Utente:Giuli2797/Cromatografia/Spettrometria di massa e accoppiamento GC-MS: differenze tra le versioni

(sigle e correzioni)
(→‎Analizzatore: formule)
: v<sub>s</sub> &rarr; potenziale di accelerazione. <br>
Dalla seguente formula si evince che il raggio di curvatura del magnete che lo ione deve attraversare nel suo tragitto influisce in modo direttamente proporzionale al rapporto m/z selezionato. Mantenendo costante il potenziale di accelerazione l’unico fattore che incide sulla selezione del rapporto m/z è il campo elettrico applicato, per questo motivo variando lentamente nel tempo il valore che questo assume, si riesce ad ottenere la separazione degli ioni.
[[File:Quadrupole en.gif|thumb|Analizzatore quadrupolaredi massa a quadrupolo]]
'''L’analizzatore quadrupolare''' è formato da quattro elettrodi a sezione circolare o iperbolica a due dei quali viene fornita carica positiva, mentre ai restanti due carica negativa. I due elettrodi aventi stessa carica sono messi agli antipodi e collegati tra loro affinché il potenziale applicato sia identico. Ad una coppia di elettrodi viene poi applicato un potenziale continuo mentre all’altra si applica un potenziale alternato oscillante a radiofrequenze. <br>
Il potenziale totale generato dal quadrupolo, ovvero il campo che va ad agire sugli ioni, è in definitiva un campo oscillante e che viene descritto dalla seguente espressione:
 
::::: <math> V_{tot} = V_{cont}+V_{alt} cos \Omega t</math> <br>
con &Omega; = frequenza angolare del campo alternato (rad s<sup>-1</sup>)
 
Per eseguire l’analisi si va ad incrementare il valore di tensione continua e alternata applicata in modo tale che il rapporto V<sub>cost</sub> / V<sub>alt</sub> rimanga costante. Con l’opportuna regolazione delle tensioni infatti, viene creato un percorso stabile solamente per ioni aventi un determinato rapporto m/z: questi saranno in grado di descrivere la traiettoria sinusoidale necessaria per arrivare fino al rivelatore , gli altri invece verranno eliminati lungo il percorso in quanto descriveranno oscillazioni di ampiezza via via crescente, per cui procedendo lungo il percorso andranno a collidere contro una delle sbarre costituenti un elettrodo. Lo spettro di massa viene quindi ottenuto scansionando le tensioni che vengono applicate agli elettrodi.
 
'''L’analizzatore a tempo di volo''' (''TOF - Time Of Flight'') è formato da un lungo tubo percorso da ioni precedentemente accelerati da una differenza di potenziale. <br>
Dal momento che l’energia cinetica di uno ione è definita come <math> \frac{mv^2}{2}</math> :<br>
<math> E_{cin} = \frac{mv^2}{2}</math> <br>
ed allo stesso tempo dipende dal potenziale di accelerazione applicato e dalla stessa carica dello ione come descritto dalla seguente equazione <math>q=ze</math>, <br>
dove m è la massa dello ione e v la sua velocità<br>
unendo le informazioni ricavabili dalle precedenti equazioni si ricava che la velocità di uno ione che lascia la sorgente è uguale a:
edMa allo stesso tempo dipende dal potenziale di accelerazione applicato e dalla stessa carica dello ione come descritto dalla seguente equazione: <br><math>q=ze</math>, <br>
dove q è carica totale<br>
unendoUnendo le informazioni ricavabili dalle precedenti equazioni si ricava che la velocità di uno ione che lascia la sorgente è uguale a:
 
::::: <math> v=\sqrt{ \left ( \frac{2zeV_s2zeV_{acc} }{m} \right) } </math>
dove V<sub>acc</sub> è il potenziale di accelerazione che subisce lo ione<br>
 
EssendoSi consideri che il tempo necessario allo ione per coprire la distanza d che lo separa dal rivelatore è definito come: <math>t=\frac{d}{v}</math> <br>
per cui andando a sostituire il valore di velocità precedentemente ottenuto nella formula qui riportata del tempo si ricava che:<br>
 
::::: <math>t=\sqrt{\frac {m}{z} \left ( \frac{d^2}{2V_{acc}e} \right) } </math><br>
 
Dalla precedente formula si evince che il tempo impiegato dagli ioni per percorrere una distanza fissa verso il rivelatore è inversamente proporzionale alla massa degli ioni stessi. Per questo motivo ioni con basso valore m/z arrivano al rivelatore più velocemente di quelli con elevato valore m/z: a parità di carica saranno gli ioni più leggeri a raggiungere per primi il rivelatore. <br>
 
Gli analizzatori a tempo di volo sono in generale strumenti semplici e robusti, dotati di un intervallo di masse rivelabili praticamente illimitato e i tempi di analisi sono piuttosto brevi: il tempo di acquisizione di uno spettro di massa completo è nell’ordine dei µs. Il loro più grande limite è però dato dal fatto che sono caratterizzati da risoluzione e sensibilità piuttosto basse se confrontate con quelle di altri analizzatori, questo perché il numero di ioni che viene rivelato è molto basso e non sufficiente a fornire con accuratezza e precisione adeguate misure di massa e abbondanza. <br>
La risoluzione dell’analizzatore a tempo di volo si ricava facendo alcune considerazioni in merito al rapporto m/z e il tempo di volo. Innanzitutto si isola il rapporto m/z:
 
::::: <math> \frac{m}{z} =\left ( \frac{2eV_s2eV_{acc} }{d^2} \right)t^2</math>
 
Da cui si ricava che: <br>
::::: <math> \frac{1}{z}dm=\left ( \frac{2eV_s2eV_{acc} }{d^2} \right)2tdt</math> <br>
E quindi:
 
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