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Instrumentelle Analytik Massenspektrometrie MS Seite 2) Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation (MALDI) Sanfte Ionisierung sehr schwerer Moleküle (m bis 500000 amu) N151_MS_IonenquellenDetektoren_b_BAneu.doc - 14/18 Prinzip (Hillenkamp und Kara, Münster 1987) � Die zu untersuchende Probe wird mit einer konzentrierten Lösung der Matrix gemischt und auf einem metallischen Probenhalter getrocknet. Beim Trocknen werden die gelösten Analytmoleküle in die kristallisierende Matrix eingebaut. � Nach der Überführung ins Vakuum wird die feste Matrix/Analyt-Mischung mit kurzen Laserimpulsen (0,5 - 20 ns UV, 5 - 200 ns IR) beschossen, wobei gasförmige Ionen freigesetzt werden. Mechanismus der Desorption/Ionisation: � Mechanismus ähnlich wie bei der FAB aber keine Erneuerung der Matrixoberfläche. � Bei der Verwendung von UV-Lasern (meist N2-Laser 337 nm oder Nd:YAG-Laser 266/355 nm) erfolgt Resonanzanregung der Elektronen des aromatischen Systems der Matrixmoleküle. � Die Energie relaxiert innerhalb von ps in Schwingungszustände (IC: S1 � S0*). Dabei erfolgt auch ein Energieübertrag auf die Analytmoleküle (rapid heating). � Das ultraschnelle Aufheizen führt dazu, dass die mit der Fragmentierung (Spaltung) der Analytmoleküle konkurrierende Verdampfung überwiegt. � Neben einem unerwünschten Matrixuntergrund entstehen überwiegend Molekülionen und Quasimolekül-Ionen (meist protoniert oder deprotoniert) der Form: [nM � mY] k� z.B. [M] + , [M+H] + , [M-H] + , [2M+H] + , [M+2H] + , [M+H] 2+ , etc. Funktion der Matrix beim MALDI-Prozess � Die Matrix isoliert die Analytmoleküle voneinander und schützt sie vor zu hoher Laserenergie. Die Analytmoleküle sollen bei der Laserwellenlänge nicht absorbieren! � Die Matrixsubstanz stellt die zur Desorption der Analytmoleküle notwendige Energie zur Verfügung und liefert Protonen oder abstrahiert diese zur Ionisation des Analyten. Protonenübergang Abb.: Prinzip des MALDI-Prozesses (Matrix-Assisted-Laser-Desorption/Ionisation)
Instrumentelle Analytik Massenspektrometrie MS Seite Wichtige Matrixsubstanzen N151_MS_IonenquellenDetektoren_b_BAneu.doc - 15/18 Matrixmoleküle für die UV-Laseranregung müssen eine chromophore Gruppe im UV-Bereich besitzen, z.B. aromatische Systeme. Nikotinsäure DHB: 2,5 Dihydroxy- benzoesäure MALDI-TOF MALDI wird üblicherweise in Kombination mit TOF durchgeführt. Verbesserte Auflösung und Massenbereich durch “verzögerte Extraktion” (Delayed Extraction) der Ionen (DE-MALDI-TOF). Super-DHB: (2-Hydroxy-5-methoxybenzoesäure) Abb.: Prinzip der verzögerten Ionenextraktion beim linearen TOF (DE-MALDI-TOF) � Zur Zeit t = 0 werden die Analytmoleküle durch Laserbeschuss vom Probenträger freigesetzt, besitzen aber unterschiedliche Geschwindigkeiten. � Nach der Zeit t = t1 wird das Beschleunigungspotential zwischen Probenteller und Gitter angelegt. (Hinweis: funktioniert nur, wenn das Potential zum Gitter hin flacher wird - warum?) � ursprünglich schnelle Ionen befinden sich näher am Gitter und durchlaufen daher ein geringeres Potentialgefälle bei geringerer Feldstärke. � Fokussierung
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