Welche Typen von Massenspektrometern gibt es?

Im Wesentlichen ist zwischen vier Arten von Massenspektrometern (MS) zu unterscheiden:

a) Sektorfeld-MS: Bei diesen Massenspektrometern wird mit statischen Magnetfeldern bzw. häufig optimal noch mit statischen, elektrischen Feldern gearbeitet. Die Energie des elektrischen Feldes und der Impuls im magnetischen Feld sorgt für die Ablenkung der Ionen und gibt den Radius ihrer Kreisbahnen bei der Ablenkung vor. Aus Kenntnissen über den Impuls, die Energie und die Ladung lässt sich die Masse der Ionen herleiten.

b) Ionenfallen-MS: In dieser Variante kommt es zu einer Sammlung und Stabilisierung der Ionen in einem festgelegten Bereich. Die Lenkung in diesen Bereich wird durch elektrische Felder vorgenommen, die Stabilisierung der Ionen erfolgt durch Kühlgase wie Helium. Durch Anlegen und Variation einer elektrischen Spannung zeigen sich in diesem Bereich Instabilitäten der Ionen. Hierbei besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Masse der Ionen und ihrer Instabilität bei bestimmten, angelegten Spannungen.

c) TOF-MS: Diese Massenspektrometer sind auch als Flugzeit-MS bekannt. Das zugrunde liegenden Prinzip ist die schnellere Bewegung von Ionen, die über ein geringeres Gewicht als langsamere Ionen verfügen. Der Analysator ist im Regelfall als Rohr mit einem Vakuum aufgebaut, an dessen Ende ein Detektor die sehr schnellen Bewegungen erfassen und auswerten muss. Aus der Geschwindigkeit der detektierten Ionen lässt sich ihre Masse herleiten.

d) Quadrupol-MS: Bei diesen Massenspektrometern wird ein statisches, elektrisches Feld erzeugt, welches die durchfliegenden Ionen beschleunigt. Die Ionen durchfliegen ein Quadrat aus vier Stabelektroden, deren Schnittpunkte im 90-Grad-Winkel zur Zylinderachse des MS stehen – der sogenannte Quadrupol. Zwischen den Stäben herrscht ein Wechselfeld, in dem eine m/q-Selektierung stattfindet. Durch die vorherige Einstellung des MS lässt sich bewirken, dass ausschließlich Ionen mit einer bestimmten Masse dieses Feld passieren können.