اصول طیف سنجی جرمی ، جلوتر از هر یک از تکنیکهای دستگاهی دیگر ، بنا نهاده شده است. تاریخ پایه گذاری اصول اساسی آن به سال 1898 بر می‌گردد به بیان ساده ، طیف سنج جرمی سه عمل اساسی را انجام می‌دهد ...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

طیف سنج جرمی

طیف سنج جرمی

اصول طیف سنجی جرمی ، جلوتر از هر یک از تکنیک های دستگاهی دیگر ، بنا نهاده شده است. تاریخ پایه گذاری اصول اساسی آن به سال 1898 بر می‌گردد. در سال 1911 ، "تامسون" برای تشریح وجود نئون-22 در نمونه‌ای از نئون-20 از طیف جرمی استفاده نمود و ثابت کرد که عناصر می‌توانند ایزوتوپ داشته باشند. تا جایی که می‌دانیم، قدیمی ترین طیف سنج جرمی در سال 1918 ساخته شد.

 

اصول طیف سنجی جرمی

به بیان ساده ، طیف سنج جرمی سه عمل اساسی را انجام می‌دهد:

1) مولکول ها توسط جریاناتی از الکترون های پرانرژی بمباران شده و بعضی از مولکول ها به یون های مربوطه تبدیل می‌گردند. سپس یون ها در یک میدان الکتریکی شتاب داده می‌شوند.

٢) یون های شتاب داده شده بسته به نسبت بار/جرم آن ها در یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی جدا می‌گردند.

٣) یون های دارای نسبت بار/جرم مشخص و معین توسط بخشی از دستگاه که در اثر برخورد یون ها به آن ، قادر به شمارش آن ها است، آشکار می‌گردند. نتایج داده شده خروجی توسط آشکار کننده، بزرگ می شوند. علامت یا نقشی که از ثبات حاصل می‌گردد یک طیف جرمی است، نموداری از تعداد ذرات آشکار شده بر حسب تابعی از نسبت بار/جرم.

 

چند روش یونیزاسیون در طیف‌سنجی جرمی

عمده روش های مورد استفاده در طیف سنجی‌جرمی برپایه یونیزاسیون عبارتند از:

1.      یونیزاسیون الکترونی

2.      یونیزاسیون شیمیایی

3.      electrospray

4.      یونیزاسیون سریع در بمباران‌های اتمی

5.      یونیزاسیون لیزری به کمک ماتریس

همچنین طیف‌سنجی جرمی با روش تجزیه‌کننده جرمی نیز طبقه‌بندی می‌‏شود: بخش مغناطیسی، تجزیه‌کننده جرمی چهارقطبی، تله یون چهارقطبی، زمان پرواز، تبدیل فوریه، تشدید سیکلوترون یون و ...

 

تعیین وزن مولکولی

 هنگامی که پروتونی از الکترون های پُر انرژی به جریانی از مولکول های نمونه برخورد کند، یونیزاسیون مولکول ها رخ می‌دهد. یون های حاصله که یون های مولکولی خوانده می‌شوند، شتاب پیدا کرده و از میان یک میدان مغناطیسی عبور کرده و آشکار می‌گردند. اگر حداقل طول عمر این یون های مولکولی 10-5  ثانیه باشد، آن ها بدون شکست و تبدیل شدن به قطعات کوچک تر به آشکار کننده می‌رسند. حال چیزی که باقی می‌ماند، مشاهده نسبت m/e یون مولکولی بوده که از روی آن ، بتوان وزن مولکولی نمونه را تعیین کرد.

طیف سنج جرمی

اول باید دانست که مقدار جرم هر یون شتاب داده شده در یک طیف سنج جرمی ، جرم حقیقی آن است و نه وزن مولکولی آن که اوزان اتمی شیمیایی را به کار می‌برد. مقیاس شیمیایی اوزان اتمی بر پایه میانگین اوزان تمامی ایزتوپ های یک عنصر است. طیف سنج جرمی ، توانایی تشخیص جرم ذرات حامل معمول ترین ایزوتوپ های عناصر و ذرات حاصل ایزوتوپ های سنگین‌تر را دارد. در نتیجه، اجرامی که برای یون های مولکولی مشاهده می‌شوند، اجرام مولکول هایی هستند که در آن ها هر اتم به‌صورت معمول ترین (فراوانترین) ایزوتوپ خود وجود دارد.

 

دوم اینکه ممکن است مولکول هایی که توسط الکترون ها بمباران می‌شوند، شکسته شده و به قطعات یونی تبدیل  گردند. در اثر این جزء به جزء شدن ، طیف های جرمی پیچیده شده و قله های موجود در نسبت های m/e گوناگونی ظاهر می‌شوند. باید کاملا دقیق و مطمئن بود که قله مشکوک واقعا قله یون مولکولی است و نه مربوط به قطعه یونی. این مساله ، به خصوص هنگامی بحرانی می شود که درصد فراوانی یون مولکولی کم باشد، همان گونه که در یون های مولکولی نسبتا ناپایدار که به سادگی جزء به جزء می‌شوند، اتفاق می‌افتد.

 

مهم ترین مساله که باید بررسی کرد، بررسی دقیق اجرام یون های آشکار شده در طیف جرمی می باشد. این مقدار آن قدر اهمیت دارد مه خطای یک واحد جرمی،‌ تعیین ساختمان جسم را غیر ممکن می‌سازد.

 

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان

تنظیم: اعظم اژدری

 

مطالب مرتبط:

کمپرسور

ترموکوپل

استپ موتور