Московский Государственный Областной УниверситетЕстественно-экологический Институт

Биолого-химический факультетКафедра общей и аналитической химии

Курсовая работа по теме: «Масс-спектрометрия органических соединений»

Студент III курса: Карев А.Н.Научный руководитель: к.х.н., доцент

Радугина О.Г.

Москва2007

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………………… 31. Краткая история масс-спектрометрии………………………………………………... 42. Устройство масс-спектрометра……………………………………………………….. 63. Характеристики масс-спектрометров и масс-спектрометрических анализаторов... 8

3.1.Скорость сканирования …………………………………………………………. 83.2.Разрешение……………………………………………………………………….. 93.3.Динамический диапазон………………………………………………………… 113.4.Чувствительность………………………………………………………………... 11

4. Система ввода (напуска) образца…………………………………………………….. 125. Ионизация образца…………………………………………………………………….

5.1.Газовая фаза:13

5.1.1. Электронный удар или электронная ионизация, ЭУ (Electron Impact, Electron Ionization, EI)………………………………………………………. 13

5.1.2.Химическая ионизация, ХИ (Chemical Ionization, CI)……………………. 165.1.3. Химическая ионизация отрицательных ионов (Negative Ion Chemical

Ionization, NICI)……………………………………………………………...5.2.Жидкая фаза:

17

5.2.1. Химическая ионизация при атмосферном давлении (Atmospheric Pres-sure Chemical Ionization, APCI)…………………………………………….. 18

5.2.2.Электрораспыление, электроспрей (Electrospray Ionization, ESI)………...5.3.Твердая фаза:

19

5.3.1. Матричная лазерная десорбционная ионизация, МЛДИ (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization, MALDI)………………………………………. 21

6. Масс-анализаторы……………………………………………………………………... 226.1.Однофокусный и двухфокусный магнитный секторный масс-спектрометр… 226.2.Квадрупольный анализатор……………………………………………………... 246.3.Квадрупольная ионная ловушка………………………………………………… 266.4.Время-пролетный анализатор…………………………………………………… 28

7. Детектор………………………………………………………………………………… 28Заключение………………………………………………………………………………… 29Литература…………………………………………………………………………………. 31

2

ВВЕДЕНИЕМасс-спектрометрия - это физический метод измерения отношения массы заря-

женных частиц материи (ионов) к их заряду.

Этот метод, сегодня рутинно используемый в тысячах лабораторий и

предприятий мира, имеет в своей основе фундаментальные знания природы

вещества и использует основополагающие физические принципы явлений.

Прежде чем разобраться, зачем и кому нужен этот метод, коротко (насколько это

возможно) и упрощенно остановимся на том, как он реализуется.

Естественно, приборы, которые используются в этом методе, называются масс-

спектрометры или масс-спектрометрические детекторы. Эти приборы имеют дело

с материальным веществом, которое, как известно, состоит из мельчайших частиц

- молекул и атомов [1]. Метод масс-спектрометрии основан на превращении

определяемых компонентов в ионизированные частицы* и их разделении в

газовой фазе в соответствии с их массовыми числами – отношениями массы (m) к

заряду (z) [2]. Для этого используются законы движения заряженных частиц

материи в магнитном или электрическом поле. Масс-спектр - это просто

рассортировка заряженных частиц по их массам (точнее отношениям массы к

заряду) [1].

Строго говоря, масс-спектрометрию не следовало бы относить к

спектроскопическим методам, поскольку 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 имеет дело с самими частицами вещества, т.е. в ее основе не лежат

процессы взаимодействия вещества с электромагнитным излучением [1;2]. Масс-

спектр характеризует результат разделения ионов в электрическом или

магнитном поле, поэтому масс-спектрометрию можно было бы отнести к методам

разделения. Однако по традиции ее относят к спектроскопическим методам [2],

* Здесь и далее все выделения текста курсивом, жирным шрифтом, заключение его в скобки или кавычки являются авторским решением.

3

т.к. ранние приборы регистрировали фотографические записи, похожие на линии

оптических спектров [4].

Значение метода масс-спектрометрии определяется характером решаемых с его

помощью задач:

- установление состава и структуры органических соединений, включая

определение молярной массы;

- качественный и количественный анализ сложных смесей органических и

неорганических соединений;

- определение изотопного состава;

- исследование состава и структуры поверхностей [2].

Аналитическую масс-спектрометрию отличают: 1) высокая чувствительность

определения; 2) универсальность – возможность анализа широкого круга

объектов от элементов до сложных белковых молекул; 3) высокая специфичность

и селективность [5].

Краткая история масс-спектрометрии

История масс-спектрометрии насчитывает около 100 лет. Годом рождения

масс-спектрометрии можно считать 1901 г., когда немецкий физик В.Кауфман

создал первый прототип параболического масс-спектрографа для изучения

«катодных лучей», или 1913 г., когда сэр Дж. Томсон впервые спектрально

«увидел» изотопы неона, или 1918 г., когда А.Демпстер сконструировал первый

магнитный масс-спектрометр с источником для электронной и термической

ионизации [3].

Современный масс-спектрометр базируется на основополагающей работе,

сделанной сэром Дж. Дж. Томсоном в Кэвендишевской лаборатории

Кембриджского университета. Исследования Томсона, приведшие к открытию

электрона в 1897 году, также привели и к созданию первого масс-спектрометра,

построенного им для изучения влияния электрического и магнитного полей на

ионы, генерируемые в остаточном газе на катоде рентгеновской трубки. Томсон

обратил внимание, что эти ионы движутся по параболическим траекториям,

пропорциональным отношениям их массы к заряду. В 1906 году Томсон получил

4

Нобелевскую премию по физике за "Выдающиеся заслуги в теоретическом и

экспериментальном изучении электропроводимости газов".

Период с 1930-ых по начало 1970-ых годов отмечен выдающимися

достижениями в области масс-спектрометрии. К концу Первой мировой войны

работы Френсиса Астона и Артура Демпстера привели к значительному

улучшению точности и воспроизводимости измерений на масс-спектрометрах.

Позднее Альфред Нир воплотил эти достижения вместе со значительным

продвижением в вакуумной технике и электронике в конструкцию масс-

спектрометра, значительно сократив его размеры. Нир и Джонсон впервые

построили масс-спектрометр с двойной фокусировкой. Еще раньше, в 1946 году,

Уильям Стивенс предложил концепцию время-пролетных анализаторов,

способных разделять ионы путем измерения скоростей их движения по прямому

пути к коллектору. В середине 1950-ых годов Вольфганг Пол разработал

квадрупольный масс-анализатор. Этот анализатор способен разделять ионы с

помощью осциллирующего электрического поля. Другой инновационной

разработкой Пола было создание квадрупольной ионной ловушки, специально

предназначенной для захвата и измерения масс ионов. Первая ионная ловушка

стала коммерчески доступной в 1983 (патент Finnigan). Сегодня квадруполи и

квадрупольные ионные ловушки являются наиболее распространенными масс-

анализаторами в мире, и за свои инновационные работы Вольфганг Пол получил

в 1989 году Нобелевскую премию по физике. В 1950-е годы впервые были

соединены газовый хроматограф и масс-спектрометр (Голке, Маклаферти и

Рихаге). Затем появились новые методы ионизации - бомбардировка быстрыми

атомами (Барбер), химическая ионизация (Тальрозе, Филд, Мансон), полевая

десорбция/ионизация (Беки), лазерная десорбция/ионизация, ассистируемая

матрицей - MALDI (Танака, Карас, Хилленкампф) ионизация в электроспрее - ESI

(Доул, Фенн), ионизация в инуктивно-связанной плазме (Фассел). Были

разработаны новые приборы для новых применений - масс-спектрометры ионно-

циклотронного резонанса (Хиппл) и, затем, с Фурье-преобразованием сигнала

5

(Комиссаров, Маршалл), тройные квадрупольные тандемные масс-спектрометры

(Йоуст, Энке) [1].

Органическая масс-спектрометрия характеризуется полувековой историей. Это

очень небольшой период времени, поэтому она продолжает свое развитие и

сейчас, в начале XXI века, и можно лично поговорить практически со всеми

классиками, стоявшими у истоков создания этой науки [3].

Устройство масс-спектрометра

Масс-спектрометры относятся к весьма сложным аналитическим приборам.

Это выражается в том числе и в их стоимости: цена одного масс-спектрометра

может значительно превышать 100000 евро [2].

Существует много различных типов масс-спектрометров. Детали конструкции

и относительные достоинства их будут описаны ниже. Большинство основных

принципов масс-спектрометрии можно продемонстрировать, описав устройство

простого масс-спектрометра, схема которого изображена на рисунке 1 [6]:

Рис. 1. Скелетная схема масс-спектрометра: 1 — система подготовки и введения

исследуемого вещества; 2 — ионный источник; 3 — масс-анализатор; 4 — приемник ионов; 5

— усилитель; 6 — регистрирующее устройство; 7 — ЭВМ; 8 — система электрического

питания; 9 — откачные устройства. Пунктиром обведена вакуумируемая часть прибора.

6

Как показано на схеме, масс-спектрометр содержит устройство для подготовки

исследуемого вещества (или системы ввода или напуска пробы) 1, в которое газы

вводят непосредственно, а жидкости или твердые тела испаряют заранее или в

приборе; ионный источник (ионизатор) с ускорителем ионов 2, где это вещество

частично ионизируется и происходит формирование ионного пучка; масс-

анализатор 3, в котором происходит разделение ионов по величине отношения

массы m иона к его заряду e; приемник ионов (детектор) 4, где ионный ток

преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается и

регистрируется. В регистрирующее устройство 6, помимо информации о

количестве ионов (ионный ток), из анализатора поступает также информация о

массе ионов. Масс-спектрометр содержит также системы электрического питания

и устройства, создающие и поддерживающие высокий вакуум в ионном

источнике и анализаторе, что обеспечивает длину свободного пробега ионов и

исключает возможность соударения ионов с другими атомами и молекулами. На

сегодняшний день практически все аппараты обладают возможностью

подключения к компьютеру, приспособленному к этому тем или иным образом

[7; 5; 2].

Конечным результатом масс-спектрометрического анализа, в конечном счете,

является масс-спектр. Его принято представлять в виде графика или таблицы [3].

График отображает зависимость интенсивности сигнала детектора

(относительной меры количества данного иона, которая откладывается по оси

ординат) от отношения массы иона к его заряду (m/z отмечается на оси абсцисс)

[2;3]. Принято выражать интенсивность в процентах к полному ионному току

(суммарной интенсивности всех ионов в спектре) или к интенсивности

максимального иона (рис. 2). В качестве единицы размерности массы в масс-

спектрометрии используют термины: углеродные единицы (у.е.), атомные

единицы массы (а.е.м.), дальтоны (Да) [3].

7

Рис. 2. Масс-спектры

деметилированного

трициклана С22.

Различие в

структуре масс-

спектрометра определяется реализацией того или иного процесса на каждом из

его устройств (например, система ввода, ионизатор и т.д.), что зависит

особенностей конкретной цели анализа и природы анализируемых соединений.

Классификация же масс-спектрометров основана на принципе, используемом для

разделения ионов по массе, т.е. по типу масс-анализатора [5].

Но прежде чем перейти к более подробному рассмотрению устройства масс-

спектрометра и его главных составляющих обратимся к тем параметрам, с

помощью которых в дальнейшем будем давать им характеристику.

Характеристики масс-спектрометров и масс-спектрометрических анализаторов

Важнейшими техническими характеристиками масс-спектрометров являются

чувствительность, динамический диапазон, разрешение, скорость.

Скорость сканирования. Масс-анализатор пропускает ионы с определенным

соотношением массы и заряда в определенное время (кроме многоколлекторных

приборов и ионно-циклотронного резонанса, орбитальной ловушки ионов). Для

того, чтобы проанализировать все ионы по отношению их массы к заряду, он

должен сканировать, то есть параметры его поля должны за заданный

промежуток времени пройти все значения, нужные для пропускания к детектору

всех интересующих ионов. Эта скорость разворачивания поля называется

скоростью сканирования и должна быть как можно больше (соответственно,

8

время сканирования должно быть как можно меньше), поскольку масс-

спектрометр должен успеть измерить сигнал за короткое время, например за

время выхода хроматографического пика, которое может составлять несколько

секунд. При этом, чем больше масс-спектров за время выхода

хроматографического пика будет измерено, тем точнее будет описан

хроматографический пик, тем менее вероятно будет проскочить мимо его

максимального значения, а с помощью математической обработки определить

является ли он индивидуальным и "доразделить" его с помощью масс-

спектрометрии [1].

Самым медленным масс-анализатором является магнит, минимальное время его

сканирования без особой потери чувствительности составляет доли секунды.

Квадрупольный масс-анализатор может разворачивать спектр за десятые доли

секунды, а ионная ловушка еще быстрее, линейная ионная ловушка - еще быстрее

и чуть медленнее масс-спектрометр ионно-циклотронного резонанса [1].

Любое сканирование всех перечисленных выше масс-анализаторов является

компромиссным - чем больше скорость сканирования, тем меньше времени

тратиться на запись сигнала на каждое массовое число, тем хуже

чувствительность. Однако, для обычного анализа скорости квадрупольного

анализатора или ионной ловушки достаточно [1].

Разрешение. Под разрешением (разрешающей способностью) R понимается

способность получать на данном приборе раздельное изображение двух ионов с

массами m и (m + Δm) [3]. Очень важно иметь возможность точно определять

массу ионов, это позволяет вычислить атомную композицию иона или

идентифицировать пептид путем сравнения с базой данных, сократив число

кандидатов с тысяч и сотен до единиц или одного единственного. Для магнитных

масс-анализаторов, для которых расстояние между пиками масс-спектра не

зависит от масс ионов, разрешение (R) представляет собой величину равную

отношению m к Δm (m/Δm) [1]. Идеальная форма пиков ионов – прямоугольная,

реальная - Гауссова. Для магнитных приборов принято говорить о разрешении на

уровне 10% от высоты пиков (глубина ложбины между двумя соседними пиками

9

– 90%). Если Δm=1, то R теоретически является максимальной массой,

регистрируемой прибором, когда пики остаются разделенными [3]. Или,

например, разрешение 1000 означает, что пики с массами 100.0 а.е.м. и 100.1

а.е.м. отделяются друг от друга, то есть не накладываются вплоть до 10 % высоты

[1].

Для анализаторов, у которых расстояние между пиками меняется в рабочем

диапазоне масс (чем больше масса, тем меньше расстояние), таких как

квадрупольные анализаторы, ионные ловушки, времяпролетные анализаторы,

строго говоря, разрешение имеет другой смысл. Разрешение, определяемое как

m/Δm, в данном случае характеризует конкретную массу. Имеет смысл

характеризовать эти масс-анализаторы по ширине пиков, величине, остающейся

постоянной во всем диапазоне масс. Эта ширина пиков, обычно, измеряется на 50

% их высоты (рис. 3). Для таких приборов ширина пика на полувысоте равная 1

является неплохим показателем и означает, что такой масс-анализатор способен

различить номинальные массы, отличающиеся на атомную единицу массы

практически во всем его рабочем диапазоне. Номинальной массой или массовым

числом называют ближайшее к точной массе иона целое число в шкале атомных

единиц массы. Например, масса иона водорода Н+ равна 1.00787 а.е.м., а его

массовое число равно 1. А такие масс-анализаторы, которые, в основном,

измеряют номинальные массы, называют анализаторами низкого разрешения. Мы

написали "в основном", потому что сегодня есть и такие масс-анализаторы,

которые формально относятся к низко разрешающим, а на деле таковыми уже не

являются [1].

10

Рис. 3. Масс-спектр ториевого свинца (dm50% — ширина пика на полувысоте; dm10% — ширина пика на уровне 1/10 от максимальной интенсивности).

Как видно из вышесказанного, разрешение тесно связано с другой важной

характеристикой - точностью измерения массы. Проиллюстрировать значение

этой характеристики можно на простом примере. Массы молекулярных ионов

азота (N2+)и монооксида углерода (СО+) составляют 28.00615 а.е.м. и 27.99491

а.е.м., соответственно (оба характеризуются одним массовым числом 28). Эти

ионы будут регистрироваться масс-спектрометром порознь при разрешении R =

28/(28.00615 - 27.99491) = 2500, а точное значение массы даст ответ - какой из

газов регистрируется [1].

Динамический диапазон. Если мы анализируем смесь, содержащую 99.99 %

одного соединения или какого-либо элемента и 0.01% какой-либо примеси, мы

должны быть уверены, что правильно определяем и то и другое. Для того, чтобы

быть уверенным в определении компонентов в этом примере, нужно иметь

диапазон линейности в 4 порядка. Современные масс-спектрометры для

органического анализа характеризуются динамическим диапазоном в 5-6

порядков, а масс-спектрометры для элементного анализа 9-12 порядков.

Динамический диапазон в 10 порядков означает, что примесь в пробе будет видна

даже тогда, когда она составляет 10 миллиграмм на 10 тонн [1].

Чувствительность. Это одна из важнейших характеристик масс-

спектрометров. Общепринятого определения чувствительности масс-

11

спектрометров не существует. Если исследуемое вещество вводится в ионный

источник в виде газа, то чувствительностью прибора часто называют отношение

тока, создаваемого ионами данной массы заданного вещества, к парциальному

давлению этого вещества в ионном источнике. Эта величина в приборах разных

типов и с разными разрешающими способностями лежит в диапазоне от 10-6 до

10-3 а/мм рт. ст. Относительной чувствительностью называется минимальное

содержание вещества, которое ещё может быть обнаружено с помощью масс-

спектрометра в смеси веществ. Для разных приборов, смесей и веществ она лежит

в диапазоне от 10-3 до 10-7 %. За абсолютную чувствительность часто

принимают минимальное количество вещества в граммах, которое необходимо

ввести в прибор для обнаружения этого вещества [7]. Для простоты будем

рассматривать связанный с чувствительностью параметр - минимальное

определяемое количество вещества, или порог обнаружения. Типичная величина

порога обнаружения хорошего хромато-масс-спектрометра, используемого для

анализа органических соединений, составляет 1 пикограмм при вводе 1

микролитра жидкости. Давайте представим, что это такое. Если мы наберем

специальным шприцом 1 микролитр жидкости (одна миллионная доля литра) и

выпустим ее на листок чистой белой бумаги, то при ее рассмотрении в лупу мы

увидим пятнышко, равное по размерам следу от укола тонкой иглой. Теперь

представим себе, что мы бросили 1 грамм вещества (например, одну таблетку

аспирина) в 1000 тонн воды (например, бассейн длиной 50 метров, шириной 10

метров и глубиной 2 метра). Тщательно перемешаем воду в бассейне, наберем

шприцом 1 микролитр этой воды и заколем в хромато-масс-спектрометр. В

результате анализа мы получим масс-спектр, который мы сможем сравнить с

библиотечным спектром и методом отпечатков пальцев убедиться в том, что это

действительно ацетилсалициловая кислота, иначе называемая аспирином [1].

Система ввода (напуска) образца

Для того, чтобы избежать нежелательных химических реакций в результате

взаимодействия молекул и ионов, в источнике масс-спектрометра, как правило,

12

поддерживается высокий вакуум (10-5 – 10-6 мм рт. ст.). Поэтому уже сам ввод

образца является самостоятельной технической задачей [3].

Количество вводимой пробы не должно превышать нескольких микромолей,

чтобы не нарушить вакуум внутри прибора. Существует много систем ввода – и

устаревшие, которые не реализуются ни в одной из выпускаемых моделей масс-

спектрометров, и современные, которые являются высоко функциональными и

технологичными, но дорогостоящие, - но рассмотрим две основные: прямой и

непрямой способы ввода [2].

При непрямом способе пробу вводят в масс-спектрометр в газообразном

состоянии. При исследовании жидких и твердых образцов их необходимо

предварительно перевести в пар путем нагревания до температуры порядка 500оС

в условиях вакуума (~ 10-5 мм рт. ст.). Пробу испаряют в специальной камере,

откуда пары в виде молекулярного пучка поступают через отверстие в ионизатор

[2].

Развитие техники позволило в 60-х годах ХХ века перейти на более

совершенную систему ввода, которая является общепринятой и широко

распространенной в настоящее время. Это – прямой ввод вещества в область

ионизации [3]. Прямой ввод используют тогда, когда проба труднолетуча. В этих

условиях образец, помещенный в специальную микрокапсулу (стекло, кварц,

керамика, металл), непосредственно вводят в ионизатор с помощью штока через

систему шлюзовых камер. При таком способе ввода потери вещества значительно

меньше, чем при непрямом вводе, поэтому для анализа бывает достаточно

нескольких граммов образца [2]. Полное испарение введенного образца позволяет

измерить количество соединения, т.е. прямой ввод позволяет наряду с

качественным проводить и количественный анализ веществ [3].

Еще один способ ввода пробы состоит в том, что анализируемое вещество

поступает в масс-спектрометр в ходе хроматографического разделения.

Сочетание масс-спектрометрии с хроматографией уже давно используют в

газовой хроматографии, а в последнее время – и в жидкостной. Этот метод

анализа (хромато-масс-спектрометрия) в этой работе рассмотрен не будет [2].

13

Ионизация образца

Поскольку масс-спектрометрия имеет дело именно с положительными или

отрицательными ионами, после ввода вещества в прибор необходимо провести

ионизацию молекул образца. На сегодняшний день существует несколько

десятков методов ионизации. Часть из них используется очень активно, часть –

только в единичных экспериментах. Популярность метода может достигать

максимума в какой-то момент времени, а затем с появлением новых, более

эффективных, сходить на нет [3].

Электронный удар или электронная ионизация, ЭУ (Electron Impact, Elec-

tron Ionization, EI) [3]

Исторически это первый метод ионизации органических соединений. Он же

остается и наиболее распространенным сегодня. Основным достоинством метода

является надежность и универсальность. Кроме того, в существующих

компьютерных библиотеках масс-спектров используются именно спектры

электронного удара.

Название метода – электронный удар – несколько не соответствует

действительности. Реального удара электронов по молекуле не происходит.

Электрон, пролетая вблизи молекулы, возбуждает ее электронную оболочку.

Собственные электроны молекулы перемещаются на более высокие орбитали и

могут покидать молекулу. В связи с этим в последнее время термин

«электронный удар» (особенно в англоязычной литературе) заменяется на

«электронную ионизацию».

Пучок электронов генерируется катодом (проволока или пластинка из Re или

W) и ускоряется потенциалом 12-70 В по направлению к аноду (рис. 4). Вещество

в газовой фазе ( Р = 10-5 – 10-6 мм рт. ст.) взаимодействует с электронами и

ионизируется: М + ē = М+· + 2ē

14

Рис. 4. Схема источника электронного удара

В результате образуется молекулярный ион (М+·). Это – нечетноэлектронный

ион, т.е. катион-радикал. Эффективность ионизации очень низка. Фактически

ионизируется примерно 1 из 10 000 молекул образца. Более 99,99%

неионизированных молекул вещества откачивается из источника вакуумными

насосами. Вероятность ионизации меняется от вещества веществу. Эта

характеристика соединения имеет количественный показатель, называемый

сечением ионизации.

Важным параметром является энергия ионизирующих электронов. График

зависимости ионного тока от энергии ионизирующих электронов представлен на

рисунке 5. Ионный ток достигает максимума при энергиях электронов около 50

эВ. Стандартные масс-спектры ЭУ принято снимать, используя ионизирующие

электроны с энергией около 70 эВ.

Использование электронов с энергией ~70 эВ помимо высокой эффективности

ионизации объясняется и большей стабильностью спектра. Пучок электронов не

монохроматичен, причем разброс по энергиям, как правило, очень велик. Это

приводит к тому, что условия взаимодействия с низко энергетическими

электронами (крутая часть графика 5) не стабильны, а соответственно не стабилен

и масс-спектр. Чем меньше угол наклона кривой эффективности ионизации в

какой-либо точке, тем выше стабильность масс-спектра, поэтому

высокоэнергетическая часть кривой предпочтительна.

15

Рис. 5. Зависимость величины ионного тока от энергии ионизирующих электронов

Для того, чтобы молекула образца потеряла свой электрон, необходима энергия

ионизирующих частиц выше какого-то определенного критического значения.

Эта энергия индивидуальна для каждого соединения и называется энергией

ионизации (ЭИ). В масс-спектрометрии под значением ЭИ подразумевается

первый потенциал ионизации, т.е. энергия ВЗМО. Величина ЭИ для большинства

органических соединений лежит в диапазоне 6-12 эВ. Если энергия электронов,

эмиттируемых катодом, ниже ЭИ, масс-спектр не будет получен.

В процессе ионизации молекулярный ион получает избыточную внутреннюю

энергию в диапазоне 0-20 эВ. Эта избыточная энергия равномерно распределяется

по всем связям, причем повышение энергии какой-либо связи, ведет к ее разрыву

с отщеплением нейтрального фрагмента и образованием осколочного иона.

Минимальная энергия ионизирующих электронов, при которой в масс-спектре

помимо молекулярного будет регистрироваться осколочный ион, называется

энергией появления (ЭП) данного иона. Чем выше энергия ионизирующих

электронов, тем большее число направлений распада М+· реализуется, причем,

если избыточная энергия осколочного иона остается высокой могут идти

вторичные процессы его распада. Принимая во внимание, что различия в ЭП

осколочных ионов очень незначительны, небольшие изменения энергии

ионизирующих электронов могут приводить к весьма существенным изменениям

в масс-спектре. Если учесть отсутствие монохроматичности пучка ионизирующих

электронов, то оптимальные условия получения спектра достигаются при

16

энергиях электронов 50-70 эВ, когда максимален выход ионного тока, минимален

наклон кривой эффективности ионного тока (рис. 5), а также задействованы все

возможные направления распада катиона-радикала.

Важно отметить, что поскольку давление в источнике ионов в условиях ЭУ - -5 –

10-6 мм рт. ст., а образец можно нагреть до нескольких сотен градусов, в газовую

фазу переходят многие органические соединения. Однако значительное число

органических соединений характеризуется нестабильными молекулярными

ионами в условиях ЭУ. Поэтому для анализа термолабильных,

высокомолекулярных и труднолетучих соединений метод не пригоден. Широкий

разброс по энергиям ионизирующих электронов не позволяет с достаточной

точностью определять характеристики молекул (ЭП и ЭИ). Это основные

недостатки электронного удара, работа над которыми привела к созданию целого

ряда альтернативных методов ионизации.

Химическая ионизация, ХИ (Chemical Ionization, CI) [3]

Это «мягкий» метод ионизации. Избыточная энергия молекулярных ионов в

этом случае не превышает 5 эВ. Как следствие фрагментация оказывается весьма

незначительной. Иногда спектр представляет собой только пик молекулярного

иона. Таким образом, основное достоинство метода в его способности

предоставлять информацию о молекулярной массе анализируемых соединений в

тех случаях, когда ЭУ не в состоянии этого сделать.

Процесс ионизации осуществляется в основном в результате ионно-

молекулярных реакций. Главным отличием ХИ от ЭУ является существенно

более высокое давление в источнике ионов (до 1 мм рт. ст.). Это давление

создается за счет газа-реагента. Таким газом может служить практически любое

летучее вещество: гелий, вода, метан, аммиак, бензол, этилендиамин, изобутан и

т.д. Желательно, чтобы это вещество образовывало один или несколько

высокореакционноспособных ионов при взаимодействии с электронами или в

результате ионно-молекулярных реакций. Само анализируемое соединение

вносится, как и в случае ЭУ, в микроколичествах с парциальным давлением на

уровне 10-5 мм рт. ст. Необходимые для ионизации образца ионы газа-реагента

17

образуются при взаимодействии его молекул с разогнанными электронами с

энергиями 200-500 эВ. Здесь в отличие от ЭУ при высоком давлении

столкновения ионов друг с другом неизбежны. В результате в источнике

создается плазма с преобладанием каких-либо ионов, которые называются

ионами-реагентами:

СН4 СН4+·, СН3

+, СН2+· ….

СН4+· + СН4 СН5

+ + СН3·СН3

+ + СН4 С2Н5+ + Н2 и т.д.

Реакции между ионами-реагентами и молекулами образца можно разделить на

четыре типа:

1. Протонирование

М + ВН+ МН+ + В

2. Перезарядка

М + Х+· М+· + Х

3. Электрофильное присоединение

М + Х+ МХ+

4. Отрыв аниона

АВ +Х+ АХ + В+

Химическая ионизация обычно используется для получения интенсивных пиков

молекулярных ионов. Недостатком метода является, как и в случае ЭУ,

необходимость перевода образца в газовую фазу, что не позволяет анализировать

малолетучие и термолабильные соединения.

Химическая ионизация отрицательных ионов (Negative Ion Chemical Ioniza-

tion, NICI)

В стандартных условиях химической ионизации в ионизационной камере

присутствуют низкоэнергетичные тепловые электроны, которые образуются и

блуждают в плазме источника, а из молекулы газа-реагента помимо

положительных ионов образуются отрицательные ионы. Молекулы образца могут

захватывать электроны с образованием анион-радикалов (резонансный захват

электронов) или вступать во взаимодействие с ионами-реагентами [3].

18

Большим преимуществом химической ионизации с образованием

отрицательных ионов является значительное улучшение чувствительности и

селективности в отношении избранных соединений (соединений с большим

сродством к электрону, например, содержащих атомы галогенов). Предел

обнаружения таких соединений может быть снижен до трех порядков [1].

Как уже отмечалось, очень многие органические вещества невозможно

испарить без разложения, то есть перевести в газовую фазу. А это значит, что их

нельзя ионизовать электронным ударом. Но среди таких веществ почти все, что

составляет живую ткань (белки, ДНК и т.д.), физиологически активные вещества,

полимеры, то есть все то, что сегодня представляет особый интерес. Масс-

спектрометрия не стояла на месте и в последние годы были разработаны

специальные методы ионизации таких органических соединений [1].

Химическая ионизация при атмосферном давлении (Atmospheric Pressure

Chemical Ionization, APCI) [3]

Это один из вариантов взаимодействия жидкостного хроматографа и масс-

спектрометра. Принципиальная схема прибора представлена на рисунке 6.

Рис. 6. Схема ионизации при атмосферном давлении

Поток из обычной колонки жидкостного хроматографа направляется в

распылитель, где он превращается в мелкодисперсный аэрозоль, смешиваясь с

большим количеством нагретого газа (обычно азот или воздух). Капельки

19

аэрозоля в окружении газового потока перемещаются в область испарения, где в

газовую фазу переходит большая часть молекул растворителя. Далее на пути

потока следует область ионизации. Т.к. в источнике поддерживается атмосферное

давление, ионизация осуществляется в основном за счет коронного разряда.

Поскольку количество молекул растворителя значительно превышает количество

молекул анализируемого вещества, создаются условия для химической

ионизации. На выходе из источника ионов расположен ряд последовательных

сепараторов с узкими входными отверстиями. Здесь происходит откачка легких

молекул для снижения избыточного давления. В результате в анализатор,

работающий в условиях глубокого вакуума, поступают в основном ионы

анализируемого вещества. Этот метод хорошо зарекомендовал себя для анализа

небольших, как полярных, так и неполярных, молекул (<1200Да). Он пригоден

для пестицидов, стероидов, лекарственных препаратов и их метаболитов.

Электрораспыление, электроспрей (Electrospray Ionization, ESI) [3]

Рис. 7. Принципиальная схема метода электрораспыленияПоток из жидкостного хроматографа (рис. 7) направляется в иглу диаметром 0,1

мм, на которую подается высокое напряжение порядка 6 кВ. Прямо в этой струе

мелкодисперсного тумана с оболочек молекул срываются электроны, превращая

20

их в ионы [1]. На выходе из иглы в источнике ионов образуется аэрозоль из

заряженных капель с высоким поверхностным зарядом. Эти капли движутся к

противоэлектроду, имеющему потенциал Земли. В этом же направлении

уменьшается и давление, хотя в целом в этой части ионного источника давление

поддерживается на уровне атмосферного. По мере движения к входному

отверстию первого сепаратора капли уменьшаются в размере за счет испарения

растворителя. Достигая критического размера, при котором силы поверхностного

натяжения далее не могут противостоять силам кулоновского отталкивания

(предел Релея), капля «взрывается» с образованием более мелких капелек (рис. 8).

Этот процесс повторяется. В итоге возникают микрокапли, содержащие всего 1

заряженную частицу, которая может оказаться в газовой фазе после испарения

остаточных молекул растворителя.

Рис. 8. Иллюстрация к явлению предела Релея

В газовой фазе оказываются несольватированные молекулы анализируемого

вещества, которые проходят через сепаратор и оказываются в анализаторе. Поток

газа (как правило, азота), подающийся между противоэлектродом и первым

сепаратором, а также коаксиально капилляру приводит к улучшению распыления

потока жидкости и лучшим условиям для десольватирования ионов.

Чувствительность метода остается пока непревзойденной при использовании

обычных потоков (до 20 мкл/мин). Качественный масс-спектр можно получить

при вводе в прибор менее одного аттомоля (10-18 М) вещества. Помимо этого и

возможности работы с термолабильными и нелетучими соединениями

электроспрей предоставил исследователям возможность анализировать высоко

молекулярные соединения с молекулярными массами до миллиона дальтон и

выше, в том числе и ДНК различных микроорганизмов. Особенных успехов

21

удалось достичь при использовании электроспрея для установления структур

полипептидов, белков и нуклеиновых кислот. Однако электроспрей можно

эффективно использовать для анализа соединений с массой до ~150 000 Да.

Матричная лазерная десорбционная ионизация, МЛДИ (Matrix-Assisted

Laser Desorption/Ionization, MALDI) [3]

Метод заключается в облучении короткими лазерными импульсами образец,

представляющего собой твердый раствор анализируемого соединения в

органической матрице (рис. 9).

Рис. 9. Принципиальная схема метода МЛДИ

Матрица выбирается таким образом, чтобы ее молекулы активно поглощали

фотоны, эмитируемые УФ- или ИК-лазером. Над поверхностью образца создается

плотная высокотемпературная плазма, в которой наряду с ионами и молекулами

матрицы оказываются и молекулы анализируемого вещества. Ионизация

последних путем поглощения энергии фотонов или в результате ионно-

молекулярных реакций приводит к образованию положительных и

отрицательных ионов, которые втягиваются высоким потенциалом из области

ионизации и направляются в анализатор. Метод характеризуется интенсивными

пиками молекулярных ионов разного типа и низкой фрагментацией. Наиболее

22

термолабильные, труднолетучи и высокомолекулярные соединения стали

доступны масс-спектрометрическому анализу. К настоящему времени этим

методом успешно анализируются полипептиды, белки, нуклеотиды,

полисахариды синтетические полимеры, фуллерены, органические комплексные

соединения и т.д.

Масс-анализаторы

После того, как проведена ионизация образца, необходимо разделить ионы,

образовавшиеся в источнике в результате самых разнообразных процессов. Для

этой цели используется несколько типов анализаторов. Каждый тип имеет свои

преимущества и недостатки [3].

Однофокусный и двухфокусный магнитный секторный масс-спектрометр

Хронологически первым анализатором был магнитный (рис. 10).

Рис. 10. Схема статического магнитного анализатора с однородным магнитным полем: S1 и S2 — щели источника и приёмника ионов; ОАВ — область однородного магнитного поля Н, перпендикулярного плоскости рисунка, тонкие сплошные линии — границы пучков ионов с

разными m/е; r — радиус центральной траектории ионов.

Ион, образовавшийся в источнике, выводится оттуда благодаря системе

электродов и ускоряется потенциалом V (2-8 кВ) по направлению к анализатору.

Пусть m – масса иона, e - единичный заряд, z - число таких зарядов у иона, ν -

скорость иона. Тогда кинетическая энергия иона, которую он приобретает под

воздействием ускоряющего потенциала, на входе в магнитный анализатор,

выражается:

Е = Vez = mν2/2

23

Попадая в магнитное поле напряженность В перпендикулярно магнитным

силовым линиям, этот ион будет двигаться по окружности R, причем сила

Лоренца уравновешивается центробежной силой:

Вzeν = mν2/R

Это уравнение может быть записано в форме ВzeR = mν, которая

демонстрирует, что магнит является именно моментов, а не масс. Комбинация

первого и второго уравнений приводит к основному уравнению разделения ионов

в магнитном анализаторе [3;5]:

R = [√(2Vm/ez)]/В

Таким образом, при постоянной напряженности магнитного поля В и

ускоряющего потенциала V траектории ионов с разными соотношениями m/ez

будут иметь разные радиусы кривизны [5].

Поскольку секторный магнит является анализатором моментов, а не масс, ионы

с одной массой, но различной кинетической энергией, не собираются в точечном

фокусе однофокусного магнитного прибора. Разброс кинетической энергии ионов

лимитирует достижимое разрешение. Для преодоления этого недостатка на пути

следования ионов. Ставят дополнительный электростатический сектор (рис. 11)

[3].

Рис. 11. Пример масс-анализатора с двойной фокусировкой. Пучок ускоренных ионов, вышедших из щели S1 источника ионов, последовательно проходит через электрическое поле цилиндрического конденсатора, который отклоняет ионы на 90°, затем через магнитное поле,

отклоняющее ионы ещё на 60°, и фокусируется в щель S2 приёмника коллектора ионов.

24

Электростатический анализатор может располагаться до и после магнитного. В

первом случае принято говорить о прямой геометрии прибора, а во втором – об

обратной. Для большинства масс-спектрометрических задач расположение

анализаторов не принципиально [3].

Попадая в электростатический сектор, ион движется по круговой орбите с

радиусом R таким образом, что сила электрического поля уравновешивается

центробежной силой:

mν2/R = zeE

Учитывая кинетическую энергию ионов (Vez = mν2/2), можно получить

следующее выражение:

R = 2V/E

Следовательно, через анализатор пройдут ионы с одинаковой энергией вне

зависимости от их массы [3].

Магнитные масс-спектрометры имеют высокое разрешение и могут

использоваться со всеми видами ионизации. Несмотря на значительные

преимущества современных магнитных масс-анализаторов перед остальными

(рекордная чувствительность, однозначность идентификации, большой рабочий

диапазон масс, широкий линейный диапазон), они обладают двумя основными

"недостатками" - эти приборы большие как по размерам, так и по стоимости. Там,

где нельзя без них обойтись, им нет альтернативы (органический анализ с

высоким разрешением, анализ изотопных соотношений, элементный анализ на

предельной чувствительности), но в современном мире существуют тысячи

аналитических применений масс-спектрометрии, для многих из них годятся

приборы и меньшего калибра [1].

Квадрупольный анализатор

Квадрупольный анализатор состоит из четырех параллельных стержней

круглого или гиперболического сечения (рис. 12).

25

Рис. 12. Принципиальная схема квадрупольного масс-спектрометра:1- источник ионов; 2 - входная диафрагма; 3 - стержни анализатора; 4 - приемник ионов

Противоположные стержни электрически соединены и находятся под

напряжением, складывающимся из компонентов постоянного тока U и

радиочастотной компоненты Uocosωt (Uo – амплитуда напряжения переменного

тока с частотой ω). Вторая пара стержней имеет равную по величине, но

противоположную по знаку компоненту постоянного тока, а фаза радиочастотной

компоненты сдвинута на 180о [3]. Между стержнями создается поле с

гиперболическим распределением потенциала [5]. Ионы, вводимые в анализатор

небольшим ускоряющим напряжением (10-20 кВ), под действием электрического

поля колеблются относительно осей z и y (рис. 13). Так как каждый ион имеет

свою собственную частоту, зависящую от массы (m = kU/ω2, где k – постоянная

прибора), через квадруполь пролетают лишь те частицы, частота которых

находится в резонансе с частотой квадруполя [3;5].

Рис. 13. Квадрупольный масс-анализатор:

1 и 2 — входное и выходное отверстия

анализатора; 3 — траектории ионов; 4 —

генератор высокочастотного напряжения.

26

Амплитуда колебаний ионов с другим отношением нарастает по мере их

движения между стержнями квадруполя так, что эти ионы достигают стержней и

нейтрализуются. Чтобы их зафиксировать, изменяют либо частоту, либо

амплитуду высокочастотного переменного поля [5]. Масс-спектр генерируется

сканированием U и Uo при сохранении постоянной величины U/Uo.

Регистрируемая масса пропорциональна Uo, т.е. линейное изменение

предоставляет калибруемую линейную шкалу масс [3].

Квадруполь легко управляется компьютером, имеет хороший динамический

диапазон (105), стыкуется со всеми системами ввода, способен без

модифицирования разделять и положительные, и отрицательные ионы. Его

достоинствами являются также быстрота сканирования, небольшие размеры,

дешевизна. Современные квадруполи удобны для анализа белков, пептидов и др.

биомолекул с применением электрораспыления [3].

К недостаткам анализаторов этого типа можно отнести не самый широкий

диапазон масс (m/z 3000-4000), низкую разрешающую способность и плохие

результаты в режиме работы МЛДИ [3].

Квадрупольная ионная ловушка

Основой прибора являются 3 электрода: два концевых (полюсных)

гиперболической формы, обычно имеющие потенциал Земли, и один кольцевой

электрод между ними, на который подается радиочастотное напряжение, обычно

мегагерцового диапазона. Эта система электродов создает некое подобие ячейки.

Ловушка может удерживать ионы достаточно долгое время. Для ионизации

образца используют ЭУ или ХИ. Работа ведется в импульсном режиме.

Например, импульсная подача электронов в ловушку (0,1-10 мс) вызывает

ионизацию необходимого числа молекул образца. Образовавшиеся ионы какое-то

время удерживаются полем центрального электрода. В классическом варианте

нестабильного масс-селективного сканирования импульсное изменение

амплитуды радиочастотного напряжения, приложенного к кольцевому электроду,

заставляет ионы с определенным значением m/z переходить на нестабильные

27

траектории и покидать ловушку, попадая на электронный умножитель (динод). В

результате генерируется масс-спектр [3].

Вариантом этого метода является резонансное извлечение. В обычных

условиях работы ионы в зависимости от величины m/z имеют характеристические

частоты движения. Эти частоты зависят от многих параметров. Можно создать

условия резонанса для конкретных ионов благодаря дополнительному

радиочастотному сигналу, приложенному к концевым электродам. В условиях

резонанса ионы поглощают достаточную энергию для того, чтобы покинуть

ловушку, после чего они регистрируются внешним детектором. В этом случае

ионы можно извлечь из ловушки, приложив более низкое напряжение, чем в

классическом варианте. Основным результатом резонансного извлечения

является возможность расширения диапазона регистрируемых масс [3].

Возможность удаления мешающих ионов на разных стадиях ускорения и

замедления движения ионов, небольшие размеры и самая низкая среди всех масс-

спектрометров стоимость прибора – основные достоинства ловушки. Показана

также возможность достижения максимальной разрешающей способности 25 000.

К недостаткам можно отнести протекание в ловушке ионно-молекулярных

реакций, что приводит к искажению стандартного масс-спектра [3].

Дополнительные возможности открывает использование линейной

квадрупольной ионной ловушки. В отличие от тороидальной ионной ловушки,

ионы "ловятся" внутри квадруполя за счет запирающих потенциалов на входном

и выходном концах. Затем, за счет резонансной радиочастоты выбрасываются в

направлении перпендикулярном стержням квадруполя и регистрируются двумя

электронными умножителями. Это позволяет значительно увеличить популяцию

захваченных ловушкой ионов, что ведет и к расширению динамического

диапазона и к улучшению чувствительности. Линейная квадрупольная ловушка

характеризуется большей емкостью ионов, кроме того, в ней можно проводить

больше манипуляций с ионами путем контролируемой фрагментации или отбора

ионов и за меньшее время [1].

28

В июне 2005 года представлен серийный масс-спектрометр, использующий

новый масс-анализатор - орбитальную ловушку ионов. Этот масс-анализатор

изобретен российским физиком Александром Макаровым, работающим в Thermo

Fisher Scientific в Бремене/Германия [1].

Время-пролетный анализатор [1]

Ионы сортируются по массам за счет закономерностей движения заряженных

частиц в поле (магнитном или электростатическом). И это не совсем относится к

время-пролетным анализаторам, поскольку в них, как раз, ионы движутся в

бесполевом пространстве. Ионы из источника разгоняются электрическим полем,

приобретая достаточно большую кинетическую энергию, и вылетают в

бесполевое пространство. На входе в это пространство все ионы имеют

одинаковую кинетическую энергию, а если вспомнить всем известную формулу,

выражающую величину кинетической энергии через массу и скорость (E=mv2/2),

то, очевидно, в зависимости от массы ионы будут двигаться с разными

скоростями и, соответственно, в разное время достигнут детектора,

расположенного в конце трубы их пролета. Зарегистрировав их и измерив время,

можно посчитать и их массу. Все процессы, о которых мы здесь говорим,

происходят за миллионные доли секунды. То есть, этот масс-анализатор очень

"быстрый". На основе такого масс-анализатора можно построить очень быстрый

(и чувствительный) масс-спектрометр, что может оказаться весьма выигрышным,

особенно при анализе органических веществ, представляющих собой смесь

огромного количества индивидуальных соединений (например, нефть).

Детектор [1]

Итак, последним элементом описываемого нами упрощенного масс-

спектрометра, является детектор заряженных частиц. Первые масс-спектрографы

использовали в качестве детектора фотопластинку. Сейчас используются

динодные вторично-электронные умножители, в которых ион, попадая на первый

динод, выбивает из него пучок электронов, которые в свою очередь, попадая на

следующий динод, выбивают из него еще большее количество электронов и т.д.

Другой вариант - фотоумножители, регистрирующие свечение, возникающее при

29

бомбардировке ионами люминофора. Кроме того, используются микроканальные

умножители, системы типа диодных матриц и коллекторы, собирающие все ионы,

попавшие в данную точку пространства (коллекторы Фарадея).

Заключение [1;3;5]

Глубинные физические законы, передовые научные и инженерные разработки,

высокотехнологичные вакуумные системы, высокие электрические напряжения,

самые лучшие материалы, высочайшее качество их обработки, современнейшая

быстродействующая цифровая и аналоговая электроника и компьютерная

техника, изощренное программное обеспечение - вот из чего сложен

современный масс-спектрометр. И для чего же все это? Для ответа на один из

важнейших вопросов мироздания - из чего сложена материя.

Например, разработка новых лекарственных средств для спасения человека от

ранее неизлечимых болезней и контроль производства лекарств, генная

инженерия и биохимия, протеомика. Масс-спектрометрия дала в руки

исследователей инструмент, позволяющий идентифицировать белки, определять

какие изменения произошли с их структурой вследствие различных

взаимодействий, при их воспроизводстве, определить пути метаболизма

различных лекарственных средств и других соединений и идентифицировать

метаболиты, разрабатывать новые целевые лекарственные средства. Масс-

спектрометрия - единственный метод, решающий все эти и многие другие задачи

аналитической биохимии.

Без масс-спектрометрии немыслим контроль над незаконным распространением

наркотических и психотропных средств, криминалистический и клинический

анализ токсичных препаратов, анализ взрывчатых веществ.

Выяснение источника происхождения очень важно для решения целого ряда

вопросов: например, определение происхождения взрывчатых веществ помогает

найти террористов, наркотиков - бороться с их распространением и перекрывать

пути их трафика. Экономическая безопасность страны более надежна, если

таможенные службы могут не только подтверждать анализами в сомнительных

случаях страну происхождения товара, но и его соответствие заявленному виду и

30

качеству. А анализ нефти и нефтепродуктов нужен не только для оптимизации

процессов переработки нефти или геологам для поиска новых нефтяных полей, но

и для того, чтобы определить виновных в разливах нефтяных пятен в океане или

на земле.

В эпоху "химизации сельского хозяйства" весьма важным стал вопрос о

присутствии следовых количеств применяемых химических средств (например,

пестицидов) в пищевых продуктах. В мизерных количествах эти вещества могут

нанести непоправимый вред здоровью человека.

Целый ряд техногенных (то есть не существующих в природе, а появившихся в

результате индустриальной деятельности человека) веществ являются

супертоксикантами (имеющими отравляющее, канцерогенное или вредное для

здоровья человека действие в предельно низких концентрациях). Примером

является хорошо известный диоксин.

Существование ядерной энергетики немыслимо без масс-спектрометрии. С ее

помощью определяется степень обогащения расщепляющихся материалов и их

чистота.

Конечно и медицина не обходится без масс-спектрометрии. Изотопная масс-

спектрометрия углеродных атомов применяется для прямой медицинской

диагностики инфицированности человека Helicobacter Pylori и является самым

надежным из всех методов диагностики.

ВЭЖХ/МС системы являются основным аналитическим инструментом при

разработке новых лекарственных средств. Без этого метода не может обходиться

и контроль качества производимых лекарств и выявления такого

распространенного явления как их фальсификация.

Протеомика дала в руки медицины возможность сверх ранней диагностики

самых страшных заболеваний человечества - раковых опухолей и

карилиологических дисфункций. Определение специфических белков,

называемых биомаркерами, позволяет проводить раннюю диагностику в

онкологии и кардиологии.

31

Трудно представить область человеческой деятельности, где не нашлось бы

места масс-спектрометрии. Ограничимся просто перечислением: биохимия,

клиническая химия, общая химия и органическая химия, фармацевтика,

косметика, парфюмерия, пищевая промышленность, химический синтез,

нефтехимия и нефтепереработка, контроль окружающей среды, производство

полимеров и пластиков, медицина и токсикология, криминалистика, допинговый

контроль, контроль наркотических средств, контроль алкогольных напитков,

геохимия, геология, гидрология, петрография, минералогия, геохронология,

археология, ядерная промышленность и энергетика, полупроводниковая

промышленность, металлургия.

Литература

1. М. Токарев. Что такое масс-спектрометрия и зачем она нужна. – Интернет-

статья: www.textronica.com, 2000.

2. М. Отто. Современные методы аналитической химии (в 2-х томах). Том 1.

– М.: Техносфера, 2003.

3. А.Т. Лебедев. Масс-спектрометрия в органической химии. – М.: Бином.

Лаборатория знаний, 2003.

4. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа: пер. с англ. –

М.: Мир, 1989.

5. Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др. Основы аналитической

химии. В 2 книгах. Кн. 2. Методы химического анализа: Учеб. для вузов /

Под ред. Ю.А. Золотова. – М.: Высшая школа, 2004.

6. Р. Драго. Физические методы в химии. Том 2. – М.: Мир, 1981.

7. В. Л. Тальрозе. Большая советская энциклопедия. Статья: Масс-

спектроскопия. - www.cultinfo.ru.

32