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Espectrómetro de masas

Haz de iones por electrospray en un espectrómetro de masa.
La espectrometría de masas es una técnica de análisis que permite la medición de moléculas. Además es un artefacto que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su relación carga-masa (z/m). Puedeutilizarse para identificar los diferentes elementos químicos que forman un compuesto, o para determinar el contenido isotópico de diferentes elementos en un mismo compuesto. Con frecuencia se encuentra como detector de un cromatógrafo de gases, en una técnica híbrida conocida por sus iniciales en inglés, GC-MS.
El espectrómetro de masas mide razones carga/masa de iones, calentando un haz de materialdel compuesto a analizar hasta vaporizarlo e ionizar los diferentes átomos,el haz de iones produce un patrón específico en el detector, que permite analizar el compuesto. En la industria es altamente utilizada en el análisis elemental de semiconductores, biosensores y cadenas poliméricas complejas. Drogas, fármacos, productos de síntesis química, pesticidas, plaguicidas, análisis forense,contaminación medioambiental, perfumes y todo tipo de analitos que sean susceptibles de pasar a fase vapor e ionizarse sin descomponerse.
Conceptos clave
La resolución (m/∆m) es la capacidad de separar y medir masas de iones de similar masa molecular.
Masa monoisotópica y masa media:
La masa monoisotópica es la suma de las masas monoisotópicas de cada elemento del analito.
La masa media es la suma dela media química de las masas de sus componentes considerando su abundancia.
La precisión de masa es un porcentaje de la masa medida y se mide tanto en tanto por ciento como en partes por millón.
Límites de detección
En general, a mayor velocidad de erosión, mejor sensibilidad, por lo que, a corriente alta, el haz primario de iones de alta energía es el ideal. Pero, desafortunadamente, con laenergía, no solo la eficiencia del “sputtering” aumenta; también la profundidad de penetración y el volumen de cascada (daño inducido, perturbación). Es por eso que SIMS es una técnica de análisis destructiva. La distinción entre condiciones dinámicas y estáticas podemos comprenderla analizando el tiempo de vida (t) en la primera capa atómica encontrada en superficie:2

donde:
t = tiempo de vidade la monocapa.
A = área de superficie pulverizada [cm2].
y = parte dispersada.
Ip = flujo primario de partículas [cm-2].
Funcionamiento

Detector
En términos generales, moléculas diversas tienen masas diversas, hecho utilizado por un espectrómetro de masas para determinar qué moléculas están presentes en una muestra. Por ejemplo, se vaporiza sal de mesa (NaCl) y se analizan los iones en laprimera parte del espectrómetro de masa. Esto produce iones del sodio e iones del cloro que tienen pesos moleculares específicos. Estos iones también tienen una carga, que significa que debido a ella tendrán movimiento bajo influencia de un determinado campo eléctrico.
Estos iones se envían a un compartimiento de aceleración y se pasan a través de una lámina metálica. Se aplica un campomagnético a un lado del compartimiento que atrae a cada uno de los iones con la misma fuerza (suponiendo carga idéntica) y se los desvía sobre un detector. Naturalmente, los iones más ligeros se desviarán más que los iones pesados porque la fuerza aplicada a cada ion es igual pero los iones ligeros tienen menos masa. El detector mide exactamente cuán lejos se ha desviado cada ion y, a partir de ese dato secalcula el "cociente masa por unidad de carga". Con esta información es posible determinar con un alto nivel de certeza cuál es la composición química de la muestra original.
Hay muchos tipos de espectrómetros de masas que no solamente analizan los iones, sino que también producen diversos tipos de iones. Sin embargo, todos utilizan campos eléctricos y magnéticos para cambiar la trayectoria...