масс-спектрометрия интерфейс

Рис. 5-8. Блок-схема типичного масс-спектрометра. Интерфейс ГХ - МС

Масс-спектрометрия в комбинации с АВГ имеет ряд преимуществ, включая помимо высокой чувствительности возможность однозначного, одновременного и быстрого детектирования нескольких газообразных веществ в рамках доступного диапазона масс прибора. Но в дополнение к проблеме представительного отбора пробы возникает существенная проблема, как сконструировать интерфейс между МС и ТА-прибором, в частности ТГ-анализатором, [c.484]

Поскольку аспекты аппаратурного оформления газовой хроматографии (разд. 5.1) и масс-спектрометрии (разд. 9.4) уже были подробно рассмотрены, в настоящей главе им не будет уделено много внимания. Особое внимание будет уделено аппаратурным особенностям, связанным с сочетанием обоих методов, т. е. интерфейсу. [c.599]

Принципиальная трудность сочетания газовой хроматографии с масс-спектрометрией состоит в том, что вещества, находящиеся при атмосферном давлении (при котором проводится хроматографическое разделение), необходимо ввести в высокий вакуум (блок анализатора масс-спектрометра обычно работает при давлении около 10 -10 мм рт.ст.). Для преодоления этой несовместимости разработаны различные интерфейсы. Основные компоненты системы ГХ-МС показаны на рис. 14.2-1. [c.599]

Интерфейсы для газовой хромато-масс-спектрометрии [c.600]

Когда разрабатывали газовую хромато-масс-спектрометрию, ГХ-разделения проводили на набивных колонках со скоростями потока порядка 60 мл/мин и выше. Такая скорость потока несовместима с высоким вакуумом масс-спектрометрической системы. Решающим моментом коммерческого успеха гибридных ГХ-МС-систем было создание подходящего интерфейса, позволяющего преодолеть зто ограничение. Требования к интерфейсу состоят в следующем возможность снижения объемной скорости потока с ГХ-колонки до такого уровня, чтобы можно было поддерживать высокий вакуум масс-анализатора селективное отделение газа-носителя сохранение ненарушенными результатов хроматографического разделения. [c.600]

Интерфейс прямого соединения. Наиболее простой из всех способов введения хроматографического элюата в масс-спектрометр — это прямое соединение, т. е. есть когда хроматографическая колонка непосредственно вставлена в источник ионов масс-спектрометра через непроницаемый для вакуума фланец. Однако такой способ может быть реализован лишь для капилляров малого диаметра со скоростями потока 1-2 мл/мин. Такая скорость потока еще совместима с современными вакуумными МС-системами и также близка к оптимальным скоростям для полых капиллярных колонок. [c.600]

Введение потока жидкости со скоростью до 2 мл/мин в вакуум масс-спектрометра требует использования подходящего интерфейса. [c.621]

В современных масс-спектрометрах для записи и обработки масс-спектров используют компьютеры, присоединенные к выходу детектора ионов. Компьютер в совокупности с интерфейсом, дисплеем и цифропечатающим устройством - графопостроителем (принтер-плоттер) - образует так называемую систему сбора и обработки данных. [c.13]

Любой хромато-масс-спектрометр — от самых ранних моделей до современных приборов — включает три основных части хроматограф (обычно газовый или жидкостный), масс-спектрометр и разделительное устройство — интерфейс. [c.6]

Рис 1 4 Интерфейс с открытым делителем потока для ГХ — МС [40]з 1 — поток из хроматографической колонки 2 — остеклованная стальная трубка 3 — ras для регулирования величины потока в масс спектрометр (Не) 4 — капилляр 5 — поток в масс спектрометр 6 — газ для продувки (Не) [c.24]

Преимуществом такого устройства перед обычным интерфейсом с непосредственным соединением является то, что конец ГХ колонки находится при атмосферном давлении и, таким образом, соединение с масс спектрометром не влияет на ее рабочие параметры Не нарушается высокая разделительная способность капиллярных колонок [c.24]

Хотя такая система сравнительно проста по устройству, для обеспечения оптимальной эффективности должен тщательно контролироваться градиент температуры между интерфейсом и ионным источником Этот интерфейс может использоваться и с магнитными секторными и с квадрупольными прибора ми, хотя модификация для квадрупольных масс спектрометров обычно проще так как в этом случае постоянное напряжение в источнике низкое и нет опасности возникновения дугового разряда [c.37]

Интерфейсы с выпариванием растворителя, основанные на преимущественном испарении более легкокипящего растворителя, обеспечивают более высокую степень обогащения элюата, который целиком поступает в масс спектрометр В одной из подобных систем [59] интерфейс концентрирует поток жидкости, позволяя ему стекать по нагреваемой электрическим током проволоке переменного сечения, температура которой меняется по ее длине, остаток жидкости поступает в масс спектрометр через капилляр и игольчатый вентиль Этот интерфейс обеспе чивает испарение около 95 % растворителя, т е 20 кратное обогащение при скоростях потока растворителей 3 мл/мии в случае н пентана, 2,8 мл/мии — для 2,2,4 триметилпентана, 1,7 мл/мин — для метанола и 0,7 мл/мин — для смеси мета нола и воды (50 50) С чистой водой нельзя получить хорошие результаты, так как поверхность провода гидрофобна, что вы зывает образование крупных капель Указанные максимальные скорости потока коррелируют с теплотами испарения, но они зависят также от летучести, вязкости, поверхностного натяжения Давление в ионном источнике позволяет получать масс-спектры в режиме ХИ и ЭУ Этот интерфейс использовался при анализе полициклических ароматических углеводородов определении фенолов в сланцевой смоле [59] [c.40]

Большой интерес представляет сочетание микроколоночной ВЭЖХ с масс-спектрометрией. Известно, что присутствие больших количеств растворителя в элюенте, выходящем из хроматографической колонки обычного размера (4,6 мм X 250 мм), обусловливает создание достаточно сложного и дорогого интерфейса. Этот интерфейс предназначен для удаления растворителя и транспортировки проб в ионизационную камеру масс-спектрометра. Если сечение хроматографической колонки уменьшается, как в микроколоночной ВЭ>Ю(, в 25—100 раз, т. е. если используют колонки диаметром от 0,5 до 1 мм, мощности насосов масс-спектрометра хватает для удаления растворителя и поддержания высокого вакуума в ионизационной камере, и необходимость в интерфейсе отпадает. Следует отметить, однако, что еще не решен ряд проблем при прямой стыковке микроколонки и масс-спектрометра, таких, как удаление солей из элюента при использовании буферных систем растворителей, резкое снижение температуры на конце микроколонки из-за интенсивного съема тепла при испарении растворителя и др. [c.65]

ИСП, как правило, используют в сочетании с квадрупольным масс-спектрометром низкого разрешения, хотя выпускают и секторный масс-спектрометр высокого разрешения (с обратной геометрией Нира—Джонсона) с единичным или мультидетектором. Критической точкой ИСП-МС является тот факт, что ИСП работает при атмосферном давлении и высокой температуре, тогда как МС требует условий высокого вакуума и комнатной температуры. Поэтому для уменьшения давления и температуры необходим интерфейс (рис. 8.5-1). В настоящее время интерфейс состоит из двух конусов, обычно изготавливаемых из Си или №. Первый конус назьшают пробоотборником, второй — скиммером. Эта технология пришла из 1960-х гг. Отверстия конусов имеют диаметр 1 мм и менее и расположены вдоль оси плазмы. Наконечник пробоотборника должен быть расположен в центральном канале ИСП, т. е. в области, где присутствуют ионы. Давление между пробоотборником и скиммером понижают при помощи форвакуумного насоса. За пробоотборником образуется сверхзвуковой молекулярный поток, который оканчивается на диске Маха. Наконечник скиммера расположен на оси сверхзвукового потока немного впереди диска Маха. Расстояние между двумя наконечниками составляет менее 10 мм. Преимуществом сверхзвукового потока является существенное уменьшение температуры ионных частиц за счет расширения плазмы. [c.135]

Разряды низкого давления используют в качестве ионных источников в МС для проводящих твердых проб благодаря их простоте и эффективной ионизации. Их широко применяли до внедрения искрового источника. Вслед за использованием тлеющего разряда в атомно-эмиссионной спектрометрии, где наблюдали интенсивное испускание ионов, в начале 1970-х вновь возник интерес к применению этого источника в МС [8.5-9-8.5-13]. Масс-спектрометрия с тлеющим разрядом (ТРМС) имеет ряд уникальных характеристик, что можно видеть и в атомно-эмиссионной спектрометрии (разд. 8.1). Пробоподготовка сведена к минимуму, ТР работает при пониженном давлении (0,1-10 мм рт. ст.), атомизация происходит за счет распыления поверхности, а ионизация — главным образом за счет электронного удара и пеннинговской ионизации из метастабильных уровней инертного газа —сосредоточена в области свечения (рис. 8.5-2). Разрядный газ — это обычно аргон высокой чистоты, но аргон можно заменить другим инертным газом, например Ne. Интерфейс с МС располагают очень близко к области свечения, чтобы избежать захвата молекулярных ионов. Подобно ИСП-МС используют двухступенчатую дифференциальную систему откачки. Требуется также ионная оптика, особенно для уменьшения разброса энергии ионов. Настройка ионной оптики имеет решающее значение для экстракции и прохождения ионов. Параметры ТР, используемые для оптимизации ионизации, включают природу и давление газа, напряжение и ток разряда. В некоторых последних модификациях ячейку охлаждают жидким [c.137]

Из различных схем соединения и интефейсов подробно рассмотрим лишь интерфейс прямого соединения, поскольку устройства, созданные для подсоединения набивных колонок к масс-спектрометру, такие, как интерфейсы молекулярного разделения, стали уже не столь важными. [c.600]

Другой интерфейс прямого соединения основан на подсоединении выходного рестриктора к масс-спектрометру в комбинации с игольчатым краном, через который отводится часть хроматографического элюата. Интерфейс этого типа обеспечивает больше гибкости в скоростях потока, поскольку некоторая часть потока может быть отделена и удалена из масс-спектрометра. [c.600]

Долгое время считалось, что невозможно сочетать жидкостную хроматографию с масс-спектрометрическим детектированием. Несоответствие между скоростями потока в обычных ВЭЖХ-системах (0,5-2 мл/мин нормально-или обращенно-фазового растворителя) и требования к вакууму в масс-спектрометре казались слишком большими. Тем не менее отсутствие чувствительного, селективного и универсального детектора для ВЭЖХ служил движущей силой исследований, направленных на сочетание ВЭЖХ и МС. Для преодоления проблемы явной несовместимости за последние 20 лет было разработано несколько различных интерфейсов. [c.621]

В качестве ГХ — МС интерфейсов использовали главным образом 1) мембраны из силиконовой резины, 2) эффузиоииые трубки и 3) молекулярный струйный сепаратор [11, 12]. В настоящее время чаще всего применяется молекулярный струйный сепаратор (рис. 5-11). Первое такое устройство было выполнено Райхеджем из нержавеющей стали. Впоследствии молекулярные струйные сепараторы стали изготовлять из стекла. Сепараторы из стекла имеют большую химическую инертность, иронускную способность и чувствительность [11-13, 15]. Принцип действия устройства основан на законе сохранения количества движения. В струйном сепараторе молекулы гелия отделяются от более тяжелых молекул анализируемой смеси. Выходное отверстие сопла имеет очень маленький диаметр, поэтому скорость газового потока, выходящего из колонки ГХ, близка к сверхзвуковой. Анализируемое вещество, обладающее большим количеством движения, проходит расстояние между двумя соплами, а более легкие молекулы гелия отклоняются от прямолинейного движения и откачиваются иасосом. Струйные сепараторы успешно используются для стыковки насадочных и капиллярных кварцевых колонок большого диаметра (> 0,5 мм) с масс-спектрометром. [c.84]

Для ввода газохроматографических элюатов предназн i4 irn две отдельные системы одна (для набивных колонок) обеспечивает уда1ение большей части газа носителя с помощью специального молекулярного сепаратора дру гая служит для непосредственного соединения с капнллярпымн колонками иэ которых поток целиком направляется в масс спектрометр К этим же вводам в ионный источник присоединяются и колонки жидкостного хроматографа через соответствующий интерфейс Специальный натекатель служит для напуска вещества стандарта или газа реагента прн химическои ионизации [c.10]

Интерфейс выполняет две основные фунции понижение давления от атмосферного на выходе ГХ колонки до 10 — 10 Па в ионном источнике масс спектрометра и удаление избытка газа носителя В случаях, когда условия работы при-<5ора позволяют исключить обогащение, соединение хроматогра- фа и масс спектрометра может быть легко осуществлено с помощью обычного игольчатого вентиля или ограничителя в виде [c.22]

Соединение жидкостной хроматографии и масс спектрометрии было несбыточной мечтой многих исследователей с самого на чала работ по хромато масс спектрометрии С одной стороны, ЖХ незаменима при анализе многих биологических объектов, термически нестабильных и нелетучих соединений, которые не разделяются с помощью газовой хроматографии, с другой сто роны, обычные детекторы для ЖХ не обладают достаточной гибкостью и универсальностью Однако непосредственное соединение ЖХ с МС долгое время не удавалось, так как эти методы сочетаются гораздо труднее и возникающие проблемы на несколько порядков сложнее чем в ГХ—МС В то же время достаточно хорошие результаты получали при раздельном применении обоих методов с независимым отбором элюируемых фракций из ЖХ колонки, выпариванием растворителя и пере носом вещества в систему напуска масс спектрометра В этом случае жидкостной хроматограф и масс спектрометр работают независимо друг от друга в своем оптимальном режиме Мож но использовать любые ЖХ системы с любыми элюентами и специальные методы масс спектрометрии, разработанные для анализа малолетучих и термически нестабильных веществ такие как ПД, лазерная десорбция, ДХИ плазменная десорбция инициируемая продуктами распада i, масс спектрометрия вторичных ионов и др Отбор фракций и испарение раствори теля могут быть автоматизированы, труднее, правда, осуществить автоматический перенос их и ввод в масс спектрометр [44] Однако практически невозможно создать коллектор фракций для очень сложных смесей неизвестного состава таких, как биологические жидкости, природные масла нефтяные фракции и т п Отбор фракций невозможен и в случае быстро элюирующихся пиков, например, на современных колонках для ВЭЖХ с эффективным числом теоретических тарелок до 50000 Непосредственное соединение ЖХ с МС, аналогичное ГХ— МС, обеспечивает значительное сокращение времени анализа, позволяет осуществлять количественный анализ и селективное детектирование выбранных ионов, использовать математические методы обработки данных для разделения неразрешенных пи ков Поэтому поиск удовлетворительных интерфейсов для непосредственного соединения ЖХ и МС начался еще в 1960 х годах [c.33]

Для нормальной работы жидкостного хроматографа жела тельно, чтобы соединение его с масс спектрометром не накла дывало слишком сильных ограничений на виды растворителей, применяемых для элюирования, величину потока растворителя не препятствовало возможности градиентного элюирования, при менения летучих и нелетучих буферов, реагентов в виде ион ных пар Для поддержания вакуума в масс спектрометре поток газа пе должен превышать 20 мл/мин, желательно иметь воз можность использовать разные методы ионизации, прежде все го ЭУ и ХИ, должна быть обеспечена возможность сканирова ния полного масс спектра и непрерывного детектирования вы бранных ионов, возможность выбора разных газов реагентов при ХИ, возможность анализа как положительных, так и отри нательных иоиов для обеспечения высокой чувствительности шумы и фон должны быть минимизированы а наложения от растворителя и от примесей в нем малы Интерфейс должен обеспечивать высокую степень обогащения образца по отношению к растворителю высокую эффективность переноса образца из колонки в ионный источник, отсутствие расширения хрома тографических пиков возможность испарения малолетучих об разцов [c.34]

Интерфейс с непосредственным вводом жидкости (НВЖ) — наиболее простой путь соединения жидкостного хроматографа и масс спектрометра Этот метод был впервые предложен Таль розе с сотр [45] В сочетании с ЭУ ионизацией этот метод требует слишком большого деления потока (до 1 10 ), что уменьшает чувствительность Недостатками этой системы явля ются также трудность анализа малолетучих веществ и частое засорение соединительного капилляра К достоинствам ее от носится возможность анализа элюатов, содержащих большое количество воды (до 70%) [49] Увеличение эффективности на [c.36]

Струйный интерфейс был предложен для обогащения элюата и удаления избытка растворителя перед вводом в ионный источник с тем, чтобы исправить один из самых серьезных недостатков НВЖ интерфейсов — низкую эффективность использования образца Струйный сепаратор для ЖХ—МС аналогичен применяемому в ГХ—МС Такеучи и др [54] применили такой струйный сепаратор в качестве интерфейса для соедине ния микрокапиллярной колонки (поток 8 мкл/мин) с масс-спектрометром с химической ионизацией Для бифенила коэффициент обогащения был равен 8, а эффективность 80 % (растворитель ацетонитрил — вода 70 30) При потоках 1— 16 мкл/мин получены результаты, сравнимые с результатами для НВЖ интерфейса без обогащения Однако поскольку количество растворителя, поступающего в ионный источник, оставалось большим, можно было использовать только химическую-ионизацию [c.38]

Интерфейс с движущимся транспортером, наряду с НВЖ системами, является в настоящее время одним из основных ти шв интерфейсов, используемых в ВЭЖХ—МС Скотт и др [60] использовали транспортер с движущейся проволокой про ходящей через вакуумный щлюз, для переноса элюата из ЖХ в ионный источник масс спектрометра, но доля отбираемого [c.41]

Пожалуй, одним из самых больших достоинств этой системы является возможность соединит1> ее с методами ионизации, эффективными для нелетучих веществ такими, как полевая и лазерная десорбция, масс спектрометрия вторичных ионов и др Она может служить в этих случаях не только интерфейсом для соединения ЖХ и МС, но и удобной системой ввода нелетучих образцов в масс спектрометр [c.42]

Она включала тройной квадрупольный масс спектрометр с ионным источником для получения масс спектров вторичных ионов, который позволял также работать в режиме электро ударной ионизации и термодесорбции Использование масс-спектрометрии вторичных ионов в сочетании с ленточным интерфейсом предъявляет ряд требований отличных от требо ваний к обычным ЖХ—МС приборам Они заключаются в возможности сохранения образцов для повторного анализа Основ ной частью интерфейса является лента шириной 0 63 см толщиной О 008 см и длиной 320 см образующая непрерывную петлю Было найдено, что приемлемыми механическими свойст вами для изготовления ленты обладают высокочистые молибден, никель и платина Использовалась лента из никеля [c.43]

Оба основных интерфейса для соединения ЖХ и МС — движущийся транспортер и НВЖ — нуждаются в делителе по тока при работе с обычными ЖХ колонками (внутренний диаметр 4 мм, наполнитель из частиц 5—10 мкм) Однако деление потока приводит к неполному использованию образца, что во многих случаях нежелательно В некоторой степени потеря образца может быть уменьшена при использовании коаксиального делителя [68], который отбирает для ввода в масс спектрометр часть элюата из центра колонки Если колонка прямая и ввод осуществляется аксиально то степень обогащения может доходить до 2, вследствие более медленного переноса радиальной части потока (20 % образца при отборе 10 % элюата) Уменьшение потока элюата может быть достигнуто с помощью микронабивных или капиллярных колонок [69] В микро [c.45]

Масс спектры компонентов смесей, получаемые в условиях ХМС, могут отличаться от спектров полученных при анализе соответствующих чистых соединении на аналитическом масс спектрометре На вид масс спектров влияют следующие факто ры 1) температура хроматографической колонки, интерфейса и соединительных линий, которая определяет возможность раз ложения или термических превращений анализируемых ве ществ 2) температура ионного источника оказывает наиболь шее влияние на вид масс спектров, вызывая изменение вероят ности различных путей распада, влияние температуры особен но заметно при ХИ, повышение температуры ионного источника уменьшает относительное количество ионов с большими масса ми 3) условия ионизации, которые часто отличаются от приня тых в аналитической масс спектрометрии, например, в ГХ—МС ионизация осуществляется электронами с энергиями порядка 15—20 эВ, тогда как в обычной масс спектрометрической ана литической практике — либо электронами высоких энергий (50—70 эВ), либо в близпороговой области (8—12 эВ), 4) дав тение в ионном источнике может быть выше оптимального, что приводит к увеличению вклада продуктов ионно молекулярных реакций даже при ЭУ ионизации, следует иметь в виду, что не смотря на большую скорость сканирования, давление в ионном источнике изменяется за время элюирования хроматографиче ского пика, это приводит к изменению относительных интенсив ностей регистрируемых пиков по сравнению с пиками в обыч ном масс спектре [c.127]