‫‪(Gas Chromatography) GC‬‬ ‫תרשים כללי של ‪GC‬‬ ‫אופני הכנסת דוגמה )‪(Injection System‬‬ ‫‪.Split/Splitless Injector .1‬‬ ‫תפקיד ה‪ Injector-‬לקבל דוגמה הדירה ממזרק‪ ,‬לאדות אותה לקבלת רסס )במידה שלא מדובר בגז(‪ ,‬ולאחר מכן‬ ‫להעבירה לקולונת ההפרדה תוך יצירת לחץ גז מדוד‪ ,‬אשר יאפשר מהירות זרימה רצויה בקולונה‪.‬‬ ‫הדוגמה מוזרקת דרך הספטום באמצעות מזרק של ‪ ,10-5 µL‬כאשר נפח ההזרקה ‪ ,1 µL‬שכן נפח ה‪ Liner-‬הוא‬ ‫‪ ,1 mL‬ובאידוי הדוגמה הנפח גדל פי ‪.1000 µL = 1 mL :1000‬‬ ‫קצב זרימה טיפוסי – ‪.1 ml/min‬‬ ‫טמפ' ‪. 35 0 C − 400 0 C -‬‬ ‫מצב ‪ – Splitless‬הזרקה אמורה לארוך דקה‪,‬ע"מ לאפשר הזרקה חדה ומהירה יותר‪ ,‬נוכל לפתוח את ברז‬ ‫ולעבוד במצב ‪ ,Split‬על מנת שחלק מהגז ב‪ Liner-‬ייצא החוצה‪ ,‬כך שנקבל הזרקה יותר מהירה‪ .‬עם זאת‪ ,‬נזכור‬ ‫כי נאבד חומר במקרה זה )‪ ,(85%‬אלא אם ביצענו תכנות ‪ .PTV‬במצב ‪ Splitless‬כל הדוגמה תועבר לקולונה‪.‬‬ ‫‪.(Programmable Temperature Vaporizer) PTV .2‬‬ ‫המכשיר מאפשר תכנות טמפרטורה‪ ,‬כך שתחילה ינודף החומר הרגיש יותר בטמפרטורה נמוכה יותר‪ ,‬ורק לאחר‬ ‫מכן ינודף החומר בעל נקודת הרתיחה הגבוהה‪ .‬במקרה זה נעבוד במצב ‪ ,Splitless‬כך שההזרקה לקולונה‬ ‫תהיה ארוכה ותעוכב ע"י הקולונה‪.‬‬ ‫נשתמש ב‪ Injector-‬זה כאשר בידינו תערובת של חומרים‪ ,‬שאחד מהם נדיף ורגיש‪ ,‬ואילו השני אינו נדיף אך‬ ‫פחות רגיש תרמית‪ .‬מאחר שנרצה להימנע מפירוקו של החומר הרגיש בטמפרטורה גבוהה‪ ,‬נדאג תחילה לנדף‬ ‫אותו בטמפרטורה המתאימה‪ ,‬ורק אח"כ נעלה את הטמפרטורה במכשיר לצורך נידוף החומר השני‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫הערה‪ :‬ה‪ GC-‬מוגבל לטמפרטורה של ‪ 400‬מעלות צלזיוס‪ ,‬ולכן קיימת בעיית הטענה של חומרים מתפרקים או‬ ‫בעלי נקודות רתיחה גבוהות‪.‬‬ ‫שימוש נוסף במכשיר זה יהיה כאשר מזריקים נפח גדול של דוגמה המכיל הרבה ממס אך מעט מהחומר הנבדק‪,‬‬ ‫ולכן תחילה מתכנתים טמפרטורה לנידוף הממס )בהנחה שנקודת הרתיחה של הממס נמוכה מזו של החומר‬ ‫הנבדק‪ ,‬אחרת נאבד מאותו החומר(‪ ,‬תוך שעובדים במצב ‪ ,Split‬ולאחר מכן מנדפים את החומר הנבדק‬ ‫בטמפרטורה גבוהה יותר ועובדים במצב ‪ .Splitless‬הבעיה במצב זה היא האפשרות להכנסת כמות גדולה של‬ ‫מזהם יחד עם הממס‪ ,‬וכן זמן ההזרקה הארוך יחסית‪.‬‬ ‫‪ #‬משתמשים בבדיקת חומרי הדברה הרגישים תרמית‪.‬‬ ‫קולונה‬ ‫הקולונה הטיפוסית )הסטנדרטית( בעלת אורך של ‪ ,30m‬קוטר פנימי של ‪ ,0.25 mm‬ציפוי חומר סופח )‪ (PDMS‬של ‪µm‬‬ ‫‪) 1-0.1‬מיקרון( וקצב זרימה של ‪ .1 mL/min‬הקולונה עשויה זכוכית מצפוה בפלסטיק המקנה לה גמישות ועמידות )ניתן‬ ‫לחתוך את הקולונה ולקצר אותה מעט אם יש סתימה(‪.‬‬ ‫סוגי קולונות‪:‬‬ ‫‪ .1‬ארוזה ‪ -‬צינור ובו אבקה פורוזיבית כמו אלומינה או סיליקה‪ .‬מפרידה פחות טוב מהסטנדרטית‪ ,‬אך מאפשרת‬ ‫הפרדה פרפרטיבית ועיכוב גזים‪ .‬קוטר‪ .1.6-2.8mm :‬משמשות לרוב ל‪-‬‬ ‫‪.HPLC‬‬ ‫‪ .2‬קפילרית ‪ -‬הקולונות הקפילריות מכילות צינור ‪ ,Fused Silica‬והן מפרידות‬ ‫טוב יותר מן הקולונות הארוזות‪.‬‬ ‫‪ – Narrow Bore .a‬מאפשרת את ההפרדה הטובה ביותר‪ .‬זוהי‬ ‫הקולונה הסטנדרטית‪ .‬קוטר‪.0.25 mm :‬‬ ‫‪ – Micro Bore .b‬מתאימה לאנליזת דוגמה קטנה מאוד ולהפרדה‬ ‫מהירה מאוד‪ .‬החסרון הוא נפח הדוגמא הקטן‪ .‬קוטר‪.0.1mm :‬‬ ‫‪ – Mega Bore .c‬קוטר‪. 0.53 mm:‬‬ ‫עקרון הפעולה בקולונה הוא הפחתת נדיפותן של מולקולות הדוגמה ע"י ספיחתן בקולונה‪ ,‬ולכן אפקט ההפרדה מתבסס‬ ‫על הבדל בנקודות הרתיחה של מרכיבים שונים בדוג'‪ :‬ככל שמולקולה פחות נדיפה‪ ,‬כך היא תצא מאוחר יותר מהקולונה‪.‬‬ ‫מדובר כאמור על מעין מצב של סדרת זיקוקים עוקבים‪ ,‬אשר מתוארים ע"י פלטות הפרדה תיאורטיות‪ ,‬שמספרן ניתן ע"י‪:‬‬ ‫‪ , N = L‬כאשר ‪ N‬זהו מספר פלטות ההפרדה התיאורטיות )זיקוקים חד‪-‬שלביים( ליחידת אורך‪ L ,‬זהו אורך הקולונה ו‪-‬‬ ‫‪H‬‬ ‫‪ H‬זהו גובה פלטת הפרדה תיאורטית ע"פ משוואת ואן דינטר ‪ H ≡ A + B + Cv -‬כאשר ‪ v‬מהירות הפאזה הנעה‪.‬‬ ‫‪v‬‬ ‫הפרדה טובה תתקבל ב‪ H-‬קטן‪ .‬ככל שהקולונה דקה יותר יש יותר פלטות וההפרדה טובה יותר‪.‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ t ‬‬ ‫מדד נוסף למס' פלטות ההפרדה ליח' אורך נתון ע"י זמן היציאה ‪ t R‬והפיק בחצי הגובה ‪ . N = 5.54 ⋅  R  : w 1‬על‬ ‫‪w ‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ 0.5 ‬‬ ‫סמך מדד זה מוגדר מוגדר מדד נוסף – ה‪ – Resolving Power-‬מדד למספר המולקולות אשר אותן ניתן להפריד‪:‬‬ ‫‪tR‬‬ ‫‪N‬‬ ‫=‬ ‫‪w1‬‬ ‫‪5.54‬‬ ‫= ‪R.P‬‬ ‫‪2‬‬ ‫קצב זרימה איטי מדי בקולונה יאפשר דיפוזיה )ספיחה עם חלחול במקום ספיחה על פני השטח של דפנות הקולונה(‬ ‫ויהרוס את ההפרדה‪ .‬מצד שני‪ ,‬קצב מהיר מדי יפחית את מספר פלטות ההפרדה התיאורטיות‪ ,‬ולכן גם אז איכות‬ ‫ההפרדה תיפגם‪.‬‬ ‫גז נושא‬ ‫‪ – He‬היעיל ביותר מבחינת מהירות אינרטיות מול מחיר )יקר(‪ .‬לא מתיינן בקלות ב‪.MS-‬‬ ‫‪ – N2‬הזול ביותר והאיטי ביותר‪.‬‬ ‫‪ – H2‬הכי מהיר וזול )קל לייצור‪-‬אלקטרוליזה( אבל נפיץ וריאקטיבי‪ .‬עלול להגיב עם ה‪ liner-‬ולפרק חומרים‪.‬‬ ‫כללי עבודה‬ ‫‪ .1‬הזרקת כמות מינימלית המספקת את דרישות הגלאי‪.‬‬ ‫‪ .2‬מהירות זרימה הקרובה ל‪ H-‬של ואן דינטר )פי ‪ 1.5‬מהמינימום(‪.‬‬ ‫‪ .3‬תכנות הטמפ' בהתאם לדרישות ההפרדה‪.‬‬ ‫עבור דוגמה בריכוז נמוך נבצע מספר צעדים מקדימים להפרדה‪:‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ .a‬מיצוי המרכיב הנבדק לפאזה אחרת‪ ,‬והגדלת ריכוזו ביחס לממס‪.‬‬ ‫‪ .b‬הזרקת נפח גדול ושימוש במצב ‪) Split‬אולם נזכור כי במידה שהמרכיב נדיף כמו הממס‪ ,‬אנו נאבד חומר‪ ,‬ולכן‬ ‫במקרה כזה שיטה זו אינה טובה(‪.‬‬ ‫‪ .c‬ספיחת החומר לפאזה מוצקה‪ ,‬והמסתה של זו לאחר מכן‪.‬‬ ‫‪ .d‬בעבוע הליום דרך הממס‪ ,‬כך שיספח את המרכיב‪.‬‬ ‫גלאי ‪GC‬‬ ‫מדד חשוב לגלאי הינו סף הזיהוי )הרגישות( שלו‪ ,‬ולשם כך יש להתייחס למושג ‪ .Signal to Noise‬יש מס' סוגי ‪: S / N‬‬ ‫א‪ – (Peak to Peak) PTP .‬מכיל ‪ 99%‬מהפיקים‪.‬‬ ‫ב‪ – RMS .‬יחס הקטן ממחצית ‪ ,PTP‬כאשר בד"כ‪= 2 2 RMS :‬‬ ‫‪. PTP‬‬ ‫ג‪ .‬רעש לבן – ללא סטטיסטיקה‪.‬‬ ‫סף הזיהוי המינימאלי של גלאי מוגדר כ‪ (Limit of Detection) LOD-‬או כ‪ ,(Minimum Detection Limit) MDL-‬כאשר‬ ‫הכוונה לסיגנל הגבוה ממחצית ה‪) PTP-‬לפחות(‪ .‬מתוך מדד זה מוגדר גם סף הכימות‪.LOQ = 10LOD :‬‬ ‫בנוסף‪ ,‬לכל גלאי מוגדר תחום מדידה ‪ ,(Linear Dynamic Range) LDR‬כאשר כאן מדובר על תלות ליניארית בין ‪log‬‬ ‫הסיגנל לבין ‪ log‬הריכוז‪ ,‬מנקודת סף הגילוי ועד לנקודה בה חלה סטייה של ‪ 10%‬מליניאריות‪.‬‬ ‫מדד אחרון ניתן עבור הסלקטיביות‪ ,‬כאשר בד"כ מדובר במדד של עוצמת האות עבור מרכיב אחד ביחס לאחר‪ ,‬לדוגמה‪:‬‬ ‫) ‪) Selectivity = Signal ( S‬היחס בין סיגנל הגפרית לסיגנל הפחמן(‪.‬‬ ‫) ‪Signal (C‬‬ ‫סוגי גלאים‪:‬‬ ‫‪(Thermal Conductivity Detector) TCD .1‬‬ ‫עקרון הפעולה‪ :‬הדוגמא מוכנסת יחד עם הליום לתא מבודד עם חוט תיל מחומם‪ .‬להליום הולכת חום מצוינת כך‬ ‫שהחומר הנוסף )בעל הולכת חום פחות טובה( יגרום לתיל להתחמם ובהתאם לכך לשינוי בהתנגדותו ‪-‬‬ ‫) ‪) R = R0 (1 + α ⋅ ∆T‬מבוסס על גשר ויטסטון(‪ .‬בפועל מודדים את העדר ההליום‪.‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬זהו גלאי אוניברסאלי ונייד‪ ,‬המתאים לגילוי חומרים בעלי נקודת רתיחה של עד ‪ 150‬מעלות צלזיוס‪ ,‬שכן‬ ‫מעל לטמפ' זו חלות סטיות בזיהוי עקב קרינת גוף שחור )רוב החום נאבד בתור קרינה ולכן הרגישות‬ ‫יורדת(‪ .‬לפיכך זהו גלאי המתאים לגילוי גזים וחומרים אורגניים נדיפים‪.‬‬ ‫‪ .b‬זהו גלאי חצי כמותי‪ ,‬מאחר שהמדידה מתבצעת למעשה על הגז הנושא‪ ,‬הליום‪ ,‬והירידה בהולכת החום‬ ‫של הגז הנושא פרופורציונית לכמות המרכיב בדוגמה‪.‬‬ ‫‪MDL = 400 pg/ml carrier‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪LDR= 10 .c‬‬ ‫‪ #‬משמש לגלאי דליפות – למשל של גז בישול‪.‬‬ ‫חסרונות הגלאי‪:‬‬ ‫לגלאי ישנו ‪ LDR‬גדול מאוד‪ ,‬ומתקבלת בו כרומטוגרמה רגילה )כרומטוגרמה בה עוצמת הפיק הולכת וקטנה‪ ,‬בעוד‬ ‫שהתרחבותו הולכת וגדלה(‪ ,‬אך בעלת קו בסיס נטוי – בעקבות העובדה שהבידוד מהסביבה איננו מספק‪.‬‬ ‫‪ .2‬לתיקון הבעיה משתמשים ב‪ ,Modulated TCD-‬בו הדוגמה מועברת הן במסלול הרגיל והן במסלול עוקף‪ ,‬כך‬ ‫שמתבצעת החסרה דינאמית בין הסיגנלים וכך יחס האות לרעש גדל‪.‬‬ ‫דורש אספקת גז נושא נפרדת‪.‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪MDL = 0.4 ng/sec .a‬‬ ‫‪10 4 < LDR < 10 6 .b‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪(Flame Ionization Detector) FID .3‬‬ ‫עקרון הפעולה‪ :‬הגלאי עובד על ריאקצית ‪+ O → CHO + + e − :Chemionization‬‬ ‫‪ . CH‬אוספים את היונים‪,‬‬ ‫ומודדים את המתח החשמלי אשר נוצר כתלות בכמות המטען‪.‬‬ ‫במכשיר יוצרים להבה דיפוזיבית‪ ,‬בה מוזרם מימן‪ ,‬שמתערבב לאחר מכן עם החמצן שבאוויר‪ ,‬אשר מוזרם גם הוא‬ ‫לתוך המכשיר )בניגוד ל‪ . H 2 + 12 O2 → H 2 O :(Pre-mixed-‬הואיל והאוויר מכיל רק ‪ 21%‬חמצן‪ ,‬נדרשת‬ ‫הזרמה גדולה יותר של אוויר‪ .‬האוויר הינו ‪ ,Zero Grade‬מכיל פחות מעשירית ‪ ppm‬פחמימנים שעלולים להתיינן‪.‬‬ ‫קצה הלהבה )‪ (Flame tip‬ממותח חיובית במטרה לדחות את היונים לעבר ה‪.Collector-‬‬ ‫קצב זרימת הגזים‪Air − 300 − 400 ml / min :‬‬ ‫‪ZG‬‬ ‫‪He − 35ml / min H 2 − 30 − 35ml / min‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪−5‬‬ ‫‪ .a‬יעילות‪ :‬עבור ‪ 10‬אטומי פחמן נקבל זרם של ‪.15 mC/gr C‬‬ ‫‪MDL = 5 pgC/sec .b‬‬ ‫‪LDR = 10 7‬‬ ‫‪.c‬‬ ‫‪ .d‬סלקטיביות‪ :‬הגלאי מזהה רק פחמימנים בהם קיים קשר ‪ ,C-H‬ולכן מתאים לחומרים אורגניים‪.‬‬ ‫‪ .e‬חצי כמותי‪ ,‬היות שכמות החומר פרופרציונית למספר קשרי ה‪.C-H-‬‬ ‫‪ .f‬יתרון הגלאי טמון בתגובתו המהירה ובכך שאיננו מוגבל בטמפרטורה‪.‬‬ ‫חסרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬אינו נייד‬ ‫‪ .b‬הורס את החומר הנבדק‬ ‫‪ .c‬סלקטיבי לפחמימנים בלבד‬ ‫‪ .d‬דורש מימן שמהווה סכנה בטיחותית‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪(Flame Photometric Detector) FPD‬‬ ‫עקרון הפעולה‪ :‬תגובות ‪) Chemiluminescence‬ריאקציות המלוות בפליטה של אור(‪:‬‬ ‫)‪PO + H → HPO* → HPO + hυ (526 nm‬‬ ‫)‪S + S → S 2 * → S 2 + hυ (394 nm‬‬ ‫‪S 2 + H + H → S 2 * + H 2 → S 2 + H 2 + hυ‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪S 2 + H + OH → S 2 * + H 2O → S 2 + H 2O + hυ‬‬ ‫הלהבה היא שוב חמצן‪-‬מימן‪ ,‬ולכן זוהי להבה שקופה‪ ,‬והאור הנפלט יהיה רק של מרכיב הדוגמה‪ .‬עפ"י הפילטר בו‬ ‫נשתמש‪ ,‬נוכל לראות סוג מרכיב מסוים בדוגמה‪ ,‬זרחן או גופרית‪.‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪.a‬‬ ‫‪. MDL = 20 pg S , MDL = 0.9 pg P‬‬ ‫‪sec‬‬ ‫‪sec‬‬ ‫‪ .b‬סלקטיביות‪. S = 10 3 − 10 6 , P = 10 5 :‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪C‬‬ ‫ההבדל בסלקטיביות נובע מסדר התגובה עבור הזרחן )ראשון( לעומת הגפרית )שני(‪.‬‬ ‫‪ #‬הגלאי משמש בבקרת נפט‪ ,‬איכות קפה‪ ,‬חומרי הדברה זרחניים‪ .‬בנוסף מזהה חל"כים מטיפוס ‪.V ,G‬‬ ‫חסרונות הגלאי‪ :‬לא מזהה חומרים ללא זרחן‪ /‬גופרית‪ .‬דורש מימן‪.‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫קיים גם גלאי )‪ ,PFPD (pulse‬בו מיוצרת להבה פועמת המתקדמת אל תוך תא הבעירה‪ ,‬ומאפשרת שקלול נוסף –‬ ‫קינטיקה בזמן‪ .‬הפולסים מאפשרים הגדרה ברורה בזמן של מתי התבצע העירור‪ .‬מכיוון לגפרית וזרחן זמני דעיכה‬ ‫שונים‪ ,‬לפי הזמן שבו מתקבל הסיגנל ניתן לזהות למי הוא שייך‪.‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪P‬‬ ‫‪S‬‬ ‫‪.a‬‬ ‫‪MDL = 0.1 pg‬‬ ‫‪MDL = 1 pg‬‬ ‫‪sec‬‬ ‫‪sec‬‬ ‫‪P S‬‬ ‫‪ .b‬סלקטיביות‪:‬‬ ‫‪= ≥ 10 6‬‬ ‫‪C C‬‬ ‫‪ .c‬שיטה זו משפרת גם את הסלקטיביות וגם את הרגישות‪.‬‬ ‫‪ .d‬צריכת הגזים קטנה‪.‬‬ ‫חסרונות הגלאי‪ :‬לא מזהה חומרים ללא זרחן‪ /‬גופרית‪ .‬דורש מימן‪.‬‬ ‫‪(Nitrogen Phosphorus Detector) NPD .6‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬המכשיר זהה כמעט לחלוטין ל‪ FID-‬כאשר בגליל קולט נשאי המטען ישנו חרוז )‪ (bead‬קרמי )מכיל‬ ‫‪0‬‬ ‫מלחי רובידיום או צזיום שמורידים את פונק' העבודה שלו(‪ .‬החרוז מחומם ‪ 600 C‬כך שכאשר מגיע אליו סילון‬ ‫)‬ ‫(‬ ‫הדוגמה מתרחשת פירוליזה של המולקולות שמספקת צורונים של זרחן ) ‪ (PO‬וחנקן )‬ ‫‪−‬‬ ‫)‬ ‫‪−‬‬ ‫‪2‬‬ ‫(‬ ‫(‬ ‫‪ . CN‬החרוז ממותח‬ ‫שלילית ‪ − 150V‬לכן הצורונים נזרקים לאוסף נשאי המטען ומציגים אות חשמלי‪ .‬הפירוליזה אינה מתרחשת קודם‬ ‫לכן מכיוון ששמים זרימה נמוכה של מימן מה שמונע היווצרות להבה‪.‬‬ ‫‪bead 800 C , H 2 / O 2‬‬ ‫‪(1) M    → PO 2 , CN‬‬ ‫‪−‬‬ ‫‪Hot Surface With Small φ‬‬ ‫‪PO2 , CN      ‬‬ ‫‪→ PO2 , CN −‬‬ ‫)‪(2‬‬ ‫זהו גלאי שאינו מסוגל להפריד בין תרכובות אורגנו‪-‬זרחניות לאורגנו‪-‬חנקניות‪ ,‬כאשר תרכובות חנקן תתגלנה רק אם‬ ‫קיים בהן קשר ‪.CN‬‬ ‫קצב זרימת הגזים‪Air − 130 ml / min :‬‬ ‫‪ZG‬‬ ‫‪H 2 − 4 ml / min‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪.a‬‬ ‫‪P‬‬ ‫‪N‬‬ ‫‪MDL = 0.2 pg‬‬ ‫‪sec‬‬ ‫‪sec‬‬ ‫‪MDL = 0.04 pg‬‬ ‫‪ .b‬סלקטיביות‪. N ≅ 10 4 , P ≅ 10 5 :‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪C‬‬ ‫חסרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬החסרון במכשיר טמון בזמן ההתייצבות הארוך ובהיווצרות שכבות אוקסיד על החרוז‪ ,‬מה שמגדיל את‬ ‫פונקצית העבודה שלו‪ .‬גם הציפוי הפנימי של הקולונה מתעבה על החרוז‪.‬‬ ‫‪ .b‬לא מבדיל בין זרחן לחנקן‪.‬‬ ‫‪ .c‬מזהה רק חנקן שקשור לפחמן )לא יזהה אמוניה‪ ,‬הידרזין(‪.‬‬ ‫‪ .d‬צורך אנרגיה רבה וזמן התייצבות ארוכה‪.‬‬ ‫‪ .e‬מזהה חומצות אמיניות‪.‬‬ ‫‪ #‬בשימוש בעיקר לאיתור תרופות בשתן ובדם‪.‬‬ ‫‪(Electron Capture Detector) ECD .7‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬לכידת אלקטרונים‪ .‬לכן נדרשים מספר תנאים‪:‬‬ ‫א‪ .‬ייצור אלקטרון פרמי – אלקטרון איטי‪ ,‬בעל אנרגיה נמוכה‪.‬‬ ‫ב‪ .‬מולקולה בעלת אפיניות אלקטרונית גבוהה‪.‬‬ ‫ג‪ .‬גזים לסילוק עודפי אנרגיה מהיון הנוצר‪.‬‬ ‫‪63‬‬ ‫הלוחות הגליליים מכילים איזוטופ ‪ Ni‬הפולט אלקטרונים‪ ,‬חלקיקי ‪ ,β‬עקב היותו רדיואקטיבי‪ .‬אלקטרונים אלה‬ ‫פוגעים בגז הארגון והמתאן ומאבדים אנרגיה‪ ,‬ועל כן מתקבלים אלקטרונים פרמיים שיכולים ליצור יון שלילי‬ ‫מהמולקולה הנבדקת )כל עוד יש לה אפיניות אלקטרונית(‪.‬‬ ‫‪+‬‬ ‫הפיה ממותחת שלילית למשיכת יוני ‪ ,Ar‬ואילו בין לוחות הניקל מופעל מתח ‪ AC‬הלוכד את האלקטרונים הקלים‪,‬‬ ‫אשר נעים באמפליטודה גבוהה‪ ,‬ומאפשר מעבר של יונים שליליים לגילוי – ע"י איסופם ב‪.Collector-‬‬ ‫תפקיד המתאן לשכך רעשים‪.‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬ה‪ MDL-‬ניתן עבור כל קבוצת חומרים ביחס ל‪ MDL-‬של חומר סטנדרט הנקרא ‪:Lindene‬‬ ‫‪Lindene‬‬ ‫‪MDL(C 6 H 6 Cl6 ) = 8 fg‬‬ ‫‪sec‬‬ ‫‪ .b‬זהו הגלאי הרגיש ביותר בעל סלקטיביות מודרגת‪.‬‬ ‫רגיש בעיקר להלוגנים וקבוצות פונקציונליות כמו כהל‪ ,‬אמין‪ ,‬אנהידריד‪ ,‬ניטרו‪.‬‬ ‫‪ #‬הגלאי שימושי בגילוי הורמונים וחומרי נפץ המכילים קבוצות ניטרו‪ ,‬ואף בגילוי חומרים שאינו רגיש אליהם אשר‬ ‫עברו דה‪-‬רבטיזציה‪ .‬המטרה לגלות חומרים שאינם אלקטרואפינים ‪-‬‬ ‫‪. M − OH + C 6 F6 CH 2 Br → MOCH 2 C 6 F6‬‬ ‫חסרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬אינו סלקטיבי‪.‬‬ ‫‪ .b‬דורש מקור גז חיצוני‪.‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪(High Pressure/Performance Liquid Chromatography) HPLC‬‬ ‫תרשים כללי של ‪:HPLC‬‬ ‫ממסים‪ :‬בעלי קוטביות עולה‪ ,‬עפ"י סולם קוטביות שנקבע שרירותית‪.‬‬ ‫משאבה‪:‬‬ ‫תפקידה לשאוב את הממסים ולדחוס אותם לקולונה בלחץ גבוה‪ ,‬כאשר ככל שמושג לחץ גבוה יותר‪ ,‬כך ניתן לעבוד עם‬ ‫קולונה ארוכה יותר‪ ,‬ובכך לשפר את ההפרדה )ע"י הגדלת מספר פלטות ההפרדה התיאורטיות יחד עם הארכת‬ ‫הקולונה(‪.‬‬ ‫קיימים שני סוגי משאבות‪:‬‬ ‫‪ .1‬בוכנה – מגיעה ללחצים גבוהים אך יוצרת פולסים המפריעים לגלאים‪.‬‬ ‫‪ .2‬מזרק ‪ -‬בניגוד לבוכנה‪ ,‬המזרק אינו יוצר פולס של הזרקה‪ ,‬אולם בשלב מסוים יש להפעיל מחדש ולהחזיר את‬ ‫הבוכנה של המזרק לנקודת ההתחלה‪.‬‬ ‫ממשאבה נדרוש את הבאים‪ :‬זרימה חלקה ככל הניתן‪ ,‬ללא פולסציה; בקרת זרימה של ‪ ;0.5%‬חסינות מקורוזיה; עיבוד‬ ‫נוזלים מדויק ונשלט בזמן‪ ,‬ליצירת גרדיאנט בו הדיוק לגבי כל ממס הוא ‪ ;0.5%‬נפח בוכנה קטן עם "שטח מת" קטן‪,‬‬ ‫ליצירת גרדיאנט מהיר וטווח עבודה של יחס ‪ – 1000‬מ‪ µL/min 10-‬ועד ל‪.mL/min 10-‬‬ ‫ברז הזנת דוגמה‪ :‬זהו ברז שישה מצבים‪ ,‬שמכיל סליל המכונה "לולאת דוגמה"‪ ,‬אשר דרכו עוברת הדוגמה אל הקולונה‪.‬‬ ‫לברז שני מצבים‪:‬‬ ‫במצב )‪ (a‬הדוגמה מוזרקת למרכז ע"י מזרק ‪ 100 µL‬ועוברת ל‪ ,Port4-‬המחובר דרך צינורית ‪) 20 µL‬בכחול( ל ‪.Port1‬‬ ‫באותו זמן ‪ Port2‬מחובר ל‪ ,Port3-‬כך שהדוג' שהוטענה בסבב הקודם מורצת ע"י הממס לתוך הקולונה‪ Port6 .‬מחובר‬ ‫ל‪ Port1-‬לסילוק פסולת‪ ,‬ונותר רק הנפח בצינורית‪.‬‬ ‫במצב )‪ (b‬המשאבה מזרימה ממס דרך ‪ Port2‬ל‪ ,Port1-‬ולאחר מכן דרך הצינורית ל‪ ,Port4-‬וממנו ל‪ Port3-‬אל תוך‬ ‫הקולונה‪ Port5 .‬מחובר למרכז‪ ,‬ומסלק את שיירי ההזרקה הקודמת‪.‬‬ ‫הזרקה בשיטה זו מאפשרת כיול ע"י נפח הצינורית – לקבלת פרקציות שוות המוזרקות לקולונה‪ ,‬גם אם הטענת‬ ‫הדוגמה דרך המזרק נעשתה בעודף‪ .‬יתרה מכך‪ ,‬הזרקה בעודף תשטוף את שיירי ההזרקה הקודמת‪ ,‬ולכן מדובר בדבר‬ ‫חיובי‪.‬‬ ‫פרה‪-‬קולונה‪:‬‬ ‫קולונה קצרה עשויה נירוסטה שנועדה להגן על הקולונה בהמשך בספיחת מזהמים שעלולים להיתקע‪ .‬היא זולה יותר‬ ‫וניתנת להחלפה‪.‬‬ ‫קולונה‪:‬‬ ‫ב‪ HPLC-‬משתמשים בקולונות ארוזות‪ ,‬שמכילות גרגירים פורוזיביים בעלי קוטר של מספר מיקרונים‪ .‬ככל שהקולונה‬ ‫צרה יותר וארוכה יותר כך ההפרדה טובה יותר‪ .‬יש סוגים שונים של קולונות המתחלקות לפי קוטר‪ ,‬אורך ומהירות‬ ‫זרימה‪ .‬אורך קולונה סטנדרטית כ‪ ,15 cm-‬קצב הזרימה ‪ ,1 mL/min‬והקוטר הפנימי ‪.4.6 mm‬‬ ‫הקולונות הינן עפ"י רוב קולונות פאזה הפוכה‪ ,‬בהן הפאזה הנעה )הממס( היא הפולרית‪.‬‬ ‫‪7‬‬ ‫הגרגירים בקולונה מכילים סיליקון‪ ,‬שאליו קושרים רדיקל )ספיחת המולקולה תלויה ב‪:(R-‬‬ ‫קצב ההזרמה בריבוע יורד עם קוטרה הפנימי של הקולונה‪ ,‬אך נזכור כי איכות ההפרדה אינה תלויה בכך‪ ,‬אלא רק‬ ‫בקוטר הגרגירים הפורוזיביים‪.‬‬ ‫גלאי ‪LC‬‬ ‫‪ .1‬גלאי ‪UV‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬המכשיר מכיל מנורת כספית‪ ,‬הפולטת אור‪ ,‬ופילטר הבורר את אורך הגל ב‪) 254 nm-‬או‬ ‫טונגסטן(‪ .‬האור עובר דרך תא המדידה והבליעה נמדדת‪ .‬ללא פילטר נשתמש במונוכרומטור‪.‬‬ ‫נרצה אורך תא בליעה גדול ככל הניתן כדי להגדיל את הבליעה‪ .‬המגבלות של אורך התא‪:‬‬ ‫‪ .a‬איבוד הפרדה – ע"מ שהדבר לא יקרה צריך שנפח התא יהיה קטן מכמות הנוזל בתא בכל רגע‪.‬‬ ‫‪ .b‬כמות האור קטנה כריבוע הקוטר והדבר מקטין את רגישות הגלאי‪.‬‬ ‫‪:Photodiode array‬‬ ‫במערכת זו עובר האור דרך מערכת עדשות מרכזות לתא הבליעה‪ ,‬ולאחר מכן מרוכז לסריג נפיצה ע"י עדשה‬ ‫נוספת וחריר‪ .‬הסריג מפריד את אורכי הגל לעבר מערך של פוטו‪-‬דיודות )‪ 512‬במספר(‪.‬‬ ‫נוצר גלאי המספק ספקטרום בעל ‪ 3‬מימדים‪:‬‬ ‫‪ .1‬זמן יציאה‪.‬‬ ‫‪ .2‬עוצמת בליעה ביחס לאורך גל‪.‬‬ ‫‪ .3‬ספקטרום‪.‬‬ ‫בד"כ המנורות תהיינה שילוב של שתי מנורות‪ :‬מנורת קווארץ‪-‬הלוגן‪ ,‬המספקת אור באורכי גל של כל התחום‬ ‫הנראה‪ ,‬ומנורת דויטריום‪ ,‬המגבירה את האור בתחום ה‪.UV-‬‬ ‫גלאי בליעה זה אינו מתאים לפחמימנים רווים‪ ,‬אשר אינם בולעים בתחום אורכי גל זה‪ ,‬והוא איננו חצי כמותי‪.‬‬ ‫רגישותו כ‪ ,pg 100-‬ובהשוואה ל‪ GC-‬זהו ערך סביר‪ ,‬כיוון שנפח ההזרקה ב‪ LC-‬גדול יותר‪.‬‬ ‫רגיש עד ‪.100pg/s‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬מגלה את כל החומרים הבולעים ב‪.UV-‬‬ ‫‪ .b‬ניתן להשתמש במגוון ממסים שלא בולעים בתחום‪.‬‬ ‫‪ .c‬גלאי אוניברסאלי‪.‬‬ ‫חסרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬בליעה תלויה חזק במקדם המולרי של החומר‪.‬‬ ‫‪ .b‬אינו חצי כמותי‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪ .c‬לא מזהה חומרים כמו פחמימנים רווים‪.‬‬ ‫‪ .d‬תחום בעייתי ב‪ 110-190nm -‬משום שלחמצן יש שם בליעה‪ .‬כדי לעבוד בתחום צריך לסלק גזים‬ ‫ולעבוד בואקום‪ .‬מתחת ל‪ 110nm-‬כל החומרים בולעים‪.‬‬ ‫‪ .2‬גלאי פלואורוסנציה‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬מולקולות יכולות לבלוע פוטון ולפלוט אור בתהליך קרינתי המכונה פלואורוסנציה‪.‬‬ ‫רגישות הגלאי טובה מזו של גלאי ‪ UV‬היות שאין תלות ביציבות מקור האור‪ ,‬וכאשר אין בליעה‪ ,‬גם אין פליטה‪,‬‬ ‫כלומר‪ ,‬זהו גלאי ‪ .null‬משמע שכמעט אין רעש בגלאי זה‪ .‬בגלאי פילטר המסנן פיזורי אור ואת אורך הגל‬ ‫המעורר‪.‬‬ ‫ל‪ PMT-‬יעילות קוונטית כך שלא כל פוטון משחרר אלקטרון‪.‬‬ ‫גלאי זה תלוי בבליעה‪ ,‬ביעילות ובעוצמת מקור האור ‪ . F = K ⋅ A ⋅ Y ⋅ I‬לכן ככל שמקור האור יותר עוצמתי‪,‬‬ ‫כך ניתן להגביר את רגישותו‪.‬‬ ‫במקרים קיצוניים ניתן למדוד עם לייזר מולקולות בודדות‪ .‬ניתן גם לבצע דה‪-‬רבטיזציה כדי שהמולקולה תפלוט‪.‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬רגישות הגלאי‪. 1pg / sec :‬‬ ‫‪ .b‬סלקטיביות‪ :‬גבוהה‪ ,‬מאחר שקיימת תלות בכך שהחומר הנבדק בולע אור ופולט אור‪ ,‬כאשר הגורם‬ ‫השני תלוי גם ביעילות הקוונטית לפליטה‪ ,‬וזהו מדד סלקטיביות נוסף‪.‬‬ ‫‪) Index of Refraction Detector .3‬גלאי מקדם שבירה(‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬בתא הבדיקה ממס נקי )‪ (Reference‬בנוסף לדוגמה‪ .‬האור עובר דרך שני הממסים ונשבר ביחס‬ ‫למרכיבי הדוגמה וביחס לממס‪ .‬אנו מודדים את עוצמת האור המגיעה אל הגלאי כתוצאה מההסחה‪.‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬סלקטיביות‪ :‬גלאי אוניברסאלי‪.‬‬ ‫‪ .b‬חצי כמותי‪.‬‬ ‫חסרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬חוסר רגישות ‪ -‬כ‪.1 µg-‬‬ ‫‪ .b‬לא ניתן לעבוד עם מגוון ממסים – אחרת יהיה צורך בשינוי ה‪.Ref-‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪.(Evaporative Light Scattering Detector) ELSD .4‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬הנוזל המגיע מה‪ LC-‬הופך לספריי באמצעות העברתו דרך חריר דק והפעלת לחץ בעזרת גז‬ ‫חנקן‪ .‬המכשיר מחומם ל‪ 70-‬מעלות צלזיוס‪ ,‬כך שהממס מתנדף ומקבלים גרגירים בגודל של כ‪100 nm-‬‬ ‫)טיפות של ‪ 10 µL/m‬הופכות לגרגיר של ‪ 100 nm‬עקב יחס פרופורציוני בין הנפח לרדיוס בחזקה שלישית‬ ‫‪= 43 πr 3‬‬ ‫‪ .( V‬זרם הגז סוחף את הגרגירים לנקודה בה יורים בלייזר‪ ,‬ומודדים את פיזור האור )התלויה‬ ‫אקספוננציאלית בגודל הגרגיר(‪.‬‬ ‫יתרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬רגישות הגלאי‪ . 1− 5ng :‬גלאי זה רגיש פי ‪ 100‬מגלאי מקדם השבירה‪.‬‬ ‫‪ .b‬סלקטיביות‪ :‬גלאי אוניברסאלי‪ ,‬למעט חומרים נדיפים בעלי ‪. b. p < 100 C‬‬ ‫‬ ‫חסרונות הגלאי‪:‬‬ ‫‪ .a‬לא מזהה חומרים נדיפים‪.‬‬ ‫‪ .b‬לא ניתן לגלות ממסים עם ‪ B.p‬קרוב לזה של הממס‪.‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪(Mass‬‬ ‫‪ass S‬‬ ‫‪Spectrometry) MS‬‬ ‫תרשים כללי של ‪:MS‬‬ ‫עלות ה‪ .MS-‬המערכת מכילה ‪ 2‬משאבות‪:‬‬ ‫ת‬ ‫ואקום‪ ,‬כאשר עלות מערכת הואקום כ‪ 40%-30-‬מסך‬ ‫המערכת מצויה תחת אקום‬ ‫בומולקולרית – להסעת הגז בכיוון מסוים‪.‬‬ ‫‪ .1‬משאבה טורבומולקו‬ ‫רוטורית – לסילוק הגז‪.‬‬ ‫רית‬ ‫‪ .2‬משאבה‬ ‫תושפע מהתנגשויות בין חלקיקים‪,‬‬ ‫ולא תו‬ ‫שהפעלת כוחות חשמליים‪/‬מגנטיים תהיה אבסולוטית‪ ,‬לא‬ ‫כדי שהפ‬ ‫הואקום החזק נדרש די‬ ‫המשאבות הינו הגדלת המהלך החופשי הממוצע של המולקולות‪.‬‬ ‫ת‬ ‫כך שתפקיד‬ ‫מכשירים‪ ,‬וכולל את הבאים‪:‬‬ ‫של מכשי‬ ‫ה‪ MS-‬מהווה אוסף ל‬ ‫‪,PB ,Electrospray ,(ICPMS) Plasma‬‬ ‫‪Pla‬‬ ‫דוגמה – ‪,Laser Desorption ,LC ,GC ,Probe‬‬ ‫הכנסת דוגמ‬ ‫ת‬ ‫א‪ .‬אמצעי‬ ‫‪.MALDI‬‬ ‫ב‪ .‬יינון – ‪ .MALDI ,ICP ,APCI ,Electrospray ,FAB ,PI ,CI ,EI‬ניתן לראות כי חלק מאמצעי היינון הם גם‬ ‫הדוגמה‪.‬‬ ‫להכנסת הד‬ ‫סת‬ ‫אופציה‬ ‫‪,Multi Channel‬‬ ‫‪el Pla‬‬ ‫ג‪ .‬אנליזת מסה – ‪Plate ,(CAD) MS-MS ,TOF ,Ion Trap ,Quadropole‬‬ ‫‪.Converti‬‬ ‫‪nvertion Dynode‬‬ ‫‪,(Computer Reconstructed‬‬ ‫‪ted SI‬‬ ‫ד‪ .‬עיבוד אות – ‪SIM) RSIM ,(Single Ion Monitoring) SIM ,Full Scan‬‬ ‫‪.Library‬‬ ‫‪Libr‬‬ ‫‪Search‬‬ ‫לבנות ‪MS‬ים שונים‪ ,‬ואנו נציין להלן מספר אופציות‪.‬‬ ‫נוכל לבנו‬ ‫מכל הרכיבים הנ"ל ל‬ ‫אמצעי הכנסת דוגמה‪:‬‬ ‫‪DIP – Probe .1‬‬ ‫ואקום‪ .‬ה‪ MS Probe-‬הוא התקן אליו‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬הבעיה בהכנסת דוגמה ל‪ MS-‬היא שהחומר מוכנס לתוך אקום‬ ‫הצינורית מכניסים לתוך מוט ה‪-‬‬ ‫ואת הצינו‬ ‫שהוטענה בתוך צינורית קפילרית‪ ,‬כמו בבדיקת ‪ ,m.p‬ת‬ ‫מכניסים דוגמה שהוט‬ ‫ביניים שבין המוט לפנים המכשיר‪ ,‬ואז ניתן‬ ‫ם‬ ‫שהוטענה הצינורית‪ ,‬פותחים ברז היוצר ואקום באזור‬ ‫‪ .Probe‬ברגע שהוטע‬ ‫מעט להגדלת נדיפות הדוגמה‪.‬‬ ‫מחומם מע‬ ‫מם‬ ‫פנימה כך שקצהו מגיע אל מקור היונים‪ .‬קצה המוט‬ ‫המוט פנימ‬ ‫ט‬ ‫לדחוף את‬ ‫להיזהר שלא למשוך יותר מדי‪ ,‬שכן‬ ‫בסיום ההטענה יש למשוך את המוט בזהירות חזרה לאזור הביניים )יש היזהר‬ ‫שמאפשר ואקום ואת המשאבה‪.‬‬ ‫את המשאבה הטורבומולקולרית(‪ ,‬ולסגור את הברז שמאפ‬ ‫תהרוס א‬ ‫כניסת אוויר הרוס‬ ‫יתרונות המכשיר‪ :‬פשטות‪.‬‬ ‫המכשיר‪ :‬דרוש טכנאי מקצועי ע"מ לא לשבור את הואקום‪.‬‬ ‫יר‬ ‫חסרונות‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪DSI – GC ChromatoProbe‬‬ ‫‪Ch‬‬ ‫שיטה זו נועדה לאפשר הזרקה ישירה פחות "מסוכנת לואקום"‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬יטה‬ ‫של ה‪ .MS‬כאן‪ ,‬במקום חדר ואקום‪ ,‬יש מפל לחצים הדרגתי לאורך הקולונה‪.‬‬ ‫מערכת זו דומה מאוד לזו של מערכת ההזרקה לקולונה עם מספר התאמות‪.‬‬ ‫‪Micr‬‬ ‫‪Microbore‬‬ ‫מחממת את הדוגמה ומחוברת ל‪ MS‬עם קולונת‬ ‫ההזרקה מחמ‬ ‫ה‬ ‫מערכת‬ ‫=‪ I.D‬עם ‪ 0.1µm‬שכבה סופחת‪ .‬ניתן להכניס כמות‬ ‫‪= 0.1mm‬‬ ‫באורך ‪0.1m 2m‬‬ ‫למכשיר‪.‬‬ ‫יותר‪ .‬בזמן פתיחה לאוויר יוצא הליום המונע כניסת אוויר כשיר‬ ‫דוגמא גדולה תר‬ ‫יתרונות המכשיר‪:‬‬ ‫הליום המונע כניסת אוויר‪.‬‬ ‫הגנה של ה‬ ‫ה‬ ‫‪.a‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪ .b‬הגבלת קצב הזרימה התלויה בלחץ שקובעים‪.‬‬ ‫‪ .c‬עבודה עם תמיסות‪ :‬הלחץ במזרק יחסית גבוה כך שאין חשש לרתיחה פתאומית אלא הדרגתית‪.‬‬ ‫‪ .d‬מיצוי תרמי‪ :‬רק חומרים לא נדיפים מגיעים אל המיינן ומזהמים יוצאים החוצה‪.‬‬ ‫שיטות יינון‪:‬‬ ‫‪ – (Electron Impact) EI .1‬בשימוש בעיקר עם ‪GC‬‬ ‫א‪ .‬זהו מקור היונים ‪ Near Type‬ב‪:MS-‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬יצירת יון עפ"י התגובה הבאה )מכונה "‪:("e 2 e‬‬ ‫) ‪M + e * (70eV ) → M + + e * (~ 55eV ) + e (0 − 5eV‬‬ ‫במכשיר מיוצרת קרן אלקטרונים ע"י חימום חשמלי )‪ (2400°K‬של חוט עשוי מתכת רפלקטורית )לכל מתכת‬ ‫פונקצית עבודה משלה לפי משוואת ‪ .(Richardson‬הפליטה עולה אקספוננציאלית עם הטמפ'‪ ,‬הגבלת הטמפ'‬ ‫היא היתוך המתכת‪.‬‬ ‫האלקטרונים נעים בתנועה ברגית במסלול )מושפעים מכוח לורנץ'(‪ ,‬הנקבע ע"י מגנט ודוחה אלקטרונים‪,‬‬ ‫ופוגעים במולקולות הדוגמה‪ .‬הם אינם נדחים ע"י דוחה היונים בשל משקלם הנמוך ומהירותם הגבוהה‪ .‬על מנת‬ ‫לייצב את הקרן‪ ,‬נאספים האלקטרונים בסוף המסלול‪ ,‬כך שלפי האות נוכל לדעת אם לחמם או לקרר את חוט‬ ‫הלהט‪.‬‬ ‫היונים הנוצרים נדחים ע"י דוחה היונים‪ ,‬ומואצים ע"י העדשות‪ ,‬שהן סדרה של לוחות הממותחים במטען הפוך‪.‬‬ ‫ב‪ .‬סוג נוסף של מכשיר ליינון ‪ EI‬הוא ה‪:Brink Type-‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬כאן האלקטרונים עוברים דרך הרשת‪ ,‬אך היונים נלכדים בתוך הכלוב ומואצים ליצירת קרן יונית‪,‬‬ ‫שהיא זו שעוברת אנליזה‪ .‬במכשיר זה מבוצעת למשל אנליזת גזים‪ ,‬אך לא אנליזה של מולקולות אורגניות‪ ,‬שכן‬ ‫מדובר במבנה פתוח בו מולקולות החומר יכולות לנוע לעבר הרשת הצמודה לחוט הלהט ולהתפרק עליה‪.‬‬ ‫מאותה סיבה לא נבצע אנליזה במכשיר לחומרים מתפרקים‪.‬‬ ‫יתרונות השיטה‪:‬‬ ‫‪ .a‬שני המכשירים הינם חצי כמותיים‪ ,‬שכן חתך הפעולה ליינון תלוי בכמות האלקטרונים והינו פרופרציוני‬ ‫בקירוב ראשון למסה המולקולרית של החומר‪ .‬כלומר הסיכוי ליינון פרופרציוני למסה המולקולרית‪.‬‬ ‫‪ .b‬יעילות המכשירים ניתנת ביחס לאנרגית האלקטרונים‪ ,‬ונמצא כי אנרגיה של ‪ 70 eV‬היא האידיאלית‬ ‫לכך‪ .‬כרומטוגרמה של צורת יינון זו תצביע על כך שככל שאנרגית האלקטרונים גדלה‪ ,‬כך קטן הפיק‬ ‫המולקולרי‪ .‬הדבר מצביע על כך שלאלקטרונים יכולת לשבור את המולקולה עקב האנרגיה הגבוהה‬ ‫שלהם‪ .‬הפירוק מתרחש מהסיבות הבאות‪:‬‬ ‫א‪ .‬הקשר החלש ביותר ביון הינו חלש ממקבילו במולקולה הבלתי טעונה‪.‬‬ ‫ב‪ .‬האלקטרון מכניס למולקולה אנרגיה ויברציונית‪ .‬עודף אנרגיה זה עלול לגרום לפירוקה‪.‬‬ ‫‪12‬‬ ‫ג‪ .‬האנרגיה התרמית במערכת עלולה להעביר אנרגיה למולקולה ולגרום לפירוקה‪.‬‬ ‫בד"כ מולקולה תתפרק בערוץ הראשון‪ ,‬כאשר נקבל פרגמנטציה גדולה יותר ככל שאנרגית‬ ‫האלקטרונים גדלה‪ .‬בנוסף תיתכן קבלת פיקים עבור איזוטופים וכן עבור יינון כפול‪ .‬הפרגמנטציה‬ ‫טומנת בחובה הן יתרון והן חסרון‪ :‬מצד אחד‪ ,‬ב‪ 30%-‬מהמקרים לא נראה פיק מולקולרי‪ ,‬אולם מנגד‬ ‫נקבל אפשרות לזיהוי ספרייתי ביחס לאופי הפרגמנטציה‪.‬‬ ‫‪ – (Chemical Ionization) CI .2‬בשימוש בעיקר עם ‪GC‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬בשיטה זו מובטח פיק מולקולרי‪ ,‬וזאת מכיוון שמדובר בצורת יינון "רכה" יותר‪ .‬למעשה מדובר‬ ‫במקור יונים זהה ל‪ ,EI Near Type-‬אך קיימים שני הבדלים‪:‬‬ ‫א‪ .‬החרירים במקור היונים מצומצמים יותר‪ ,‬למניעת בריחת גז ה‪ CI-‬וליצירת התנגשויות מרובות‪.‬‬ ‫ב‪ .‬מקור היונים מכיל שני חורים נוספים – להחדרת קולונה ולהכנסת גז ה‪.CI-‬‬ ‫גז ה‪ CI-‬משמש לריאקציות הבאות‪:‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪CH 4 + e − → CH 4 + 2e −‬‬ ‫)‪(1‬‬ ‫‪CH 4 + CH 4 → CH 5 + CH 3‬‬ ‫)‪(2‬‬ ‫‪CH 5 + M → CH 4 + MH +‬‬ ‫)‪(3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫כפי שניתן לראות‪ ,‬בתום שרשרת הריאקציות מתקבל יון ‪) MH‬יש לזכור זאת כאשר מסתכלים על הפיק‬ ‫המולקולרי(‪ ,‬אשר מכונה ‪.Quasi-Molecular Ion‬‬ ‫כגז ‪ CI‬ניתן להשתמש באיזובוטאן‪ ,‬הנותן הגברה חזקה יותר‪ ,‬אך מפחם מהר יותר את מקור היונים‪ .‬גם מתנול‬ ‫ואמוניה )ריאקטיבית‪ ,‬ולכן פחות מועדפת( משמשים לתהליך‪.‬‬ ‫החסרון בשיטה‪ :‬הינו אובדן הזיהוי הספרייתי‪ ,‬כמו גם אובדן רגישות בעקבות צמצום פתחי יציאת היונים‪ .‬בנוסף‬ ‫נדרש מולקולות עם אפיניות לפרוטונים‪.‬‬ ‫אם מקור האלקטרונים נסגר‪ ,‬נקבל התנגשויות רבות‪ ,‬היות שהמולקולות תשהנה זמן רב יותר במכשיר‪ ,‬ועל כן‬ ‫קיים חשש להתפרקותן וללכלוך המכשיר‪.‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪ – (Electrospray) ESI‬בשימוש בעיקר עם ‪LC‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬האלקטרוספריי פותר כאמור את בעיית נפח הממס המגיע מה‪ .LC-‬הטיפות המגיעות מה‪LC-‬‬ ‫עוברות דרך מחט ממותחת )‪ (5 KV‬ולכן נטענות חשמלית‪ .‬כל עיוות ספונטני בטיפה גורם לדחיית מטענים‬ ‫פנימית‪ ,‬עד להשתחררות טיפה קטנה יותר‪ ,‬כך שלמעשה מתקבל ספריי‪ ,‬דבר המואץ ע"י לוח ממותח ממול‪.‬‬ ‫הטיפות מכילות ממס )תערובת מים וממס אורגני( ודוגמה‪ ,‬ככל שהטיפה קטנה יותר הדחייה בין המולקולה‬ ‫לממס גדלה והמולקולה מצליחה להשתחרר מהממס ללא השקעת חום‪ .‬השדה החשמלי בטיפה כה גדול‪ ,‬עד‬ ‫שלעתים קרובות מתקבל ריבוי מטען‪ ,‬מה שמאפשר אנליזת מולקולות ענק כחלבונים‪.‬‬ ‫משתמשים גם בגז חנקן להגברת לחץ ולהיווצרות טיפות קטנות יותר‪ .‬אם נוצרים קלסטרים של יונים עקב‬ ‫סולבטציה‪ ,‬הם מתפרקים ע"י התנגשות עם מולקולות החנקן על גבי ה‪.Skimmers-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫מתקבל פיק ‪.MH‬‬ ‫חסרונות השיטה‪:‬‬ ‫‪ .a‬חייבים מולקולות עם אפיניות לפרוטונים וממס פולרי‪.‬‬ ‫‪ .b‬לא חצי כמותי‪.‬‬ ‫‪ – Ion suppression .c‬יונים המגיבים זה עם זה‪.‬‬ ‫יתרונות השיטה‪:‬‬ ‫‪ .a‬קבלת מידע רב על המסה בגלל קבלת מספר מטענים‪.‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪ – (Atmospheric Pressure Chemical Ionization) APCI‬בשימוש בעיקר עם ‪LC‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬כאן המערכת נמצאת בתוך תנור אשר מנדף את הממס והדוגמה )ובנוסף יוצא גם גז הנבולייזר(‪.‬‬ ‫הגז הנוצר עובר דרך מחט קורונה‪ ,‬לה חריר דק ביותר‪ ,‬כאשר המחט ממותחת‪ ,‬ולכן נוצרים שדות חשמליים‬ ‫חזקים שבכוחם ליינן את הדוגמה‪ .‬לעומת ‪ ESI‬היינון נעשה למולקולות במצב גז‪.‬‬ ‫היינון נעשה דרך הגז הנושא עפ"י הריאקציות הבאות‪:‬‬ ‫‪CH 3OH Corona‬‬ ‫‪→ CH 3OH +‬‬ ‫)‪(1‬‬ ‫‪CH 3OH + + CH 3OH → CH 3OH 2 + CH 3 O‬‬ ‫)‪(2‬‬ ‫‪CH 3 OH 2 + M → CH 3OH + MH +‬‬ ‫)‪(3‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫ניתן לראות קבלת פיק ‪ Quasi-Molecular‬עבור ‪ ,MH‬כאשר גם כאן אפשרי ריבוי מטען‪.‬‬ ‫יתרון השיטה‪ :‬ה‪ APCI-‬מאפשר למעשה יינון מולקולות פחות פולריות‪ ,‬אך דורש גם הוא אפיניות פרוטונית‬ ‫מסוימת‪ ,‬אשר בלעדיה לא ייצא היינון לפועל‪.‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪ – MALDI‬בשימוש בעיקר עם ‪LC‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬במקרה זה הדוגמה מעורבבת עם מטריצה‪ ,‬אשר לה מספר תכונות‪:‬‬ ‫א‪ .‬לחץ אדים נמוך‪.‬‬ ‫ב‪ .‬מקדם בליעה ב‪. λ = 337 nm -‬‬ ‫ג‪ .‬פוטנציאל יוניזציה נמוך )התייננות ע"י שני פרוטונים(‪.‬‬ ‫דוגמאות הן החומצה הניקוטינית והחומצה הסינאפינית‪.‬‬ ‫הלייזר נורה אל המטריצה ומיינן אותה בריבוי מטען‪ .‬טיפות הדוג' עוברות ‪ Self-Field Ionization‬ומשחררות‬ ‫פרוטון או שניים מהמטריצה‪ ,‬ובכך מתקבלים יונים‪ .‬לאחר מספר ננו‪-‬שניות מופעל שדה חשמלי גבוה בין מחזיק‬ ‫הדוגמה לעדשות היונים‪ ,‬למשיכת היונים לעבר גלאי ה‪ .MCP-‬שיטה זו עובדת תמיד עם אנליזה ‪ .TOF‬משמש‬ ‫ליינון מולקולות גדולות‪.‬‬ ‫יתרונות השיטה‪:‬‬ ‫‪ .a‬אין מגבלה של מסה‪.‬‬ ‫‪ .b‬מתקבל ספקטרום שלם במיקרו‪-‬שנייה – ה‪ MS-‬המהיר ביותר‪.‬‬ ‫‪ .c‬רזולוציית מסות גבוהה מאוד ללא החסרות המאפשרת קבלת נוסחה אמפירית‪.‬‬ ‫החיסרון העיקרי‪ :‬עובד בואקום גבוה‪.‬‬ ‫‪14‬‬ ‫אנליזת מסות‪:‬‬ ‫‪Quadropole .1‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬מעביר צורון בעל ‪ m/z‬מסוים‪.‬‬ ‫מוטות היפרבוליים‪ ,‬כאשר כל שני מוטות טעונים במטען הפוך‪.‬‬ ‫המכשיר מכיל ‪ 4‬מוטו‬ ‫הפעלת‬ ‫אחד מתח ‪ ,AC‬ואילו בין הזוג האחר נוצר מתח ‪ .DC‬הפעל‬ ‫בין זוג א‬ ‫למעשה נוצר ין‬ ‫שנה‬ ‫תרכושנה‬ ‫ים אלו בתדר רדיו תגרום לכך שמולקולות מסוימות‬ ‫זרם תחת מתחים‬ ‫המוטות‪ ,‬בעוד שאחרות לא‪ .‬אפשרות רכישת האנרגיה‬ ‫אנרגיה למעבר בין המ‬ ‫פרופרציונית ל‪ m/z-‬ולכן רק מסה הטעונה במטען ספציפי תעבור‪.‬‬ ‫עפ"י תרשימים שונים ניתן לראות כי ע"י שינוי המתחים‪ ,‬אנו מאפשרים בכל פעם‬ ‫לעבור‪.‬‬ ‫למסה אחרת עבור‬ ‫‪ ( ∆M = 0.7 amu‬שנקבל תלוי במסת המולקולה לפי‪:‬‬ ‫רוחב הפיק ) ‪mu / z‬‬ ‫‪. Re s = M ≅ 2 M‬‬ ‫‪∆M‬‬ ‫יתרונות המכשיר‪:‬‬ ‫‪ .a‬פשוט וזול‪.‬‬ ‫סריקה מהירה יחסית‪.‬‬ ‫מאפשר סרי‬ ‫שר‬ ‫‪.b‬‬ ‫בואקום לא גבוה‪.‬‬ ‫לעבוד ב‬ ‫‪ .c‬יכול עבוד‬ ‫המכשיר‪:‬‬ ‫יר‬ ‫חסרונות‬ ‫יחסית ננמוך של ‪.0.1 amu‬‬ ‫‪ .a‬דיוק חסית‬ ‫יורדת עם המסה‪.‬‬ ‫רגישות יורד‬ ‫ת‬ ‫‪.b‬‬ ‫שחומרים אורגניים לא יתעבו עליהם‪.‬‬ ‫ללכלוך על המוטות ולכן צריך לשמור אותם בחימום כדי שחומ‬ ‫ת ללכל‬ ‫‪ .c‬רגישות‬ ‫‪.Ion Trap .2‬‬ ‫גם כאן פועל במלכודת שדה חשמלי בעל רכיבי ‪ AC‬ו‪ DC-‬בתחום הרדיו‪ .‬יונים המגיעים לתוך‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬ם‬ ‫‪ m/z‬מספיק גבוה‪ .‬במידה שלא‪ ,‬הם‬ ‫המלכודת נעים עקב ככך במסלול יציב בתוכה‪ ,‬וזאת כל עוד יש להם ערך ‪m/‬‬ ‫אחת בלבד )למשל בפילטר מסות(‪.‬‬ ‫בידינו אפשרות לסריקה על פני תחום מסות‪ ,‬לעומת מסה אח‬ ‫נפלטים לגלאי‪ .‬לכן בי‬ ‫שלהם תרד ווהם יוותרו במלכודת עד לשינוי‬ ‫ם‬ ‫הליום בלחץ נמוך לקירור היונים‪ ,‬כך שהאנרגיה‬ ‫מוזרם גז הל‬ ‫ם‬ ‫במערכת‬ ‫במרכז המלכודת‪.‬‬ ‫קטרונים הנפלטים מהפילמנט – הם המתווים את תנועת היונים ב‬ ‫המתחים‪ .‬האלקטרוני‬ ‫מבצע אנליזה בו זמנית למספר‬ ‫שהמכשיר מב‬ ‫שיר‬ ‫את הרגישות ביחס לקואדרופול‪ ,‬וזאת על אך‬ ‫משפר א‬ ‫המכשיר אינו שפר‬ ‫זהה לזו של הקואדרופול‪.‬‬ ‫הרגישות זה‬ ‫שות‬ ‫יונים )פרגמנטים(‪ ,‬ניצול האלקטרונים בו נמוך יותר‪ .‬לפיכך נאמר כי‬ ‫יתרונות המכשיר‪:‬‬ ‫ניצולת יונים גבוהה מזה של הקואדרופול‪.‬‬ ‫ת‬ ‫‪.a‬‬ ‫מובנה הן ל‪ EI-‬והן ל‪ :CI-‬עבור ‪ CI‬לא נדרש‬ ‫ה‬ ‫מאפשר מעין אנליזת ‪ MS-MS‬בזמן ובמרחב‪ ,‬ובכך שהוא‬ ‫שר‬ ‫‪.b‬‬ ‫במכשיר זה הלחץ בלאו הכי נמוך יחסית‪.‬‬ ‫שיר‬ ‫לחץ מאוד ננמוך‪ ,‬בעוד שעבור ‪ EI‬כן נדרש לחץ נמוך‪ ,‬ואילו‬ ‫בגלל הלחץ הנמוך‪ ,‬הממס יעבור‬ ‫שכן בגל‬ ‫במכשיר זה ניתן אף להשתמש בנוזל נושא במקום בגז נושא‪ ,‬כן‬ ‫שיר‬ ‫‪.c‬‬ ‫אפוזיה‪ .‬לכן משתמשים לעתים באתנול‪.‬‬ ‫המכשיר‪:‬‬ ‫יר‬ ‫חסרונות‬ ‫שוהים זמן רב יחסית במכשיר‪ ,‬ועל כן קיימת סכנה ל‪ :Self CI-‬איבוד הפיק המולקולרי והזיהוי‬ ‫היונים שוהי‬ ‫ם‬ ‫‪.a‬‬ ‫הספרייתי‪ .‬בנוסך לא נוכל לבצע עיבוד ‪ SIM‬לתוצאות‪.‬‬ ‫רייתי‬ ‫גדולות עלולות להתפרק בתוך המלכודת‪.‬‬ ‫מולקולות גד‬ ‫לות‬ ‫‪.b‬‬ ‫לבצע ‪.self-ion monitoring‬‬ ‫תן לבצ‬ ‫‪ .c‬לא ניתן‬ ‫‪15‬‬ ‫‪:(triple quad‬‬ ‫‪q‬‬ ‫‪) MS-MS .3‬‬ ‫הראשון‪ .‬לאחר מכן מוצב קואדרופול נוסף‪,‬‬ ‫בתחילה המולקולות מיוננות‪ ,‬ומסוננות ע"י הקואדרופול אשון‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬תחילה‬ ‫לקואדרופול שלישי‪ ,‬בו מבצעים‬ ‫מועברים לקו‬ ‫רים‬ ‫פרגמנטים ע"י הזרמת גז ארגון‪ ,‬ולאחר מכן כל הפרגמנטים‬ ‫ים‬ ‫ליצירת‬ ‫ספציפי האופייני רק לחומר הנבדק‪.‬‬ ‫פרגמנט ס‬ ‫מנט‬ ‫אנליזה של‬ ‫פיקים צפופים‪.‬‬ ‫והתקבלו פ‬ ‫קבלו‬ ‫בעיקר במידה שההפרדה לא הייתה מספיק טובה‪,‬‬ ‫משמש בעי‬ ‫ש‬ ‫מכשיר זה‬ ‫‪(Time of‬‬ ‫‪o flight) TOF .4‬‬ ‫מסלול מסוים‪ ,‬זמן התלוי במסתו‪.‬‬ ‫לעבור מסל‬ ‫ור‬ ‫שיטת האנליזה ב‪ MALDI-‬עפ"י הזמן הנדרש ליון‬ ‫זוהי שי‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬והי‬ ‫במכשיר‪:‬‬ ‫התלות במסה ניתנת דרך המהירות‪ ,‬המחושבת ע"י האנרגיה שהוקנתה ליונים ב‬ ‫) ‪= K m ( l = v ⋅ t , eV = 12 mv 2‬‬ ‫‪l m‬‬ ‫‪2eV‬‬ ‫=‪t‬‬ ‫התלוי בשורש המסה‪ ,‬או לחילופין‪ ,‬ככל שהמסה גדלה – זמן היציאה גדל בריבוע‪ .‬כמובן שגם‬ ‫ניתן לראות כי הזמן ה‬ ‫למעשה ‪.m/z‬‬ ‫כאן המסה היא למעש‬ ‫לאנליזה זו ב‪ MALDI-‬ולא בקואדרופול נובעת מהבאים‪:‬‬ ‫ה‬ ‫הסיבה‬ ‫התדרים שניתן לספק ובתחום‬ ‫בקואדרופול )עד ‪ (2000 amu‬הבאה לידי ביטוי ביחס בין התד‬ ‫מסה בקו‬ ‫‪ .a‬מגבלת סה‬ ‫למעבר מסות‪.‬‬ ‫הליניארי מעבר‬ ‫המסות בו זמנית ולא באמצעות פילטר‪.‬‬ ‫לכל המסו‬ ‫‪ .b‬אנליזה ל‬ ‫גלאים‪:‬‬ ‫‪(Electron‬‬ ‫‪tron M‬‬ ‫‪Multiplier) EM .1‬‬ ‫כתוצאה מכך נוצר בדינודה מוקד חם‪,‬‬ ‫פוגע בדינודה‪ ,‬אשר ממותחת שלילית כדי למשוך אותו‪ .‬כתוצ‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬היון פוג‬ ‫הפגיעה על שטח גדול‪,‬‬ ‫פולט אלקטרונים )פליטה תרמיונית( ומתקרר אט אט )אם ה‬ ‫ההתחממות פו‬ ‫מות‬ ‫שבזמן‬ ‫המסה ב‪ ,MALDI-‬כי ככל‬ ‫לת המ‬ ‫מהירה יותר‪ ,‬ולא ייפלטו מספיק אלקטרונים‪ .‬זוהי מגבלת‬ ‫תהיה מהי‬ ‫ההתקררות היה‬ ‫בפליטת האלק'(‪ .‬תהליך זה הינו‬ ‫ירידה בפ‬ ‫שהמולקולה גדולה‪ ,‬גם שטח הפגיעה פחות ממוקד‪ ,‬מתקרר מהר ויש דה‬ ‫המתח‪ ,‬ובכל פגיעה מוכפל מספר‬ ‫שינוי המת‬ ‫י‬ ‫לאלקטרון‪ .‬האלקטרון ממשיך לפגוע בדינודות הבאות עקב‬ ‫טרון‬ ‫המרת יון‬ ‫נוצר פולס של אלקטרונים‪ ,‬המומר למתח דרך הנגד‪.‬‬ ‫בכך נוצ‬ ‫האלקטרונים‪ .‬כך‬ ‫‪Channeltron .2‬‬ ‫דינודות זכוכית)מצופות סגסוגת( בצורת‬ ‫גלאי זה עובד על אותו עקרון כמו ה‪ ,EM-‬אך מכיל רצף ודות‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬לאי‬ ‫מוליכות קטנה ולכן נופל עליה מפל מתח רציף‪ .‬המערכת עמידה בפני קורוזיה‪ ,‬שכן מדובר‬ ‫שופר‪ ,‬אשר לה מוליכו‬ ‫בזכוכית‪ ,‬והיא מסתמכת גם כן על מנגנון הנקודה החמה‪.‬‬ ‫‪16‬‬ ‫‪Convertion Dynode .3‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬גלאי זה זהה ל‪ ,Channeltron-‬אולם הפעם היון פוגע תחילה בדינודה במתח מוגבר )‪,(-10 KV‬‬ ‫ולכן בה מתבצע תהליך המרת היון לאלקטרון ללא פגיעה בנק' החמה‪ .‬ניתן הפעם לבצע אנליזת מסות גדולות ע"י‬ ‫הגברת המתח רק בדינודה הראשונה – מבלי להרוס את האמפליפיקציה‪.‬‬ ‫‪MCP .4‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬זהו מערך של מספר ‪ ,channeltrons‬מספר גלאים העובדים במקביל‪ ,‬ולכן מתאפשר גילוי מסות בו‬ ‫זמנית‪ .‬מסיבה זו‪ ,‬זהו הגלאי בו עושים שימוש ב‪.MALDI-‬‬ ‫עיבוד אות‪:‬‬ ‫‪Full Scan .1‬‬ ‫מספר סריקות בשנייה‪ ,‬לקבלת כל היונים שנקלטו בזמן מסוים‪ ,‬כלומר מקבלים ספקטרום בזמן נתון‪.‬‬ ‫‪SIM .2‬‬ ‫זוהי שיטה המשמשת אנליזת יון ספציפי בעל ‪ m/z‬ידוע‪ .‬הואיל ומתמקדים בכל זמן נתון באותו ערך של ‪,m/z‬‬ ‫מדובר בשיטה רגישה וסלקטיבית‪ ,‬ללא איבוד אות‪.‬‬ ‫‪RSIM .3‬‬ ‫הצגת יון ספציפי‪ ,‬אולם כנגד הזמן‪.‬‬ ‫‪.Library Search .4‬‬ ‫זיהוי ספרייתי המתאים לניסיונות ‪ ,EI‬כאשר החסרונות הינם‪:‬‬ ‫א‪ .‬אי יכולת להבחין בין איזומרים‪.‬‬ ‫ב‪ .‬לא מאפשר להפריד בין מולקולות שונות שלא הופרדו כראוי‪.‬‬ ‫ג‪ .‬בריכוז נמוך של דוגמה נקבל רעש שיפריע להשוואה עם הספקטרום הספרייתי‪.‬‬ ‫‪17‬‬ ‫‪Elemental Analysis‬‬ ‫השיטה מיועדת לאנליזה של מתכות‪ ,‬ודורשת את המסת המתכת )למשל בחומצה( ולאחר מכן ביצוע אטומיזציה‪ ,‬שכן‬ ‫אנליזת המתכת בתוך בממס לא תאפשר קבלת פיקים חדים‪ ,‬אלא יתקבלו פיקים רחבים עבור ההידראט‪ ,‬שעלולים אף‬ ‫להתמזג אחד בשני‪.‬‬ ‫התרחבות פיקים נובעת מ‪:‬‬ ‫‪ .a‬עקרון אי הודאות‬ ‫‪ .b‬אפקט דופלר‬ ‫‪ .c‬התנגשויות )הגורם הדומיננטי(‬ ‫תרשים כללי‪:‬‬ ‫בתהליך אטומיזציה בלהבה מנודף הממס‪ ,‬והדוג' הופכת לגז‪ ,‬תוך שנוצר ש"מ בין המלח לאטומים‪. MX ↔ M + X :‬‬ ‫חלק מהאטומים במצב מעורר‪ ,‬כשהאוכלוסייה במצב זה נתונה ע"י‪ − ∆E  :‬‬ ‫‪g2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪exp‬‬ ‫‪g1‬‬ ‫‪ K BT ‬‬ ‫עפ"י רוב היחס בין האוכלוסיות הינו מסדר גודל של‬ ‫‪−4‬‬ ‫‪N 2 = N1‬‬ ‫) ‪∆E‬‬ ‫זו אנרגית העירור(‪.‬‬ ‫‪ , 10‬כאשר ניתן לראות כי הוא תלוי אקספוננציאלית ב‪. ∆E -‬‬ ‫שיטות אטומיזציה‪:‬‬ ‫‪ .1‬פליטה אטומית‬ ‫דגש על אוכלוסיית המצב המעורר‪ :‬כל אטום פולט כ‪10 4 -‬‬ ‫‪5‬‬ ‫ולגלות כ‪ 10 -‬אטומים בשנייה‪ .‬תהליך זה מתאים בעיקר לאנליזת מתכות אלקליות ואלקליות עפרוריות‪.‬‬ ‫פוטונים בשנייה‪ ,‬ובעזרת ‪ PMT‬ניתן לאסוף ‪ 1%‬מהאור‬ ‫חסרונות בשיטה‪:‬‬ ‫‪ .a‬שינויי טמפרטורה קטנים משפיעים על אוכלוסיית המצב המעורר בצורה אקספוננציאלית‪ ,‬ולכן נקבל אי יציבות‬ ‫במדידה‪.‬‬ ‫‪ .b‬סלקטיביות‪ :‬הרגישות למתכות אלקליות ואלקליות עפרוריות חזקה מאוד‪ ,‬ולכן לא נבחין במתכות מַ עבר‬ ‫בסביבתן‪.‬‬ ‫‪ .2‬בליעה אטומית‬ ‫דגש על כמות הפוטונים שנבלעו – ע"פ חוק בר למברט ‪I -‬‬ ‫‪I0‬‬ ‫‪ A = − log‬ולכן חצי מהזמן האור עובר דרך הלהבה‬ ‫וחצי במעקף )דרך המראות( כדי למדוד את ‪. I 0‬‬ ‫חסרונות בשיטה‪:‬‬ ‫‪ .a‬הפרעות כימיות של חומרים נוספים בדוגמא אשר בולעים‪ .‬ניתן לבצע ‪ Source Self Reversal‬ע"י הגברת זרם‬ ‫המנורה‪ ,‬הגורמת לעלייה בטמפרטורה ולהרחבה גדולה של הפיק של המרכיב הנבדק‪ ,‬עקב אפקט דופלר‪ ,‬עד‬ ‫לכדי התפצלות הפיק לשניים‪ .‬אזי ניתן להסיק מהו הפיק השייך למרכיב הנבדק‪.‬‬ ‫‪ .b‬ניתן למדוד רק את האטומים שהמנורה מכילה‪.‬‬ ‫‪ .c‬היווצרות תחמוצות של מתכות רפרקטיות‪ ,‬הגורמות לפיזור אור‪ .‬ננסה להתגבר על בעיה זו ע"י הגדלת כמות‬ ‫הדלק ויצירת להבה מחזרת‪.‬‬ ‫הלהבה‬ ‫קיימים סוגי להבות שונים‪ ,‬כאשר להבות המכילות חמצן חמות מאלו המכילות אוויר‪ ,‬שכן באוויר יש חנקן המוסיף קיבול‬ ‫חום ומוריד את הטמפ'‪ .‬טמפרטורות הלהבות נעות בין ‪ 1000‬ל‪ 3500-‬מעלות צלזיוס כאשר טמפ' גבוהה מדי עלולה‬ ‫להתיך חלקים במכשיר‪ .‬מבנה הלהבה‪:‬‬ ‫‪ (1‬אזור בעירה ראשי ‪ -‬האזור בו החמצון מתחיל )יש עודף דלק(‪ .‬עתיר ריאקציות והטמפ' אינה‬ ‫גבוהה‪.‬‬ ‫‪18‬‬ ‫וסקופיה‪ .‬המרחק של האזור הוא כ‪2 -‬‬ ‫‪ (2‬אזור בעירה משני ‪ -‬האזור הזה הוא החם ביותר ולכן בו מתרחשת הספקטרוסקופי‬ ‫המתכות לא מתחמצנות עדיין‪.‬‬ ‫שרוב המ‬ ‫‪ cm‬מהפיה כך רוב‬ ‫‪ (3‬אזור בעירה חיצוני ‪ -‬סיום הבעירה בגלל עודף חמצן‪ ,‬אזור פחות חם‪.‬‬ ‫‪Laminar flow burner‬‬ ‫הספריי מיוצר ע"י לחץ אוויר‪ ,‬אשר משמש‬ ‫של טיפות קטנות )‪ ,(aerosol‬המגיע אל הלהבה‪ .‬ספריי‬ ‫ספריי ש‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬יצירת פריי‬ ‫הלהבה ה‪.Pre-mixed-‬‬ ‫לאחר מכן ליצירת הבה‬ ‫נשים לב שמדובר בלהבה קווית‪ ,‬וזאת‬ ‫טיפות גגדולות כך שרק הטיפות העדינות תגענה ללהבה‪ .‬שים‬ ‫תפקיד המעבה לנזל יפות‬ ‫האופטית‪.‬‬ ‫הדרך הא‬ ‫במטרה להגדיל את דרך‬ ‫‪ sprayer‬מטעמי בטיחות‪ ,‬במקרה שנוצר ‪ .backfire‬מסיבה זו קיים גם שסתום ביטחון והוא משחרר‬ ‫‪spr‬‬ ‫לא מוכנס דלק ל‪-‬‬ ‫קיים התקן לשחרור עודפי נוזל‪.‬‬ ‫בנוסף קי‬ ‫את עודפי האנרגיה‪ .‬נוסף‬ ‫‪ho‬‬ ‫‪hollow‬‬ ‫מנורת ‪cathode‬‬ ‫מתח של ‪ 1KV‬בין האנודה לקתודה‪ ,‬וכתוצאה מכך נוצרת פלסמה של יוני הארגון )או הניאון(‪.‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬יוצרים תח‬ ‫פלסמה המכילה גם את אלמנט האור‬ ‫שנוצרת פלס‬ ‫רת‬ ‫שאותם רוצים לבדוק‪ ,‬והפלסמה פוגעת בה כך‬ ‫באלמנטים ש‬ ‫נטים‬ ‫הקתודה מצופה‬ ‫המבוקש‪ ,‬היוצא דרך החלון ומשמש לספקטרוסקופיה‪ .‬למעשה‪ ,‬הפלסמה יוצרת אטומי מתכת מעוררים‪ ,‬שפולטים אור‬ ‫להיפלט אור גם של קומפלקסי פלסמה עם אטומי מתכת‪.‬‬ ‫בעת הרלקסציה‪ .‬עלול להיפל‬ ‫הקתודה חלולה‪ ,‬וזאת על מנת להאריך‬ ‫הקתודה מכילה בין ‪ 1‬ל‪ 8-‬אלמנטים נבדקים‪ ,‬כך שניתן לקבל ספקטרה שונים‪ .‬קתודה‬ ‫המתכת‪ .‬אם הם פוגעים בדפנות – אלה‬ ‫פגיעת הפלסמה היונית בקתודה‪ ,‬מתנדפים אטומי מתכת‬ ‫את חיי המנורה‪ ,‬שכן בעת פגי‬ ‫מרוחק‪.‬‬ ‫החלון מ‬ ‫נעשה בתוך הסליל‪ ,‬האפקט קטן‪ ,‬ומאותה הסיבה גם חלון‬ ‫הנידוף נעש‬ ‫וף‬ ‫משחירות‪ .‬כאשר‬ ‫למנוע מעבר אלקטרונים ישיר מהאנודה לקתודה‪.‬‬ ‫הזכוכית למ‬ ‫כית‬ ‫תפקידו של סיכוך‬ ‫‪:Electro‬‬ ‫‪tro Th‬‬ ‫‪Thermal vaporization‬‬ ‫זוהי שיטת אטומיזציה נוספת‪.‬‬ ‫מוזרקת‬ ‫כורית( של גרפיט המחוברת למקור מתח משני הצדדים מוזרק‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬לצינורית )כורי‬ ‫חשמלי מנודף הממס ב‪ 150-‬מעלות צלזיוס‪ .‬לאחר מכן‪ ,‬ע"י מס' פולסים‬ ‫הדוגמה‪ ,‬וע"י חימום שמלי‬ ‫המרכיב‬ ‫טמפרטורה גבוהה של ‪ 1200‬עד ‪ 1300‬מעלות צלזיוס‪ ,‬מנודף המרכי‬ ‫חשמליים היוצרים פרטורה‬ ‫טומיזציה‪.‬‬ ‫הנבדק ומתקבלת האטומיזצי‬ ‫השיטה רגישה במספר סדרי גודל מהלהבה‪ ,‬היות שהדוגמה שוהה בכורית זמן רב יותר‬ ‫מגיבה יויותר זמן עם האור‪ .‬מנגד‪ ,‬חלה תגובה עם הגרפיט‪ ,‬קבלת‬ ‫לקבלת‬ ‫מאשר בלהבה‪ ,‬ולכן גיבה‬ ‫משמשת רק כאשר נדרש דיוק גבוה‬ ‫מטריצה‪ ,‬ועל כן נקבל הפרעות בבליעה‪ .‬לפיכך השיטה משמש‬ ‫ואלמנטי מטר‬ ‫טי‬ ‫תרכובות שונות‬ ‫משתמשים בלהבה‪.‬‬ ‫אחר משת‬ ‫ביותר‪ ,‬ובכל מקרה ר‬ ‫‪19‬‬ ‫‪:Inductively‬‬ ‫‪ely co‬‬ ‫‪coupled plasma - AE‬‬ ‫‪.multi-elemen‬‬ ‫שיטה ל‪lemental analysis-‬‬ ‫משתמשים בפלסמה של ארגון‪ ,‬ליצירת קשת השראית‪,‬‬ ‫עקרון פעולה‪ :‬בשיטה זו משת‬ ‫גבוהות מאוד של ‪ 8000‬מעלות צלזיוס‪ ,‬ולכן בהתקן מוזרמים‬ ‫שיוצרת טמפרטורות בוהות‬ ‫מים דרך צינור נחושת לקירור המערכת‪ .‬הדוגמה עצמה נסחפת ע"י גז ארגון בר‬ ‫לעבר‬ ‫הספריי‪ ,‬כאשר רצוי שהטיפות יהיו‪:‬‬ ‫נבולייזר‪ ,‬היוצר את ספריי‬ ‫א‪ .‬טיפות קטנות‪ ,‬אשר אותן ניתן לנדף בקלות‪.‬‬ ‫ב‪ .‬טיפות בגודל אחיד‪ ,‬לקבלת פיקים אחידים ביחס לאותה כמות חומר ל‬ ‫בכל‬ ‫טיפה‪.‬‬ ‫ת‬ ‫דיודות‬ ‫העירור‪ ,‬והאור המתקבל עובר דרך מונוכרומטור לסריג‬ ‫הפלסמה יוצרת את עירור‬ ‫הספקטרום מנותח בו זמנית )הכוונה לספקטרום כל‬ ‫שכל הספק‬ ‫לצורך הגברה‪ ,‬כך ל‬ ‫האלמנטים בו זמנית(‪.‬‬ ‫בים‬ ‫מרכיבים‬ ‫רגישות השיטה אינה עולה על זו של ‪ ,AA‬ונשתמש בה רק לאנליזת מספר‬ ‫מתכתיים בו זמנית‪.‬‬ ‫של איזוטופים‪ .‬הפלסמה מתפשטת דרך חריר לואקום‪,‬‬ ‫לאנליזה ש‬ ‫ליזה‬ ‫‪ ICP-MS‬זו שיטה‬ ‫בהתפשטות על קולית‪ ,‬כאשר היא מכילה צורונים מיוננים‪ ,‬שאותם מושכים ל‪MS-‬‬ ‫עוברים אנליזת קואדרופול‪.‬‬ ‫אלקטרוסטטית‪ .‬ב‪ MS-‬הם עו‬ ‫ה‪ ICP-MS-‬הוא הכלי הרגיש ביותר )עד ‪10 −14 ppq‬‬ ‫מגלה את כל האלמנטים בו זמנית‪ ,‬ומכיל‬ ‫ה‬ ‫חלקיקים(‪ .‬כמו כן הוא‬ ‫איזוטופית‪.‬‬ ‫כאמור אינפורמציה זוטופית‬ ‫יחידות‬ ‫‪−6‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪10 −9‬‬ ‫‪10 −12‬‬ ‫‪10 −15‬‬ ‫=‬ ‫‪parts per million‬‬ ‫=‬ ‫‪ppm‬‬ ‫=‬ ‫‪parts per billion‬‬ ‫=‬ ‫‪ppb‬‬ ‫=‬ ‫‪parts per trillion‬‬ ‫=‬ ‫‪ppt‬‬ ‫=‬ ‫‪parts per quadrillio‬‬ ‫‪adrillion‬‬ ‫=‬ ‫‪ppq‬‬ ‫)עוד( דברים לזכור‬ ‫חנקן‪ ,‬לקוטלי חרקים יש זרחן ולכן לרוב נשתמש ב ‪.GC--NPD‬‬ ‫לרוב חנק‬ ‫בסמים ותרופות יש וב‬ ‫ולכן צריך ‪) FPD‬גם נייד אז אפשר בשטח(‪.‬‬ ‫גז חרדל יש גפרית ן‬ ‫חומרים לכן רצוי להשתמש ב ‪.MS-MS‬‬ ‫בשתן של נשים יש כל מיני חו‬ ‫לכספית‪.‬‬ ‫פית‬ ‫בדגים סיכוי סביר‬ ‫‪ – GC Capilaric TCD‬לגילוי גזי בישול\גזים פרמננטים אחרים‪.‬‬ ‫שתמשים ב‪.ECD‬‬ ‫דרביטיזציה עם יצור המכיל הרבה פלוארים‪ CH2BrC4F6‬ומשתמשי‬ ‫יטיזציה‬ ‫להורמונים עושים‬ ‫ארומה – תיול ‪!S-H‬‬ ‫מקבילי של מספר יסודות‪.‬‬ ‫זיהוי מק‬ ‫‪ – ICP-AE‬מאפשר הוי‬ ‫‪20‬‬