Présentation

Article interactif

1 - CARACTÉRISTIQUES DES ANALYSEURS

2 - DISPOSITIFS À FAISCEAU D’IONS

3 - DISPOSITIFS À PIÉGEAGE D’IONS

4 - DÉTECTION DES IONS ET CONVERSION DU SIGNAL

5 - SPECTROMÉTRIE DE MASSE EN MODE TANDEM, MS-MS OU MSN

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : P2647 v1

Glossaire
Spectrométrie de masse organique - Analyseurs et méthodes en tandem ou MS

Auteur(s) : David RONDEAU

Relu et validé le 02 sept. 2020

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article se focalise sur les parties constitutives d’un spectromètre de masse qui permettent de détecter un ion préalablement formé à partir d’une molécule organique dans une source d’ionisation et d’en mesurer son rapport masse sur charge. Les théories physiques nécessaires à la compréhension du fonctionnement des analyseurs sont utilisées et les performances de ces dispositifs sont comparées. La spectrométrie de masse en mode MS-MS ou MS est ensuite présentée en proposant un choix d’analyseurs adaptés à ce type d’expérience et les méthodes d’activation d’ions nécessaires à l’obtention de spectres d’ions fragments.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Organic Mass Spectrometry Analyzers and MS-MS or MSn methods

This article focuses on the constitutive parts of a mass spectrometer that permit the detection of an ion previously produced in an ion source from an organic molecule and the measurement of its mass-to-charge ratio. Physical theories that explain the operation of the analyzers are set out, and the performance of these devices are compared. MS or MS-MSn mass spectrometry is presented, with a choice of analyzers available for research experiments, and the ion activation methods necessary to obtain product ion spectra.

Auteur(s)

  • David RONDEAU : Professeur à l’Université de Bretagne Occidentale (Brest) - Institut d’Électronique et de Télécommunications de Rennes, France

INTRODUCTION

Si on se focalise sur un champ d’application dédié à l’analyse moléculaire, il est possible de considérer que la spectrométrie de masse possède une caractéristique spécifique qui la distingue des méthodes d’analyses spectroscopiques impliquant l’absorption de rayonnements dans le domaine des micro-ondes, de l’infrarouge (IR) [P 2 845], de l’ultra-violet (UV) ou dans le contexte de la résonance magnétique nucléaire (RMN) [P 1 092]. Ces techniques d’identification de molécules ou de quantification de leur présence dans un milieu donné sont des méthodes de mesures physiques. Elles ont pour principe une modification temporaire de la propriété des corps chimiques étudiés, l’absorption (ou la diffusion pour l’effet Raman [P 2 865]) d’énergie conduisant à la formation d’un état excité d’une partie ou de la totalité de la molécule. Le principe de ces techniques d’analyses spectroscopiques est alors de mesurer l’énergie absorbée ou restituée après retour de l’espèce excitée à un état énergétiquement plus stable, qui peut être l’état initial. En spectrométrie de masse, la mesure consiste à disposer de la valeur en rapport m/z d’une entité chimique chargée en reliant les paramètres de fonctionnement d’une partie du système appelée analyseur, aux caractéristiques de masse moléculaire et de charge de l’ion. Mais, contrairement aux techniques spectroscopiques d’analyses référencées ci-dessus, la spectrométrie de masse est davantage à appréhender comme une méthode nécessitant de créer chimiquement des nouveaux corps (par ionisation de molécules ou séparation des charges d’un sel) en plus des mesures physiques, parce qu’elle implique une étape de production d’espèces chargées (par des réactions d’ionisation) avant leur séparation et la mesure de leur rapport m/z. La description de l’étape chimique d’ionisation fait l’objet d’un article dédié à ce processus [P 2 645]. Le présent article se focalise sur les deux étapes physiques de séparation et de détection des ions en relation avec la description des analyseurs et des détecteurs qui leur sont associés au sein du spectromètre de masse. Il existe différents types d’analyseurs dont la spécificité d’action sur les ions va déterminer l’opportunité de leur utilisation. On peut les classer en deux grandes catégories, celle des dispositifs à « faisceau d’ions » et celle des dispositifs à « piégeage d’ions ». Chacune d’elles peut être scindée en deux modes de fonctionnement que l’on nomme successivement « sans balayage » et « avec balayage ». En spectrométrie de masse, la reconnaissance chimique peut s’effectuer grâce à l’interprétation du spectre de fragmentation des ions produits à partir d’une molécule ionisée. Cependant, dans le cas de la présence de mélanges chimiques dans la source ou lorsque l’ionisation seule ne produit pas assez de fragments, la caractérisation structurale peut être facilitée grâce aux méthodes de dissociations spécifiques des ions qui sont disponibles au travers de l’utilisation des spectromètres de masse en tandem, MS-MS ou MSn. Une attention particulière est portée à ces dispositifs qui permettent aussi d’améliorer les performances de cette instrumentation scientifique. Dans chaque cas, les propriétés offertes par les différents systèmes, sont mises en perspective avec des applications analytiques envisagées.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

signal processing   |   time-of-flight mass spectrometer   |   quadrupole ions filter   |   quadrupole ion trap   |   Orbitrap   |   electron multiplier

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-p2647


Cet article fait partie de l’offre

Techniques d'analyse

(290 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

7. Glossaire

Analyseur à filtre de masse quadripolaire ; Quadrupole Mass Filter

Spectromètre de masse constitué de quatre électrodes sous forme de barres parallèles à l’intérieur desquelles les ions transitent. La trajectoire de l’ion est fonction de son rapport m/z et de la valeur et de l’amplitude de potentiels continu et radiofréquence appliquées sur les paires de barres opposées.

Analyseur à secteurs magnéto-électrostatiques ; Sector Analyzer

Spectromètre de masse constitué d’au moins un secteur magnétique pour l’enregistrement des spectres de masse d’un faisceau d’ions monoénergétiques et pouvant être associés à un ou plusieurs secteurs électrostatiques participant à la correction de la dispersion en énergie pour l’obtention du faisceau monoénergétique.

Analyseur de type Orbitrap ; Orbitrap Analyzer

Système de piégeage d’ions constitué d’une électrode externe contenant en son cœur une électrode interne de la forme d’une ogive formant un champ électrostatique associé à une distribution de potentiel logarithmique et autour de laquelle l’oscillation axiale des ions est inversement proportionnelle à leur rapport m/z ; on parle également de piège de Kingdon.

Analyseur à temps de vol ; Time Of Flight Analyzer

Spectromètre de masse qui sépare les ions selon leur rapport m/z dans une région libre de champ après accélération au moyen d’une différence de potentiel de valeur fixe. Les ions de même énergie cinétique mais de m/z différents traverse la région libre de champ avec des temps différents.

Analyseur à résonance cyclotronique des ions ; Ion Cyclotron Resonance Analyzer

Spectromètre de masse dans lequel les ions piégés sont détectés selon leur rapport m/z lorsque leur condition de résonance cyclotronique est satisfaite par absorption de l’énergie d’un champ électrique de haute fréquence associé à un champ magnétique de valeur constante et de direction perpendiculaire.

Analyseur à trappe ionique quadripolaire ; Quadrupole Ion Trap Analyzer

Système de piégeage d’ions qui dépend de l’application de potentiels radiofréquences entre une électrode circulaire et des électrodes dites « chapeaux »...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Techniques d'analyse

(290 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Glossaire
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DE LAETER (J.R.), BÖHLKE (J.K.), DE BIÈVRE (P.), HIDAKA (H.), PEISER (H.S.), ROSMAN (K.J.R.), TAYLOR (P.D.P.) -   Atomic weights of the elements : review 2000.  -  Pure and Applied Chemistry, 75, p. 683-800 (2003).

  • (2) - BRISTOW (A.W.T.), WEBB (K.S.) -   Intercomparison study on accurate mass measurement of small molecules in mass spectrometry.  -  Journal of the American Society of Mass Spectrometry, 14, p. 1086-1098 (2003).

  • (3) - COTTER (R.J.) -   Time-of-flight mass spectrometry : instrumentation and applications in biological research.  -  American Chemical Society (1997).

  • (4) - WILEY (W.C.), MAC LAREN (I.H.) -   Time-of-flight spectrometer with improved resolution.  -  Rev. Sci. Instr., 26, p. 1150-1157 (1955).

  • (5) - GUILHAUS (M.) -   Principles and instrumentation in time-of-flight mass spectrometry. Physical and instrumental concepts.  -  Journal of Mass Spectrometry, 30, p. 1519-1532 (1995).

  • ...

1 Outils logiciels

Molecular Weight Calculator, Version 6.50 par Matthew Monroe. Programme distribué gratuitement via téléchargement http://www.alchemistmatt.com/ http://ncrr.pnl.gov/software/ http://come.to/alchemistmatt

HAUT DE PAGE

2 Sites Internet

WebBook de Chimie NIST. Base de données standard de référence NIST http://webbook.nist.gov/chemistry/

Principaux constructeurs de spectromètres de masse http://www.sisweb.com

Ressource documentaire gratuite contenant une section dédiée à la spectrométrie de masse http://www.spectroscopynow.com

Ressource documentaire gratuite contenant des tutoriels, des conseils, des tables de références et des liens utiles en spectrométrie de masse http://www.ionsource.com

Société française de spectrométrie de masse http://www.sfsm.fr/

Congrès annuels français de spectrométrie de masse http://www.sfsm.fr/fr/actions-sfsm/congres-annuel

Journaux internationaux à comité de lecture dédiés à la spectrométrie de masse

Journal of Mass Spectrometry http://www3.interscience.wiley.com

Rapid...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Techniques d'analyse

(290 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Techniques d'analyse

(290 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS