Spectrométrie de masse

1. Principe et appareillage

1.1 Caractéristiques générales

1.2 Introduction de l’échantillon

1.3 Sources d’ions

1.3.1 Bombardement électronique (El)

1.3.2 Ionisation chimique (CI)

1.3.3 Photo-ionisation

1.3.4 Ionisation par désorption d’ions

1.3.5 Ionisation par nébulisation

1.3.6 Thermo-ionisation

1.3.7 Sources à décharge électrique

1.3.8 Comparaison des méthodes d’ionisation

1.4 Analyseurs

1.4.1 Analyseurs magnétiques à simple focalisation

1.4.2 Analyseurs électrostatiques

1.4.3 Analyseurs à double focalisation

1.4.4 Performances des analyseurs magnétiques à simple ou à double focalisation

1.4.5 Spectromètres de masse à résonance cyclotronique ionique et à transformée de Fourier (FTICR et FTMS)

1.4.6 Spectromètres de masse quadripolaires

1.4.7 Spectromètres de masse à temps de vol (TOFMS)

1.4.8 Spectromètres de masse tandem (MS/MS)

1.4.9 Comparaison des différents types d’analyseurs

1.5 Détection

1.5.1 Détecteurs

1.5.2 Électronique de mesure

1.5.3 Système informatique

1.5.4 Vide

2. Analyse organique

2.1 Analyse structurale

2.1.1 Masses moléculaires

2.1.2 Motifs isotopiques

2.1.3 Détermination de masses exactes

2.1.4 Bibliothèques de spectres

2.1.5 Impact électronique

2.1.6 Ionisation chimique

2.1.7 Ionisation-désorption et ionisation-désolvatation

2.2 Analyse quantitative

3. Analyse isotopique

3.1 Analyse isotopique des gaz

3.2 Analyse isotopique des solides

4. Analyse élémentaire des composés minéraux

4.1 Torche à plasma (ICPMS)

4.2 Thermo-ionisation

4.3 Décharge luminescente

4.4 Spectrométrie de masse à étincelles

4.5 Spectrométrie de masse des ions secondaires (SI MS)

4.6 Spectrométrie de masse par désorption laser

Pour en savoir plus

Le principe de fonctionnement d’un spectromètre de masse repose sur l’action d’un champ électromagnétique sur une particule chargée afin, en particulier, d’en déterminer le rapport masse/charge. La mise au point des premiers spectromètres de masse date du début de ce siècle. Ils ont permis de déterminer la composition isotopique des éléments. Toutefois, les premières applications à l’analyse de substances organiques n’apparaîtront qu’aux alentours des années 1950. Durant les années 1950 à 1980, une première génération d’instruments a pu fournir de nombreuses informations sur les molécules organiques aisément vaporisables, ce qui correspond globalement à des masses moléculaires inférieures à 500 u (cf. note). Les applications dans les domaines de l’analyse isotopique (où la spectrométrie de masse est la seule méthode universelle) ou inorganique ont été également importantes. A partir de 1980, le domaine d’utilisation de la spectrométrie de masse s’est élargi aux composés biologiques grâce à la découverte de nouvelles techniques permettant de produire des ions à partir de molécules de plusieurs centaines de milliers d’unités de masse atomique. Actuellement, la spectrométrie de masse est utilisée dans des domaines aussi variés que la médecine, la biologie, la pharmacologie, la chimie organique et minérale, l’électronique, la science des matériaux, la physique des surfaces, la pollution, la géologie, le nucléaire

La spectrométrie de masse permet d’identifier et de doser une substance ou un élément à l’aide de la mesure du rapport masse/charge d’ions issus de l’échantillon. L’un des principaux avantages de cette technique est d’apporter des informations à partir d’une quantité minime d’échantillon (du mg au pg). A l’heure actuelle, il est possible d’obtenir un spectre de masse de la plupart des substances minérales, organiques ou bio-organiques dont la masse moléculaire peut atteindre quelques centaines de milliers d’unités de masse atomique. Le premier renseignement apporté par un spectre de masse est la masse moléculaire et, éventuellement, la composition élémentaire de la molécule échantillon. Nous verrons que ces indications sont dépendantes de la méthode d’ionisation et des performances de l’instrument. La structure moléculaire peut également être déduite du spectre de masse après analyse des dissociations ioniques spontanées ou induites par collision. Enfin, un spectromètre de masse peut être utilisé comme détecteur à haute sélectivité en couplage avec un chromatographe en phase vapeur ou liquide, ses applications vont de la détection de traces à l’identification des constituants d’un mélange.

Note : u = unité de masse atomique unifiée, 1/12 de la masse de 12C (voir Nomenclature and symbolism for mass spectrometry. Pure and Applied Chemistry 63, p. 1541, 1991). Le Dalton = u est parfois employé en spectrométrie de masse, mais cette dénomination n’a pas été adoptée par l’IUPAC jusqu’à présent.

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