질량 분석법 Part 2. Ionization(1)

이온화 법 (Ionization)

GC/MS에서 사용되는 이온화 방식

 전자 충격 이온화 (Electron Ionization, EI)

GC-MS에서 가장 널리 사용되는 이온화 방법입니다.

필라멘트에서 방출된 열전자를 기체 샘플 분자에 조사하여 이온을 생성하도록 설계되었습니다. 시료 분자가 이온화되기 위해서는 기체 형태여야 하기 때문에 GC와 쉽게 결합합니다.

가장 단단한 이온화 기술인 EI는 많은 단편 이온을 생성합니다. 관측된 각 이온의 상대적 강도(스펙트럼 패턴)는 재현성이 높기 때문에 획득한 스펙트럼을 다음과 비교하여 구성 요소를 쉽게 식별할 수 있습니다.

데이터베이스에는 다양한 GC-MS 애플리케이션을 지원하는 200,000개 이상의 화합물이 포함되어 있습니다.

 

M + e- M+· + 2e

M+· m+ + n·

 

 

화학적 이온화 (Chemical Ionization, CI)

GC-MS에 사용되는 전형적인 이온화 방법으로, 고진공 상태의 이온화 체임버(약 10-2 Pa)에 시약 가스를 도입하고 필라멘트에서 방출된 열전자가 의해 시약 가스를 이온화합니다. 그런 다음 샘플 분자(M)를 도입하여 양성자를 띈 이온을 생성합니다.

분자는 시약 가스 이온과 이온 분자 반응을 통해 생성됩니다. EI와 비교하여 CI는 소프트 이온화 방법으로, 알려지지 않은 샘플의 분자량을 결정하는 데 효과적인 기술 중 하나입니다. 시약 가스는 주로 메탄, 아이소부탄, 암모니아가 사용됩니다. 메탄 및 아이소부탄 시약 가스를 사용할 경우 [M+H]+ 이온이 관찰되고 암모니아 가스를 사용할 경우 [M+NH4]+ 이온이 관찰됩니다.

 

Proton adduct (Mainly)

M+[B+H]+ [M+H]+ +B

 

Reagent gas adduct

M+[B+H]+ [M+B+H]+

 

Hydride ion transfer

M+[B+H]+ [M-H]+ +[B+2H]

 

Charge exchange

M+B+・ M+・+B

 

 

 

 광이온화 (Photo ionization, PI)

광이온화는 이온화 체임버 내부의 진공 자외선(VUV)을 조사하여 샘플 분자에 8 - 10eV의 빛 에너지를 제공하도록 설계되었습니다.

전형적인 유기 화합물에 대한 이온화 에너지가 8 내지 11eV이기 때문에, 낮은 이온화 에너지를 특징으로 하는 소프트 이온화 방법입니다. 방향족 화합물과 같이 자외선 영역에 흡수되는 화합물은 다른 화합물에 비해 높은 민감도를 보이는 경향이 있습니다.

광이온화는 시약 가스가 필요 없는 GC-MS의 소프트 이온화 방법의 하나입니다. 이것은 사용하기 쉽다고 알려지지 않은 화합물의 분자식을 추정하는 데 효과적입니다.

 

 

 

 장 이온화 (Field Ionization / Field Desorption, FI / FD)

FD와 FI는 열적으로 불안정한 화합물, 내화성 화합물의 분석을 지원하기 위해 개발된 소프트 이온화 방법입니다.

고분자량 화합물입니다. 둘 다 이미터에 8~10kV의 전위차를 적용하고, 터널링 효과에 의해 샘플 분자의 전자가 이미터로 이동함에 따라 샘플을 이온화합니다.

FI는 기화된 시료 분자가 이미터 근처를 지나가면서 이온화되는 과정을 말하는 것이고, FD는 이미터 위에 시료가 도포되어 가열되면서 이온화되는 과정을 말하는 것입니다. GC에는 FI, 직접 로드에는 FD가 사용됩니다. FD 또는 FI에 의해 이온화를 위해 주어진 에너지는 1 eV 이하이며, 이온화된 분자 이온의 내부 에너지는 EI 및 CI에 비해 상당히 낮습니다. 따라서 FD와 FI는 단편화가 거의 또는 전혀 없는 소프트 이온화입니다. 소프트 이온화 방법인 FD와 FI는 모두 분자 이온 검출에 사용됩니다. FD는 특히 다음에 열적으로 불안정한 물질과 내화성 물질에 매우 효과적입니다.