Phổ khối
Phổ khối xác định và định lượng các phân tử và nguyên tố bằng cách ion hóa chúng và đo tỷ lệ khối lượng trên điện tích của các ion tạo thành.
Definition
Phổ khối là một kỹ thuật phân tích chuyển đổi các chất phân tích thành các ion pha khí, sau đó tách và phát hiện chúng theo tỷ lệ khối lượng trên điện tích, tạo ra các phổ được sử dụng để nhận dạng, làm sáng tỏ cấu trúc và định lượng.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm các nguyên tắc và thiết bị của phổ khối như một phương pháp phân tích: quá trình tạo ion pha khí, sự phân tách của chúng theo tỷ lệ khối lượng trên điện tích trong các bộ phân tích khác nhau, quá trình phát hiện và giải thích các phổ thu được. Nó đề cập đến cả phổ khối phân tử và nguyên tố, sự phân mảnh, phép đo khối lượng chính xác và sự ghép nối của các máy quang phổ khối với các kỹ thuật tách. Các phương pháp phát xạ và hấp thụ nguyên tử được sử dụng cho các nguyên tố được đề cập riêng trong phần quang phổ phân tích.
Sub-topics
Core questions
- Các chất phân tích được chuyển đổi thành các ion pha khí phù hợp để phân tích khối lượng như thế nào?
- Các bộ phân tích khối lượng khác nhau đạt được khả năng phân giải và dải khối lượng của chúng như thế nào?
- Các mẫu phân mảnh và khối lượng chính xác hỗ trợ nhận dạng như thế nào?
- Phổ khối được định lượng như thế nào và nó được ghép nối với các phương pháp tách như thế nào?
Key theories
- Tách theo tỷ lệ khối lượng trên điện tích
- Khi các chất phân tích được ion hóa, chuyển động của chúng trong trường điện hoặc từ phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng trên điện tích của chúng; việc đo tỷ lệ này cho mỗi ion tạo ra một phổ khối mà các vị trí đỉnh của nó xác định các loài và cường độ của chúng, được hiệu chuẩn phù hợp, định lượng chúng.
- Ion hóa mềm các phân tử sinh học
- Ion hóa phun điện và ion hóa giải hấp laser có hỗ trợ ma trận chuyển các phân tử lớn và dễ vỡ còn nguyên vẹn vào pha khí dưới dạng ion với ít sự phân mảnh, mở rộng phổ khối từ các phân tử nhỏ dễ bay hơi sang protein và các polyme sinh học khác.
Mechanisms
Một chất phân tích được ion hóa—bằng cách va chạm electron, phun điện, giải hấp laser hoặc plasma—để tạo thành các loài tích điện trong pha khí. Sau đó, một bộ phân tích khối lượng sẽ tách các ion này theo tỷ lệ khối lượng trên điện tích bằng cách sử dụng trường điện và từ, thời gian bay hoặc bẫy ion, và một bộ dò sẽ ghi lại sự phong phú của các ion ở mỗi tỷ lệ. Phổ thu được cung cấp khối lượng phân tử hoặc nguyên tố, các mẫu đồng vị và, thông qua sự phân mảnh có kiểm soát, thông tin cấu trúc; các diện tích đỉnh đã hiệu chuẩn cho phép định lượng.
Clinical relevance
Phổ khối là nền tảng của proteomics và metabolomics, sàng lọc sơ sinh lâm sàng và theo dõi thuốc điều trị, phân tích chất gây ô nhiễm môi trường và thực phẩm, độc chất học pháp y và phân tích vết nguyên tố bằng phổ khối plasma ghép nối cảm ứng, được đánh giá cao về độ nhạy, độ đặc hiệu và phạm vi ứng dụng.
History
Phổ khối có nguồn gốc từ các thí nghiệm tia dương của J. J. Thomson và máy quang phổ khối của Francis Aston, đã tiết lộ các đồng vị vào đầu thế kỷ 20. Các thiết bị giữa thế kỷ phục vụ việc làm sáng tỏ cấu trúc hữu cơ, và sự phát triển của các phương pháp ion hóa mềm—phun điện của John Fenn và giải hấp laser được Koichi Tanaka phát triển—vào những năm 1980, được công nhận bằng giải Nobel, đã mở ra phổ khối cho các phân tử sinh học lớn.
Key figures
- J. J. Thomson
- Francis Aston
- John Fenn
- Koichi Tanaka
Related topics
Seminal works
- gross2017
- deHoffmann2007
- skoog2017
Frequently asked questions
- Một máy quang phổ khối thực sự đo gì?
- Nó đo tỷ lệ khối lượng trên điện tích của các ion được tạo ra từ một mẫu và số lượng ion xuất hiện ở mỗi tỷ lệ, đưa ra một phổ được sử dụng để xác định khối lượng phân tử hoặc nguyên tố, các mẫu đồng vị và cấu trúc.
- Tại sao ion hóa mềm lại là một bước đột phá?
- Các phương pháp ion hóa trước đây làm phân mảnh hoặc không thể hóa hơi các phân tử lớn; phun điện và giải hấp laser có hỗ trợ ma trận tạo ra các ion protein và các polyme sinh học khác một cách nhẹ nhàng, mở rộng phổ khối vào lĩnh vực sinh học và y học.