Massenspektrometrie at Hochschule Fresenius

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Wie lässt sich Ionensupression überwinden?

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Ion-Beam CID

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Ionen-Supression
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Was  ist ein Molekül-Ion?

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Was ist MSn?

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Was ist das Molekulargewicht?

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Was sind Isotope?
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Lucky-Survivor Model

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Wie lautet die Stickstoffregel?

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Was ist ein TIC?

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Funktionsweise Quadrupol
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Massenspektrometrie

Wie lässt sich Ionensupression überwinden?

- gute Chromatographie -> Analyt von Matrix trennen

- gute Probenvorbereitung -> Abtrennung der störenden Matrixbestandteile

- Verwendung von internen Standards ( Chemich ähnliche Substanzen vor Probenaufbereitung, meist isotopenmarkiert, Massenshift von mindestens 3, reelative Response ähnlich dem Standard)

- Verwendung anderer Ionenquellen -> z.B. APCI

-ABER: andere Massenanlysatoren können Ionensupression nicht kompensieren

Massenspektrometrie

Ion-Beam CID
- in Collision Cell

- alle Ionen werden beschleunigt

- sequentielle Fragmentierung möglich

- Produkt-Ionen erster und höherer Ordnung (abhängig von der Collision energy)

- Energietransfer: 1-200 eV

- Aktivierungszeit: 0,5-1 ms

- je höher die CE, desto kleiner die Produkt-Ionen


Massenspektrometrie

Ionen-Supression

-> Abnahme der Response im Vergleich zum Lösungsmittel-Standard ausgelöst durch Matrixbestandteile

-> Gegenteil: Ion Enhancement

- Veränderung in der Bildung von Tröpfchen und der Verdampfung

-> nicht-flüchtige Matrixbestandteile

-> erhöhte Viskosität -> behindert Freisetzung von Ionen

- Kampf um den Ladungsüberschuss zwischen Analyt und Matrixbestandteilen

-> Anzahl an Ionen die über die Zeit gebildet werden durch den Ladungsüberschuss an der ESI-Nadelspitze bestimmt

- Gasphasenreaktionen

-> Entladung der Analyten durch Matrixbestandteile

=> Wie können wir die Effekte der Ionsupression bestimmen?

1. Proben spiken

2. Analyt-Mix nach der Säule hinzufügen

Massenspektrometrie

Was  ist ein Molekül-Ion?
Ion mit derselben nominellen Masse wie das Molekül selbst

Massenspektrometrie

Was ist MSn?
 n-fache aufeinaderfolgende Bestimmung/Filterung von Ionen nach m/z mit induzierten Fragmentierung dazwischen

Massenspektrometrie

Was ist das Molekulargewicht?
Summe der gewichteten Mittel der Isotopenmassen der natürlich vorkommenden Isotope (= Summe der Atomgewichte)

Massenspektrometrie

Was sind Isotope?
Atome des selben Elements mit der selben Nummer an Protonen aber unterschiedlicher Anzahl Neutronen

Massenspektrometrie

Lucky-Survivor Model

- Bildung von Ionen findet optimalerweise in der Probenvorbereitung statt -> Potonierung/Kationisierung in Lösung/während der Kristallisation

- Bildung von Clustern mit unterschiedlicher Nettoladung zwischen Ionen und Matrixmolekülen 

- absorbierte Energie des Lasers lässt Cluster zerfallen

- Mehrfach geladene Cluster rekombinieren mit gegensätzlich geladenen Clustern

=> nur einfach geladene Spezies

Massenspektrometrie

Wie lautet die Stickstoffregel?
Die nominelle Masse einer Substanz ist ungerade, wenn die Substanz eine ungerade Anzahl an Stickstoffatomen enthält (und anders herum)

-> man muss aber wissen, um welche Ionenspezies es sich handelt
-> gilt nicht für Fragmente
-> gerade ist auch 0
-> Ungerade = Stickstoff enthalten
-> kann nur bei kleinen Molekülen angewendet werden -> Massendefekt (Massen-Shift)

Massenspektrometrie

Was ist ein TIC?
Total Ion Chromatogram -> Stellt totale Intensität aller Ionen in einem Scan, aufgetragen gegen die Retentionszeit, graphisch dar

Massenspektrometrie

Funktionsweise Quadrupol

Effekte von DC und RF(AC): 1. Qualitativ

(-)-Stäbe:

-> DC(-) an

- beide Ionen treffen die Stäbe, größeres trifft später auf

-> RF an 

- während der positiven Phase werden die Ionen Richtung Mitte abgestoßen

- große Ionen werden weniger beeinflusst in den positiven Phase -> treffen auf Stäbe

- leichtere Ionen werden stärker in Richtung Mitte abgelenkt -> passieren Quadrupol

(+)-Stäbe:

-> DC(+) an

- positive Ionen in Richtung Mitte abgelenkt

-> RF an

- während der negativen Phase werden die Ionen von den Stäben angezogen

- größere Ionen werden weniger von negativer Phase beeinflusst -> passieren Quadrupol

- kleinere Ionen treffen auf (+)-Stäbe


=> Erklärung:

geringe V0

-> Impulse in Richtung der Stäbe werden kleiner von Zyklus zu Zyklus -> während der negativen Phase sind die Ionen nicht nahe der z-Achse -> leicht zurück in Richtung Stäbe gedrückt 

=> Negativ = stabilisierend

hohe V0

-> Impulse in Richtung der Stäbe werden größer von Zyklus zu Zyklus -> destabilisierend -> während der negativen Phase sind Ionen nah der z-Achse -> werden mit kontinuierlicher Geschwindigkeit in Richtung der Stäbe bewegt -> folgen der anziehenden negativ geladenen Phase 

- wenn diese Stäbe X-Stäbe sind, wird postive DC angelegt, um die abstoßenden Kräfte am Maximum der Kurve zu verstärken

Massenspektrometrie

Resonant Excitation

- nur Ionen mit bestimmtem m/z werden angeregt(beschleunigt) und fragmentiert

- nur wenig oder keine sequentielle Fragmentierung -> nur Produkt-Ionen erster Ordnung

- Energietransfer: 1-20 eV

- Aktivierungszeit: 10-100 ms

- höhere CE hat keinen Einfluss auf die Größe der Produkt-Ionen

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