Масс-спектрометрия – это физический метод, основанный на измерении отношения массы заряженных частиц к их заряду.

Существенное отличие масс-спектрометрии от других аналитических физико-химических методов состоит в том, что оптические, рентгеновские и некоторые другие методы детектируют излучение или поглощение энергии молекулами или атомами, а масс-спектрометрия непосредственно детектирует сами частицы вещества. Масс-спектрометрия измеряет их массы, вернее соотношение массы к заряду. Для этого используются законы движения заряженных частиц материи в магнитном или электрическом поле. Так как большинство небольших органических молекул при ионизации приобретает только один заряд, то для упрощения говорят о разделении веществ по массе. Важным исключением из этого правила являются белки, нуклеиновые кислоты и другие полимеры, которые способны приобретать множественные заряды.

Приборы, в которых масс-спектрометрический детектор скомбинирован с газовым хроматографом, называются хромато-масс-спектрометрами.

В газовом хроматографе происходит разделение смеси веществ на индивидуальные компоненты, а в масс-спектрометре – ионизация, фрагментация, разделение ионов и получение масс-спектра.

Процессы, происходящие в газовом хроматографе и масс-спектрометре.

Комбинация двух методов – хроматографии и масс-спектрометрии позволяет получать 3D данные, в которых интенсивность сигнала записана как функция времени (хроматографическая информация) и массы (спектроскопическая информация). Из этого массива данных может быть извлечена различная информация – хроматограмма по полному ионному току, хроматограммы по отдельным ионам и масс-спектры.

Трехмерные данные, полученные в режиме полного сканирования на ГХ-МС.

Масс-спектр. Фрагмент массива данных, параллельный оси масс при определенном времени удерживания пика дает масс-спектр соответствующего соединения (график относительной интенсивности ионов как функции от m/z). Масс-спектр с характерной структурой фрагментации является «отпечатком пальцев» молекулы и может служить для идентификации неизвестных соединений путем библиотечного поиска.

Хроматограммы отдельных ионов. Использование массива данных, параллельной оси времени при определенной массе, дает хроматограмму по отдельному иону, т.е. график относительной интенсивности иона с фиксированным отношением m/z как функцию времени удерживания. Этот вид информации может быть полезен для определения присутствия или отсутствия индивидуального соединения или групп соединений.

Режим мониторинга отдельных ионов. Режим сканирования по полному ионному току обладает довольно низкой чувствительностью, поскольку сканируется достаточно широкий диапазон (например, от 50 до 300 а.е.м.) и интерисующий нас сигнал извлекается лишь после анализа. Таким образом, большая часть времени, когда собираются данные, теряется на массы, которые не относятся к делу. В режиме мониторинга отдельных ионов прибор будет на протяжении всего времени цикла собирать данные на заданных массах. При этом благодаря улучшению отношения сигнал/шум значительно возрастает чувствительность (примерно в 100-1000 раз). Однако, при мониторинге одного иона приходится жертвовать спектральной информацией. Для нахождения компромисса между чувствительностью и специфичностью обычно одновременно измеряют от двух до четырех характеристических ионов веществ.

Хроматограмма по полному ионному току. Такая хроматограмма получается суммированием всех отношений m/z в масс-спектре и записывается в виде зависимости интенсивности сигнала от времени удерживания. По виду и по чувствительности хроматограмма по полному ионному току имеет сходство с сигналом, получаемым на пламенно-ионизационном детекторе.