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Massenspektrometrie

Diese Seite zeigt eine Übersicht von Lerneinheiten zu den Grundlagen der Massenspektrometrie, zum Einlass-, Vakuumsystem und Detektor, zur Ionenquelle, zum Massenanalysator und zur Spektreninterpretation. Am Ende der Seite ist ein Tutorial aufgeführt, in dem Lerneinheiten zu den Grundlagen und der Gerätetechnik der Massenspektrometrie zusammengefasst sind.

Einführung

Massenspektrometrie - kompakt Level 120 min.

Es wird ein Überblick über die Massenspektrometrie als Methode der Instrumentellen Analytik gegeben. Der Schwerpunkt liegt auf dem prinzipiellen Aufbau eines Massenspektrometers. Das Funktionsprinzip der einzelnen Bauteile wird kurz beschrieben.

Massenspektrometrie - Prinzipieller Geräteaufbau Level 125 min.

Der grundlegende Aufbau von Massenspektrometern wird erklärt. Die einzelnen Bauteile werden kurz beschrieben, eine detaillierte Behandlung erfolgt in den weiteren Lerneinheiten. In einer Lernaufgabe kann ein Massenspektrometer für die Lösung verschiedener Aufgabenstellungen konfiguriert werden.

Einlass-, Vakuumsystem, Detektor

Massenspektrometer - Das Einlass-System Level 240 min.

Um Massenspektren zu erzeugen, müssen die Proben in das Vakuumsystem des Massenspektrometers eingebracht werden. Einzelstoffe werden über einen indirekten oder direkten Einlass eingebracht, Stoffgemische über chromatographische Systeme. Die Wirkungsweise der einzelnen Einlass-Systeme wird beschrieben und Vorteile und Grenzen werden aufgezeigt.

Massenspektrometer - Das Vakuumsystem Level 220 min.

Massenspektrometer müssen unter Hochvakuumbedingungen betrieben werden. Die Gründe dafür werden erläutert. Es wird beschrieben, wie das Vakuum erzeugt wird und welche Möglichkeiten zur Messung des Druckes bestehen.

Massenspektrometer - Der Detektor Level 120 min.

Die in einem Massenspektrometer getrennten Ionen werden mit Hilfe von Detektoren gezählt und in elektrische Signale umgewandelt. Die verschieden Möglichkeiten der Detektion werden erläutert. Anwendungsgebiete und Grenzen der einzelnen Detektoren werden aufgezeigt.

Ionenquelle

Massenspektrometer - Die Ionenquelle Level 130 min.

Die Ionenquelle ist ein wesentlicher Bestandteil von Massenspektrometern. In ihr werden die Probenmoleküle in Ionen umgewandelt. Die verschiedenen Arten von Ionenquellen werden kurz beschrieben. Einsatzmöglichkeiten und Grenzen werden genannt.

Massenspektrometer - Die Ionenquelle - Elektronenstoß-Ionisation Level 245 min.

Aufbau und Funktionsprinzip einer Ionenquelle für die Elektronenstoß-Ionisation werden beschrieben. Die Prozesse, die zur Bildung positiver Molekülionen, Fragmentionen und negativer Ionen führen, werden erläutert. Der Einfluss der Energie des Ionenstrahles auf das Fragmentierungsverhalten wird gezeigt. Die Beschleunigung der Ionen zum Massenanalysator wird erläutert.

Massenspektrometer - Die Ionenquelle - Chemische Ionisation Level 245 min.

Aufbau und Funktionsprinzip einer Ionenquelle für die Chemische Ionisation werden beschrieben. Reaktandgase und ihre Einsatzmöglichkeiten werden genannt. Die Reaktionen zwischen Reaktandgas und Probe werden beschrieben. Direkte und negative chemische Ionisation als Sonderfälle der Chemischen Ionisation werden beschrieben.

Massenspektrometer - Die Ionenquelle - Feldionisation / - desorption Level 230 min.

Aufbau und Funktionsprinzip einer Ionenquelle für die Feldionisation / -desorption werden beschrieben. Die Prozesse, die zur Ionenbildung führen, werden erläutert. Eigenschaften und Herstellung von Feldemittern werden erläutert.

Massenspektrometer - Die Ionenquelle - FAB-Ionisation Level 240 min.

Aufbau und Funktionsprinzip einer Ionenquelle für die Ionisation mittels Fast Atom Bombardement werden beschrieben. Verwendbare Matrixsubstanzen werden genannt. Auf Besonderheiten in den mittels FAB erhaltenen Massenspektren wird hingewiesen.

Massenspektrometer - Die Ionenquelle - Spray-Ionisation Level 220 min.

Sprayverfahren können besonders für die Ionisation thermisch labiler Verbindungen angewendet werden. Dazu wird die Probe unter Atmosphärendruck zu einem feinen Nebel versprüht und mit verschiedenen Techniken ionisiert. Die Funktionsweise der Ionenquellen und die Auswertung der erhaltenen Spektren werden beschrieben.

Massenanalysator

Massenspektrometer - Der Massenanalysator Level 130 min.

Im Massenanalysator werden die in der Ionenquelle erzeugten und beschleunigten Ionen getrennt und dann vom Detektor registriert. Entscheidend für die Trennung ist das Masse/Ladungsverhältnis der Ionen. Mehrere Prinzipien dazu werden im Überblick vorgestellt.

Massenspektrometer - Der Massenanalysator - Magnetfeld Level 245 min.

Das Magnetfeld ist der klassische Massenanalysator in der Massenspektrometrie. Die beschleunigten Ionen werden im Magnetfeld entsprechend ihrem Masse/Ladungsverhältnis auf Kreisbahnen gelenkt. Die Detektion kann ortsabhängig bzw. ortsunabhängig nach Veränderung von Magnetfeldstärke oder Beschleunigungsspannung erfolgen. Die Funktionsweise des magnetischen Massenanalysators wird beschrieben.

Massenspektrometer - Der Massenanalysator - Doppelfokussierung Level 225 min.

Um hochauflösende Messungen durchführen zu können, muss als Massenanalysator zusätzlich zum Magnetfeld ein elektrisches Sektorfeld eingesetzt werden. Die Wirkung des elektrischen Feldes auf den Ionenstrahl wird erläutert. Messmöglichkeiten zur Aufnahme hochauflösender Massenspektren werden vorgestellt.

Massenspektrometer - Der Massenanalysator - Quadrupol Level 245 min.

Der Qadrupol ist ein häufig eingesetzter Massenanalysatortyp. Das Prinzip der Ionentrennung im elektrischen Feld zwischen den Quadrupolstäben wird erläutert. Die Flugbahnen der Ionen zwischen den Quadrupolstäben bei verschieden angelegten Potenzialen wird gezeigt. Die Messung mit einem Quadrupol wird anschaulich dargestellt.

Interpretation von Massenspektren

Massenspektrum - EinleitungLevel 220 min.

Die Daten, die ein Massenspektrometer liefert, werden meist in einem Strichspektrum dargestellt. Es wird erklärt, welche Messwerte einfließen und wie die wichtigsten Signale bezeichnet werden. [Stand: September 2012]

Übungsaufgaben

Übungen zur MultispektroskopieLevel 1je nach Aufgabe variabel min.

Übungsprogramm zur Multispektroskopie, das an der Universität Nizza entwickelt wurde. Damit kann die kombinierte Spektrenauswertung (Massenspektrometrie, IR- und NMR-Spektroskopie) zur Identifizierung Organischer Substanzen an 100 Beispielen trainiert werden.

Tutorial

Massenspektrometrie

Grundlagen und Gerätetechnik der Massenspektrometrie