Nói một cách đơn giản máy phổ khối lượng được chế tạo để thực hiện ba nhiệm vụ cơ bản là: chuyển chất nghiên cứu thành thể khí; tạo ra các ion phân tử và ion mảnh từ khí đó; phân tách các ion đó rồi lại ghi tín hiệu theo tỷ lệ khối lượng trên điện tích (m/ze) của chúng. Bởi vì e là điện tích của một electron, được lấy là 1, nên các ion có z >1 là rất nhỏ, do đó tỷ số m/z thường chính là khối lượng của ion. Vì thế phổ thu được có tên là phổ khối lượng viết tắt là phổ MS (Mass Spectroscopy)
Phổ khối lượng được sử dụng khá phổ biến để xác định cấu trúc hóa học của các hợp chất hữu cơ. Nguyên tắc chủ yếu của phương pháp phổ này là dựa vào sự phân mảnh ion của phân tử chất dưới sự bắn phá của chùm ion bên ngoài. Ngoài ion phân tử, phổ MS còn cho các pic ion mảnh khác mà dựa vào đó người ta có thể xác định được cơ chế phân mảnh và dựng lại được cấu trúc hóa học của các hợp chất. Hiện nay có rất nhiều loại phổ khối lượng. Những phương pháp chủ yếu được nêu ra dưới đây:
+ Phổ EI-MS (Electron Impact Ionization Mass Spectrometry) dựa vào sự phân mảnh ion dưới tác dụng của chùm ion bắn phá với năng lượng khác nhau phổ biến là 70 eV.
+ Phổ ESI (Electron Spray Ionization Mass Spectrometry) gọi là phổ phun mù điện tử. Phổ này được thực hiện với năng lượng bắn phá thấp hơn nhiều so với phổ EI-MS, do đó phổ thu được chủ yếu là pic ion phân tử và các pic đặc trưng cho sự phá vỡ các liên kết có mức năng lượng thấp, dễ bị phá vỡ.
Trần Thị Huyền K31- Khoa Hóa Học26
+ Phổ FAB (Fast Atom Bombardment Mass Spectrometry) là phổ bắn phá nguyên tử nhanh với sự bắn phá nguyên tử nhanh ở năng lượng thấp, do đó phổ thu được cũng dễ thu được pic ion phân tử.
+ Phổ khối lượng phân giải cao (High Resolution Mass Spectrometry), cho phép xác định pic ion phân tử hoặc ion mảnh với độ chính xác cao.
Kết quả phổ khối lượng phân giải cao cùng với kết quả phân tích nguyên tố sẽ cho phép khẳng định chính xác công thức cộng của hợp chất hữu cơ.
Phân tích phổ khối lượng là quy kết cho mỗi pic trên phổ một mảnh phân tử xác định và chỉ ra sự tạo thành ion mảnh đó, từ đó rút ra những kết luận về cấu tạo của phân tử.
Hiện nay người ta còn sử dụng kết hợp các phương pháp sắc ký kết hợp với khối phổ. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả khi sử dụng thư viện phổ để so sánh nhận dạng các hợp chất. Có thể sử dụng phương pháp sắc ký khí- khối phổ viết tắt là GC-MS (Gas Chromatography – Mass Spectrometry) cho các hợp chất dễ bay hơi như tinh dầu, trên cơ sở nối ghép máy sắc ký khí với máy phổ khối lượng. Toàn bộ hệ thống GC-MS được nối với máy tính để tự động điều khiển hoạt động của hệ, lưu trữ và xử lý số liệu. Ngoài ra còn sử dụng phương pháp sắc ký lỏng-khối phổ, viết tắt là LC-MS (Liquid Chromatogroply – Mass Spectrometry) cho các hợp chất khác. Sắc ký lỏng phân giải cao là một phương pháp hữu hiệu để phân tách các hỗn hợp phức tạp, đặc biệt là khi nhiều hợp phần trong hỗn hợp đó có độ phân cực lớn (nhất là phân tích thuốc trong ngành dược). Ưu điểm của hệ thống LC – MS cũng giống như hệ thống GC – MS. ở hệ thống LC –MS người ta phải áp dụng những kỹ thuật đặc biệt để loại những dung môi phân cực dùng cho sắc ký lỏng trước khi chuyển sang máy phổ khối lượng. Toàn bộ quá trình vận hành và ghi kết quả đều được tự động điều khiển bởi computer.
Trần Thị Huyền K31- Khoa Hóa Học27