Детекторы для ВЭЖХ: ультрафиолетовый, фотодиодно-матричный, флуориметрический, электрохимический, рефрактометрический, масс-селективный.

Масс-спектрометрия

Масс-спектрометрия (масс-спектроскопия, масс-спектрография, масс-спектральный анализ, масс-спектрометрический анализ) — метод исследования вещества, основанный на определении отношения массы к заряду ионов, образующихся при ионизации представляющих интерес компонентов пробы. Один из мощнейших способов качественной идентификации веществ, допускающий также и количественное определение. Можно сказать, что масс-спектрометрия — «взвешивание» молекул, находящихся в пробе.

История масс-спектрометрии ведётся с основополагающих опытов Дж. Дж. Томсона в начале XX века. Окончание «-метрия» в названии метода появилось после повсеместного перехода от детектирования заряженных частиц при помощи фотопластинок к электрическим измерениям ионных токов.

Особенно широкое применение масс-спектрометрия находит в анализе органических веществ, поскольку обеспечивает уверенную идентификацию как относительно простых, так и сложных молекул. Единственное общее требование — чтобы молекула поддавалась ионизации. Однако к настоящему времени придумано столько способов ионизации компонентов пробы, что масс-спектрометрию можно считать практически всеохватным методом.

Почти все масс-спектрометры — вакуумные приборы, поскольку ионы очень нестабильны в присутствии посторонних молекул.

Масс-спектр — зависимость интенсивности ионного тока (количества вещества) от отношения массы к заряду (природы вещества). Поскольку масса любой молекулы складывается из масс составляющих её атомов, масс-спектр всегда дискретен, хотя при низком разрешении масс-спектрометра пики разных масс могут перекрываться или даже сливаться. Природа анализируемого вещества, особенности метода ионизации и вторичные процессы в масс-спектрометре могут влиять на масс-спектр. Так, ионы с одинаковыми отношениями массы к заряду могут оказаться в разных частях спектра и даже сделать часть его непрерывным.

Большинство небольших молекул при ионизации приобретает только один положительный или отрицательный заряд. Чем больше молекула, тем больше вероятность того, что во время ионизации она превратится в многозарядный ион. Поэтому особенно сильно данный эффект проявляется в отношении крайне больших молекул, например, белков, нуклеиновых кислот и полимеров. При некоторых видах ионизации (например, электронный удар) молекула может распадаться на несколько характерных частей, что даёт дополнительные возможности идентификации и исследования структуры неизвестных веществ.

Точное определение массы анализируемой молекулы позволяет определить её элементный состав. Масс-спектрометрия также позволяет получить важную информацию об изотопном составе анализируемых.

История масс-спектрометрии

• 1912 год — Дж. Дж. Томсон создаёт первый масс-спектрограф и получает масс-спектры молекул кислорода, азота, угарного газа, углекислого газа и фосгена.

• 1913 год — С помощью своего масс-спектрографа Дж. Дж. Томсон открывает изотопы неона: неон-20 и неон-22.

• 1918 год — Артур Демпстер строит первый масс-спектрограф.

• 1919 год — Фрэнсис Астон, независимо от Демпстера, строит свой первый масс-спектрограф и начинает исследования изотопов. Этот прибор имел разрешающую способность около 130.

• 1923 год — Астон измеряет с помощью масс-спектрометра дефект массы.

• 1932 год — Кеннет Бейнбридж строит масс-спектрометр с разрешающей способностью 600 и чувствительностью 1 часть на 10 тыс.

• 1936 год — Артур Демпстер, Кеннет Бэйнбридж (англ. Kenneth Tompkins Bainbridge) и Йозеф Маттаух (англ. Josef Heinrich Elizabeth Mattauch) конструируют масс-спектрограф с двойной фокусировкой. Демпстер разрабатывает искровой источник ионизации.

• 1940 год — Альфред Нир с помощью препаративной масс-спектрометрии выделяет уран-235.

• 1940 год — Альфред Нир создаёт первый надёжный источник электронного удара, применив ионизационную камеру.

• 1942 год — Лоуренс запускает «калутрон» — промышленную установку по разделению изотопов урана, основанную на магнитно-секторном масс-спектрометре.

• 1946 год — Уильям Стивенс предлагает концепцию времяпролётного масс-спектрометра.

• 1948 год — Камероном и Эггерсом создан первый масс-спектрометр с времяпролётным масс-анализатором.

• 1952 год — В. Л. Тальрозе и А. К. Любимова впервые наблюдают сигнал метония CH₅⁺ в ионном источнике электронного удара при повышенном давлении метана в ионизационной камере (в 1966 году Мансон и Филд применят это открытие для аналитических целей и создадут ионный источник с химической ионизацией).

• 1953 год — Пауль патентует квадрупольный масс-анализатор и ионную ловушку.

• 1956 год — Фред МакЛафферти и Голке создают первый газовый хромато-масс-спектрометр.

• 1966 год — Мансон и Филд создают ионный источник с химической ионизацией.

• 1972 год — Каратаев и Мамырин изобретают время-пролётный масс-анализатор с фокусировкой, значительно улучшающий разрешение анализатора.

• 1974 год — Первый жидкостный хромато-масс-спектрометр создан Арпино, Болдуином и МакЛафферти

• 1981 год — Барбер, Бордоли, Седжвик и Тайлор создают ионизатор с бомбардировкой быстрыми атомами (FAB).

• 1982 год — Первый масс-спектр целого белка (инсулин) с помощью бомбардировки быстрыми атомами (FAB).

• 1983 год — Бланки и Бестал изобретают термоспрей.

• 1984 год — Л. Н. Галль, а затем Фенн публикуют работы по методу электроспрей.

• 1987 год — Карас, Бахман, Бар и Хилленкамп изобретают ионизацию лазерной десорбцией при содействии матрицы (MALDI).

• 1999 год — Александр Макаров изобретает электростатическую ионную ловушку «Орбитрэп».