов окружающей среды. l Существует четыре основных процесса образования ионов при отрицательной ХИ: l 1. Ионно молекулярные реакции с образованием ионов –аддуктов (нуклеофильное присоединение) М + ХМХ 2. Нуклеофильное замещение АВ + СВС + А 3. Резонансный захват электронов с образованием молекулярного иона М + е. М 4. Дисоциативный захват электрона с образованием осколочного иона и нейтральной частицы АВ + е. А- + В l

Масс-спектрометрия l Масс-спектры, получаемые при отрицательной ХИ, обычно более просты, чем при ионизации ЭУ, иногда они состоят только из молекулярного иона. l Отрицательная ХИ обладает высокой селективностью и чувствительностью для соединений с высокими значениями сродства к электрону

Масс-спектрометрия Пульсирующая химическая ионизация позволяет получать одновременно масс-спектры химической ионизации положительных и отрицательных ионов. Два вида спектров удачно дополняют друга. Важным моментом является природа газа-реагента, который должен работать в обоих режимах. Хорошим вариантом является смесь метана с NO, в которой роль ионовреагентов выполняют СН 5+ и ОН-. l Методы ХИ и ЭУ пригодны главным образом для анализа веществ, обладающих достаточной летучестью и стабильностью, чтобы их можно было перевести в газовую фазу без разрушения l

Масс-спектрометрия Лазерная десорбция (ЛД) заключается во взаимодействии лазерного пучка с веществами в твердой фазе, при этом в газовую фазу высвобождаются молекулярные, протонированные или кластерные ионы. l ЛД – метод «мягкой» ионизации. Внутренне возбуждение молекул очень мало – мала и степень фрагментации. l Данный метод неселективный и не зависит от длины волны. l В случае ЛД выход осколочных ионов резко возрастает с увеличением интенсивности облучения. Таким образом, изменяя плотность энергии пучка, падающего на поверхность, можно контролировать степень фрагментации l

Масс-спектрометрия l десорбционная химическая ионизация. l полевая ионизация l полевая десорбция l Масс-спектрометрия вторичных ионов l бомбардировкой быстрыми атомами

Разделение по массам (масс-сепарация) l Заряженные молекулы ускоряются под действием приложенного электрического поля в направлении масс-анализатора. Величины приложенных электрических потенциалов составляют U ~ 2000 -10 000 В, при этом положительные ионы ускоряются в направлении отрицательно заряженного катода. Затем ионы в масс-анализаторе разделяются в зависимости от отношений их масс к заряду (т I z), после чего попадают на детектор.

Принципы работы и типы спектрометров В соответствии с конструкцией анализатора масс существуют пять основных типов масс-спектрометров (МС): l 1. секторные магнитные и (или) электрические МС; l 2. квадрупольные МС; l 3. МС с ионной ловушкой; l 4. время-пролетные МС; l 5. МС с преобразованием Фурье.

Принципы работы и типы спектрометров l Время пролетные масс-спектрометры (ВП-МС) обычно менее дорогие, чем другие типы массспектрометров. По сравнению с квадрупольными МС и многими секторными МС они обладают тем преимуществом, что регистрируют массы всех ионов без сканирования, что способствует их высокой чувствительности. l Однако у ВП-МС меньшая разрешающая способность и меньший интервал регистрируемых масс, чем у масс-спектрометров с преобразованием Фурье (МС-ПФ).

Секторный масс-спектрометр Одиночный магнитный или электрический сектор масс-спектрометры с однокананьным (а) и многоканальным (б) дегектором

Секторный масс-спектрометр Ионы, покидающие источник ионов, ускоряются и проходят через сектор, в котором магнитное или электрическое поле прикладывается перпендикулярно к направлению их движения. l Поле изгибает траекторию полета ионов и принуждает ионы с различным отношением m/z разлетаться веером. l В сканирующем анализаторе масс (а) изменяют силу электрического или магнитного поля, при этом каждый раз регистрируется только одна масса. l В несканирующем анализаторе (б) все массы регистрируются одновременно (в определенном диапазоне масс) с помощью многоканального детектора. l

Квадрупольный масс-спектрометр

Квадрупольный масс-спектрометр. l Пучок ионов с помощью электрического поля разгоняется до высокой скорости и проходит сквозь квадрупольный анализатор масс, состоящий из четырех металлических стержней. l К этим стержням прилагается напряжение постоянного или переменного тока таким образом, что в каждый момент времени сквозь анализатор пролетают ионы только с одним соотношением массы к заряду — m/z. l Чтобы просканировать различные m/z, напряжение тока варьируют l

Масс- спектрометр с ионной ловушкой.

Масс- спектрометр с ионной ловушкой. l Анализатор масс с ловушкой ионов. l С помощью различных высокочастотных сигналов, которые прилагаются к кольцевому электроду и концевым заглушкам, все ионы улавливаются в полости и затем последовательно испускаются соответственно величине их отношений m/z.

Линейный времяпролетный массспектрометр

Линейный времяпролетный массспектрометр (ВП-МС) с лазерной десорбционной ионизацией на матрице (ЛДИМ). l Линейная конфигурация ВП МС представляет простейший вариант времяпролетной техники. Типичный диапазон масс лежит между 0 и 100 к. Да, и типичное разрешение масс R= m/ ∆m составляет 300— 200. l

Масс-спектрометрия с преобразованиями Фурье (МС-ПФ).

Масс-спектрометрия с преобразованиями Фурье (МС-ПФ).

Масс-спектрометрия с преобразованиями Фурье (МС-ПФ). l l l l Масс-спектрометрия с преобразованиями Фурье (МС-ПФ) основана на принципе ионно-циклотронного резонанса. Другое его название его наименование ион – циклотрон- резонансный масс- спектрометр В настоящее время этот метод является одним из наиболее популярных в масс-спектрометрии. а- ионы впрыскиваются (инжектируются)в ячейку анализатора. Магнитное поле вынуждает тепловые ионы вращаться по низким орбитам, радиус которых зависит от отношения массы ионов к их заряду m/ z ; б- прилагаемые высокочастотные импульсы резонансно передвигают ионы на более высокие орбиты; в- высокочастотный сигнал, порождаемый принудительным вращением ионов, измеряется и подвергается Фурье преобразованию. Знаменательной особенностью МС-ПФ является высокое разрешение R, которое обычно превышает 100 000.

Фрагментация ионов Существенное улучшение информационного содержания спектров достигается фрагментацией образца, которое можно осуществить, например, в ионизационной камере или в полости ионной ловушки анализатора масс, заполненной гелием

Детекторы l В качестве детекторов в массспектрометрах, как правило, используют вторично электронные умножители (ВЭУ). Они усиливают слабые ионные токи, возникающие после соударения ионов с электропроводным материалами. Величины таких токов прямо пропорциональны вероятности образования соответствующих ионов. Далее сигнал передается на компьютер, где преобразуется в масс-спектр.

Детектирование ионов Последним звеном получения масс-спектра является процесс детектирования ионов. Токи, создаваемые незначительным количеством ионов с одним значением m/z, слишком малы (10 -9 – 10 -17 А) для непосредственного измерения. l Поэтому после прохождения анализатора пучок ионов направляется на специальное устройство – умножитель, - которое должно перевести поток ионов в адекватный усиленный поток фотонов или электронов. l

Детектирование ионов Наиболее популярный электронный умножитель представляет собой систему бериллиево-медных динодов, причем потенциал каждого последующего несколько выше, чем предыдущего l Попадая на первый динод, ионы выбивают с его поверхности эквивалентное количество электронов. l Эти электроны под действием приложенных к динодам увеличивающихся потенциалов ускоряются для последующих столкновений с поверхностью каждой ступени динодной цепи, приводя к лавинообразному возрастанию эмиссии электронов l

Детектирование ионов Последний динод соединен с предусилителем, который преобразует ток в напряжение в форме, удобной для компьютерной записи. l Коэффициент усиления такой системы может превышать 106, а срок службы составляет 1 -2 года. l Небольшой срок службы связан с загрязнением поверхности в результате взаимодействия с ионами. l l Фотоумножитель основан на принципе регистрации фотонов

Детектирование ионов Поток ионов направляется в конверсионный динод и вызывает эмиссию вторичных электронов. Электроны направляются на осцинтилляционный экран, где происходит эмиссия фотонов, которые далее попадают на каскадный умножитель, аналогичный описанной выше динодной системе. l Усиленный поток фотонов регистрируется l Фотон- элементарная частица, квант электромагнитного излучения (света). Это безмассовая частица, способная существовать в вакууме, только двигаясь со скоростью света. l