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Introduction à la spectrométrie de masse

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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 !

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