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Massenspektrometer - Die Ionenquelle - FAB-Ionisation

Erklärung des FAB-Ionisationsprozesses

Beim Eindringen in die flüssige Matrix geben die hochenergetischen Primärpartikel ihre Anregungsenergie in einer Stoßkaskade ab.

Abb.1
Ionisationsprozess bei FAB

Wenn also ein schnelles Atom oder Ion mit den Molekülen an der Oberfläche kollidiert, wird seine Energie auf die Moleküle übertragen. Die Moleküle bewegen sich schneller, stoßen mit anderen zusammen und übertragen so die Energie immer weiter, bis Ionen oder Atome die Oberfläche verlassen. Von einem 10 keV-Primärpartikel können z.B. bis zu 1.000 Matrixmoleküle mit den darin gelösten Probenmolekülen aus der Matrix gelöst werden. Man kann diesen Vorgang damit vergleichen, wenn ein Stein in eine Pfütze geworfen wird: das Wasser spritzt heraus.

Zur Beschreibung des Prozesses der Ionenbildung werden verschiedene Modelle diskutiert. Im einfachsten Fall kann es zum Ladungsaustausch zwischen schnellen Ionen und den Probenmolekülen (Übertragung eines Elektrons) kommen. Die so gebildeten Ionen sind energiereich und verlassen die Oberfläche. Weitere Möglichkeiten:

1. Modell der vorgebildeten Ionen

Diese Beschreibung geht davon aus, dass sich in der Lösung bereits Ionen befinden, die z.B. durch Protonierung von basischen oder durch Deprotonierung von sauren funktionellen Gruppen entstehen. Der Anteil dieser in Lösung präformierten Ionen kann durch den Zusatz von Säuren oder Basen verstärkt werden. Auch die Anlagerung eines in der Matrix enthaltenen oder zugesetzten Metall-Kations oder Anions kann zur direkten Ionenbildung in der Matrix führen. Dabei hat der Zerstäubungsprozess im Wesentlichen die Funktion, die Ionen freizusetzen und zu desolvatisieren.

2. Modell der SelvedgeRegion

Es wird angenommen, dass die Ionisation in einer Übergangszone (Selvedge) zwischen der Oberfläche der Matrix und der Gasphase stattfindet. Diese stabile Zone hohen Drucks bildet sich durch ein schichtenweises Ablösen der Matrix. Direkt aus der Zone können die Ionen emittiert werden.

Gasphasenmodell

Dieses Modell geht davon aus, dass der größte Teil des zerstäubten Matrixmaterials in neutraler Form in die Gasphase gelangt. Dort erfolgt unter Stoßaktivierung durch den Primärbeschuss eine Ionisation des im Überschuss vorhandenen Matrixmaterials, das durch Ionen-Molekül-Reaktionen (siehe Chemische Ionisation) eine Ionisation des Analyten bewirkt.

Wahrscheinlich führen alle beschriebenen Prozesse gemeinsam zur Ionenbildung, wobei die Anteile der einzelnen Prozesse durch die Eigenschaften von Probe und Matrix bestimmt werden. Beispielsweise wird das erste Modell die Ionenbildung aus stark polaren Analyten und das dritte Modell aus unpolaren Analyten besser bechreiben.

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