Máy khối phổ thời gian bay nhận biết ion qua thời gian đến ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Máy khối phổ thời gian bay gia tốc các ion rồi đo thời gian chúng tới đầu dò, từ đó suy tỉ số khối lượng trên điện tích. Trong điều kiện so sánh thích hợp, ion có tỉ số ấy nhỏ hơn thường tới sớm hơn.
Vì sao phải tạo ion?
Điện trường tác dụng lên hạt mang điện và có thể truyền năng lượng khi hạt đi qua vùng gia tốc. Phân tử trung hòa không được gia tốc theo cùng cách. Vì vậy, chuẩn bị và ion hóa mẫu là một phần của phép đo.
Bài này tập trung bộ phân tích thời gian bay, không coi mọi máy đều ion hóa mẫu giống nhau. MALDI là một cách tạo ion thường được ghép với TOF, nhưng tên TOF chỉ cơ chế phân tích phía sau.
Cùng năng lượng không có nghĩa cùng tốc độ
Với những ion có cùng điện tích đi qua cùng hiệu điện thế, năng lượng nhận do gia tốc lý tưởng là như nhau nếu bỏ qua năng lượng ban đầu. Ion nặng hơn khi ấy chuyển động chậm hơn ion nhẹ hơn.
Nếu điện tích cũng khác, không thể chỉ xếp thứ tự theo khối lượng. Phép đo gắn với tỉ số khối lượng trên điện tích. Cùng một phân tử mang số điện tích khác nhau có thể xuất hiện ở những vị trí khác nhau trên phổ.
Đường bay biến tốc độ thành thời gian
Sau vùng gia tốc, ion đi qua một đường bay được thiết kế và tới đầu dò. Hệ thống cần biết mốc thời gian xuất phát để so khoảng bay. Từ những mốc đã hiệu chuẩn, thời gian được chuyển thành trục tỉ số khối lượng trên điện tích.
Các ion thực không xuất phát hoàn toàn cùng vị trí và năng lượng. Những chênh lệch đó làm đỉnh phổ rộng ra; cấu trúc máy và cách điều khiển giúp giảm ảnh hưởng trong phạm vi thiết kế.
Hình dung một nhóm vật được cấp năng lượng theo cùng quy tắc rồi đi qua đoạn đường đã biết: thời gian mang thông tin về chuyển động. Tuy vậy, đây là phép đo ion trong môi trường và điện trường kiểm soát, không phải cuộc đua các phân tử trung hòa trong không khí.
Hiểu lầm: một đỉnh phổ tự chứng minh duy nhất tên chất. Còn phải xét điện tích, đồng vị, mảnh phân tử và dữ liệu hóa học liên quan.
Ghi nhớ: tạo ion → gia tốc → đo thời gian → hiệu chuẩn để suy tỉ số khối lượng trên điện tích.
Đọc thêm
- Giọt dầu của Millikan hé lộ điện tích electron như thế nào?
- Quang phổ Raman nhận ra phân tử nhờ ánh sáng đổi năng lượng ra sao?