Fuente de iones para espectrometría de masas

En las primeras investigaciones de espectrometría de masas, las muestras involucradas eran generalmente sustancias inorgánicas, y los propósitos de detección incluían la determinación del peso atómico, la abundancia de isótopos, la determinación de la composición elemental, etc. Para cumplir con estos requisitos, las fuentes de iones utilizadas incluyen principalmente plasma acoplado inductivamente (ICP), antorcha de plasma por microondas (MPT) y otros plasmas inducidos por microondas (MIP), arco, chispa, descarga luminiscente, etc. , y están disponibles casi todas las fuentes de excitación que se pueden utilizar para la espectroscopia de emisión atómica. Los objetos de detección de la espectrometría de masas son principalmente sustancias orgánicas y sustancias biológicamente activas, que requieren algunas fuentes de ionización especiales (en comparación con las fuentes de excitación AES). Estas fuentes de ionización se pueden dividir en cuatro categorías, a saber, ionización por impacto de electrones (EI), ionización química (CI), ionización por desorción (DI) e ionización por pulverización (SI), como se muestra en la siguiente tabla. A excepción de EI, cada fuente de ionización puede obtener una gran cantidad de iones positivos e iones negativos al mismo tiempo. El tipo de iones moleculares está relacionado con el medio o matriz en el proceso de ionización. Por ejemplo, el CI puede producir plasmas (MH), (NH4), (Ag) y (Cl) como iones moleculares, y también puede producir iones fragmentados similares.

Los reactivos de ionización comúnmente utilizados para fuentes de ionización de espectrometría de masas se utilizan para fuentes de ionización de superficie para análisis orgánicos. Son adecuados para ionización de electrones de muestras (EI) muestras gaseosas de electrones ionización química (CI) iones de gas muestras gaseosas ionización por desorción. (DI) fotones y partículas de alta energía. Los diferentes iones producidos por la fuente de ionización de solución térmica de campo eléctrico de alta energía de ionización por pulverización (SI) de muestra sólida pueden reaccionar entre sí, haciendo que los resultados de ionización sean más ricos y complejos. Por ejemplo, se puede producir una gran cantidad de iones bajo la acción de EI, y los iones con gran energía interna pueden fragmentarse espontáneamente al chocar con moléculas neutras (como él) para producir más iones fragmentados. Esta reacción ion-molécula generalmente es difícil de completar, lo que a menudo resulta en muchos fragmentos de iones y deja algunos iones originales. Sin embargo, esto puede facilitarse aumentando la energía interna de los iones (como ajustando el tiempo de colisión, la energía EI y el número de partículas neutras, etc.). )

La reacción ion-molécula se completa; por el contrario, si se reduce la energía interna del ion, es posible obtener iones estables en lugar de fragmentos de iones. En comparación con EI, CI, DI y SI son todas fuentes de ionización suave. Con la ayuda de un láser y una matriz, la DI puede incluso ionizar compuestos sólidos difíciles de volátiles y térmicamente inestables para obtener iones moleculares relativamente completos. La aparición de SI resuelve el problema del muestreo de macromoléculas biológicas y proporciona un medio muy conveniente y eficaz para la aplicación de la espectrometría de masas en el campo de las ciencias biológicas, especialmente la determinación de sustancias bioactivas de macromoléculas como proteínas y ADN. Sus efectos también atrajeron la atención mundial, ya que su fundador ganó el Premio Nobel de Química en 2002. Para examinar el rendimiento de la fuente de ionización, los parámetros comúnmente utilizados incluyen la intensidad de la señal, la intensidad de la señal de fondo, la eficiencia de ionización y la capacidad de control de energía interna.