18新利最新登入质谱的工作原理

质谱分析背后的原则有些抽象,所以让我们从一个具体的精神运动。假设你想要权衡一个满载牵引式挂车。最简单的方法将驱动钻机规模一辆重型卡车。现在假设你想重拖车的轮子。一个普通的体重秤可以提供这些信息。18luck手机登录接下来,你决定要衡量车轮螺母的轮子,只不过这需要一个普通的厨房或实验室规模。最后,假设你想要权衡一个原子刮掉表面的车轮螺母。18新利最新登入你怎么测量它?甚至最敏感的实验室平衡不会注册一些很小的重量。

这是化学家们面临的情况在20世纪初。多亏了约翰·道尔顿原子学说,他们知道物质是由原子组成的,原子的元素是相同的。但一个原子是什么样子,是多重?18新利最新登入1897年,J.J.汤姆森发现电子通过研究的行为阴极射线,带负电荷的粒子的流在阴极,或负电极,在充气真空管。一年之后,威利维恩开始使用“正射线”——的带正电的粒子发散从阳极向阴极移动。维恩注意到,一个磁字段可以转移正射线。然后,在1907年,汤森开始正射线偏转电场和磁场。他发现,他可以确定粒子的质量通过测量他们偏离多远。18新利最新登入

1919年,弗朗西斯·阿斯顿改进了汤姆森的方法和装置,导致第一个质谱仪——机器重原子和分子。阿斯顿利用光谱仪研究数以百计的天然同位素。今天,化学家们仍然使用质谱仪测量元素的分子量、同位素和化合物。但他们也用它来确定样品中化学物质,确定每个化学和分析样品中存在的复杂的分子的结构。18新利最新登入

接下来,我们将仔细看看发生了什么在质谱仪。

了解质谱的基本原理,考虑一个人站在一座塔的顶端在多风的一天。拿起各种球和下降的人,一个接一个地从塔。因为每个球落,风将它沿曲线。球的质量影响到他们如何下降。18新利最新登入例如一个保龄球,比篮球更重得多,因此难以移动。因此,一个比一个保龄球是一条不同的道路篮球。

质谱仪,同样的事情正在发生,除了它的原子和分子被偏转,电或磁字段导致偏差。也发生在一个内阁,可以作为小微波或胸部冰箱一样大。内阁包含三个基本部分:一个电离室,一个质量分析仪和一个探测器。这是它是如何运18新利最新登入作的。

由电场或磁场偏转,原子必须先电离,或者变成带电粒子。这是通过敲了一个或多个电子,导致净正电荷粒子。Spectrometrists有时轰击样品的电子束电离分子。传入的电子像台球,电子样本。他们还使用一种技术称为电喷雾电离,这迫使一个示例通过带电针去掉电子。无论哪种方式,这第一步的质谱产生正离子。

接下来,正离子必须搬出电离室。所需的力移动它们来自电场由两个金属网格。一个网格是带正电的离子和排斥;另一种是带负电荷的吸引他们。由于排斥力和吸引力方向相同,离子对带负电荷的电网快速移动,穿孔和许多小孔。离子以不同的速度通过漏洞。轻离子比重跑得更快。

根据电磁定律,一个移动的带电粒子将产生一个磁场。质谱仪的离子也不例外。他们会形成自己的磁场,这种磁场,科学家利用光谱法的最重要的一步。我们会在下一节中。

创建和加速离子本质上是预备步骤质谱的实际工作质量分析。质量分析器的主要工作是一个外部磁场应用于离子退出电离室。这个外部场的相互作用磁场快速生成的粒子,使每个粒子的路径弯曲。18新利最新登入多少一个离子的路径曲线取决于两个因素:离子的质量和电荷。轻离子和离子与更大的电荷转移超过重离子和离子与一个较小的电荷。

化学家称这两个变量组合为一个值质荷比,这在数学上表示为m / z(或m / e)。例如,如果一个离子的质量是18个单位和1 +的电荷,其m / z值是18岁。如果一个离子的质量是36单位和2 +电荷,其m / z值也是18岁。大部分离子从电离室质量分析仪已经失去一个电子,因此他们有一个1 +。这意味着大多数离子的m / z值通过质谱仪离子的质量是一样的。

最终的结果是,每个离子遵循路径依赖它的质量,如右边所示。18新利最新登入离子流最轻的粒子和偏转是最。离子C最重的粒子流,偏转。粒子的质量在B离子流是在两者之间的。注意,只有其中一个离子流实际上通过质量分析仪和到达检测单元的设备。其他两个流冲击的光谱仪,中和。分析所有的离子,化学家们简单地调整磁场的强度,直到每个流检测器。

一个电脑用于分析检测器收集的数据并显示结果图称为质谱。在大多数图形质量,以相对原子质量单位(12)——为轴。相对强度,衡量有多少离子检测到给定的质量,为轴。18新利最新登入

下一个,我们将回到大联盟和探索如何使用质谱公开类固醇滥用万无一失的重击者。18新利最新登入

让我们回到棒球运动员的尿液我们讨论的介绍。在质谱,尿液会被称为样本。曾几何时,质谱仪只能够分析样品,存在气体,但是今天的模型可以处理固体和液体。Spectrometrists,通常是分析化学家,将样品直接插入到电离室,或者如果它是一个复杂的混合物,到另一个设备进行初步的分离样品的组成部分。色谱法是最常见的方式进行初步分离,可以发生在气相色谱(GC)或液相色谱(LC)。色谱分离样本为一系列组件首先溶解气体或液体物质,然后迫使它通过一个辅助材料。组件中可溶性的第一阶段将慢于组件,不溶于第一阶段但很溶于第二阶段。因此,各种组件分离。每一个然后进入质谱仪进行分析。

尿液药物测试通常是由气相色谱/质谱(GC / MS)。有时,不止一个质谱仪中使用了一种叫做串联质谱,基本上大的离子分解为较小的离子进行更详细的分析。这是必需的,因为所有的尿液含有大量的组件,包括自然发生的类固醇。使用GC / MS和GC / MS / MS检测更多的化学物质和产生更可靠的结果。

18新利最新登入化学家如何使用质谱测试非法类固醇?首先,他们几个已知的类固醇生成它们的质谱分析比较的目的。他们还可以依靠质量值的表,如果他们可供参考。接下来,他们分析正常,未被污染的尿液。然后他们球员的尿液测试,使用GC / MS和GC / MS / MS。最后他们从球员的尿液比较产生的质谱光谱的正常的尿液和已知的类固醇。通过比较光谱的峰值,这代表各种质量的离子,化学家可以识别什么药物,如果有的话,存在于尿液。典型的结果可能看起来如下所示。18新利最新登入

注意,测试样本的山峰,与类固醇标准。峰代表包含某些元素的离子。例如,C₂H₃离子将有不同的比哦离子峰。这样,质谱作为“指纹”来确定化合物。接下来,我们会发现这些化合物不必在一个球员的尿液。他们可以在几乎任何想象的样本。

药物测试只是一个质谱的应用。几乎每一个科学学科依靠纯或应用研究的分析技术。考虑这些例子:

当然,这些应用程序不吸引尽可能多的标题使用类固醇的体育明星检测呈阳性。这样的标题可能会变得更加常见的质谱技术的提高。普渡大学和北京清华大学的科学家们最近开发出一种更快、更敏感测试合成类固醇。测试结合了串联质谱电离技术,即活性解吸附电喷雾电离。使用这些技术,科学家们可以识别7种合成代谢类固醇在一滴尿液和做一个样品的速度每秒。也许这将最终把棒球的棺材上的一颗钉类固醇时代。