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Source : Laboratoire du docteur badria Al-Jamal - College London Kings
Spectrométrie de masse est une technique de chimie analytique qui permet l’identification des composés inconnus dans un échantillon, la quantification des matériaux connus, la détermination de la structure et les propriétés chimiques des molécules différentes.
Un spectromètre de masse est composé d’une source d’ionisation, un analyseur et un détecteur. Le processus implique l’ionisation des composés chimiques pour générer des ions. En utilisant inductivement couplé plasma (ICP), échantillons contenant des éléments d’intérêt sont introduits plasma d’argon sous forme de gouttelettes d’aérosol. Le plasma sèche l’aérosol, dissocie les molécules et un électron puis supprime les composants pour être détectée par le spectromètre de masse. Autres méthodes d’ionisation telles que l’ionisation par électrospray (ESI) et matrice assistée par désorption-ionisation laser (MALDI) sont utilisés pour analyser des échantillons biologiques. Suivant la procédure de l’ionisation, les ions sont séparées dans le spectromètre de masse selon leur rapport masse-à-charge (m/z), et l’abondance relative de chaque type d’ion est mesurée. Enfin, le détecteur consiste généralement en un multiplicateur d’électrons où la collision d’ions avec une anode en charge conduit à une cascade d’augmenter le nombre d’électrons, ce qui peut être détecté par un circuit électrique relié à un ordinateur.
Dans cette vidéo, la procédure d’analyse des ICP-MS sera décrite par la détection de 56Fe à titre d’exemple.
1. nettoyage des Tubes en Polycarbonate
2. préparation des échantillons et Digestion
3. préparation de l’Instrument
4. sélection de la méthode et la liste d’exemples de l’utilisateur
Spectrométrie de masse est une technique analytique qui permet l’identification et la quantification des composés inconnus dans un échantillon et la détermination de leur structure.
En spectrométrie de masse, les ions de phase gaz proviennent les atomes ou les molécules dans un échantillon. Les ions sont alors séparées en fonction de leur rapport masse-à-charge, symbolisée par m/z.
Cette séparation permet la détermination des informations quantitatives et qualitatives sur un échantillon, comme leur masse et leur structure.
Cette vidéo va introduire les concepts de base et l’instrumentation de spectrométrie de masse et son utilisation dans la quantification de l’élément.
Un spectromètre de masse est composé d’une source d’ionisation, un analyseur de masse et un détecteur. À la source d’ionisation, les composés sont ionisés, habituellement à une charge positive simple.
Les ions peuvent être générées en utilisant diverses techniques, telles que l’impact avec un faisceau d’électrons, le plasma ou les lasers, chaque provoquant une plage de fragmentation qui aident à la détermination de la structure moléculaire. Ces méthodes sont plus ou moins regroupés en ionisation « dure » et « douce ».
Techniques d’ionisation dur provoquent fragmentation étendue, ayant pour résultat plus de fragments de plus faible masse.
Techniques d’ionisation douce entraîner une fragmentation moins, ou presque pas, avec une plage de masse moléculaire élevée.
Si la fragmentation est trop grande, structure précieuse information peut être perdue. Si c’est trop peu, petites molécules ne seront pas efficacement ionisées. La sélection d’une méthode d’ionisation dépend donc de l’analyte d’intérêt et le degré de fragmentation désiré.
Les ions sont ensuite accélérées dans un champ électrique lorsqu’ils entrent dans l’analyseur de masse, où ils seront séparés.
L’analyseur de masse plus élémentaire est un secteur magnétique, qui se compose d’un aimant courbe qui produit un champ magnétique homogène. La force d’attraction de l’aimant, ainsi que la force centrifuge de l’accélération des ions provoque leur voyage dans une trajectoire circulaire dans la courbe.
Le rayon de la trajectoire circulaire des ions dépend de la tension d’accélération, du champ magnétique appliqué et le rapport masse sur charge.
La tension et le champ magnétique sont ensuite sélectionnables pour ne permettre que certaines espèces de rapport masse-à-charge à travers la trajectoire. D’autres ions écrasement sur les côtés de la voie magnétique et sont perdues. En analysant l’intensité du champ magnétique, ions souhaitées atteint le détecteur à des moments différents, ainsi identifier chaque espèce précisément.
Un autre type d’analyseur de masse est le filtre de masse quadripolaire. Le quadripôle est constitué de deux paires de tiges métalliques parallèles, avec chaque paire de tiges adverses raccordés électriquement.
Une tension continue est appliquée pour les paires de la tige, et leur potentiel en permanence alterne donc les paires sont toujours en opposition de phase avec l’autre.
Le faisceau d’ions est alors réalisé par le Centre des quatre tiges. Les ions de voyage dans un chemin hélicoïdal, en raison de la constante attraction et la répulsion de tiges. Selon le rapport de masse à charge des ions, la volonté de l’ion Parcourez le chemin d’accès complet de la quadrupolaire et atteindre le détecteur ou va se planter dans les tiges.
Maintenant que les bases de la spectrométrie de masse ont été décrites, permet de jeter un oeil à son utilisation en laboratoire.
Le spectromètre de masse utilisé dans cette expérience est un plasma à couplage inductif, ou ICP, ioniseur, avec un filtre quadripolaire. L’instrument servira à détecter et quantifier un composant métallique dans un échantillon.
Pour commencer l’expérience, remplissez tous les tubes en polypropylène avec 5 mL d’acide chlorhydrique 0,1 M afin d’enlever toute trace de contamination de fer. Placer les tubes dans un bain-marie pendant 1 h à 50 ° C.
Après incubation, laver les tubes avec 5 mL d’eau déminéralisée et sécher les tubes dans une hotte de four ou de produit chimique.
Dans les tubes propres, ajouter 1,8 mL d’acide nitrique concentré et 200 μl de l’échantillon contenant l’isotope d’intérêt.
Suivre les consignes de sécurité lors de l’utilisation de l’acide concentré.
Placer les tubes dans un bain d’eau pendant la nuit. La température peut être augmentée pour raccourcir le temps de digestion, si nécessaire.
Après que l’échantillon a été digérée, laissez le refroidir tubes à température ambiante.
Ensuite, ajoutez 8 mL d’eau désionisée pour diluer les échantillons et pour obtenir une concentration de l’acide nitrique inférieur à 20 %. La dilution finale de l’échantillon est de 1/50. La concentration idéale pour pic est de l’ordre de parties par milliard. Centrifuger les tubes pour tout résidu macroscopique restants de granule.
ICP est une méthode d’ionisation dure qui utilise couplé plasma d’argon à environ 10 000 ° C qui est électriquement conductrices d’ioniser les molécules de l’échantillon.
Commencer l’instrument mis en place en inspectant le flambeau de l’ICP pour s’assurer qu’il est propre.
Puis, vérifiez que les cônes échantillonneur et skimmer pour s’assurer qu’ils sont également propres. Ces cônes permettent l’échantillonnage des uniquement la partie intérieure du faisceau d’ions généré par le flambeau de l’ICP et Loi constituant un obstacle pour le vide poussé du spectromètre de masse.
Vérifiez la pression de l’argon et commencer le refroidisseur. Démarrez le plasma et l’écoulement du liquide dans le système. Attendre 20 min pour le système pour se réchauffer complètement.
Ensuite, aspirez une solution de test standard, qui contient diverses normes élémentaires connues. La solution d’essai doit être sélectionnée pour couvrir la gamme massive attendue de la solution d’analyte.
Lorsque l’écoulement de la solution est établie, initialiser et tester l’instrument conformément aux directives du fabricant.
Pour faire fonctionner l’instrument, sélectionnez d’abord les éléments et isotopes d’intérêt. Puis définissez le mode de balayage au pic de saut.
Sélectionnez les cinq répétitions par mesure. Défini chaque réplicat pour contenir 40 mesure balaie, chaque balayage avec un temps de pause de 50 m le temps d’intégration totale est de 2 000 ms par réplicat.
Préparer une courbe d’étalonnage pour les éléments de choix en mesurant les solutions étalons préparées à l’avance.
Enfin, exécutez l’exemple, dans ce cas, les nanoparticules d’oxyde de fer. Déterminer la concentration de fer à l’aide de la courbe d’étalonnage de fer.
Spectrométrie de masse est utilisée dans un large éventail d’applications à l’aide de divers d’ionisation et les techniques d’analyse de masse.
Dans cet exemple, un type de spectrométrie de masse à ionisation douce, appelé matrix assisté laser desorption ionisation temps de vol ou de MALDI-TOF, a été utilisé pour analyser les protéines de poids moléculaire élevé. Avec la MALDI, les molécules sont stabilisées avec une matrice, pour diminuer le fractionnement lorsque les grosses molécules sont ionisées.
La solution protéique et la matrice ont été repérés sur la plaque MALDI propre tant séchés. La plaque MALDI a été insérée dans l’appareil, et l’échantillon analysé.
L’analyse des volatils et l’oxydation des composés sensibles a été mesurée en utilisant des électrons spectrométrie de masse, une technique d’ionisation dur.
Tout d’abord, un système de tube verrouillable a été conçu afin de permettre l’évacuation complète du tube, suivie du chargement de l’échantillon sous refroidissement par de l’azote liquide.
Le tube d’échantillon était relié à l’orifice d’entrée, et l’échantillon chargée dans l’instrument. Le spectre de masse de l’échantillon en l’occurrence tris(trifluoromethyl) phosphate, est ensuite analysé.
Un spectromètre de masse de faisceau moléculaire couplé avec le rayonnement synchrotron a été utilisé pour explorer la structure électronique des molécules de gaz phase et clusters.
Le faisceau moléculaire, intégré avec le rayonnement synchrotron, a fourni une méthode d’ionisation sélective pour sonder les molécules en phase gazeuse.
L’échantillon a été chargé dans la buse, la buse rechargé dans l’instrument, et le faisceau de photons autorisés à entrer dans la chambre.
Le spectre de masse a été ensuite recueilli et comparé aux données de l’efficacité de photoionisation afin de déterminer la structure électronique des molécules.
Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à la spectrométrie de masse. Vous devez maintenant comprendre les instruments de base de la spectrométrie de masse et comment faire pour exécuter une analyse basée sur la spectrométrie de masse de base.
Merci de regarder !
La spectrométrie de masse est une technique analytique qui permet d’identifier et de quantifier des composés inconnus dans un échantillon, ainsi que de déterminer leur structure.
En spectrométrie de masse, les ions en phase gazeuse sont générés à partir des atomes ou des molécules d’un échantillon. Les ions sont ensuite séparés en fonction de leur rapport masse/charge, symbolisé par m/z.
Cette séparation permet de déterminer des informations quantitatives et qualitatives sur un échantillon, telles que sa masse et sa structure.
Cette vidéo présentera les concepts de base et l’instrumentation de la spectrométrie de masse, et démontrera son utilisation dans la quantification des éléments.
Un spectromètre de masse est composé d’une source d’ionisation, d’un analyseur de masse et d’un détecteur. À la source d’ionisation, les composés sont ionisés, généralement à une seule charge positive.
Les ions peuvent être générés à l’aide de diverses techniques, telles que l’impact avec un faisceau d’électrons, le plasma ou les lasers, chacune entraînant une gamme de fragmentations qui aident à déterminer la structure moléculaire. Ces méthodes sont vaguement regroupées en ionisation « dure » et « douce ».
Les techniques d’ionisation dure provoquent une fragmentation étendue, ce qui entraîne un plus grand nombre de fragments de masse inférieure.
Les techniques d’ionisation douce entraînent une fragmentation moindre, voire presque nulle, avec une gamme de masse moléculaire élevée.
Si la fragmentation est trop importante, des informations précieuses sur la structure peuvent être perdues. Si c’est trop peu, les petites molécules ne seront pas ionisées efficacement. Ainsi, le choix d’une méthode d’ionisation dépend de l’analyte d’intérêt et du degré de fragmentation souhaité.
Les ions sont ensuite accélérés dans un champ électrique lorsqu’ils entrent dans l’analyseur de masse, où ils seront séparés.
L’analyseur de masse le plus basique est un secteur magnétique, qui est composé d’un aimant incurvé qui produit un champ magnétique homogène. La force d’attraction de l’aimant, ainsi que la force centrifuge des ions en accélération, les font se déplacer dans un chemin circulaire à travers la courbe.
Le rayon du trajet circulaire des ions dépend de la tension d’accélération, du champ magnétique appliqué et du rapport masse/charge.
La tension et le champ magnétique peuvent ensuite être sélectionnés pour n’autoriser que certaines espèces de rapport masse/charge à travers le chemin incurvé. D’autres ions s’écrasent sur les côtés de la voie magnétique et sont perdus. En balayant l’intensité du champ magnétique, les ions souhaités atteignent le détecteur à différents moments, identifiant ainsi chaque espèce avec précision.
Un autre type d’analyseur de masse est le filtre de masse quadripolaire. Le quadripôle se compose de deux paires de tiges métalliques parallèles, chaque paire de tiges opposées étant reliée électriquement.
Une tension de courant continu est appliquée aux paires de tiges, et leurs potentiels alternent en permanence de sorte que les paires sont toujours déphasées l’une par rapport à l’autre.
Le faisceau d’ions est ensuite dirigé à travers le centre des quatre tiges. Les ions se déplacent en forme de tire-bouchon, en raison de l’attraction et de la répulsion constantes des tiges. En fonction du rapport masse/charge des ions, l’ion parcourra soit toute la trajectoire du quadripôle et atteindra le détecteur, soit s’écrasera sur les bâtonnets.
Maintenant que les bases du spectromètre de masse ont été décrites, jetons un coup d’œil à son utilisation en laboratoire.
Le spectromètre de masse utilisé dans cette expérience est un ioniseur à plasma à couplage inductif, ou ICP, avec un filtre quadripolaire. L’instrument sera utilisé pour détecter et quantifier un composant métallique dans un échantillon.
Pour commencer l’expérience, remplissez tous les tubes de polypropylène avec 5 mL d’acide chlorhydrique 0,1 M afin d’éliminer toute trace contaminante de fer. Placez les tubes dans un bain-marie pendant 1 h à 50 °C.
Après l’incubation, lavez les tubes avec 5 mL d’eau déminéralisée et séchez-les dans un four ou une hotte chimique.
Dans les tubes propres, ajouter 1,8 mL d’acide nitrique concentré et 200 ? L de l’échantillon contenant l’isotope d’intérêt.
Suivez les précautions de sécurité lors de l’utilisation d’acide concentré.
Placez les tubes dans un bain-marie pendant la nuit. La température peut être augmentée pour raccourcir le temps de digestion, si nécessaire.
Une fois l’échantillon digéré, laissez les tubes refroidir à température ambiante.
Ensuite, ajoutez 8 mL d’eau déminéralisée pour diluer les échantillons et obtenir une concentration d’acide nitrique inférieure à 20 %. La dilution finale de l’échantillon est de 1/50. La concentration idéale pour l’ICP est de l’ordre des parties par milliard. Centrifugez les tubes pour granuler les résidus macroscopiques restants.
L’ICP est une méthode d’ionisation dure qui utilise un plasma d’argon couplé à environ 10 000 ? C qui est électriquement conducteur pour ioniser les molécules de l’échantillon.
Commencez l’installation de l’instrument en inspectant la torche ICP pour vous assurer qu’elle est propre.
Ensuite, inspectez les cônes de l’échantillonneur et de l’écumeur pour vous assurer qu’ils sont également propres. Ces cônes ne permettent d’échantillonner que la partie interne du faisceau d’ions généré par la torche ICP et agissent comme une barrière contre le vide poussé du spectromètre de masse.
Vérifiez la pression d’argon et démarrez le refroidisseur. Démarrez le flux de plasma et de liquide dans le système. Attendez 20 minutes pour que le système se réchauffe complètement.
Ensuite, aspirez une solution d’essai standard, qui contient divers étalons élémentaires connus. La solution d’essai doit être choisie de manière à couvrir la plage de masse attendue de la solution d’analyte.
Lorsque le flux de solution est établi, initialisez et testez l’instrument conformément aux directives du fabricant.
Pour faire fonctionner l’instrument, sélectionnez d’abord les éléments et les isotopes qui vous intéressent. Réglez ensuite le mode de balayage sur le saut de pointe.
Sélectionnez cinq répétitions par mesure. Réglez chaque répétition pour qu’elle contienne 40 balayages de mesure, chaque balayage avec un temps de séjour de 50 ms. Le temps d’intégration total est de 2 000 ms par répétition.
Préparez une courbe d’étalonnage pour les éléments choisis en mesurant des solutions étalons préparées à l’avance.
Enfin, analysez l’échantillon, dans ce cas, des nanoparticules d’oxyde de fer. Déterminer la concentration de fer à l’aide de la courbe d’étalonnage du fer.
La spectrométrie de masse est utilisée dans un large éventail d’applications à l’aide de diverses techniques d’ionisation et d’analyse de masse.
Dans cet exemple, un type de spectrométrie de masse à ionisation douce, appelé MALDI-TOF, a été utilisé pour analyser les protéines de haut poids moléculaire. Avec MALDI, les molécules sont stabilisées à l’aide d’une matrice, afin de diminuer le fractionnement lorsque les grosses molécules sont ionisées.
La solution protéique et la matrice ont toutes deux été repérées sur la plaque MALDI propre et séchées. La plaque MALDI a été insérée dans l’instrument et l’échantillon a été analysé.
L’analyse des composés volatils et sensibles à l’oxydation a été mesurée à l’aide de la spectrométrie de masse à ionisation électronique, une technique d’ionisation dure.
Tout d’abord, un système de tube verrouillable a été conçu afin de permettre l’évacuation complète du tube, suivi d’un chargement de l’échantillon sous refroidissement par de l’azote liquide.
Le tube d’échantillon a été connecté à l’orifice d’entrée et l’échantillon a été chargé dans l’instrument. Le spectre de masse de l’échantillon, en l’occurrence le phosphate de tris(trifluorométhyle), a ensuite été analysé.
Un spectromètre de masse à faisceau moléculaire couplé au rayonnement synchrotron a été utilisé pour explorer la structure électronique des molécules et des amas en phase gazeuse.
Le faisceau moléculaire, intégré au rayonnement synchrotron, a fourni une méthode d’ionisation sélective pour sonder les molécules en phase gazeuse.
L’échantillon a été chargé dans la buse, la tuyère rechargée dans l’instrument et le faisceau de photons a pu entrer dans la chambre.
Le spectre de masse a ensuite été collecté et comparé aux données d’efficacité de photoionisation afin de déterminer la structure électronique des molécules.
Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à la spectrométrie de masse. Vous devez maintenant comprendre l’instrumentation de base de la spectrométrie de masse et comment effectuer une analyse de base basée sur la spectrométrie de masse.
Merci d’avoir regardé !
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