Gāzes masas spektrometrs ir analītisks instruments, ko izmanto, lai noteiktu elementu koncentrāciju zināmos paraugos un kā rīks, lai secinātu nezināmu paraugu sastāvu. Tas darbojas, nosakot no atoma vai molekulas iegūto uzlādēto jonu novirzi magnētiskajā laukā. Neorganiskajā analīzē katrs elementārais atoms rada raksturīgu spektru. Mazāk masīvi atomi tiek vairāk novirzīti, tāpat kā atomi ar lielāku lādiņu. Vairāki šīs pamatkonfigurācijas uzlabojumi padara gāzes masas spektrometru noderīgu organisko analīzē, kā arī elementu noteikšanā.
Pamata gāzes masas spektrometros, ko izmanto elementu analīzei, vispirms sagatavo šķidruma paraugu, ekstrahējot vai citādi izolējot interesējošo elementu no sākotnējā parauga. Pēc tam šķidrumu iztvaiko un jonizē, bombardējot ar elektronu plūsmu, kas izsit no atoma vienu vai vairākus elektronus. Tagad pozitīvi lādētais jons iziet cauri magnētiskajam laukam taisnā leņķī, kas uz jonu iedarbojas uz sānu spēku. Izlieces pakāpe ir tieši proporcionāla jonu lādiņa un masas attiecībai.
Lai gan gāzes masas spektrometra princips ir viegli saprotams, instruments ir rūpīga sastāvdaļu kombinācija. Iztvaicēto paraugu ievada evakuētā jonizācijas kamerā. Nepieciešams vakuums, pretējā gadījumā jaunizveidotais jons drīz saduras ar gaisa molekulu. Jonizācijas kamerā elektriski apsildāma metāla spole izstaro elektronus uz sāniem, izsitot elektronus no atomiem, veidojot jonus, kas pēc tam tiek savākti elektronu slazdā. Jonizācijas kamera tiek darbināta ar pozitīvu 10,000 XNUMX voltu spriegumu.
Pozitīvos jonus paātrina no jonizācijas kameras ar jonu atbaidīšanas plāksni, kas tiek turēta pie nedaudz lielāka pozitīvā sprieguma. Augstas enerģijas daļiņu plūsma tiek koncentrēta ciešā starā un pēc tam tiek izlaista caur magnētisko lauku, ko inducē elektromagnēts. Atkarībā no masas un lādiņa attiecības joni tiks novirzīti mazākā vai lielākā mērā. Elektromagnēta lādiņu var mainīt, lai fokusētu interesējošo jonu plūsmu uz noteikšanas plāksnes. Detektors salīdzina katras jonu plūsmas radīto elektrisko strāvu, lai noteiktu relatīvo pārpilnību.
Katram elementam ir raksturīgs spektrs. Spektrs ir katra lādiņa/masas attiecības relatīvā daudzuma diagramma. Katra diagrammas līnija ir saistīta ar to jonu relatīvo koncentrāciju, kas rodas, izsitot pirmo elektronu, kam seko otrais elektrons, trešais utt. Salīdzinot spektru ar elementu masas spektriem atsaucēs, var noteikt elementu, kas veido spektru.
Gāzes masas spektrometra izmantošana organiskajā analīzē ir nedaudz sarežģītāka. Organiskie savienojumi jonizācijas kamerā radīs daudz dažādu jonizētu fragmentu. Pat vienkāršu organisko savienojumu masas spektri ir daudz sarežģītāki un bieži vien ir vairāk interpretējami. Gāzes masas spektrometru var izmantot, lai apstiprinātu organiskā savienojuma identitāti, ja spektrs ir ļoti tīrs, bet bieži vien ir nepieciešami citu metožu korelējoši rezultāti.
Gāzu hromatogrāfijas masas spektrometrā (GC/MS) savienojumu maisījumu vispirms atdala ar gāzu hromatogrāfiju un pēc tam ievada gāzes masas spektrometrā. Šī kombinētā instrumenta gāzu hromatogrāfijas daļā iztvaicētās molekulas atdalās pēc to spējas difundēt caur nesējgāzi. Mainot nesējgāzes veidu, temperatūru un plūsmas ātrumu, var atdalīt dažādus maisījumus, lai iegūtu tīrus, atsevišķus katra savienojuma paraugus. Optimizācija ir nepieciešama, lai noteiktu pareizos gāzu hromatogrāfu un turpmākos masas spektrometra iestatījumus. Kad parauga avots ir raksturots, piemēram, ražotnē vai dabīgā avotā, piemēram, naftas urbumā, šie instrumenti nodrošina ekonomiskus un uzticamus rezultātus.