Khối phổ là ph-ơng pháp phân tích mà trong đó một hợp chất xét nghiệm đ-ợc ion hoá và phá thành các mảnh nhỏ trong thể tích khí d-ới dạng chân không cao 10-6mmHg. Sau quá trình ion hoá các điện tích đó đ-ợc giá tốc trong điện tr-ờng. Đ-ợc tách một từ tr-ờng theo c-ờng độ của các hạt đó. Quá trình ion hoá đ-ợc thực hiện bằng cách cho một dòng electron có tốc độ cao va đập vào một mẫu hợp chất hữu cơ trong thể hơi và ion hoá hoá học. Trong quá trình này thông th-ờng một (hoặc hai) electron của lớp ngoài bị bật ra khỏi phân tử và ion phân tử đ-ợc tạo thành.
M+ + 2 M + e M + e M2+ + 2e
Để tách một electron nh- vừa nói thì động năng của electron va đập ít nhất phải t-ơng ứng thế ion hoá của phân tử, tức là khoảng 8 – 15 ev.
Nếu trong quá trình đó một phân tử tiếp tục va chạm với dòng electron có năng l-ợng lớn (lớn hơn năng l-ợng cần thiết để ion hoá) thì khi đó phân tử đ-ợc chuyển giao nhiều năng l-ợng đến mức các ion hoá phân tử đ-ợc hình thành bị phá ra thành các mảnh nhỏ gọi là quá trình phân mảnh. Trong quá trình này một ion phân tử có thể phân huỷ thành một gốc tự do (Fo) và một ion d-ơng khác:
Rồi các mảnh đó tiếp tục bị phá để cho một loạt các tiểu phân khác. Trong quá trình ion hoá nói trên, các ion phân tử, các ion mảnh hoặc các ion tiểu phân không có điện tích (ví dụ: gốc) đ-ợc -u tiên tạo thành tr-ớc.
D-ới những điều kiện đã cho xác suất để tạo thành những ion có điện tích âm thấp hơn 104 lần.
Ph-ơng pháp phổ khối l-ợng dựa trên nguyên tắc chung là tách và đo khối l-ợng của tất cả các ion và ghi chúng trên một bản phổ. Sau đó dựa vào quy luật chung để phân tích thành phần các chất theo bản phổ ghi đ-ợc.
Về kỹ thuật, qua trình phân tích khối phổ phải đ-ợc thực hiện qua các b-ớc sau:
Hoá khí mẫu phân tích. Ion hoá mẫu.
Tách các ion theo khối l-ợng. Ghi nhận các ion.
Xử lý số liệu.
Nói chung phổ khối l-ợng đ-ợc ghi lại d-ới dạng phổ vạch hoặc d-ới dạng các bảng, trong đó c-ờng độ của các đỉnh đ-ợc đo bằng phần trăm so với c-ờng độ đỉnh cao nhất (gọi là đỉnh cơ sở). Th-ờng là đỉnh cao nhất trong nhóm các đỉnh có số khối l-ợng cao nhất của phổ (vì m/e ˜ m), vì vậy đỉnh này t-ơng đ-ơng với khối l-ợng phân tử chính xác của hợp chất khảo sát. Do đó, để đánh giá khối phổ của một hợp chất ch-a biết, ta phải bắt đầu giải thích đỉnh có số khối l-ợng cao nhất. Các đỉnh của những mảnh bền hoá hơn là các đỉnh có khối l-ợng thấp. Đối với một chất sẽ cho ta nhận đ-ợc một phổ các mảnh điển hình (mảnh chìa khoá) và căn cứ vào mô hình phân huỷ để ráp lại các mảnh đó, sẽ cho phép ta suy ra cấu chất của hợp chất khảo sát.
Ưu điểm nổi bật của ph-ơng pháp phổ khối l-ợng có là độ nhạy cao hơn các kỹ thuật phân tích khác, đặc biệt rất hữu ích trong việc nhận dạng hợp chất ch-a biết và khẳng định sự có mặt của hợp chất đã biết. Đồng thời nó là ph-ơng pháp duy nhất đ-a ra trọng l-ợng phân tử chính xác.
Việc kết hợp ph-ơng pháp sắc ký khí với ph-ơng pháp khối phổ đã tạo ra ph-ơng pháp phân tích mới (ph-ơng pháp GC/MS) có ý nghĩa rất lớn ngày càng đ-ợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực [8, 13].