طیفسنجی جرمی
طیفسنجی جرمی با یونیزه کردن مولکولها و عناصر و اندازهگیری نسبت جرم به بار یونهای حاصل، آنها را شناسایی و کمیسازی میکند.
Definition
طیفسنجی جرمی یک تکنیک تحلیلی است که آنالیتها را به یونهای فاز گازی تبدیل میکند و آنها را بر اساس نسبت جرم به بارشان جدا و شناسایی میکند و طیفهایی را برای شناسایی، روشنسازی ساختاری و کمیسازی ارائه میدهد.
Scope
این حوزه اصول و ابزار دقیق طیفسنجی جرمی را به عنوان یک روش تحلیلی پوشش میدهد: تولید یونهای فاز گازی، جداسازی آنها بر اساس نسبت جرم به بار در آنالایزرهای مختلف، تشخیص آنها، و تفسیر طیفهای حاصل. این حوزه هم طیفسنجی جرمی مولکولی و هم عنصری، قطعهقطعهشدن، اندازهگیری دقیق جرم، و اتصال طیفسنجهای جرمی به تکنیکهای جداسازی را مورد بررسی قرار میدهد. روشهای انتشار و جذب اتمی مورد استفاده برای عناصر به طور جداگانه تحت عنوان طیفسنجی تحلیلی پوشش داده میشوند.
Sub-topics
Core questions
- چگونه آنالیتها به یونهای فاز گازی مناسب برای تجزیه و تحلیل جرمی تبدیل میشوند؟
- چگونه آنالایزرهای جرمی مختلف به قدرت تفکیک و محدوده جرمی خود دست مییابند؟
- چگونه الگوهای قطعهقطعهشدن و جرم دقیق از شناسایی پشتیبانی میکنند؟
- چگونه طیفسنجی جرمی کمی میشود و چگونه با جداسازیها جفت میشود؟
Key theories
- جداسازی بر اساس نسبت جرم به بار
- هنگامی که آنالیتها یونیزه میشوند، حرکت آنها در میدانهای الکتریکی یا مغناطیسی به نسبت جرم به بار آنها بستگی دارد؛ اندازهگیری این نسبت برای هر یون یک طیف جرمی تولید میکند که موقعیتهای پیک آن گونهها را شناسایی میکند و شدتهای آن، با کالیبراسیون مناسب، آنها را کمیسازی میکند.
- یونیزاسیون نرم بیومولکولها
- الکترواسپری و یونیزاسیون واجذب لیزری به کمک ماتریس، مولکولهای بزرگ و شکننده را به صورت دستنخورده و با قطعهقطعهشدن کم به فاز گازی به عنوان یون منتقل میکنند و طیفسنجی جرمی را از مولکولهای کوچک فرار به پروتئینها و سایر بیوپلیمرها گسترش میدهند.
Mechanisms
یک آنالیت — با ضربه الکترون، الکترواسپری، واجذب لیزری، یا پلاسما — یونیزه میشود تا گونههای باردار در فاز گازی تشکیل دهد. سپس یک آنالایزر جرمی این یونها را بر اساس نسبت جرم به بار با استفاده از میدانهای الکتریکی و مغناطیسی، زمان پرواز، یا به دام انداختن یون جدا میکند، و یک آشکارساز فراوانی یونها را در هر نسبت ثبت میکند. طیف حاصل جرمهای مولکولی یا عنصری، الگوهای ایزوتوپی، و از طریق قطعهقطعهشدن کنترلشده، اطلاعات ساختاری را فراهم میکند؛ مساحتهای پیک کالیبره شده کمیسازی را ارائه میدهند.
Clinical relevance
طیفسنجی جرمی زیربنای پروتئومیکس و متابولومیکس، غربالگری نوزادان و پایش درمانی داروها، تجزیه و تحلیل آلایندههای محیطی و غذایی، سمشناسی قانونی، و تجزیه و تحلیل عناصر کمیاب با طیفسنجی جرمی پلاسمای جفتشده القایی است که به دلیل حساسیت، ویژگی و گستردگی آن ارزشمند است.
History
طیفسنجی جرمی با آزمایشهای پرتوهای مثبت جی. جی. تامسون و طیفنگار جرمی فرانسیس استون آغاز شد که ایزوتوپها را در اوایل قرن بیستم آشکار کرد. ابزارهای اواسط قرن به روشنسازی ساختار آلی کمک کردند، و توسعه روشهای یونیزاسیون نرم — الکترواسپری توسط جان فن و واجذب لیزری که توسط کویچی تاناکا پیشرفت داده شد — در دهه ۱۹۸۰، که با جایزه نوبل شناخته شد، طیفسنجی جرمی را به روی بیومولکولهای بزرگ گشود.
Key figures
- J. J. Thomson
- Francis Aston
- John Fenn
- Koichi Tanaka
Related topics
Seminal works
- gross2017
- deHoffmann2007
- skoog2017
Frequently asked questions
- یک طیفسنج جرمی واقعاً چه چیزی را اندازهگیری میکند؟
- این دستگاه نسبت جرم به بار یونهای تولید شده از یک نمونه و تعداد یونها در هر نسبت را اندازهگیری میکند و طیفی را ارائه میدهد که برای تعیین جرمهای مولکولی یا عنصری، الگوهای ایزوتوپی و ساختار استفاده میشود.
- چرا یونیزاسیون نرم یک پیشرفت بزرگ بود؟
- روشهای یونیزاسیون قبلی مولکولهای بزرگ را قطعهقطعه میکردند یا نمیتوانستند آنها را تبخیر کنند؛ الکترواسپری و واجذب لیزری به کمک ماتریس به آرامی یونهای دستنخورده پروتئینها و سایر بیوپلیمرها را تولید میکنند و طیفسنجی جرمی را به زیستشناسی و پزشکی گسترش میدهند.