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Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie: Größe trifft Masse

| Autor / Redakteur: Rüdiger Gohlke* und Sven Riedel* / Dr. Ilka Ottleben

Die Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie (IMS) bietet bei Kopplung mit einem Time-of-Flight (TOF) Massenspektrometer eine Vielzahl an zusätzlichen Informationen, die ein Massenspektrometer allein nicht liefern könnte. So erlaubt diese Kombination, Isomere, Isobare und Konformere zu unterscheiden.

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Ausschnitt aus dem Funktionsschema eines Ionen-Mobilitäts-Spektrometers
Ausschnitt aus dem Funktionsschema eines Ionen-Mobilitäts-Spektrometers
( Bild: GSG )

Derzeit wird die Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie als Analysenmethode vor allem für die Detektion von Drogen, Sprengstoffen und chemischen Kampfstoffen eingesetzt. Dabei werden radioaktive Substanzen, wie Nickel oder Tritium, für die Ionisation verwendet.

In Verbindung mit neuen Ionenquellen bietet sich jetzt allerdings die Möglichkeit, die Breite der zu analysierenden Stoffe auf flüchtige, nichtflüchtige, flüssige und feste Substanzen zu erweitern und dabei auf radioaktive Substanzen zu verzichten. Das IMS-TOF si@mass von GSG bietet mit den wählbaren Ionisationsquellen Corona-Discharge- (CDI) und Elektrospray-Ionisation (ESI) die Option, sowohl Gase als auch Flüssigkeiten mit sehr komplexen Matrices zu messen.

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Das Prinzip von IMS-TOF-MS

Das Ionen-Mobilitäts-Spektrometer von GSG basiert auf dem Prinzip der sog. „Driftzeit“. Hierbei wandern Ionen mithilfe eines elektrischen Feldes durch ein Gas (Puffergas). Durch Kollisionen mit den Gasmolekülen werden die Ionen gebremst, wobei diese „Reibungskraft“ bei großen Molekülen stärker ist als bei kleinen. Aus diesem Grund bewegen sich kleine Ionen mit einer höheren Geschwindigkeit durch das Gas. Entsprechend verhält es sich bei unterschiedlich geladenen Molekülen mit gleicher Masse (einfach, zweifach, mehrfach geladen), die mit entsprechenden Geschwindigkeiten durch das elektrische Feld gezogen werden. Im elektrischen Feld nehmen die Ionen zwischen zwei Stößen Energie auf und geben sie bei einem Stoß wieder ab. Da dies sehr schnell geschieht, erreichen die Teilchen eine für sie charakteristische mittlere Geschwindigkeit (Driftgeschwindigkeit). Da diese Driftgeschwindigkeit aufgrund der Größe der Ionen unterschiedlich ist, lassen sich diese voneinander unterscheiden. Auf diese Weise sind auch Rückschlüsse auf die jeweilige Größe des entsprechenden Ions möglich. Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung des IMS-TOFs mit einer Elektrospray Ionisationsquelle.

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