Spectrométrie de masse

Utilisation de la spectrométrie de masse

La spectrométrie de masse est une méthode d'analyse très polyvalente. Les spectres de masse obtenus constituent un outil important, notamment dans le domaine de la chimie analytique, pour déterminer la composition et la structure des molécules ou des mélanges.

Un spectromètre de masse se compose d'une source d'ions, d'un analyseur et d'un détecteur. Il permet de mesurer le rapport masse/charge des ions. Lorsque la charge est connue, il est ainsi possible de déterminer la masse des particules ionisées.

En fonction de la complexité des échantillons à analyser, les spectromètres de masse peuvent être combinés à différentes méthodes d'analyse, par exemple la chromatographie en phase gazeuse (GC) et la chromatographie en phase liquide (LC). La spectrométrie de masse est une méthode analytique très performante pour la détermination qualitative et quantitative d'analytes gazeux.

Déroulement de la spectrométrie de masse

Le déroulement de la spectrométrie de masse se divise en quatre phases : ionisation, séparation, détection et identification.

Ionisation

En fonction de la source d'ions, les gaz, les liquides évaporables ou même les solides sont ionisés et analysés en phase gazeuse. Les substances de l'échantillon sont ionisées à l'intérieur de la source d'ions, par exemple par ionisation de champ, photoionisation, ionisation par pulvérisation ou ionisation électronique, et se présentent ensuite sous forme d'atomes et de fragments chargés.

Séparation

Les ions sont extraits de la source d'ions par un champ électrique, accélérés, puis transférés vers l'analyseur. Si les ions sont maintenus dans une zone définie par un champ électromagnétique, il est possible de répéter plusieurs fois l'excitation et la sélection de masse. On parle alors d'un piège à ions. La fréquence à laquelle les ions se déplacent dans le piège à ions dépend du rapport masse/charge.

Détection

Les ions peuvent alors être détectés de différentes manières. Une modification du champ permet de déstabiliser la trajectoire des ions ayant un rapport masse/charge défini. Les ions quittent alors le piège à ions et sont ensuite détectés par le détecteur. Comme la modification du champ est connue, le rapport masse/charge des ions peut être déterminé et leur masse ainsi que leur fréquence peuvent être lues à partir de la position et de l'intensité des pics des spectres de masse obtenus. Outre les spectromètres de masse à piège ionique, il existe également des spectromètres de masse à temps de vol, quadripolaire ou à champ sectoriel.

Identification

Les molécules qui diffèrent les unes des autres par leurs propriétés physiques et chimiques, mais qui ont la même formule brute et donc la même masse, sont appelées isomères. Si l'on décompose ces isomères, ils se désintègrent en molécules ionisées plus petites, en fragments ou en atomes spécifiques à la molécule, qui diffèrent par leur masse et leur charge. Cela permet d'identifier des substances pures et des mélanges.

Domaines d'application de la spectrométrie de masse

La spectrométrie de masse (MS) est une méthode d'analyse extrêmement sensible, souvent utilisée en combinaison avec d'autres méthodes (par exemple ICP-MS, GC-MS, IR-MS, CE-MS ou EI-MS). Son très large éventail d'applications s'étend du contrôle des processus de production techniques dans l'industrie à la recherche dans diverses disciplines scientifiques, en passant par l'analyse des traces de métaux lourds ou la détermination de molécules organiques complexes, par exemple dans l'analyse environnementale.