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3) Elektrospray Ionisation (ESI)
N151_MS_IonenquellenDetektoren_b_BAneu.doc - 10/18
Beim ESI-Vefahren wird eine Lösung des Analyten (10 -3 bis 10 -5 mol/l) bei Atmosphärendruck aus
einer Kapillare in ein starkes elektrisches Feld versprüht. Dabei erfolgt eine pos. Ladungsübertragung.
Je nach Spraykapillare und Flussrate unterscheidet man:
mikro-ESI: Versprühung aus einer Stahlkapillare (Ø ca. 0,1 mm) mit Flussraten von 1-5 µg/min.
Oft direkte Kopplung zu HPLC. Pumpe erforderlich.
nano-ESI: Versprühung aus ausgezogenen Glaskapillaren (Ø ca. 1µm) mit Flussraten von
ca. 20 nl/min. Keine Pumpe erforderlich.
Aufbau einer ESI Quelle
Da die Versprühung unter Normaldruckbedingungen erfolgt, ist der Transfer des Analyten
zum Hochvakuum des Massenspektrometers auch hier sehr aufwendig.
� Rasche und feine Zerstäubung der an der Kapillarspitze austretenden Lösung in hoch
geladene Initial-Tröpfchen aufgrund der hohen Feldstärke an der Spitze.
� Transfer der geladenen Tröpfen über eine geheizte Transferkapillare (Ø 100-500 µm)
zur Vorvakuumstufe.
� Aufheizung der Tröpfchen und Desolvatisierung in der Vorvakuum- und der nachfolgenden
Hochvakuumstufe.
� Beim Erreichen der Öffnung zum Massenanalysator haben sich durch vollständige Desolvatisierung
freie Ionen gebildet. Die Effizienz der Ionenbildung (0,01 bis 0,1 vergl. EI 0,00001) wird zusätzlich
erhöht, wenn gegen den Spraystrom ein Stickstoffstrom fließt.
Mechanismus der Ionenfreisetzung
� An der Kapillarspitze wird die Flüssigkeitsoberfläche mit positiven Ladungsträgern angereichert.
Die Ladungen werden zur negativen Gegenelektrode gezogen und bilden dabei den sog.
Taylor Konus, der aus der Balance zwischen elektr. Feld und Oberflächenspannung resultiert.
� Ab einer gewissen Distanz erfolgt eine Destabilisierung und es werden Tropfen mit Durchmessern
von ca. 2-10 µm und positiver Überschussladung in einem stabilen Spray emittiert.
� Das Lösungsmittel in den Tropfen verdampft und die Tröpfchen schrumpfen.
� Die Oberflächenladungsdichte nimmt zu. Bei Erreichen einer kritischen Größe bilden sich
Ausstülpungen und es werden viele kleine Tröpfen freigesetzt, die nur ca. 2% der Masse,
aber ca. 15% der Ladung des Muttertropfens tragen.