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Was ist Massenspektrometrie?

Die sichere Identifizierung auch kleinster Stoffmengen gelingt am besten mit der Massenspektrometrie. Ihre Selektivität und Sensitivität wird von keinem anderen Nachweisverfahren erreicht. In der Regel wird sie mit leistungsfähigen Methoden zur Auftrennung von Stoffgemischen Hochleistungs-Flussigkeits-Chromatographie gekoppelt, d.h., das Massenspektrometer dient als Detektor.

Jedes Molekül ist über seine Masse identifizierbar, die sich aus der elementaren Zusammensetzung ergibt. Das Massenspektrometer ermittelt die Massen der Moleküle sowie evtl. daraus entstandener Bruchstücke (genaugenommen die Masse zu Ladungsverhältnis: m/z). Dies funktioniert aber nur, wenn die Moleküle oder deren Bruchstücke als geladene Teilchen (Ionen) vorliegen.

In der Ionenquelle werden die hineinströmenden neutralen Moleküle in geladene Teilchen (Ionen) umgewandelt. Je nachdem, wie „rabiat“ diese Ionisierung durchführt wird, bleiben die Moleküle als Ganzes erhalten oder zerfallen in kleinere Bruchstücke. Diese Bruchstücke sind „Fingerabdrücke“ eines Moleküls und daher zur Identifizierung sehr wertvoll. Für die Umwandlung eines Moleküls in ein geladenes Teilchen stehen unterschiedliche Ionisierungsverfahren zur Verfügung.

Anschließend werden die Ionen oder ihre Bruchstücke im Massenanalysator nach ihren Massen (m/z) aufgetrennt. Die Massenanalysatoren sind in sehr unterschiedlichen Bauformen erhältlich. Bei allen Varianten fliegen die geladenen Moleküle durch elektrische oder magnetische Felder und werden in Abhängigkeit von ihrer Masse beschleunigt, gebremst oder abgelenkt und somit getrennt.

Am Ende ihrer Reise prallen die nach ihren Massen aufgetrennten Ionen auf einen Detektor, der aus jedem Teilchen einen winzigen, aber messbaren Strom erzeugt. Auch im Detektoraufbau gibt es wieder viele Varianten.

Geladene Moleküle sind hochreaktiv. Damit sie die Flugreise durch das Massenspektrometer überstehen und am Detektor ein Signal erzeugen können, dürfen sie auf ihrem Weg keinen fremden Teilchen begegnen, mit denen sie reagieren können. Durch starke Pumpen muss daher im Massenspektrometer ein Hochvakuum erzeugt und aufrechterhalten werden.

Massenspektrometer sind sehr komplex aufgebaute Analysegeräte. Ihre Steuerung und Justierung sowie die Auswertung der Messsignale ist nur über leistungsstarke Computer möglich.

Welche Analysen werden durchgeführt?

Immer, wenn kleinste Mengen eindeutig identifiziert werden müssen, ist das Massenspektrometer das Gerät der Wahl. Im CVUA-RRW wird es daher sehr vielfältig eingesetzt, zum Beispiel zum Nachweis von Pflanzenschutzmitteln, Mykotoxinen, Arzneimittelrückständen und Umweltkontaminanten.