Разрешающая способность (или разрешение ) масс-спектрометра характеризует его способность отличить между собой две близкие массы ${\displaystyle m}$ и ${\displaystyle m+\Delta m}$ . Согласно определению ИЮПАК :

${\displaystyle R={\frac {m}{\Delta m}}}$

Расчёт на примере магнитно-секторного прибора

Для магнитно-секторного анализатора разрешающая способность определяется напряжённостью магнитного поля ${\displaystyle B}$ и значением ускоряющего напряжения иона ${\displaystyle V}$ . Кинетическая энергия иона в ускоряющем поле выражается следующей формулой:

${\displaystyle zeV={\frac {mv^{2}}{2}}}$

где:

${\displaystyle z}$ — заряд иона в единицах заряда электрона ${\displaystyle e}$

${\displaystyle V}$ — ускоряющее напряжение (обычно от 2 до 8 кВ)

${\displaystyle m}$ — масса иона

${\displaystyle v}$ — скорость иона

Попадая в магнитное поле напряжённостью ${\displaystyle B}$ перпендикулярно магнитным силовым линиям, этот ион будет двигаться по окружности R, причём сила Лоренца уравновешивается центробежной силой:

${\displaystyle Bzev={\frac {mv^{2}}{R}}}$

Магнитно-секторные приборы могут измерять значения ${\displaystyle m/z}$ до 10000, обладают наивысшей точностью измерения масс (< 5 м д.), а также наилучшим динамическим диапазоном — ${\displaystyle 10^{7}}$ .

Масс-спектрометрия высокого разрешения

На этом рисунке приведён пример увеличения разрешающей способности масс-спектрометра, необходимой для разделения близких по массам молекул азота ( ${\displaystyle 28,006148}$ Да), монооксида углерода ( ${\displaystyle 27,994915}$ Да) и этилена ( ${\displaystyle 28,03300}$ Да).

Для разделения пиков ионов ${\displaystyle CO}$ и ${\displaystyle C_{2}H_{4}}$ с массами ${\displaystyle 27,994915}$ и ${\displaystyle 28,03300}$ Да необходимо разрешение не менее ${\displaystyle R=28/(28,03300-27,994915)=770}$ , тогда как для разделения ${\displaystyle CO}$ и ${\displaystyle N_{2}}$ с массой ${\displaystyle 28,006148}$ Да — уже более ${\displaystyle 2500}$ .

Литература

Примечания