Mass Spectrometry 1. The Mass Spect

Mass Spectrometry

1. The Mass Spectrometer
In order to measure the characteristics of individual molecules, a mass spectrometer converts them to ions so that they can be moved about and manipulated by external electric and magnetic fields. The three essential functions of a mass spectrometer, and the associated components, are:

1. A small sample is ionized, usually to cations by loss of an electron. The Ion Source
2. The ions are sorted and separated according to their mass and charge. The Mass Analyzer
3. The separated ions are then measured, and the results displayed on a chart. The Detector

Because ions are very reactive and short-lived, their formation and manipulation must be conducted in a vacuum. Atmospheric pressure is around 760 torr (mm of mercury). The pressure under which ions may be handled is roughly 10-5 to 10-8 torr (less than a billionth of an atmosphere). Each of the three tasks listed above may be accomplished in different ways. In one common procedure, ionization is effected by a high energy beam of electrons, and ion separation is achieved by accelerating and focusing the ions in a beam, which is then bent by an external magnetic field. The ions are then detected electronically and the resulting information is stored and analyzed in a computer. A mass spectrometer operating in this fashion is outlined in the following diagram. The heart of the spectrometer is the ion source. Here molecules of the sample (black dots) are bombarded by electrons (light blue lines) issuing from a heated filament. This is called an EI (electron-impact) source. Gases and volatile liquid samples are allowed to leak into the ion source from a reservoir (as shown). Non-volatile solids and liquids may be introduced directly. Cations formed by the electron bombardment (red dots) are pushed away by a charged repeller plate (anions are attracted to it), and accelerated toward other electrodes, having slits through which the ions pass as a beam. Some of these ions fragment into smaller cations and neutral fragments. A perpendicular magnetic field deflects the ion beam in an arc whose radius is inversely proportional to the mass of each ion. Lighter ions are deflected more than heavier ions. By varying the strength of the magnetic field, ions of different mass can be focused progressively on a detector fixed at the end of a curved tube (also under a high vacuum).
When a high energy electron collides with a molecule it often ionizes it by knocking away one of the molecular electrons (either bonding or non-bonding). This leaves behind a molecular ion (colored red in the following diagram). Residual energy from the collision may cause the molecular ion to fragment into neutral pieces (colored green) and smaller fragment ions (colored pink and orange). The molecular ion is a radical cation, but the fragment ions may either be radical cations (pink) or carbocations (orange), depending on the nature of the neutral fragment. An animated display of this ionization process will appear if you click on the ion source of the mass spectrometer diagram.
2. The Nature of Mass Spectra
A mass spectrum will usually be presented as a vertical bar graph, in which each bar represents an ion having a specific mass-to-charge ratio (m/z) and the length of the bar indicates the relative abundance of the ion. The most intense ion is assigned an abundance of 100, and it is referred to as the base peak. Most of the ions formed in a mass spectrometer have a single charge, so the m/z value is equivalent to mass itself. Modern mass spectrometers easily distinguish (resolve) ions differing by only a single atomic mass unit (amu), and thus provide completely accurate values for the molecular mass of a compound. The highest-mass ion in a spectrum is normally considered to be the molecular ion, and lower-mass ions are fragments from the molecular ion, assuming the sample is a single pure compound.
The following diagram displays the mass spectra of three simple gaseous compounds, carbon dioxide, propane and cyclopropane. The molecules of these compounds are similar in size, CO2 and C3H8 both have a nominal mass of 44 amu, and C3H6 has a mass of 42 amu. The molecular ion is the strongest ion in the spectra of CO2 and C3H6, and it is moderately strong in propane. The unit mass resolution is readily apparent in these spectra (note the separation of ions having m/z=39, 40, 41 and 42 in the cyclopropane spectrum). Even though these compounds are very similar in size, it is a simple matter to identify them from their individual mass spectra. By clicking on each spectrum in turn, a partial fragmentation analysis and peak assignment will be displayed. Even with simple compounds like these, it should be noted that it is rarely possible to explain the origin of all the fragment ions in a spectrum. Also, the structure of most fragment ions is seldom known with certainty.
Since a molecule of carbon dioxide is composed of only three atoms, its mass spectrum is very simple. The molecular ion is also the base peak, and the only fragment ions are CO (m/z=28) and O (m/z=16). The molecular ion of propane also has m/z=44, but it is not the most abundant ion in the spectrum. Cleavage of a carbon-carbon bond gives methyl and ethyl fragments, one of which is a carbocation and the other a radical. Both distributions are observed, but the larger ethyl cation (m/z=29) is the most abundant, possibly because its size affords greater charge dispersal. A similar bond cleavage in cyclopropane does not give two fragments, so the molecular ion is stronger than in propane, and is in fact responsible for the the base peak. Loss of a hydrogen atom, either before or after ring opening, produces the stable allyl cation (m/z=41). The third strongest ion in the spectrum has m/z=39 (C3H3). Its structure is uncertain, but two possibilities are shown in the diagram. The small m/z=39 ion in propane and the absence of a m/z=29 ion in cyclopropane are particularly significant in distinguishing these hydrocarbons.

Most stable organic compounds have an even number of total electrons, reflecting the fact that electrons occupy atomic and molecular orbitals in pairs. When a single electron is removed from a molecule to give an ion, the total electron count becomes an odd number, and we refer to such ions as radical cations. The molecular ion in a mass spectrum is always a radical cation, but the fragment ions may either be even-electron cations or odd-electron radical cations, depending on the neutral fragment lost. The simplest and most common fragmentations are bond cleavages producing a neutral radical (odd number of electrons) and a cation having an even number of electrons. A less common fragmentation, in which an even-electron neutral fragment is lost, produces an odd-electron radical cation fragment ion. Fragment ions themselves may fragment further. As a rule, odd-electron ions may fragment either to odd or even-electron ions, but even-electron ions fragment only to other even-electron ions. The masses of molecular and fragment ions also reflect the electron count, depending on the number of nitrogen atoms in the species.
This distinction is illustrated nicely by the following two examples. The unsaturated ketone, 4-methyl-3-pentene-2-one, on the left has no nitrogen so the mass of the molecular ion (m/z = 98) is an even number. Most of the fragment ions have odd-numbered masses, and therefore are even-electron cations. Diethylmethylamine, on the other hand, has one nitrogen and its molecular mass (m/z = 87) is an odd number. A majority of the fragment ions have even-numbered masses (ions at m/z = 30, 42, 56 & 58 are not labeled), and are even-electron nitrogen cations. The weak even -electron ions at m/z=15 and 29 are due to methyl and ethyl cations (no nitrogen atoms). The fragmentations leading to the chief fragment ions will be displayed by clicking on the appropriate spectrum. Repeated clicks will cycle the display.
When non-bonded electron pairs are present in a molecule (e.g. on N or O), fragmentation pathways may sometimes be explained by assuming the missing electron is partially localized on that atom. A few such mechanisms are shown above. Bond cleavage generates a radical and a cation, and both fragments often share these roles, albeit unequally.

3. Isotopes
Since a mass spectrometer separates and detects ions of slightly different masses, it easily distinguishes different isotopes of a given element. This is manifested most dramatically for compounds containing bromine and chlorine, as illustrated by the following examples. Since molecules of bromine have only two atoms, the spectrum on the left will come as a surprise if a single atomic mass of 80 amu is assumed for Br. The five peaks in this spectrum demonstrate clearly that natural bromine consists of a nearly 50:50 mixture of isotopes having atomic masses of 79 and 81 amu respectively. Thus, the bromine molecule may be composed of two 79Br atoms (mass 158 amu), two 81Br atoms (mass 162 amu) or the more probable combination of 79Br-81Br (mass 160 amu). Fragmentation of Br2 to a bromine cation then gives rise to equal sized ion peaks at 79 and 81 amu.
The center and right hand spectra show that chlorine is also composed of two isotopes, the more abundant having a mass of 35 amu, and the minor isotope a mass 37 amu. The precise isotopic composition of chlorine and bromine is:
Chlorine: 75.77% 35Cl and 24.23% 37Cl
Bromine: 50.50% 79Br and 49.50% 81Br

The presence of chlorine or bromine in a molecule or ion is easily detected by noticing the intensity ratios of ions differing by 2 amu. In the case of methylene chloride, the molecular ion consists of three peaks at m/z=84, 86 & 88 amu, and their diminishing intensities may be calculated from the natural abundances given above. Loss of a chlorine atom gives two isotopic fragment ions at m/z=49 & 51amu, clearly incorporating a single ch

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

รเมท สเปกโตรมิเตอร์ 1 มวลการวัดลักษณะของแต่ละโมเลกุล สเปกโตรมิเตอร์มวลแปลงกันเพื่อให้พวกเขาสามารถย้ายเกี่ยวกับ และจัดการไฟฟ้าภายนอกและสนามแม่เหล็ก ฟังก์ชันสำคัญสามสเปกโตรมิเตอร์โดยรวม และคอมโพเนนต์ที่เกี่ยวข้อง มี:1. ตัวอย่างขนาดเล็กคือ ionized มักจะเป็นของหายากโดยอิเล็กตรอนสูญเสีย แหล่งไอออน2. กันการเรียงลำดับ และแยกตามมวลและค่าธรรมเนียมของพวกเขา วิเคราะห์โดยรวม3.แยกประจุแล้ววัด และผลลัพธ์ที่แสดงบนแผนภูมิ เครื่องตรวจจับเนื่องจากประจุมีปฏิกิริยามาก และช่วงสั้น ๆ การก่อตัวและการจัดการต้องดำเนินการในสุญญากาศ ความดันบรรยากาศคือ ธอร์ประมาณ 760 (มม.ปรอท) แรงดันที่ประจุอาจจัดการได้ประมาณ 10-5 ถึง 10-8 ธอร์ (น้อยกว่าการ billionth ของบรรยากาศ) งานสามรายการข้างต้นอาจทำได้ในลักษณะต่าง ๆ ในหนึ่งขั้นตอนทั่วไป ionization เป็นผลจากแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูง และแยกไอออนสามารถทำได้ โดยการเร่ง และเน้นประจุในลำ ซึ่งมีสนามแม่เหล็กภายนอกแล้วเงี้ยว พบกันแล้วทางอิเล็กทรอนิกส์ และจัดเก็บข้อมูลผลลัพธ์ และวิเคราะห์ในคอมพิวเตอร์ สเปกโตรมิเตอร์ที่มวลชนที่ปฏิบัตินี้มีรายละเอียดในแผนภาพต่อไปนี้ ใจกลางของสเปกโตรมิเตอร์เป็นแหล่งไอออน โมเลกุลของตัวอย่าง (จุดดำ) ที่นี่จะถูก bombarded โดยอิเล็กตรอน (เส้นสีฟ้าอ่อน) ออกจากใยอุ่น นี้คือแหล่งมาของ EI (อิเล็กตรอนผลกระทบ) ก๊าซและตัวอย่างของเหลวที่ระเหยได้รั่วไหลลงในแหล่งไอออนจากอ่างเก็บน้ำ (มาก) ไม่ระเหยของแข็งและของเหลวอาจจะนำมาใช้โดยตรง เป็นของหายากที่เกิดขึ้น โดยระดมยิงอิเล็กตรอน (จุดสีแดง) จะผลักดันเก็บ โดยจาน repeller คิดค่าธรรมเนียม (anions ดึงดูดให้), และการเร่งไปหุงตอื่น ๆ มี slits ซึ่งประจุผ่านเป็นแสง ประจุเหล่านี้บางอย่างแยกส่วนเป็นของหายากมีขนาดเล็กและกระจายตัวเป็นกลาง สนามแม่เหล็กตั้งฉาก deflects คานในส่วนโค้งที่มีรัศมีเป็น inversely สัดส่วนกับมวลของไอออนแต่ละไอออน ประจุเบาเป็น deflected มากกว่าหนักกว่ากัน โดยแตกต่างกันความแรงของสนามแม่เหล็ก ประจุมวลต่าง ๆ สามารถจะเน้นความก้าวหน้าจับคงที่ส่วนท้ายของท่อโค้ง (ยังภายใต้สุญญากาศสูง)เมื่ออิเล็กตรอนพลังงานสูง collides มีโมเลกุลมันมักจะ ionizes ได้ โดยเคาะหนึ่งอิเล็กตรอนโมเลกุล (ยึด หรือไม่ยึด) เก็บ ใบนี้หลังไอออนโมเลกุล (สีแดงในแผนภาพ) พลังงานส่วนที่เหลือจากการชนกันอาจก่อให้เกิดไอออนโมเลกุลเพื่อแยกส่วนเป็นชิ้นกลาง (สีเขียว) และแยกส่วนกัน (สีชมพูและสีส้ม) ขนาดเล็ก ไอออนโมเลกุล cation รุนแรง แต่ประจุส่วนอาจเป็นรุนแรงเป็นของหายากที่ (สีชมพู) หรือ carbocations (ส้ม), ขึ้นอยู่กับลักษณะของส่วนกลาง แสดงการเคลื่อนไหวของกระบวนการ ionization นี้จะปรากฏขึ้นถ้าคุณคลิกบนแหล่งไอออนของไดอะแกรมโดยรวมสเปกโตรมิเตอร์ 2. ธรรมชาติของมวลแรมสเป็คตราโดยปกติจะแสดงสเปกตรัมโดยรวมเป็นแนวตั้งแท่ง ที่สามเป็นไอออนที่มีอัตราส่วนโดยรวมค่าธรรมเนียมระบุ (m/z) และความยาวของแถบแสดงความสัมพันธ์ของไอออน ไอออนรุนแรงที่สุดคือกำหนดให้เต็ม 100 และมันจะเรียกว่าพีคฐาน ส่วนใหญ่ของประจุที่เกิดขึ้นในสเปกโตรมิเตอร์มวลมีชาร์จครั้งเดียว เพื่อค่า m/z จะเท่ากับมวลชนเอง ตรวจมวลชนที่ทันสมัยง่ายแตกต่างกัน (แก้ไข) ที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะเป็นหนึ่งหน่วยมวลอะตอม (แม่น้ำอามู), และทำ ให้ค่าความถูกต้องสมบูรณ์สำหรับมวลโมเลกุลของสารประกอบ ไอออนมวลสูงที่สุดในสเปกตรัมเป็นปกติถือเป็นไอออนโมเลกุล และล่างมวลประจุ จากไอออนโมเลกุล สมมติว่า ตัวอย่างเป็นสารประกอบบริสุทธิ์เดียวแผนภาพแสดงแรมสเป็คตราโดยรวมของทั้งสามเรื่องเป็นต้นสารประกอบ คาร์บอนไดออกไซด์ แก๊ส และ cyclopropane โมเลกุลของสารประกอบเหล่านี้จะคล้ายกันในขนาด CO2 และ C3H8 ทั้งสองมีมวลระบุของแม่น้ำอามู 44 และ C3H6 มีมวลของแม่น้ำอามู 42 ไอออนโมเลกุลเป็นไอออนแข็งแกร่งในแรมสเป็คตรา CO2 และ C3H6 และก็ค่อนข้างแข็งแกร่งในแก๊ส การแก้ปัญหาโดยรวมของหน่วยเป็นประเด็นในแรมสเป็คตราเหล่านี้ (หมายเหตุแยกของประจุมี m/z = 39, 40, 41 และ 42 ในสเปกตรัม cyclopropane) แม้ว่าสารเหล่านี้จะมีลักษณะคล้ายขนาด มันเป็นเรื่องง่ายเพื่อหาพวกเขาจากแรมสเป็คตรามวลของแต่ละ โดยคลิกที่แต่ละคลื่นจะ การกระจายตัวของบางส่วนวิเคราะห์และสูงสุดกำหนดจะปรากฏขึ้น แม้จะ มีสารประกอบอย่างง่ายเช่นนี้ มันควรจดบันทึกว่า จะไม่ค่อยสามารถอธิบายต้นกำเนิดของประจุส่วนในสเปกตรัม ยัง โครงสร้างของประจุส่วนใหญ่จะไม่ใคร่รู้จักกัน ด้วยแน่นอนเนื่องจากโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ประกอบด้วยอะตอมเพียงสาม สเปกตรัมของมวลชนเป็นอย่างมาก ไอออนโมเลกุลเป็นช่วงพื้นฐาน และกันส่วนเดียวคือ CO (m/z = 28) และ O (m/z = 16) ไอออนโมเลกุลของแก๊สมี m/z = 44 แต่ไอออนอุดมสมบูรณ์ที่สุดในนั้น ความแตกแยกของพันธะคาร์บอนคาร์บอนให้ methyl และเอทิลชิ้นส่วน หนึ่งซึ่งเป็น carbocation และอื่น ๆ รัศมี ทั้งการกระจายพบ แต่ cation เอทิลใหญ่ (m/z = 29) เป็นสุด อาจเนื่องจากขนาดแล้ว dispersal ค่าธรรมเนียมมากกว่า ปริพันธบัตรคล้ายกันใน cyclopropane ให้แยกส่วนสอง ไอออนโมเลกุลจะแข็งแกร่งกว่าในแก๊ส และรับผิดชอบในความเป็นจริงสูงสุดฐาน สูญเสียอะตอมไฮโดรเจน ก่อน หรือ หลังแหวน เปิด สร้าง cation allyl มั่นคง (m/z = 41) ที่สามไอออนในแข็งแกร่งมี m/z = 39 (C3H3) โครงสร้างไม่แน่นอน แต่สองทางจะแสดงในไดอะแกรม M เล็ก/z = 39 ไอออนในแก๊สและการขาดงานของ m/z = 29 ไอออนใน cyclopropane สำคัญอย่างยิ่งในการแยกไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้สารอินทรีย์ที่มีเสถียรภาพมากที่สุดมีจำนวนอิเล็กตรอนรวม สะท้อนให้เห็นถึงความจริงที่ว่า อิเล็กตรอน orbitals อะตอม และโมเลกุลที่ครอบครองเป็นคู่ เมื่ออิเล็กตรอนเดี่ยวถูกเอาออกจากโมเลกุลให้เป็นไอออน จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดจะ เป็นเลขคี่ และถึงเราเช่นกันเป็นรุนแรงเป็นของหายาก ไอออนโมเลกุลในสเปกตรัมโดยรวมเป็น cation รุนแรง แต่ประจุส่วนหนึ่งอาจเป็นของหายากแม้แต่อิเล็กตรอนหรืออิเล็กตรอนคี่รุนแรงเป็นของหายาก ขึ้นอยู่กับส่วนกลางที่หายไป Fragmentations มากที่สุด และง่ายจะ cleavages บอนด์ผลิตรัศมีกลาง (เลขคี่ของอิเล็กตรอน) และ cation มีจำนวนอิเล็กตรอน กระจายตัวน้อยทั่วไป ที่ส่วนกลางมีอิเล็กตรอนก็จะหายไป ก่อให้เกิดไอออนมีส่วน cation อิเล็กตรอนคี่รุนแรง ส่วนประจุเองอาจแยกส่วนเพิ่มเติม เป็นกฎ คี่อิเล็กตรอนประจุอาจแยกส่วนว่าจะแปลก หรือแม้แต่อิเล็กตรอนประจุ แต่ประจุอิเล็กตรอนก็แยกส่วนเฉพาะการประจุอิเล็กตรอนแม้อื่น ๆ มวลของโมเลกุล และประจุส่วนสะท้อนถึงจำนวนอิเล็กตรอน ขึ้นอยู่กับจำนวนของอะตอมไนโตรเจนในสายพันธุ์ความแตกต่างเป็นดังอย่างสองอย่าง จุดในระดับที่สม 4-methyl-3-pentene-2-one ทางด้านซ้ายมีไนโตรเจนไม่ดังนั้นมวลของไอออนโมเลกุล (m/z = 98) เลข กันส่วนใหญ่มีเลขคี่ฝูง และดังนั้นจึง มีอิเล็กตรอนแต่เป็นของหายาก Diethylmethylamine บนมืออื่น ๆ มีไนโตรเจนหนึ่งและของมวลโมเลกุล (m/z = 87) จะเป็นเลขคี่ ส่วนใหญ่ของประจุส่วนมีฝูงคี่ (ประจุที่ m/z = 30, 42, 56 และ 58 เป็นป้ายชื่อ), และไนโตรเจนอิเล็กตรอนแต่เป็นของหายาก แม้อ่อนแอ - ประจุอิเล็กตรอนที่ m/z = 15 และ 29 จาก methyl และเอทิลเป็นของหายาก (ไม่มีไนโตรเจนอะตอม) Fragmentations นำไปประจุส่วนประธานจะแสดง โดยการคลิกบนสเปกตรัมที่เหมาะสม คลิกที่ซ้ำจะรอบการแสดงเมื่อคู่อิเล็กตรอนที่ไม่ได้ถูกผูกมัดอยู่ในโมเลกุล (เช่นบน N หรือ O), อาจบางครั้งเป็นอธิบายหลักกระจายตัว โดยสมมติว่า อิเล็กตรอนขาดหายไปบางส่วนเป็นภาษาท้องถิ่นในอะตอมนั้น แสดงกี่กลไกดังกล่าวข้างต้น ปริบอนด์สร้างรัศมีและเป็น cation และบางส่วนของทั้งสองมักจะแบ่งปันบทบาทเหล่านี้ แม้ว่าที่ unequally 3. ไอโซโทปเนื่องจากสเปกโตรมิเตอร์โดยรวมแยก และตรวจพบกันของมวลชนแตกต่างกันเล็กน้อย มันง่ายแยกไอโซโทปต่าง ๆ ขององค์ประกอบที่กำหนด นี้เป็นที่ประจักษ์อย่างมากที่สุดสำหรับสารประกอบโบรมีนและคลอรีน ตามตัวอย่างต่อไปนี้ เนื่องจากโมเลกุลของโบรมีนมีเพียงสองอะตอม สเปกตรัมด้านซ้ายจะมาเป็นประหลาดใจถ้าสันนิษฐานมวลอะตอมเดียวของแม่น้ำอามู 80 สำหรับ Br. แห่งที่ห้าในสเปกตรัมนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า โบรมีนธรรมชาติประกอบด้วยเกือบคนละครึ่งส่วนผสมของไอโซโทปที่มีมวลอะตอมของแม่น้ำอามู 79 และ 81 ตามลำดับ ดังนั้น อาจประกอบโมเลกุลโบรมีนอะตอม 79Br สอง (รวม 158 แม่น้ำอามู), 81Br สองอะตอม (มวล 162 แม่น้ำอามู) หรือ 79Br-81Br (โดยรวม 160 แม่น้ำอามู) ชุดน่าเป็นมากขึ้น การกระจายตัวของของ Br2 กับ cation โบรมีนแล้วให้เพิ่มขึ้นให้เท่ากับยอดขนาดไอออนที่ 79 และ 81 แม่น้ำอามูแรมสเป็คตรากลางและขวามือแสดงว่า คลอรีนยังประกอบด้วย 2 ไอโซโทป อุดมสมบูรณ์มากมีมวล 35 แม่น้ำอามู และไอโซโทปรองแม่น้ำอามูเป็นมวล 37 องค์ประกอบ isotopic แม่นยำของคลอรีนและโบรมีนเป็น: คลอรีน: 75.77% 35Cl และ 24.23% 37Cl โบรมีน: 50.50% 79Br และ 49.50% 81Brของคลอรีนหรือโบรมีนในโมเลกุลหรือไอออนมีการตรวจพบได้อย่างง่ายดาย โดยสังเกตเห็นอัตราส่วนความเข้มของประจุที่แตกต่างกัน โดยแม่น้ำอามู 2 ในกรณีของเมทิลีนไดคลอไรด์ ไอออนโมเลกุลประกอบด้วยยอดเขาทั้งสามที่ m/z = 84, 86 และ 88 แม่น้ำอามู และลดลงพวกเขาปลดปล่อยก๊าซที่อาจคำนวณจาก abundances ธรรมชาติที่ให้ไว้ข้างต้นได้ สูญเสียอะตอมคลอรีนให้สองส่วน isotopic ประจุที่ m/z = 49 และ 51 แม่น้ำอามู เพจ ch เดียวอย่างชัดเจน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

มวลสาร

1 มวลสเปก
เพื่อวัดคุณลักษณะของบุคคล , แมสสเปกโทรมิเตอร์แปลงให้ไอออนเพื่อให้พวกเขาสามารถย้ายเกี่ยวกับ และควบคุมด้วยไฟฟ้า และแม่เหล็กภายนอกสนาม 3 ระบบสำคัญของแมสสเปกโทรมิเตอร์ และองค์ประกอบที่เป็น :

1 ตัวอย่างขนาดเล็กมีประจุ ,มักจะทำให้การสูญเสียของอิเล็กตรอน แหล่งกำเนิดไอออน
2 ไอออนจะถูกแยกและแยกตามมวลของพวกเขาและค่าใช้จ่าย เครื่องวิเคราะห์มวล
3 การแยกไอออนจะวัดได้ และผลลัพธ์ที่แสดงบนแผนภูมิ เครื่องตรวจจับไอออน

เพราะมีปฏิกิริยามากและสั้นของพวกเขา , การสร้างและการจัดการจะต้องดําเนินการในสูญญากาศความดันบรรยากาศประมาณ 760 ทอร์ ( มม. ปรอท ) ความดันภายใต้ซึ่งไอออนอาจจะจัดการเป็นประมาณ 10-5 เพื่อ 10-8 ทอร์ ( น้อยกว่าพันล้านของบรรยากาศ ) แต่ละสามงานที่ระบุไว้ข้างต้นอาจจะทำในวิธีที่แตกต่างกัน ในทั่วไปหนึ่งขั้นตอน ไอออไนเซชัน ได้รับผลกระทบจากพลังงานสูงลำแสงอิเล็กตรอนและการแยกไอออนได้โดยการเร่งและเน้นไอออนในคาน ซึ่งเป็นแล้วงอโดยสนามแม่เหล็กจากภายนอก ไอออนจะตรวจพบทางอิเล็กทรอนิกส์และผลข้อมูลจะถูกจัดเก็บและวิเคราะห์ข้อมูลในคอมพิวเตอร์ มวลสเปกงานในแฟชั่นนี้จะระบุไว้ในแผนภาพต่อไปนี้ หัวใจของกล้องเป็นอิออนแหล่งที่มาตรงนี้โมเลกุลของตัวอย่าง ( จุดดำ ) มีการระดมยิงด้วยอิเล็กตรอน ( เส้นสีฟ้า ) ออกจากใยอุ่น มันเรียกว่า EI ( อิเล็กตรอนกระทบ ) แหล่งที่มา ตัวอย่างของเหลวระเหยและก๊าซที่ได้รับอนุญาตให้เข้าไปรั่วไอออนที่มาจากอ่างเก็บน้ำ ( ตามรูป ) ไม่ใช่ของแข็ง และของเหลวที่ระเหยอาจจะแนะนำโดยตรงแคตไอออนอิเล็กตรอนที่เกิดจากการโจมตี ( จุดแดง ) ถูกผลักออกไปโดยคิดค่า repeller จาน ( แอนจะดึงดูดให้มัน ) และเร่งต่อขั้วไฟฟ้าอื่น ๆ มีช่องผ่านซึ่งไอออนผ่านเป็นคาน บางส่วนของชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กและไอออนเหล่านี้เป็นชิ้นส่วนที่เป็นกลางเป็นตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กที่ deflects ลำแสงไอออนในโค้งที่มีรัศมีเป็นปฏิภาคผกผันกับมวลของแต่ละไอออน ไอออนหนักเบาจะเบี่ยงเบนมากกว่าไอออน โดยการเปลี่ยนแปลงแรงของแม่เหล็กไอออนมวลที่แตกต่างกันสามารถเน้นความก้าวหน้าในเครื่องซ่อมที่ปลายท่อโค้ง ( ภายใต้สุญญากาศ
สูง )เมื่ออิเล็กตรอนพลังงานสูงชนกับโมเลกุลมันมักจะ ionizes โดยเคาะไปหนึ่งอิเล็กตรอนโมเลกุล ( ด้วยการเชื่อมหรือปลอดพันธะ ) ใบนี้หลังไอออนโมเลกุล ( สีแดงในแผนภาพต่อไปนี้ ) พลังงานที่เหลือจากการชนกันอาจก่อให้เกิดไอออนโมเลกุลจะแตกเป็นชิ้นกลาง ( สีเขียว ) และไอออนของชิ้นเล็ก ( สีชมพูและสีส้ม )ไอออน ประจุโมเลกุลเป็นราก แต่ส่วนไอออนอาจจะมีสารอนุมูลอิสระ ( สีชมพู ) หรือ carbocations ( ส้ม ) ขึ้นอยู่กับลักษณะของส่วนที่เป็นกลาง ภาพเคลื่อนไหวแสดงกระบวนการไอนี้จะปรากฏขึ้นถ้าคุณคลิกรายละเอียดแหล่งที่มาของแมสสเปกโทรมิเตอร์แผนภาพ .
2 ธรรมชาติของมวลสเปกตรัม
มวลสเปกตรัมมักจะแสดงเป็นกราฟแท่งแนวตั้งซึ่งในแต่ละแถบเป็นไอออนที่มีประจุต่อมวลเฉพาะ ( M / Z ) และความยาวของบาร์บ่งบอกถึงความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของไอออน ไอออน ที่รุนแรงที่สุดคือ มอบหมายให้ความอุดมสมบูรณ์ของ 100 และมันจะเรียกว่าฐานสูงสุด ที่สุดของไอออนเกิดขึ้นในแมสสเปกโทรมิเตอร์ได้ค่าเดียว ดังนั้น ค่า M / Z เท่ากับมวลนั่นเองามวลสมัยใหม่ได้อย่างง่ายดายแยก ( แก้ไข ) ไอออนที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะหน่วยเดียว มวลของอะตอม ( อามุ ) , และดังนั้นจึงให้คุณค่าสมบูรณ์ถูกต้องสำหรับมวลโมเลกุลของสารประกอบ มวลไอออนสูงที่สุดในสเปกตรัมเป็นปกติถือว่าเป็นไอออนโมเลกุลและไอออนมวลต่ำเป็นเศษจากไอออนโมเลกุล สมมติว่าตัวอย่างเดียว
บริสุทธิ์ผสมแผนภาพต่อไปนี้แสดงมวลสเปกตรัมของสารประกอบ 3 แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ , ง่าย , ไซโคลโพรเพนโพรเพนและ . โมเลกุลของสารประกอบเหล่านี้จะคล้ายกันในขนาดที่ CO2 และ c3h8 ทั้งสองมีมวลน้อย 44 อามุ และ c3h6 มีมวลของ 42 อามุ . ไอออนโมเลกุล ไอออน ที่แข็งแกร่งที่สุดในสเปกตรัมของ CO2 และ c3h6 และแข็งแรงปานกลาง โพรเพนหน่วยมวลละเอียดพร้อมแจ้งในสเปกตรัมเหล่านี้ ( หมายเหตุ การแยกไอออนมี M / Z = 39 , 40 , 41 และ 42 ในไซโคลโพรเพนสเปกตรัม ) ถึงแม้ว่าสารประกอบเหล่านี้จะคล้ายกันมากในขนาด มันเป็นเรื่องง่ายที่จะระบุได้จากสเปกตรัมของแต่ละมวลของพวกเขา โดยคลิกที่แต่ละคลื่นความถี่ในการเปิดบางส่วนของการวิเคราะห์และยอดโอนจะถูกแสดงแม้จะมีสารประกอบง่ายแบบนี้ มันควรจะสังเกตว่ามันแทบจะเป็นไปได้ที่จะอธิบายที่มาของทุกส่วนไอออนในสเปกตรัม นอกจากนี้ โครงสร้างของไอออนเบสส่วนใหญ่ไม่ใคร่รู้จักแน่นอน .
เนื่องจากโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ ประกอบด้วยเพียงสามอะตอมของสเปกตรัมมวลได้ง่ายมาก ไอออนโมเลกุลยังเป็นฐานสูงสุดและไอออนของเบสเท่านั้น CO ( M / Z = 28 ) และ O ( m / Z = 16 ) ไอออนโมเลกุลของแก๊สมี M / Z = 44 , แต่มันไม่ได้เป็นไอออนชุกชุมมากที่สุดในสเปกตรัม ความแตกแยกของคาร์บอนพันธบัตรให้เมทิลเอทิลและชิ้นส่วน ซึ่งเป็นคาร์โบแคทอิอและอื่น ๆที่รุนแรง ทั้งแบบเดียว แต่ใหญ่กว่ามีประจุบวก ( M / Z = 29 ) คือ มากที่สุดอาจจะเพราะขนาดของมันสามารถกระจายค่าใช้จ่ายมากขึ้น เป็นร่องอกพันธบัตรที่คล้ายกันในไซโคลโพรเพนไม่ได้ให้สองชิ้นเพื่อให้ไอออนโมเลกุลแข็งแกร่งกว่าใน โพรเพน และในความเป็นจริง รับผิดชอบฐานสูงสุด การสูญเสียของอะตอมไฮโดรเจน ทั้งก่อนและหลังการเปิดวงแหวน ผลิตไอออนบวกลิลมั่นคง ( M / Z = 41 ) ไอออนที่แข็งแกร่งที่สุดที่สามในสเปกตรัมได้ M / Z = 39 ( c3h3 )มีโครงสร้างที่ไม่แน่นอน แต่สองเป็นไปได้แสดงในแผนภาพ เล็ก M / Z = 39 ไอออนในโพรเพนและการขาดงานของ M / Z = 29 ไอออนในไซโคลโพรเพนเป็นสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการแยกสารไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้

มีเสถียรภาพมากที่สุดในสารประกอบอินทรีย์มีจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดสะท้อนให้เห็นถึงความเป็นจริงว่า อิเล็กตรอนครอบครองและออร์บิทัลเชิงโมเลกุลอะตอมคู่เมื่อมีอิเล็กตรอนเดี่ยวออกจากโมเลกุลเพื่อให้ไอออน จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดเป็นเลขคี่ และเราดูแคตไอออน เช่น ราก . ไอออนโมเลกุลมวลสเปกตรัมเป็นเสมอการหัวรุนแรง แต่เศษเสี้ยว ไอออนอาจจะทำให้อิเล็กตรอนอิเล็กตรอนหรือคี่รุนแรงชนิดขึ้นอยู่กับส่วนกลางหายไปที่ง่ายที่สุด และพบบ่อยที่สุดคือรอยร้าว fragmentations พันธบัตรผลิตเป็นกลางหัวรุนแรง ( เลขคี่ของอิเล็กตรอน ) และมีจำนวนประจุของอิเล็กตรอน มีการพบน้อยในที่อิเล็กตรอนจะเป็นกลาง ส่วนจะหายไป , ผลิตอิเล็กตรอนในเบสแปลกหัวรุนแรงไอออน ไอออนขนาดตัวเองอาจชิ้นต่อไป ตามกฎไอออนอิเล็กตรอนอาจมีทั้งคี่ คี่ หรือแม้แต่ อิออน อิเล็กตรอน แต่อิเล็กตรอนไอออนไอออนอิเล็กตรอนแม้แต่ชิ้นเดียว อื่น ๆ มวลของโมเลกุลและไอออนอิเล็กตรอนออกมาสะท้อนถึงนับ ขึ้นอยู่กับจำนวนของไนโตรเจนในชนิด ความแตกต่างนี้เป็นอย่างดีโดย
แสดงสองตัวอย่างต่อไปนี้ มีกรดไขมันไม่อิ่มตัวสูง 4-methyl-3-pentene-2-one , ,บนซ้ายไม่มีไนโตรเจน ดังนั้นมวลของไอออนโมเลกุล ( M / Z = 98 ) เป็นเลขคู่ ที่สุดของเบสไอออนมีคี่เลขมวล และดังนั้น แม้แต่อิเล็กตรอนไอออน . diethylmethylamine บนมืออื่น ๆที่มีไนโตรเจนและมวลโมเลกุล ( M / Z = 87 ) เป็นเลขคี่ ส่วนใหญ่ของชิ้นส่วนที่ได้เลข ( ไอออนไอออนมวล M / Z = 30 , 42 ,56 & 58 ไม่ติดป้าย ) , และแม้แต่อิเล็กตรอนไอออนไนโตรเจน . อ่อนแอแม้แต่ - ไอออนอิเล็กตรอนที่ m / z = 15 และ 29 เนื่องจากเมทิล และเอทิลไอออน ( อะตอมไนโตรเจน ) การ fragmentations นำไปสู่ไอออนส่วนหัวหน้าจะถูกแสดงโดยการคลิกบนคลื่นความถี่ที่เหมาะสม คลิกซ้ำรอบจะแสดง .
เมื่อไม่ผูกมัดคู่อิเล็กตรอนที่มีอยู่ในโมเลกุล ( เช่นใน N หรือ O )การเปลี่ยนแปลงบางครั้งอาจจะอธิบายได้ว่า อิเล็กตรอนขาดหายไปบางส่วนถิ่นที่อะตอม เป็นกลไกดังกล่าวไม่กี่ที่แสดงข้างต้น พันธบัตรการสร้างอนุมูลอิสระและไอออนบวก และทั้งเศษมักจะแบ่งปันบทบาทเหล่านี้ แม้จะไม่เท่ากัน

3 ไอโซโทป
ตั้งแต่แมสสเปกโทรมิเตอร์แยก และตรวจจับไอออนของมวลที่แตกต่างกันเล็กน้อยมันสามารถแยกไอโซโทปที่แตกต่างกันขององค์ประกอบที่กำหนด . นี้เป็นประจักษ์ส่วนใหญ่อย่างมากสำหรับสารประกอบที่มีโบรมีน และคลอรีน เป็นภาพประกอบ โดยตัวอย่างต่อไปนี้ เนื่องจากโมเลกุลของธาตุโบรมีนมีเพียงสองอะตอม สเปกตรัมบนซ้ายจะมาเป็นแปลกใจถ้ามวลอะตอมเดียว 80 อามุ เป็นเหตุให้เลิกรา5 ยอดสเปกตรัมนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า โบรมีนธรรมชาติประกอบด้วยส่วนผสมเกือบ 50 ของไอโซโทปอะตอมมีมวลของอามุ 79 และ 81 ตามลำดับ ดังนั้น โมเลกุลโบรมีนอาจประกอบ 79br 2 อะตอม ( มวล 158 อามุ ) 81br 2 อะตอม ( มวล 162 อามุ ) หรืออาจมากกว่าการรวมกันของ 79br-81br ( มวล 160 อามุ )การแตกแยกของ br2 เป็นไอออนบวกโบรมีนแล้วให้ขึ้นกับขนาดเท่ากันยอดไอออนที่ 79 และ 81 อามุ .
ศูนย์ Spectra และมือขวาแสดงว่าคลอรีนยังประกอบด้วย 2 ไอโซโทป ยิ่งชุกชุม มีมวลของ 35 อามุ และผู้เยาว์ไอโซโทปมวล 37 อามุ . องค์ประกอบของไอโซโทปที่แม่นยำของคลอรีนและโบรมีนคลอรีน : 35cl :
%
% 37cl และอาคาร 24.23 โบรมีน : 79br 50.50 และร้อยละ 4950% 81br

มีคลอรีนหรือโบรมีนในโมเลกุลหรือไอออนถูกตรวจพบได้ง่าย โดยการสังเกต ความเข้มของอัตราส่วนประจุต่างกัน 2 อามุ . ในกรณีของเมธิลีนคลอไรด์ ไอออนโมเลกุลประกอบด้วยสามยอดเขาที่ m / z = 84 , 86 & 88 อามุ และลดความเข้มอาจจะคำนวณจากธรรมชาติ abundances ดังกล่าวข้างต้น .การสูญเสียของคลอรีนอะตอมให้สองไอออนส่วนไอโซโทปที่ m / z = 49 & 51amu อย่างชัดเจนผสมผสาน ch
เดี่ยว