Tömegspektrometria (MS) gyakorlat Bevezető előadás: Dr. Balla József Analitikai és szerkezetvizsgálati labor BMEVESAA604 2014/15. 2. félév Tömegspektrometria (MS) gyakorlat Bevezető előadás: Dr. Balla József Ch ép. Fsz. 3.

A gyakorlat célja: megismerése, egyes részeinek felépítése, bemutatása A tömegspektrométer működési elvének megismerése, egyes részeinek felépítése, bemutatása A GC-MS készülék jelképzése, a kromatogram keletkezése A pásztázás és a szelektív ionkövetés mérés, különbségek, alkalmazhatósági területük

GC-MS-DS He

A GC-MS felépítése split/splitless injektor kolonnatér Shimadzu QP2010 AOC 5000 mintaadagoló rendszer split/splitless injektor kolonnatér elektronütközéses ionforrás kvadrupól analizátor elektronsokszorozó - Kétfokozatú vákuumrendszer: olajrotációs szivattyú és turbomolekuláris szivattyú

Ionforrás: Elektronütközéses (EI, Electron Impact) minta (M) izzó katód anód gyorsító elektród + (+) ionnyaláb repeller ionoptika N S elektron nyaláb U - U = 1-100kV permanens mágnes

Miért pont 70 eV? Q (10-16 cm2) A He is ionizálódik 70 eV mellett, csak viszonylag kevés a nagy IE miatt (és a 4 m/z nem zavar a spektrumban) Elektron energia (eV) Néhány C2-C6 közötti szénatomszámú, oxigéntartalmú szerves vegyület elektronütközéses hatáskeresztmetszet (Q) görbéje J. N. Bull, P. W. Harland, Absolute electron impact ionization cross-sections and polarisability volumes for C2 to C4 aldehydes, C4 and C6 symmetric ethers and C3 to C6 ketones, Int J Mass Spec, 273, (1–2), 2008, p. 53-57

Ionkémiai folyamatok 1. A molekula ionizációja 2. Hasadás és/vagy átrendeződés A molekulaion szimultán, monomolekuláris fragmentálódási reakciókban vesz részt, melyek mindig ugyanakkora valószínűséggel, aránnyal játszódnak le.

Analizátor: Kvadrupól - Kis felbontóképességű, analitikai célú analizátor, nagy érzékenységgel - Szerkezetvizsgálati célok -> nagyfelbontású készülék szükséges

Elektronsokszorozó Dinódák katód Dinódák Cd bevonattal vannak ellátva, kicsi az elektronok kilépési munkája. 16 db dinóda (az ábrán csak 8) 216 db elektront eredményez, tehát egy db kiütött elektron 216 db szekunder elektront produkál. Egy adott m/z ion jelintenzitását a becsapódó fragmens ionok által kiütött primer elektronok mennyisége szabja meg. (Ez azonban függvénye a fragmens ion, számszerűen nem ismert tulajdonságának.)

Olajrotációs (csúszólapátos) szivattyú Elővákuumot hoz létre, 101 - 10-1 Pa Excentrikusan csapágyazott forgórész - Forgás közben növekvő (itt áramlik be a gáz), majd csökkenő térfogatot zárnak be a lapátok Centrifugális erő szorítja a lapátokat a falhoz Térfogat kiszorításos elv

Turbomolekuláris szivattyú Nagyvákuumot hoz létre, 10-3 - 10-4 Pa 50.000-90.000 ford./min, elővákuumra van szüksége

Pirani-cső

Ionizációs vákuumérő

Két darab található a GCMS QP-2010-ben:

n-nonán (M=128 g/mol) Bázision: 43 m/z Molekulaion: 128 m/z

Minőségi elemzés = Spektrumfejtés alapja az ionkémiai folyamatok ismerete irodalmi adatbázisokkal való összehasonlítás: NIST, Wiley adatbázisok, 350.000-400.000 MS adat

Scan és SIM méréstechnika Méréskor beállítandó: Tömegtartomány (pl. 30-250 m/z vagy 91 m/z) Spektrumfelvételi idő (0,1-1 sec) Scan mód: teljes tömegskálát pásztáz (szkennel) végig, eredménye egy tömegspektrum kromatogram generálás: minőségi, mennyiségi analízis SIM mód: Szelektív ionkövetés (Selected Ion Monitoring), egy vagy több kiválasztott fragmens mérése, mennyiségi meghatározásra alkalmas, kisebb a kimutatási határ a scan felvételhez képest: mennyiségi analízis

Tömegspektrum-gázkromatogram: SCAN mérés

Tömegspektrum-gázkromatogram: SIM mérés 1.

Tömegspektrum-gázkromatogram: SIM mérés 2.

LABORATÓRUMI JEGYZŐKÖNYV GC-MS készülék bemutatása, működése BME Vegyészmérnöki Kar Analitikai és szerkezetvizsgálati labor LABORATÓRUMI JEGYZŐKÖNYV gyakorlat: Tömegspektrometria GC-MS készülék bemutatása, működése Név: Csoport: Dátum: Gyakorlatvezető: A jegyzőkönyv értékelése: 1. A GC-MS készülék felépítése, egységeinek feladata a jelképzésben 1.1. Az elektronütközéses ionforrás rajza, részeinek megnevezése és feladataik a tömegspektrum keletkezésében 1.2 .A kvadrupól analizátor működése 1.3. Az elektronsokszorozó szerepe 1.4. A kétfokozatú vákuumrendszer működése, szerepe. Olajrotációs szivattyú és turbomolekuláris szivattyú. 1.5. A Pirani-cső működése. 2. A GC-MS jelképzése, a tömegspektrumtól a kromatogramig 2.1. Az abszolút és relatív intenzitásokkal ábrázolt tömegspektrum 2.2. A kromatogram keletkezése 2.3. Szerkezeti azonosítás, spektrumkönyvtárak alkalmazása 2.4. Teljes ionáram (TIC) kromatogram és a szelektív ionkövetés (SIM) kromatogramja, szerepeik