Принцип работы квадрупольного анализатора: под действием постоянного и переменного электричес-ких полей ионы с конкретной массой (m/z) испыты-вают стабильные колебания и могут пройти через квадрупольный «фильтр» (между электродами вдоль осевой линии) только при определенных значениях постоянного и переменного напряжения на электро- дах. Только эти ионы могут далее попасть на детек- тор. Ионы с другими массами при этом движутся слишком далеко от главной оси системы, выбывают из потока и не доходят до детектора.

Меняя напряжения на стержнях можно по очереди пропускать через такой «фильтр» ионы с разными значениями m/z, то есть, производить развертку масс- спектра.

3. Время-пролетный анализатор (Time Of Flight, TOF). Разработан в 1946 году (Уильям Стефенс, США).

Принцип работы: ионы с большой массой труднее разогнать из-за их большой инерции. Эти ионы, после разгона электрическим полем, двигаются дальше уже

вбесполевом отсеке. Они движутся медленнее и прилетают к детектору позже легких ионов.

Если принять, что все ионы заряжены одинаково, то время в пути - прямо пропорционально квадратному корню из массы иона. Иными словами, сначала к де- тектору прилетят легкие ионы, затем те, что тяжелее.

Время-пролетный масс-спектрометр несколько ус- тупает по чувствительности магнитному, но обладает огромным быстродействием, поскольку спектр ионов

вшироком диапазоне их масс регистрируется за один проход.

Детектор ионов. На первых масс-спектрометрах, интенсивность потоков ионов с определенными зна- чениями m/z, регистрировали с помощью фотоплас- тинки (чем интенсивнее поток конкретной группы ионов, тем сильнее засвечивалась зона на пластике). В настоящее время используется электронный умно- житель (ЭУ).

Схема действия электронного умножителя (ЭУ)

Разделенные с помощью анализатора потоки ионов фокусируются

на вход ЭУ с помощью электрического поля.

Тандемная масс-спектрометрия

Тандем (англ. tandem) — расположение один за другим. Распо- ложение однородных машин или их частей в одном агрегате друг за другом, на одной оси, по одной линии.

Одним из недостатков прямого ввода образца в камеру масс-спектрометра для испарения является потенциально возможное искажение будущего масс- спектра за счет примесей, изначально присутствую- щих в образце. Возникают дополнительные пики, затрудняющие интерпретацию масс-спектра.

Одним из вариантов решения всех этих проблем стало использование тандемной масс-пектрометрии. Эта техника применяется со всеми описанными выше анализаторами и используется для анализа самых разных классов соединений.

Изучаемую смесь веществ ионизируется мягким методом.

Образовавшиеся ионы по очереди проходят через первый анализатор. При этом, в анализаторе увеличивают внутреннюю энергию полученных ионов (спец. методом), что вызывает фрагмента- цию ионов.

Ионы с повышенной энергией направляют во второй анализатор и получают масс-спектр индиви- дуального соединения.

Принципиальная схема тандемной масс-спектрометрии

Ион, полученный в анализаторе I

Повышение энергии выбранного иона и его фрагментация

Хромато-масс-спектрометрами оснащены лабора- тории допинг-контроля. С помощью хромато-масс- спектрометрии определяют содержание: анаболи- ческих стероидов, анальгетиков, диуретиков, био- стимуляторов, кортикостероидов и др.

Современные масс-спектрометры довольно компактны и способны обнаружить в крови или моче спортсмена миллиардную долю этих запре- щенных МОК препаратов или продуктов их распада в организме.

Хромато-масс-спектрометрия применяется для контроля загрязения окружающей среды опасными для здоровья человека веществами-ксенобиотика- ми (экологический мониторинг). На таможнях – спо- соб обнаружения следов наркотиков. При нефтераз- ведке - контроль состава нефти данного месторож- дения.

Основные характеристики масс-спектрометра, как аналитического прибора

1. Разрешающая способность (разрешение).

Разрешение масс-спектро- метра (R) – возможность получать на данном приборе раздельный сигнал от двух ионов, с массами m и (m + m).

В зависимости от глубины ложбины между двумя сосед- ними пиками принято гово- рить о разрешении на уровне 10% от высоты пиков для магнитных приборов и 50% - для квадрупольных.