Глава 4. Масс-спектрометрический метод анализа

Масс-спектрометрический метод анализа основан на ионизации атомов и молекул изучающего вещества и последующим разделении образующихся ионов в пространстве и времени. Образовавшиеся в ре- зультате ионизации ионы формируются в электростатическом поле в пучок. Этот пучок разделяется каким-либо способом на отдельные лучи, ионы в которых различаются по величине их массовых чисел (отноше- ния массы (m) к заряду иона (z) – m/z). Относительные количества ионов в этих лучах регистрируются. Одно из преимуществ метода заключается в том, что для анализа достаточно очень малых количеств вещества, а основной недостаток – метод является разрушающим (исследуется не само вещество, а продукты его превращения). Структура вещества или состав пробы восстанавливаются по результатам этих превращений, что сходно со схемами обычного химического анализа.

Метод масс-спектрометрии удобен для оценки чистоты образца, определения молекулярной массы, элементного состава и получения сведений об основных особенностях структуры молекулы данного ве- щества (для анализа достаточно 10

-6 –10

-12 г вещества, для детектирова-

ния известного соединения – 10 -12

–10 -14

г). Предел абсолютной чувстви- тельности масс-спектрометрии достигает 10

5 атомов. Ограничения ме-

тода заключаются в необходимости обязательного испарения хотя бы части пробы (если проба не газообразная) в вакууме с последующей или одновременной ее ионизацией.

Спектр применения масс-спектрометрии широк. Без масс- спектрометрии немыслимо существование ядерной энергетики, с еѐ по- мощью определяется степень обогащения расщепляющихся материалов и их чистота. Изотопная масс-спектрометрия углеродных атомов при- меняется для медицинской диагностики инфицированности человека Helicobacter. Масс-спектрометрия используется: для определения нали- чия допинга в крови спортсменов; для оптимизации процессов перера- ботки нефти и поиска новых нефтяных полей; для контроля окружаю- щей среды над незаконным распространением наркотических и психо- тропных средств; для криминалистического и клинического анализа токсичных препаратов, анализа взрывчатых веществ. Масс- спектрометрия применяется в фармацевтике, парфюмерии, пищевой промышленности, производстве полимеров и пластиков, геохимии, гео- логии, гидрологии, металлургии и т. д.

153

Первые масс-спектры были получены в Великобритании Дж.Дж. Томсоном (1910), а затем Ф.У. Астоном (1919). Они привели к откры- тию стабильных изотопов.