Un spectromètre de masse de gaz est un instrument d'analyse utilisé pour déterminer la concentration d'éléments dans des échantillons connus et comme outil de déduire la composition des échantillons inconnus. Il fonctionne par détection de la déviation d'ions chargés dérivés de l'atome ou de la molécule dans un champ magnétique. Dans l'analyse inorganique, chaque atome élémentaire produit un spectre caractéristique. Les atomes de moins massives sont déviés plus, tout comme les atomes avec une charge plus importante. Plusieurs améliorations à cette configuration de base rendent le spectromètre de masse de gaz utile dans l'analyse organique ainsi que la détermination élémentaire.
Les spectromètres de masse à base de gaz utilisés pour l'analyse élémentaire, d'un échantillon liquide est d'abord préparé par extraction ou l'isolement de l'élément d'intérêt dans l'échantillon d'origine. Le liquide est ensuite vaporisé et ionisé par bombardement avec un flux d'électrons qui fait tomber un ou plusieurs électrons de l'atome. L'ion chargé positivement maintenant passe à travers un champ magnétique à angle droit, ce qui exerce une force latérale sur l'ion. Le degré de déviation est directement proportionnel à la charge de rapport de masse des ions.
Alors que le principe du spectromètre de masse de gaz est facile à comprendre, l'instrument est une combinaison judicieuse de composants. L'échantillon vaporisé est introduit dans une chambre d'ionisation sous vide. Un vide est nécessaire, ou l'ion nouvellement créé serait bientôt entrer en collision avec une molécule d'air. Dans la chambre d'ionisation, une bobine métallique à chauffage électrique émet des électrons sur le côté, faisant tomber les électrons des atomes formant des ions, qui sont ensuite recueillies dans un piège à électrons. La chambre d'ionisation est utilisée à un 10.000 volt positif.
Les ions positifs sont accélérés hors de la chambre d'ionisation par une plaque de répulsion d'ions maintenue à une tension légèrement supérieure positive. Le flux de particules hautement énergétiques est concentré en un faisceau serré et ensuite passé à travers un champ magnétique induit par un électro-aimant. En fonction du rapport masse sur charge, les ions sont déviés dans une mesure plus ou moins grande. La charge sur l'électro-aimant peut être modifiée pour mettre en évidence le flux d'ions d'intérêt sur la plaque de détection.
Le détecteur compare le courant électrique produit par chaque flux d'ions afin de déterminer l'abondance relative.
Chaque élément possède un spectre caractéristique. Un spectre est un tableau de l'abondance relative de chaque rapport charge / masse. Chaque ligne de la liste est en relation avec la concentration relative des ions produits en faisant tomber l'électron en premier, suivi par le deuxième électron, la troisième, et ainsi de suite. En comparant un spectre de spectres de masse élémentaire dans les références, l'élément produisant le spectre peut être déterminée.
L'utilisation du spectromètre de masse de gaz dans l'analyse organique est un peu plus compliqué. Les composés organiques permettront de créer une grande variété de fragments ionisés dans la chambre d'ionisation. Les spectres de masse des composés organiques les plus simples sont beaucoup plus complexes et sont souvent l'objet d'une interprétation plus. Le spectromètre de masse de gaz peut être utilisé pour confirmer l'identité d'un composé organique si le spectre est très propre, mais les résultats souvent corrélation de d'autres techniques sont nécessaires.
En chromatographie en phase gazeuse d'un spectromètre de masse (GC / MS), un mélange de composés est d'abord séparé par chromatographie en phase gazeuse et ensuite amené à un spectromètre de masse de gaz. Dans la partie de chromatographie en phase gazeuse de cet instrument combiné, vaporisé molécules distinctes par leur capacité à diffuser à travers un gaz porteur. En faisant varier le type, la température et le débit du gaz porteur, les mélanges peuvent être séparés différents pour donner des échantillons séparés, propres à chaque composé. L'optimisation est nécessaire de déterminer le chromatographe en phase gazeuse correcte et ultérieures paramètres du spectromètre de masse. Une fois la source de l'échantillon est caractérisée, comme dans une usine de fabrication ou d'une source naturelle comme un puits de pétrole, ces instruments produisent des résultats fiables et économiques.