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Massenspektrometer

Ein Massenspektrometer ermöglicht die Untersuchung der Masse von Teilchen. Bei einem Massenspektrometer wird die Substanz zunächst in die Gasphase überführt, ionisiert und in einem elektrischen Feld beschleunigt. Dieser, durch den Massenspektrometer erzeugte Teilchenstrahl, wird im Analysator anhand des Masse-Ladungsverhältnisses (m / q) aufgetrennt. Die Charakterisierung eines Massenspektrometers findet durch zwei Parameter statt. Die Massenauflösung und die Massengenauigkeit. Unter der Massenauflösung wird der kleinstmögliche messbare Abstand zweier Teilchen verstanden. Die Massengenauigkeit gibt dagegen an, wie genau die Masse eines Teilchens bestimmt werden kann.

Geschichte des Massenspektrometers

Im frühen 19. Jahrhundert wurde vom britischen Chemiker William Prout die Hypothese aufgestellt, dass jedes Atom über eine ganz bestimmte Eigenschaft, nämlich die Masse oder das Atomgewicht verfügt. Die Atome verhalten sich bzgl. ihrer Masse als ganzzahliges Vielfaches vom Wasserstoff-Atom. Spätere von Berzelius und Turner aufgestellte Hypothesen widerlegten jedoch diese Hypothese. Chlor besitzt eine 35,45 fache Masse von Wasserstoff. In der Mitte des 19. Jahrhundersts wurde der Einfluss von magnetischen Feldern auf das Leuchten von Gasentladungslampen von Julius Plücker manifestiert. 1886 und 1898 wurde die Kanalstrahlen und ihre Ablenkung durch Felder von Eugen Goldstein und Wilhelm Wien veröffentlicht. 1897 wurden von J. J. Thomson mehrere Experimente publiziert. In diesen Versuchen lenkte er Kathodenstrahlen von verschiedenen Elementen in einer Vakuumröhre mit elektromagnetischen Feldern ab. 1919 wurde von Francis William Aston das erste funktionierende Massenspektrometer gebaut.

Aufbau, Funktionsweise eines Massenspektrometers

Ein Massenspektrometer setzt sich aus einer Ionenquelle, einem Analysator und einem Detektor zusammen. Die Ionisierung der Substanz erfolgt in der Ionenquelle. Je nach Art der zu analysierenden Substanz können unterschiedliche Ionenquellen herangezogen werden. Die Ionen werden anhand eines elektrischen Feldes aus der Ionenquelle gezogen und in den Analysator befördert. Im Analysator erfolgt die Auftrennung der Ionen hinsichtlich ihrer Masse. Bei der Massenspektrometrie verwendet man als Detektor häufig einen Sekundärelektronenvervielfacher, einen Photomultiplier oder einen Faraday Aufhänger. Handelt es sich um einen Quadrupol Massenspektrometer, so werden die erzeugten Ionen durch ein statisches, elektrisches Feld beschleunigt und durchfliegen zentral vier parallel liegende Stabelektroden, deren Schnittpunkte mit einer Ebene senkrecht zur Zylinderachse ein Quadrat bilden, das sogenannte Quadrupol. Im Wechselfeld zwischen den Quadrupol findet eine m / q Selektrierung statt. Es können folglich nur Teilchen mit einer definierten Masse das Feld durchlaufen. Liegen sehr komplexe Proben vor, so werden Massenspektrometer häufig mit Chromatographen gekoppelt. Diese Kopplung tritt häufig bei GC / MS und LC / MS auf.

Literatur

• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Massenspektrometrie&oldid=87004140 (Abgerufen: 30.03.11).

• http://www.chemgapedia.de/vsengine/popup/vsc/de/glossar/m/ma/massenspektrometer.glos.html (Abgerufen: 30.03.11).