N151 MS IonenquellenDetektoren B BA

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Instrumentelle Analytik Massenspektrometrie MS Seite N151_MS_IonenquellenDetektoren_b_BA.doc - 12/18 Das Signal bei m 1 (m/z = 1274.4) trägt z Ladungen (oder genauer gesagt ist z-fach protoniert). Daraus folgt also: M + z m1 = ⇒ M = m 1 z − z z Das Signal bei m 2 (m/z = 991.4) trägt 4 Ladungen mehr (4 Protonen mehr). Daraus folgt: M + ( z + 4) m 2 = z + 4 ⇒ M = m ( z + 4) − z 4 2 − m z − z = m z + 4) − z 4 ⇒ z =13 ,9986 = 14 1 2 ( − M = m1 z − 4 = 1274,4⋅14 −14 = 17828 4.2.2.3 Ionisation nicht verdampfbarer Proben (Bombardierungs-Ionisierungen; Desorptionsmethoden) Mit der Entwicklung der Bombardisierungs-Ionisation (ca. 1980) ergab sich eine grundsätzliche Erweiterung der Anwendbarkeit der Massenspektrometrie. Mit diesen “Desorptionsmethoden“ war es nun möglich, gasförmige Ionen von nichtflüchtigen, hochmolekularen Makromolekülen zu analysieren. Verfahren: FAB (Fast Atom Bombardment) MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorptuion Ionisation) FIB/SIMS (Fast Ion Bombardment = Secondary Ion Mass Spectrometry) 1) Fast Atom Bombardment (FAB) Prinzip (Barber 1980): • Die Probe wird in einer schwer flüchtigen, flüssigen Matrix (meist Glyzerin) molekular gelöst und auf dem FAB-Target (Metallträger) in die Ionenquelle gebracht. • Beschuss der Probe mit neutralen Atomen (Ar, Xe) führt zur Desorption und Ionisation der Probe (z.B. Peptide , Nucleotide). Die keV-Primärteilchen werden durch Ladungsaustausch in der FAB-Kanone erzeugt. Xe + e - → Xe + + 2e - Xe + → Beschleunigung → Xe + schnell Xe + schnell +Xe → Xe schnell + Xe + • Es entsteht ein kontinuierlicher, relativ intensiver Ionenstrom, weil die vom Primärstrahl zerstäubte Oberfläche des Matrixtropfens durch Nachfließen ständig erneuert wird. Abb.: Schema einer FAB-Ionenquelle ("Fast Atom Bombardment")
Instrumentelle Analytik Massenspektrometrie MS Seite Mechanismus der Desorption und Ionisation: N151_MS_IonenquellenDetektoren_b_BA.doc - 13/18 • Beim Eindringen in die flüssige Matrix geben die keV-Primärpartikel in einer Stoßkaskade ihre kinetische Energie ab, wobei sich bis zu 150 Å tiefe Krater in der Tropfenoberfläche bilden. Pro Primärpartikel werden innerhalb von ca. 10 -10 s ca. 1000 Matrixmoleküle mit den darin gelösten Analytmolekülen desorbiert (impact cavities). Die kinetische Energie des auftreffenden Primärteilchens führt so zu einer kurzzeitigen thermischen Überhitzung (thermal spike) • In der Folge bildet sich ein Übergangsbereich zwischen flüssiger Matrix und dem Vakuum (selvedge region), in dem ein hoher Druck (Aufheizen) und eine hohe Teilchendichte vorliegt 1 . • Nachfolgend sinkt die innere Energie der thermisch angeregten Moleküle stark, da die Ausdehnungsarbeit bei der Expansion ins Vakuum aus dem Reservoir der Inneren Energie der Analytmoleküle aufgebracht wird (intermolekulare Wechselwirkungsenergie). • Die desorbierten Analytmoleküle kühlen bei der weiteren Expansion stark ab. Es verbleibt damit wenig Überschussenergie bei den generierten Ionen, so dass nur Quasimolekül-Kationen ([M+H] + , [M+Na] + etc.) auftreten. Fragmentierungen spielen wegen der geringen Überschussenergie keine Rolle. heiße Stoßkaskade Abb.: Vorgänge bei verschiedenen Desorptionsmethoden (FAB, MALDI, FIB/SIMS) Kennzeichen von FAB-Spektren • FAB-MS-Spektren zeigen einen für die Matrix charakteristischen Hintergrund, z.B. Ionenserien des Gycerins: [(Gly)n+H] + , n = 1-15. • mehrfach geladene Ionen werden bei FAB-MS selten beobachtet. 1 Die Ausdehnung von der flüssigen Phase in das Vakuum erfolgt ähnlich wie die Ausbreitung der Stosswelle bei einem Überschallstrahl (supersonic jet).
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