Masspektrometri

Vad är en masspektrometer?

En masspektrometer är det instrument som utför själva masspektrometrin. Det finns olika typer av masspektrometrar (till exempel kvadrupol, time-of-flight, jonfälla, och så vidare), men de bygger i stort sett på samma grundprinciper:

1. Provintroduktion
   Prov (som kan vara i gasfas, flytande form eller fast form) introduceras i masspektrometern. I många moderna system har man ofta en kromatograf (GC eller LC) kopplad till masspektrometern, så att separerade analyter (ämnen) matas in stegvis.

2. Jonisering
   Ämnena omvandlas till joner genom att en eller flera elektroner tas bort (positiv jon) eller läggs till (negativ jon). Exempel på joniseringsmetoder är:

   • Elektronjonisering (EI): En stråle av elektroner slår ut elektroner från provmolekylerna, så att de blir positivt laddade.

   • Elektrosprayjonisering (ESI): En lösning med analyten finfördelas i en kapillär och hög spänning tillsätts. Dropparna som bildas blir laddade och avdunstar i en källa, vilket lämnar kvar joner i gasfas.

   • Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI): En laser träffar en kristallin matris blandad med provet och frigör joner i gasfas.

3. Separation av joner i massanalysatorn
   De joniserade partiklarna passerar genom en massanalysator där de separeras efter sitt massa‐till‐laddningsförhållande (m/z). Detta görs på olika sätt beroende på typ av instrument:

   • Kvadrupol: Fyra stavar som skapar ett oscillernade elektriskt fält släpper bara igenom joner med ett visst m/z vid en given tidpunkt.

   • Time-of-Flight (TOF): Jonerna accelereras av ett elektriskt fält och flyger igenom ett tomt rör. Tyngre joner rör sig långsammare och lättare joner rör sig snabbare, vilket ger en separation.

   • Jonfälla: Elektriska och magnetiska fält “fångar” jonerna, och sedan sveper man i frekvens eller spänning för att skicka ut dem en efter en beroende på deras m/z.

   • Magnetisk sektor: Ett magnetfält böjer jonernas bana olika mycket beroende på deras massa och laddning.

4. Detektion
   När jonerna nått detektorsteget registrerar instrumentet hur många joner av en viss m/z som träffar den. Ju fler joner vid en viss m/z, desto starkare topp i masspektrumet.

5. Datasammanställning
   Instrumentets mjukvara registrerar och beräknar intensiteter för varje topp i masspektrumet. Detta spektrum kan sedan användas för att identifiera och kvantifiera ämnena i provet.

Så fungerar en masspektrometer

1. Du har ett prov – Fast, flytande eller gas.

2. Provet förs in i instrumentet – Ofta via en koppling till någon typ av kromatograf, eller direkt om det är en enkel provmatning.

3. Ämnena joniseras – Genom vald joniseringsmetod beroende på vilken typ av prov och instrument man använder.

4. Jonerna accelereras och separeras – Massanalysatorn skiljer jonerna baserat på deras massa och laddning.

5. Jonerna detekteras – Antalet joner vid varje m/z-värde mäts och registreras.

6. Man får ett masspektrum – Ett diagram som visar intensitet (antal joner) mot massa‐till‐laddningsförhållandet. Genom att analysera detta spektrum kan man utläsa vilka ämnen som finns i provet och i vilka halter.