หลักการพื้นฐานของเทคนิคแมสสเปกโตรเมตรี

แมสสเปกโทรเมตรี เป็นเทคนิคการตรวจวัดเทคนิคหนึ่งที่ใช้หลักการคัดแยกมวลต่อประจุ (m/z) โดยการแยกที่เกิดขึ้นนี้จะแสดงผลออกมาในรูปของสเปกตรัมของมวล (mass spectrum) ซึ่ง plot ค่าระหว่าง response ที่ตรวจวัดได้กับ m/z โดยค่า response ที่ตรวจวัดได้จะแสดงออกมาในรูปของ relative abundance

รูปที่ 1 แสดงสเปกตรัมของมวลโดยแกน Y เป็นค่า relative abundance และแกน X เป็นค่ามวลต่อประจุ (m/z)

ข้อมูลของ mass spectrum สามารถใช้หาน้ำหนักโมเลกุลของสารที่ต้องการวิเคราะห์ได้อย่างถูกต้อง ทำให้นำไปศึกษาโครงสร้างทางเคมีของสารนั้นๆได้ รวมถึงการนำไปวิเคราะห์ในเชิงปริมาณ เนื่องจากสัญญาณที่ได้จาก mass spectrum แปรผันโดยตรงกับความเข้มข้น เทคนิคแมสสเปกโทรเมตรีจึงถูกนำไปประยุกต์ใช้ในงานวิจัยรวมถึงงานเคมีวิเคราะห์อย่างกว้างขวาง

เทคนิคแมสสเปกโทรเมตรีใช้หลักการคัดแยกมวลต่อประจุนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อประกอบด้วยปัจจัยหลักๆ 2 ประการคือ

1. สารหรือโมเลกุลที่ต้องการวิเคราะห์ต้องเป็นไอออนในสภาวะแก๊ส
2. ระบบภายในส่วนของ analyzer ต้องเป็นสูญญากาศ

เครื่องแมสสเปกโตรมิเตอร์โดยทั่วไปจึงประกอบด้วยส่วนสำคัญเพียง 3 ส่วน คือ

1. ส่วนที่ทำให้สารเกิดเป็นไอออน เรียกว่า ionizer หรือ ion source
2. ส่วนที่ทำการคัดแยกมวลต่อประจุ เรียกว่า mass analyzer
3. ส่วนที่ทำการตรวจวัดสัญญาณ เรียกว่า detector

ionizer หรือ ion source

เทคนิคที่ทำให้สารหรือโมเลกุล เกิดเป็นไอออนในสภาวะแก๊ส เรียกว่า การเกิดไอออไนเซชั่น (Ionization technique) ซึ่งสามารถแยกตามประเภทของสภาวะตัวอย่างจากแหล่งกำเนิด เช่น

ตัวอย่างที่ผ่านการแยกด้วยเทคนิค Gas Chromatography จะใช้เทคนิคการเกิดไอออนได้ 2 เทคนิค คือ Electron Impact (EI) และ Chemical Impact (CI)

ตัวอย่างที่ผ่านการแยกด้วยเทคนิค Liquid Chromatography จะใช้เทคนิคการเกิดไอออนที่เรียกว่า Atmospheric Pressure Ionization (API) ซึ่งสามารถแยกย่อยได้เป็น 2 เทคนิคใหญ่ๆ คือ Electro Spray Ionization (ESI) และ Atmospheric Pressure Chemical Ionization (APCI)

ตัวอย่างที่เป็นของแข็งจะใช้เทคนิคการเกิดไอออนที่เรียกว่า Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI)

Mass Analyzer

Mass analyzer เป็นส่วนที่ทำหน้าที่คัดแยกมวลต่อประจุโดยจะสามารถทำงานได้เมื่อสภาวะของส่วนนี้เป็นสูญญากาศ หรือมีความดันต่ำกว่า 10^-5 Torr

ประเภทของ analyzer มีหลากหลายประเภทซึ่งจะกล่าวถึงในบทต่อไป