Abteilung Massenspektrometrie der Anorganischen und Organischen Chemie

Finnigan MAT 8200

Analysatorkopf MAT 8200

Varian MAT 311A

Beschreibung der Ionisierungsmethoden

CI
Bei der Chemischen Ionisisation (CI, chemical ionisation) wird die Substanz durch eine Ion-Molekül-Reaktion mit einem Reaktandgasplasma ionisiert, z. B. durch Protonenübertragung. Da bei diesem Vorgang nur relativ wenig Energie übertragen wird, tritt kaum Fragmentierung auf; die Spektren werden durch intensive “Quasimolekülionen” dominiert. Allerdings ist auch hier die Verdampfbarkeit der Probe Voraussetzung.
Bei einer Variante der CI, der DCI (Desorption durch Chemische Ionisation bzw. Direkte Chemische Ionisation) fällt diese Einschränkung weg. Hierbei wird die Substanz  gelöst und auf eine Drahtschlaufe getropft. Nach Verdampfen des Lösemittels wird die Drahtschlaufe in das Plasma eingebracht und die Probe durch leichtes Erwärmen des Drahtes direkt in die Gasphase transferiert.

FAB
Die Fast Atom Bombardment Ionisation  (FAB) zählt zu den “weichen” Ionisierungsmethoden aus kondensierter Phase. Bei dieser Messtechnik wird eine geringe Substanzmenge in einer “Matrix” (z. B. Glycerol, 3-Nitrobenzylalkohol, Triethanolamin etc.) gelöst und auf einen Probenträger aus Edelstahl in die Ionenquelle des Massenspektrometers gebracht. Die Ionisierung erfolgt dann durch Beschuß mit schnellen Edelgasatomen (Ar, Xe).  Dabei wird die Bildung von Quasimolekülionen wie [M+H] ⁺, [M+Na]⁺ oder [M-H]^-  beobachtet. Im Falle von ionischen Verbindungen werden die präformierten Kationen und Anionen freigesetzt.

FI und FD
Bei der Feldionisation (FI) erfolgt die Ionisierung der gasförmigen Probe durch ein starkes elektrisches Feld (6-8 kV), welches an einem Emitter erzeugt wird. Hierbei handelt es sich um einen mit feinsten Kohlenstoffkristallen bezogenen Wolframdraht. Es handelt sich um eine schonende Ionisierungsmethode, die zu Radikalkationen führt.
Bei der Felddesorption (FD) muß die Probe nicht verdampft werden. Hier wird sie gelöst und auf den Emitter aufgebracht. Durch Anlegen eines starken elektrischen Feldes und Beheizen des Drahtes wird die Substanz ins Vakuum desorbiert und ionisiert (Tunneleffekt).
 

Spezielle Methoden

Bei einer Massenfeinbestimmung wird die exakte Masse eines Ions bestimmt. Aus dieser lässt sich dann die Elementarzusammensetzung rechnerisch ermitteln.
Massenfeinbestimmungen sind zur Zeit nur im EI-Modus möglich (bis Massen von ca. 600 u). Aufgrund des hohen zeitlichen Aufwandes sind sie nicht routinemäßig, sondern nur nach Terminabsprache möglich.

Beispiel:
Für eine Verbindung wurde die Elementarzusammensetzung C₂₈ H₁₇NO₃ angenommen. Die exakte Masse beträgt in diesem Falle 415,12085 u. Die Masse des Molekülions wurde zu 415,12111 u bestimmt.
Die folgende Tabelle zeigt das Ergebnis des mass matching.

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       Mass  Calculated    ppm    mmu  R/DB  Formula
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  415.12111   415.12134    0.5    0.2  14.0  H13.C13.N13.O4
              415.12134    0.5    0.2   8.5  H19.C14.N6.O9
              415.12085   -0.6   -0.3  21.0  H17.C28.N.O3
              415.12003   -2.6   -1.1   3.5  H23.C13.N2.O13
              415.12000   -2.7   -1.1   9.0  H17.C12.N9.O8
              415.12000   -2.7   -1.1  14.5  H11.C11.N16.O3
              415.12268    3.8    1.6  19.0  H9.C14.N17
              415.12268    3.8    1.6  13.5  H15.C15.N10.O5
              415.12268    3.8    1.6   8.0  H21.C16.N3.O10
              415.11951   -3.9   -1.6  21.5  H15.C26.N4.O2
              415.12320    5.0    2.1   1.0  H17.C.N15.O11