Cos'è uno spettrometro di massa a gas?

Uno spettrometro di massa a gas è uno strumento analitico utilizzato per determinare la concentrazione di elementi in campioni noti e come strumento per dedurre la composizione di campioni sconosciuti.Funziona rilevando la deflessione di ioni caricati derivati dall'atomo o dalla molecola in un campo magnetico.Nell'analisi inorganica, ogni atomo elementare produce uno spettro caratteristico.Gli atomi meno massicci vengono deviati di più, così come gli atomi con una carica maggiore.Diversi miglioramenti a questa configurazione di base rendono utile lo spettrometro di massa del gas nell'analisi organica e nella determinazione elementare.

Negli spettrometri di massa del gas di base utilizzati per l'analisi elementare, un campione liquido viene prima preparato estraendo o isolando in altro modo l'elemento di interesse dalcampione originale.Il liquido viene quindi vaporizzato e ionizzato dal bombardamento con un flusso di elettroni che fa cadere uno o più elettroni dall'atomo.Lo ione ora caricato positivamente attraversa un campo magnetico ad angoli retti, che esercita una forza laterale sullo ione.Il grado di deflessione è direttamente proporzionale al rapporto carica / massa degli ioni.

Mentre il principio dello spettrometro di massa del gas è facilmente inteso, lo strumento è un'attenta combinazione di componenti.Il campione vaporizzato viene introdotto in una camera di ionizzazione evacuata.È necessario un vuoto o lo ione appena creato si scontrerebbe presto con una molecola d'aria.Nella camera di ionizzazione, una bobina di metallo riscaldata elettricamente irradia lateralmente elettroni, eliminando gli elettroni dagli atomi che formano ioni, che vengono quindi raccolti su una trappola elettronica.La camera di ionizzazione è gestita a 10.000 volt positiva.

Gli ioni positivi sono accelerati dalla camera di ionizzazione da una piastra repellente ionica mantenuta a una tensione positiva leggermente più alta.Il flusso di particelle altamente energizzate è concentrato in un raggio stretto e quindi passato attraverso un campo magnetico indotto da un elettromagnete.A seconda del rapporto di addebito, gli ioni verranno deviati in misura minore o maggiore.La carica sull'elettromagnet può essere variata per mettere a fuoco il flusso di ioni di interesse sulla piastra di rilevamento.Il rivelatore confronta la corrente elettrica prodotta da ciascun flusso ionico per determinare l'abbondanza relativa.

Ogni elemento ha uno spettro caratteristico.Uno spettro è un grafico dell'abbondanza relativa di ciascun rapporto di carica/massa.Ogni riga sul grafico è correlata alla concentrazione relativa degli ioni prodotti eliminando il primo elettrone, seguito dal secondo elettrone, dal terzo e così via.Confrontando uno spettro con gli spettri di massa elementare nei riferimenti, è possibile determinare l'elemento che produce lo spettro.

L'uso dello spettrometro di massa del gas nell'analisi organica è un po 'più complicato.I composti organici creeranno una grande varietà di frammenti ionizzati nella camera di ionizzazione.Gli spettri di massa di composti organici anche semplici sono molto più complessi e sono spesso soggetti a una maggiore interpretazione.Lo spettrometro di massa a gas può essere utilizzato per confermare l'identità di un composto organico se lo spettro è molto pulito, ma spesso sono richiesti risultati correlati da altre tecniche.

In uno spettrometro di massa a gas cromatografia (GC/MS)Prima separato dalla gascromatografia e quindi alimentato a uno spettrometro di massa del gas.Nella parte della gascromatografia di questo strumento di combinazione, molecole vaporizzate si separano dalla loro capacità di diffondersi attraverso un gas di trasporto.Variando il tipo, la temperatura e la portata del gas portante, possono essere separate diverse miscele per fornire campioni puliti e separati di ciascun composto.L'ottimizzazione è necessaria per determinare la cromatografo gassoso corretto e le successive impostazioni dello spettrometro di massa.Una volta caratterizzata la fonte del campione, come in un impianto di produzione o una fonte naturale come un pozzo di petrolio, questi strumenti producono risultati economici e affidabili.