معرفی طیف سنجی جرمی Mass Spectroscopy

طیف سنجی جرمی (MS) به عنوان کوچکترین مقیاس در جهان توصیف شده است، نه به دلیل اندازه آن نسبت به وزن یک مولکول، بلکه یک تکنیک ریز تحلیلی است که می تواند به طور انتخابی برای تشخیص و تعیین مقدار یک آنالیت مورد استفاده قرار گیرد.

دستگاه های MS در واقع طیف سنج های جرمی هستند و داده های آن طیف جرمی نامیده می شوند که می توانند به روش های مختلف نمایش داده شوند که به راحتی اطلاعات مورد نظر را در مورد آنالیت استخراج می کند.

کاربرد دستگاه طیف سنج

بطور کلی کاربرد MS تشکیل یون از یک نمونه، جدا کردن یون ها بر اساس نسبت m/z آنها و سپس اندازه گیری فراوانی و تعداد یون ها است. در دستگا های MS مدرن که در تجزیه و تحلیل نمونه های محیطی استفاده می شود، مولکول های گازی در منبع یونی یونیزه می شوند تا یون تشکیل دهند و یون ها فرگمنت ها یا یون مولکول را تشکیل می دهد سپس براساس نسبت مقادیر m/z یکی یکی از تحلیلگر جرم عبور می کنند تا به آشکارساز برسند.

زمانی که یون ها به آشکارساز می رسند، آنها به یک سیگنال الکتریکی تبدیل و یک پاسخ دیجیتالی که می تواند توسط کامپیوتر ذخیره شود.

باتوجه به این‌ موضوع که یون‌های تولید شده در یونیزاسیون بسیار واکنش‌پذیر هستند و عمر بسیار کمی دارند، تشکیل و کنترل آن‌ها باید در محیط خلا انجام بگیرد. پمپ خلاء، خلاء را در داخل MS را تا حدود 760 میلی لیتر جیوه حفظ می کند این خلا بسیار بالا در دستگاه کمک می کند که یون ها در مسیر خود به سمت تحلیلگر جرمی و دتکتور با هیچ ماده و مولکولی برخورد نکنند. یون ها با مقادیر متفاوت m/z جدا شده و برای بدست آوردن طیف جرمی شناسایی می شوند.

اجزای دستگاه طیف سنجی

هر دستگاه طیف سنج جرمی از سه قسمت زیر تشکیل شده است:

• منبع یونیزاسیون
• تحلیلگر جرمی یا آنالایزر
• آشکارساز یا دتکتور

۱) منبع نور (Light Source)

• • تولید نور در طول‌ موج‌ های مورد نیاز برای اندازه‌ گیری
  • نوع منبع نور بسته به نوع دستگاه و تحلیل (مانند مرئی، مادون قرمز، یا فرابنفش). مثال: لامپ دوتریوم برای نور فرابنفش (UV) و لامپ تنگستن برای نور مرئی

۲) سیستم نمونه (Sample System)

• • بخشی که نمونه در آن قرار می‌گیرد
  • شامل کووت یا محفظه نمونه برای عبور نور از نمونه
  • طراحی این قسمت بسته به نوع نمونه (جامد، مایع یا گاز) متفاوت است

۳) مونوکروماتور (Monochromator)

• • جداسازی طول‌ موج‌ های خاص از نور تولیدشده توسط منبع نور
  • شامل منشور یا شبکه پراش (Diffraction Grating) است که طول‌ موج‌ های مختلف را تفکیک می‌کند

۴) آشکارساز (Detector)

• • وظیفه اندازه‌ گیری شدت نور عبوری یا منعکس‌ شده از نمونه
  • نوع آشکارساز بسته به نوع طیف‌سنجی (UV-Vis ،FTIR یا جذب اتمی) متفاوت است. مثال: فوتودیودها یا آشکارسازهای CCD

۵) سیستم اپتیکی (Optical System)

• • شامل عدسی‌ ها و آینه‌ ها برای هدایت و متمرکز کردن نور
  • بهینه‌ سازی انتقال نور به مونوکروماتور و آشکارساز

۶) پردازشگر داده (Data Processor)

• • تبدیل سیگنال‌ های آشکارشده به اطلاعات قابل تفسیر
  • با استفاده از نرم‌ افزارهای خاص، داده‌ها را تحلیل و نمودارهای طیف تولید می‌کند

۷) تقویت‌ کننده سیگنال (Signal Amplifier)

• • افزایش سیگنال دریافتی از آشکارساز برای بهبود حساسیت و دقت

۸) رابط کاربری (User Interface)

• • بخشی که کاربر از طریق آن دستگاه را کنترل و داده‌ ها را مشاهده می‌کند
  • معمولاً شامل صفحه‌ نمایش، دکمه‌ ها یا نرم‌ افزار رایانه‌ای است