Question 1

Was sind die drei Hauptfunktionen eines Massenspektrometers?

Accepted Answer

Ein Massenspektrometer erfüllt drei wesentliche Funktionen: Ionisierung von Molekülen oder Atomen zur Erzeugung geladener Spezies, Trennung von Ionenfragmenten basierend auf ihrem Massen-Ladungs-Verhältnis unter Verwendung magnetischer oder elektrischer Felder und Nachweis von Ionen zur Aufzeichnung ihrer relativen Häufigkeit. Zusammen erzeugen diese Funktionen einen Massenspektrum, der die Fragmentverteilung der analysierten Probe zeigt.

Question 2

Wie erzeugt die Elektronenstoßionisation Ionen in einem Massenspektrometer?

Accepted Answer

Bei der Elektronenionisation wird eine verdampfte Probe in der Ionisationskammer mit einem hochenergetischen Elektronenstrahl, typischerweise um 70 eV, beschossen. Diese Elektronen reißen Elektronen von Analytmolekülen ab und erzeugen radikalische Kationen. Das radikalische Kation fragmentiert schnell in neutrale Moleküle, Radikale und Kationen, die dann zur Analysenkammer für Trennung und Detektion geleitet werden.

Question 3

Warum erkennen Massenspektrometer nur geladene Ionen und keine neutralen Moleküle?

Accepted Answer

Massenspektrometer registrieren nur geladene Spezies, da die elektrischen oder magnetischen Felder in der Analysekammer Ionen aufgrund ihrer Ladung und Masse kontrollieren und manipulieren. Neutrale Moleküle besitzen keine Ladung und können von diesen Feldern nicht abgelenkt werden, wodurch sie nicht getrennt oder detektiert werden können. Nur geladene Fragmente erreichen den Detektor und tragen zum Massenspektrum bei.

Question 4

Wie trennt ein Magnetfeld Ionen nach Masse in einem Massenspektrometer?

Accepted Answer

Ein im Analyseraum angelegtes magnetisches Feld biegt die Bahnen beschleunigter Ionen basierend auf ihrem Masse-zu-Ladungs-Verhältnis. Bei einer konstanten magnetischen Feldstärke folgen Ionen mit unterschiedlichen Massen unterschiedlichen gekrümmten Bahnen mit variierenden Krümmungsradien. Ein schmaler Spalt, der vor dem Detektor positioniert ist, lässt nur Ionen einer bestimmten Masse durch, was eine selektive Detektion einzelner Ionenmassen ermöglicht.

Question 5

Welche Rolle spielen Beschleunigungsplatten in einem Massenspektrometer?

Accepted Answer

Beschleunigungsplatten, die nach der Ionisationskammer positioniert sind, beschleunigen die erzeugten Ionen in Richtung der Analysekammer mithilfe einer Reihe von negativ geladenen Platten. Diese Beschleunigung verleiht den Ionen kinetische Energie, die für ihre anschließende Trennung durch magnetische oder elektrische Felder unerlässlich ist. Die beschleunigten Ionen gelangen dann in die Massenanalysator, wo sie basierend auf dem Massen-Ladungs-Verhältnis getrennt werden.

Question 6

Wie entsteht durch das Scannen des Magnetfelds ein vollständiges Massenspektrum?

Accepted Answer

Durch Variation der magnetischen Feldstärke kann das Massenspektrometer selektiv Ionen unterschiedlicher Massen nacheinander durch den Detektorschlitz passieren lassen. Wenn das Feld durch einen Wertebereich gescannt wird, erreicht jedes Massen-zu-Ladungs-Verhältnis nacheinander den Detektor. Die relative Häufigkeit jeder Ionenart wird aufgezeichnet und erstellt ein vollständiges Massenspektrum, das alle geladenen Spezies zeigt, die in der Probe vorhanden sind.

Question 7

Was passiert mit einem Molekülion, nachdem es sich in der Ionisationskammer gebildet hat?

Accepted Answer

Nach der Bildung ist das Molekülion instabil und unterliegt schnell Massenspektrometrie molekulare Fragmentierung, wobei es in kleinere geladene Fragmente, neutrale Moleküle und Radikale zerfällt. Nur die geladenen Fragmente werden von den Beschleunigungsplatten beschleunigt und in der Analysekammer getrennt. Dieses Fragmentierungsmuster ist charakteristisch für jedes Molekül und liefert strukturelle Informationen im resultierenden Massenspektrum.

Massenspektrometer

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