2.6. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Масс-спектрометрия является сравнительно новым экспрессным и информативным методом для определения элементного, функционального, молекулярного и изотопного качественного и количественного состава вещества.
Масс-спектрометрия — метод исследования вещества путем определения масс атомов и молекул, входящих в его состав, и их количества. Он основан на эффекте пространственного разделения движущихся в поперечном магнитном или электрическом поле заряженных частиц (ионов) с различным отношением массы к заряду.
Исследуемое вещество прежде всего подвергается ионизации. В случае жидких или твердых веществ их либо предварительно испаряют, а затем ионизируют, либо применяют поверхностную ионизацию мощной высокочастотной искрой, лучом лазера или иным способом. Заряженные частицы (ионы) образуются при столкновении молекул исследуемого вещества с электронами или иными частицами высокой энергии (фотонами). Образовавшиеся ионы регистрируются ионным приемником, полученные сигналы составляют спектр, в котором положение сигнала отвечает величине отношения массы частицы к величине ее заряда, а интенсивность — концентрации ионов. Эти величины зависят от строения, молекулярного состава и концентрации исследуемого вещества.
Совокупность значений масс и их относительного содержания называется масс-спектром (МС). До сих пор это — один из основных методов получения информации о массах ядер и атомов. МС применяется для точного определения элементного и молекулярного состава любых веществ, поступивших на исследование.
Масс-спектрометрический метод позволяет работать с малым количеством вещества (10-6-10-8 г) и благодаря простоте, быстроте и большой селективности анализа имеет значительные преимущества перед химическими методами. В сравнении с методами ИК- и УФ-спектроскопии, позволяющими выявлять атомные группировки и последовательность связей в молекуле, масс-спектрометрический анализ дает больший объем информации, включая данные о молекулярном весе соединений, а также обладает более высокой чувствительностью. Указанный метод анализа в криминалистическом исследовании веществ, материалов и изделий применяется, например, при исследовании наркотических веществ кустарного производства, фармакологических препаратов и ядохимикатов для установления их природы, зоны произрастания растений, являющихся наркотическим сырьем. Для изучения малых количеств веществ применяется масс-спектрометрия с искровым и лазерным источниками ионизации. Основные преимущества такого анализа: высокая чувствительность к примесям (10-5-10-6 %) и возможность определять практически все элементы таблицы Менделеева.
Масс-спектральный анализ осуществляется на масс-спектрометрах — приборах для разделения ионизированных молекул и атомов по их массам, основанных на воздействии магнитных и электрических полей на пучки ионов, летящих в вакууме. В масс-спектрометрах регистрация ионов осуществляется электрическими методами, в масс-спектрографах — по потемнению фоточувствительного слоя.
В настоящее время для повышения информативности, точности анализа различных объектов исследования используют сочетание хроматографических и масс-спектрометрических методов. Это позволяет проводить анализ сложных многокомпонентных смесей органических и неорганических веществ. Для проведения подобного рода исследований используются комбинированные системы, включающие в себя газовый (или жидкостный) хроматограф и масс-спектрометр — хроматомасспектрографы.