Spectrométrie de masse

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CHM 3102
Spectrométrie de masse
Analyseurs – Généralités
Type Acronyme Principe de séparation
Temps d’envol TOF Dispersion temporelle d’un fasceau ionique
pulsé; séparation selon le temps d’envol
Secteur
magnétique B Dispersion d’un faisceau ionique continu; séparation selon le momentum des ions dans
un champ magnétique (Forces de Lorentz)
Quadrupole linéaire Q Faisceau ionique continu dans un champ
quadrupolaire linéaire de radio-fréquence;
séparation selon la stabilité des trajectoires.
Trappe ionique
quadrupolaire
linéaire
LIT Faisceau ionique continu et ions piègés;
accumulation et séparation dans un champ
linéaire de radio-fréquence quadrupolaire
Trappe ionique
quadrupolaire QIT Ions piègés; separation selon la trajectoire stables d’ions dans un champ quadrupolaire tri-
dimensionelle de radio-frequence
Résonance ionique
cyclotronique ICR Ions piègés; séparation selon la fréquence cyclotronique (Force de Lorentz) dans un
champ magnétique.

Spectrométrie de masse
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CHM 3102
Analyseur – Temps d’envol
La séparation temporelle des ions dans un tube de temps d’envol
de longueur D est définie par:
De facon plus génerale nous devons considérer l’espace spatio-
temporelle des ions au moment de leur accélération, ceux-ci
étant dispersés sur une distance s entre la grille d’extraction et la
plaque arrière de la source. Ce temps de résidence contribue
également au temps d’envol et peut etre calculé en considérant la
vélocité à chaque position s de la source.
Dt •= 2eV
m

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CHM 3102
Spectrométrie de masse
Analyseur – Temps d’envol
Si v = où v = ds/dt, par intégration nous obtenons:
De plus, le temps d’envol dans la region avant la grille (tD) est:
Et le temps total est donne par:
m
2eVs
s
eVs
m
s
eV
m
tet
sds
eV
m
dt s2
2
2
22 2/1 •=•=•=
∫∫
D
eV
m
tD•= 2
[]
Ds
eV
m
ttt sD +•=+= 2
2
Tube d’envol
Focalisation
spatiale
Grille
Plaque
arrière
soD = 2so
Détecteur

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CHM 3102
Spectrométrie de masse
Analyseur – Temps d’envol
Laser
Cible +
echan.
Detecteur
(MCP)
Temps
Detecteur
(MCP)
Temps
Temps d’envol linéaire
Temps d’envol avec Reflectron

Spectrométrie de masse
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CHM 3102
Analyseur – Temps d’envol
Reflectron à champ uniforme.Un reseau de
resistance entre l’entrée de la grille et la fin du
reflectron forme un champ électrique de
croissance linéaire.
Reflectron à deux étapes. Deux champ de
retardement à croissance linéaire séparés par
une grille. Le champ dans la premiere section
(d1) est significativement plus élevé (↑∆V sur
petit d) que dans la deuxieme section (d2). Les
ions perdent 2/3 de leur énergie cinétique sur
1/10 de la longueur du reflectron. L1 ou L2 sera
environ 8 fois la longueur du reflectron. Cet
instrument permet une focalisation d’énergie de
2e ordre sur une plus grande gamme d’énergie
cinétique.
R.J. Cotter, Time of flight mass spectrometry, ACS, 1997