N151 MS IonenquellenDetektoren B BA
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Instrumentelle Analytik Massenspektrometrie <strong>MS</strong> Seite<br />
3) Elektrospray Ionisation (ESI)<br />
<strong>N151</strong>_<strong>MS</strong>_<strong>IonenquellenDetektoren</strong>_b_<strong>BA</strong>.doc - 10/18<br />
Beim ESI-Vefahren wird eine Lösung des Analyten (10 -3 bis 10 -5 mol/l) bei Atmosphärendruck aus<br />
einer Kapillare in ein starkes elektrisches Feld versprüht. Dabei erfolgt eine pos. Ladungsübertragung.<br />
Je nach Spraykapillare und Flussrate unterscheidet man:<br />
mikro-ESI: Versprühung an einer Stahlkapillare (Ø ca. 0,1 mm) mit Flussraten von 1-5 µg/min.<br />
Oft direkte Kopplung zu HPLC. Pumpe erforderlich.<br />
nano-ESI:<br />
Versprühung aus ausgezogenen Glaskapillaren (Ø ca. 1µm) mit Flussraten von<br />
ca. 20 nl/min. Keine Pumpe erforderlich.<br />
Aufbau einer ESI Quelle<br />
Da die Versprühung unter Normaldruckbedingungen erfolgt ist der Transfer des Analyten<br />
zum Hochvakuum des Massenspektrometers auch hier sehr aufwendig.<br />
• Rasche und feine Zerstäubung der an der Kaplillarspitze austretenden Lösung in hoch<br />
geladene Initial-Tröpfchen aufgrund der hohen Feldstärke an der Spitze.<br />
• Transfer der geladenen Tröpfen über eine geheizte Transferkapillare (Ø 100-500 µm)<br />
zur Vorvakuumstufe.<br />
• Aufheizung der Tröpfchen und Desolvatisierung in der Vorvakuum- und der nachfolgenden<br />
Hochvakuumstufe.<br />
• Beim Erreichen der Öffnung zum Massenanalysator haben sich durch vollständige Desolvatisierung<br />
freie Ionen gebildet. Die Effizienz der Ionenbildung (0,01 bis 0,1 vergl. EI 0,00001) wird zusätzlich<br />
erhöht, wenn gegen den Spraystrom ein Stickstoffstrom fließt.<br />
Mechanismus der Ionenfreisetzung<br />
• An der Kapillarspitze wird die Flüssigkeitsoberfläche mit positiven Ladungsträgern angereichert.<br />
Die Ladungen werden zur negativen Gegenelektrode gezogen und bilden dabei den sog.<br />
Taylor Konus, der aus der Balance zwischen elektr. Feld und Oberflächenspannung resultiert.<br />
• Ab einer gewissen Distanz erfolgt eine Destabilisierung und es werden Tropfen mit Durchmessern<br />
von ca. 2-10 µm und positiver Überschussladung in einem stabilen Spray emittiert.<br />
• Das Lösungsmittel in den Tropfen verdampft und die Tröpfchen schrumpfen.<br />
• Die Oberflächenladungsdichte nimmt zu. Bei Erreichen einer kritische Größe bilden sich<br />
Ausstülpungen und es werden viele kleine Tröpfen freigesetzt, die nur ca. 2% der Masse,<br />
aber ca. 15% der Ladung des Muttertropfens tragen.