Spectrométrie de masse - Mass spectrometry

La spectrométrie de masse ( SM ) est une technique analytique utilisée pour mesurer le rapport masse/charge des ions . Les résultats sont présentés sous forme de spectre de masse , un tracé d'intensité en fonction du rapport masse/charge. La spectrométrie de masse est utilisée dans de nombreux domaines différents et est appliquée à des échantillons purs ainsi qu'à des mélanges complexes.

Un spectre de masse est un tracé du signal ionique en fonction du rapport masse/charge. Ces spectres sont utilisés pour déterminer la signature élémentaire ou isotopique d'un échantillon, les masses de particules et de molécules , et pour élucider l'identité chimique ou la structure des molécules et autres composés chimiques .

Dans une procédure MS typique, un échantillon, qui peut être solide, liquide ou gazeux, est ionisé, par exemple en le bombardant avec un faisceau d'électrons . Cela peut entraîner la rupture de certaines molécules de l'échantillon en fragments chargés positivement ou simplement devenir chargées positivement sans se fragmenter. Ces ions (fragments) sont ensuite séparés selon leur rapport masse sur charge, par exemple en les accélérant et en les soumettant à un champ électrique ou magnétique : les ions de même rapport masse sur charge subiront la même quantité de déflexion . Les ions sont détectés par un mécanisme capable de détecter des particules chargées, tel qu'un multiplicateur d'électrons . Les résultats sont affichés sous forme de spectres de l'intensité du signal des ions détectés en fonction du rapport masse/charge. Les atomes ou molécules dans l'échantillon peuvent être identifiés en corrélant des masses connues (par exemple une molécule entière) aux masses identifiées ou par un motif de fragmentation caractéristique.

Histoire du spectromètre de masse

Réplique du troisième spectromètre de masse de JJ Thomson

En 1886, Eugen Goldstein a observé des rayons dans des décharges de gaz à basse pression qui s'éloignaient de l' anode et traversaient des canaux dans une cathode perforée , à l'opposé de la direction des rayons cathodiques chargés négativement (qui voyagent de cathode à anode). Goldstein a appelé ces rayons d'anode chargés positivement « Kanalstrahlen » ; la traduction standard de ce terme en anglais est « canal rayons ». Wilhelm Wien a découvert que de puissants champs électriques ou magnétiques déviaient les rayons du canal et, en 1899, a construit un appareil avec des champs électriques et magnétiques perpendiculaires qui séparaient les rayons positifs en fonction de leur rapport charge/masse ( Q/m ). Wien a découvert que le rapport charge/masse dépendait de la nature du gaz dans le tube à décharge. Le scientifique anglais JJ Thomson a ensuite amélioré le travail de Wien en réduisant la pression pour créer le spectrographe de masse.

Des spectromètres de masse Calutron ont été utilisés dans le projet Manhattan pour l'enrichissement d'uranium.

Le mot spectrographe était devenu une partie du vocabulaire scientifique international en 1884. Les premiers appareils de spectrométrie qui mesuraient le rapport masse/charge des ions étaient appelés spectrographes de masse, qui consistaient en des instruments qui enregistraient un spectre de valeurs de masse sur une plaque photographique . Un spectroscope de masse est similaire à un spectrographe de masse sauf que le faisceau d'ions est dirigé sur un écran phosphorescent . Une configuration de spectroscope de masse a été utilisée dans les premiers instruments lorsqu'on souhaitait que les effets des ajustements soient rapidement observés. Une fois l'instrument correctement réglé, une plaque photographique a été insérée et exposée. Le terme spectroscope de masse a continué à être utilisé même si l'éclairage direct d'un écran phosphorescent a été remplacé par des mesures indirectes avec un oscilloscope . L'utilisation du terme spectroscopie de masse est désormais déconseillée en raison de la possibilité de confusion avec la spectroscopie lumineuse . La spectrométrie de masse est souvent abrégée en masse-spec ou simplement en MS .

Les techniques modernes de spectrométrie de masse ont été conçues par Arthur Jeffrey Dempster et FW Aston en 1918 et 1919 respectivement.

Les spectromètres de masse sectoriels appelés calutrons ont été développés par Ernest O. Lawrence et utilisés pour séparer les isotopes de l'uranium lors du projet Manhattan . Des spectromètres de masse Calutron ont été utilisés pour l'enrichissement d'uranium à l' usine Y-12 d' Oak Ridge, Tennessee , établie pendant la Seconde Guerre mondiale.

En 1989, la moitié du prix Nobel de physique a été décernée à Hans Dehmelt et Wolfgang Paul pour le développement de la technique du piège à ions dans les années 1950 et 1960.

En 2002, le prix Nobel de chimie a été décerné à John Bennett Fenn pour le développement de l'ionisation par électrospray (ESI) et Koichi Tanaka pour le développement de la désorption laser douce (SLD) et leur application à l'ionisation des macromolécules biologiques, en particulier des protéines.

Parties d'un spectromètre de masse

Schémas d'un spectromètre de masse simple avec analyseur de masse de type secteur. Celui-ci est destiné à la mesure des rapports isotopiques du dioxyde de carbone ( IRMS ) comme dans le test respiratoire à l'urée carbone-13 .

Un spectromètre de masse se compose de trois composants : une source d'ions, un analyseur de masse et un détecteur. L' ioniseur convertit une partie de l'échantillon en ions. Il existe une grande variété de techniques d'ionisation, en fonction de la phase (solide, liquide, gazeuse) de l'échantillon et de l'efficacité des différents mécanismes d'ionisation pour l'espèce inconnue. Un système d'extraction élimine les ions de l'échantillon, qui sont ensuite ciblés à travers l'analyseur de masse et dans le détecteur . Les différences de masses des fragments permettent à l'analyseur de masse de trier les ions selon leur rapport masse/charge. Le détecteur mesure la valeur d'une grandeur indicatrice et fournit ainsi des données pour calculer les abondances de chaque ion présent. Certains détecteurs donnent également des informations spatiales, par exemple une plaque multicanaux.

Exemple théorique

L'exemple suivant décrit le fonctionnement d'un spectromètre analyseur de masse, qui est de type secteur . (D'autres types d'analyseurs sont traités ci-dessous.) Considérez un échantillon de chlorure de sodium (sel de table). Dans la source d'ions, l'échantillon est vaporisé (transformé en gaz ) et ionisé (transformé en particules chargées électriquement) en ions sodium (Na + ) et chlorure (Cl ). Les atomes et les ions de sodium sont monoisotopiques , avec une masse d'environ 23 u. Les atomes de chlorure et les ions se présentent sous deux isotopes avec des masses d'environ 35 u (à une abondance naturelle d'environ 75 pour cent) et d'environ 37 u (à une abondance naturelle d'environ 25 pour cent). La partie analyseur du spectromètre contient des champs électriques et magnétiques , qui exercent des forces sur les ions traversant ces champs. La vitesse d'une particule chargée peut être augmentée ou diminuée lors de son passage à travers le champ électrique, et sa direction peut être modifiée par le champ magnétique. L'amplitude de la déviation de la trajectoire de l'ion en mouvement dépend de son rapport masse/charge. Les ions plus légers sont plus déviés par la force magnétique que les ions plus lourds (basé sur la deuxième loi du mouvement de Newton , F = ma ). Les flux d'ions triés passent de l'analyseur au détecteur, qui enregistre l'abondance relative de chaque type d'ions. Cette information est utilisée pour déterminer la composition en éléments chimiques de l'échantillon d'origine (c'est-à-dire que le sodium et le chlore sont présents dans l'échantillon) et la composition isotopique de ses constituants (le rapport de 35 Cl à 37 Cl).

Création d'ions

Source d' ionisation de surface à l' accélérateur linéaire du Laboratoire national d'Argonne

La source d'ions est la partie du spectromètre de masse qui ionise le matériau à analyser (l'analyte). Les ions sont ensuite transportés par des champs magnétiques ou électriques vers l'analyseur de masse.

Les techniques d'ionisation ont été essentielles pour déterminer quels types d'échantillons peuvent être analysés par spectrométrie de masse. L'ionisation électronique et l'ionisation chimique sont utilisées pour les gaz et les vapeurs . Dans les sources d'ionisation chimique, l'analyte est ionisé par des réactions chimiques ion-molécule lors de collisions dans la source. Deux techniques souvent utilisées avec des échantillons biologiques liquides et solides comprennent l'ionisation par électrospray (inventée par John Fenn ) et la désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI, initialement développée comme une technique similaire "Soft Laser Desorption (SLD)" par K. Tanaka pour laquelle un prix Nobel a été décerné et MALDI par M. Karas et F. Hillenkamp).

Ionisation dure et ionisation douce

Spectromètre de masse quadripolaire et source d'ions électrospray utilisés pour les premiers travaux de Fenn

En spectrométrie de masse, l'ionisation fait référence à la production d'ions en phase gazeuse adaptés à la résolution dans l'analyseur de masse ou le filtre de masse. L'ionisation se produit dans la source d'ions . Il existe plusieurs sources d'ions disponibles ; chacun présente des avantages et des inconvénients pour des applications particulières. Par exemple, l'ionisation électronique (EI) donne un degré élevé de fragmentation, produisant des spectres de masse très détaillés qui, lorsqu'ils sont habilement analysés, peuvent fournir des informations importantes pour l'élucidation/la caractérisation structurelle et faciliter l'identification de composés inconnus par rapport aux bibliothèques de spectres de masse obtenues dans des conditions de fonctionnement identiques. . Cependant, EI n'est pas adapté pour le couplage à HPLC , c'est -à- dire LC-MS , car à pression atmosphérique, les filaments utilisés pour générer des électrons brûlent rapidement. Ainsi EI est couplé principalement avec GC , c'est -à- dire GC-MS , où l'ensemble du système est sous vide poussé.

Les techniques d'ionisation dure sont des processus qui confèrent de grandes quantités d'énergie résiduelle à la molécule sujette en invoquant de grands degrés de fragmentation (c'est-à-dire que la rupture systématique des liaisons agit pour éliminer l'excès d'énergie, rétablissant la stabilité de l'ion résultant). Les ions résultants ont tendance à avoir un m/z inférieur à la masse moléculaire (sauf dans le cas du transfert de protons et sans inclure les pics isotopiques). L'exemple le plus courant d'ionisation dure est l'ionisation électronique (EI).

L'ionisation douce fait référence aux processus qui confèrent peu d'énergie résiduelle à la molécule en question et, en tant que tels, entraînent peu de fragmentation. Les exemples incluent le bombardement atomique rapide (FAB), l'ionisation chimique (CI), l'ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI), la photoionisation à pression atmosphérique (APPI), l'ionisation électrospray (ESI), l'ionisation électrospray de désorption (DESI) et le laser assisté par matrice désorption/ionisation (MALDI).

Plasma à couplage inductif

Source d'ions plasma à couplage inductif

Les sources de plasma à couplage inductif (ICP) sont principalement utilisées pour l'analyse cationique d'un large éventail de types d'échantillons. Dans cette source, un plasma globalement neutre sur le plan électrique, mais dont une fraction substantielle de ses atomes a été ionisée à haute température, est utilisé pour atomiser les molécules d'échantillon introduites et pour retirer davantage les électrons externes de ces atomes. Le plasma est généralement généré à partir d'argon gazeux, car la première énergie d'ionisation des atomes d'argon est supérieure au premier de tous les autres éléments à l'exception de He, F et Ne, mais inférieure à la deuxième énergie d'ionisation de tous, à l'exception des métaux les plus électropositifs. Le chauffage est réalisé par un courant radiofréquence passé à travers une bobine entourant le plasma.

Spectrométrie de masse à photoionisation

La photoionisation peut être utilisée dans des expériences qui cherchent à utiliser la spectrométrie de masse comme moyen de résoudre les mécanismes de cinétique chimique et la ramification des produits isomères. Dans de tels cas, un photon de haute énergie, qu'il s'agisse de rayons X ou d'UV, est utilisé pour dissocier des molécules gazeuses stables dans un gaz porteur de He ou d'Ar. Dans les cas où une source de lumière synchrotron est utilisée, une énergie photonique accordable peut être utilisée pour acquérir une courbe d'efficacité de photoionisation qui peut être utilisée conjointement avec le rapport de charge m/z aux espèces moléculaires et ioniques d'empreinte digitale. Plus récemment, la photoionisation à pression atmosphérique (APPI) a été développée pour ioniser les molécules principalement en tant qu'effluents des systèmes LC-MS.

Ionisation ambiante

Certaines applications pour l'ionisation ambiante comprennent des applications environnementales ainsi que des applications cliniques. Dans ces techniques, des ions se forment dans une source d'ions à l'extérieur du spectromètre de masse. L'échantillonnage devient facile car les échantillons n'ont pas besoin de séparation ni de préparation préalable. Quelques exemples de techniques d'ionisation ambiante sont DESI , SESI , LAESI , la désorption par ionisation chimique à pression atmosphérique (DAPCI) et la désorption par photoionisation à pression atmosphérique DAPPI, entre autres.

Autres techniques d'ionisation

D'autres incluent la décharge luminescente , la désorption de champ (FD), le bombardement d'atomes rapides (FAB), la pulvérisation thermique , la désorption/ionisation sur silicium (DIOS), l'analyse directe en temps réel (DART), l'ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI), la spectrométrie de masse d'ions secondaires (SIMS), ionisation par étincelle et ionisation thermique (TIMS).

Sélection de masse

Les analyseurs de masse séparent les ions en fonction de leur rapport masse/charge . Les deux lois suivantes régissent la dynamique des particules chargées dans les champs électriques et magnétiques dans le vide :

( loi de la force de Lorentz ) ;
( deuxième loi du mouvement de Newton dans le cas non relativiste, c'est-à-dire valable uniquement à la vitesse des ions bien inférieure à la vitesse de la lumière).

Ici, F est la force appliquée à l'ion, m est la masse de l'ion, a est l'accélération, Q est la charge de l'ion, E est le champ électrique et v × B est le produit vectoriel de la vitesse de l'ion et de la champ magnétique

En égalant les expressions ci-dessus pour la force appliquée à l'ion, on obtient :

Cette équation différentielle est l'équation classique du mouvement des particules chargées . Avec les conditions initiales de la particule, il détermine complètement le mouvement de la particule dans l'espace et le temps en termes de m/Q . Ainsi, les spectromètres de masse pourraient être considérés comme des "spectromètres de masse à charge". Lors de la présentation des données, il est courant d'utiliser le (officiellement) sans dimension m/z , où z est le nombre de charges élémentaires ( e ) sur l'ion (z=Q/e). Cette quantité, bien qu'elle soit appelée de manière informelle le rapport masse-charge, représente plus précisément le rapport du nombre de masse et du nombre de charges, z .

Il existe de nombreux types d'analyseurs de masse, utilisant des champs statiques ou dynamiques, et des champs magnétiques ou électriques, mais tous fonctionnent selon l'équation différentielle ci-dessus. Chaque type d'analyseur a ses forces et ses faiblesses. De nombreux spectromètres de masse utilisent deux ou plusieurs analyseurs de masse pour la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) . En plus des analyseurs de masse les plus courants répertoriés ci-dessous, il en existe d'autres conçus pour des situations spéciales.

Il existe plusieurs caractéristiques importantes de l'analyseur. Le pouvoir de résolution de masse est la mesure de la capacité à distinguer deux pics de m/z légèrement différents . La précision de la masse est le rapport de l' erreur de mesure m/z au vrai m/z. La précision de la masse est généralement mesurée en ppm ou en millimasse . La gamme de masse est la gamme de m/z pouvant être analysée par un analyseur donné. La plage dynamique linéaire est la plage sur laquelle le signal ionique est linéaire avec la concentration en analyte. La vitesse fait référence à la période de temps de l'expérience et est finalement utilisée pour déterminer le nombre de spectres par unité de temps qui peuvent être générés.

Instruments sectoriels

Spectromètre de masse sectoriel ThermoQuest AvantGarde

Un analyseur de masse à champ sectoriel utilise un champ électrique et/ou magnétique statique pour affecter le chemin et/ou la vitesse des particules chargées d'une manière ou d'une autre. Comme indiqué ci-dessus, les instruments sectoriels courbent les trajectoires des ions lorsqu'ils traversent l'analyseur de masse, en fonction de leurs rapports masse/charge, déviant davantage les ions les plus chargés et les plus rapides et les plus légers. L'analyseur peut être utilisé pour sélectionner une plage étroite de m/z ou pour parcourir une plage de m/z pour cataloguer les ions présents.

Temps de vol

L' analyseur de temps de vol (TOF) utilise un champ électrique pour accélérer les ions à travers le même potentiel , puis mesure le temps qu'ils mettent pour atteindre le détecteur. Si les particules ont toutes la même charge , leurs énergies cinétiques seront identiques, et leurs vitesses ne dépendront que de leurs masses . Les ions de masse inférieure atteindront le détecteur en premier. Cependant, en réalité, même des particules de même m/z peuvent arriver à des instants différents au détecteur, car elles ont des vitesses initiales différentes. La vitesse initiale ne dépend souvent pas de la masse de l'ion TOF-MS, et se transformera en une différence dans la vitesse finale. Pour cette raison, les ions avec le même rapport m/z atteindront le détecteur à divers moments, ce qui élargit les pics indiqués sur le graphique count vs m/z, mais ne modifiera généralement pas l'emplacement central des pics, car le la vitesse moyenne de départ des ions par rapport aux autres ions analysés est généralement centrée à zéro. Pour résoudre ce problème, une focalisation/ extraction retardée a été couplée avec TOF-MS.

Filtre de masse quadripolaire

Les analyseurs de masse quadripolaires utilisent des champs électriques oscillants pour stabiliser ou déstabiliser sélectivement les trajets des ions traversant un champ quadripolaire radiofréquence (RF) créé entre quatre tiges parallèles. Seuls les ions dans une certaine plage de rapport masse/charge sont passés à travers le système à tout moment, mais les modifications des potentiels sur les tiges permettent à une large plage de valeurs m/z d'être balayées rapidement, soit en continu, soit dans une succession de houblon discret. Un analyseur de masse quadripolaire agit comme un filtre sélectif de masse et est étroitement lié au piège à ions quadripolaire , en particulier le piège à ions quadripolaire linéaire, sauf qu'il est conçu pour laisser passer les ions non piégés plutôt que de collecter ceux piégés, et est pour cette raison appelé comme un quadripôle de transmission. Un analyseur de masse quadripolaire amélioré magnétiquement comprend l'ajout d'un champ magnétique, appliqué axialement ou transversalement. Ce nouveau type d'instrument conduit à une amélioration supplémentaire des performances en termes de résolution et/ou de sensibilité en fonction de l'amplitude et de l'orientation du champ magnétique appliqué. Une variante courante du quadripôle de transmission est le spectromètre de masse à triple quadripôle. Le « triple quad » comporte trois étages quadripolaires consécutifs, le premier agissant comme un filtre de masse pour transmettre un ion entrant particulier au deuxième quadripôle, une chambre de collision, dans laquelle cet ion peut être brisé en fragments. Le troisième quadripôle agit également comme un filtre de masse, pour transmettre un ion fragment particulier au détecteur. Si un quadripôle est conçu pour parcourir rapidement et de manière répétitive une gamme de paramètres de filtre de masse, des spectres complets peuvent être signalés. De même, un triple quad peut être réalisé pour effectuer divers types de balayage caractéristiques de la spectrométrie de masse en tandem .

Pièges à ions

Piège à ions quadripolaire tridimensionnel

Le piège à ions quadripolaire fonctionne sur les mêmes principes physiques que l'analyseur de masse quadripolaire, mais les ions sont piégés et éjectés séquentiellement. Les ions sont piégés dans un champ RF principalement quadripolaire, dans un espace défini par une électrode annulaire (généralement connectée au potentiel RF principal) entre deux électrodes d'extrémité (généralement connectées à des potentiels CC ou CA auxiliaire). L'échantillon est ionisé soit à l'intérieur (par exemple avec un faisceau d'électrons ou laser), soit à l'extérieur, auquel cas les ions sont souvent introduits à travers une ouverture dans une électrode d'extrémité.

Il existe de nombreuses méthodes de séparation et d'isolement masse/charge, mais la plus couramment utilisée est le mode d'instabilité de masse dans lequel le potentiel RF est augmenté de sorte que l'orbite des ions de masse a > b soit stable tandis que les ions de masse b deviennent instables et sont éjecté sur l' axe z sur un détecteur. Il existe également des méthodes d'analyse non destructives.

Les ions peuvent également être éjectés par le procédé d'excitation par résonance, moyennant quoi une tension d'excitation oscillatoire supplémentaire est appliquée aux électrodes d'extrémité, et l'amplitude de la tension de piégeage et/ou la fréquence de la tension d'excitation sont modifiées pour amener les ions dans une condition de résonance dans l'ordre de leur masse/ rapport de charges.

Piège à ions cylindrique

Le spectromètre de masse à piège à ions cylindrique (CIT) est un dérivé du piège à ions quadripolaire où les électrodes sont formées d'anneaux plats plutôt que d'électrodes de forme hyperbolique. L'architecture se prête bien à la miniaturisation car à mesure que la taille d'un piège est réduite, la forme du champ électrique près du centre du piège, la région où les ions sont piégés, forme une forme similaire à celle d'un piège hyperbolique.

Piège à ions quadripolaire linéaire

Un piège à ions quadripolaire linéaire est similaire à un piège à ions quadripolaire, mais il piège les ions dans un champ quadripolaire bidimensionnel, au lieu d'un champ quadripolaire tridimensionnel comme dans un piège à ions quadripolaire 3D. Le LTQ ("linear trap quadrupole") de Thermo Fisher est un exemple de piège à ions linéaire.

Un piège à ions toroïdal peut être visualisé comme un quadripôle linéaire incurvé et connecté aux extrémités ou comme une coupe transversale d'un piège à ions 3D tourné sur le bord pour former le piège toroïdal en forme de beignet. Le piège peut stocker de grands volumes d'ions en les distribuant dans toute la structure du piège en forme d'anneau. Ce piège de forme toroïdale est une configuration qui permet la miniaturisation accrue d'un analyseur de masse à piège à ions. De plus, tous les ions sont stockés dans le même champ de piégeage et éjectés ensemble, ce qui simplifie la détection qui peut être compliquée avec les configurations de réseau en raison des variations dans l'alignement du détecteur et l'usinage des réseaux.

Comme pour le piège toroïdal, les pièges linéaires et les pièges à ions quadripolaires 3D sont les analyseurs de masse les plus souvent miniaturisés en raison de leur sensibilité élevée, de leur tolérance à la pression mTorr et de leurs capacités pour la spectrométrie de masse en tandem avec un seul analyseur (par exemple, les balayages d'ions produits).

Orbitrap

Analyseur de masse Orbitrap

Les instruments Orbitrap sont similaires aux spectromètres de masse à résonance cyclotron ionique à transformée de Fourier (voir texte ci-dessous). Les ions sont piégés électrostatiquement dans une orbite autour d'une électrode centrale en forme de fuseau. L'électrode confine les ions de sorte qu'ils tournent tous les deux autour de l'électrode centrale et oscillent d'avant en arrière le long de l'axe long de l'électrode centrale. Cette oscillation génère un courant d'image dans les plaques du détecteur qui est enregistré par l'instrument. Les fréquences de ces courants d'image dépendent des rapports masse/charge des ions. Les spectres de masse sont obtenus par transformation de Fourier des courants images enregistrés.

Les Orbitraps ont une précision de masse élevée, une sensibilité élevée et une bonne plage dynamique.

Résonance cyclotron ionique à transformée de Fourier

Spectromètre de masse à résonance cyclotron ionique à transformée de Fourier

La spectrométrie de masse à transformée de Fourier (FTMS), ou plus précisément la résonance cyclotron ionique à transformée de Fourier MS, mesure la masse en détectant le courant image produit par le cyclotroning ionique en présence d'un champ magnétique. Au lieu de mesurer la déviation des ions avec un détecteur tel qu'un multiplicateur d'électrons , les ions sont injectés dans un piège de Penning (un piège à ions électrique/magnétique statique ) où ils font effectivement partie d'un circuit. Des détecteurs à des positions fixes dans l'espace mesurent le signal électrique des ions qui passent près d'eux au fil du temps, produisant un signal périodique. Étant donné que la fréquence du cycle d'un ion est déterminée par son rapport masse/charge, cela peut être déconvolué en effectuant une transformée de Fourier sur le signal. Le FTMS présente l'avantage d'une grande sensibilité (puisque chaque ion est "compté" plus d'une fois) et d'une résolution et donc d'une précision bien plus élevées .

La résonance cyclotron ionique (ICR) est une technique d'analyse de masse plus ancienne similaire à la FTMS, sauf que les ions sont détectés avec un détecteur traditionnel. Les ions piégés dans un piège de Penning sont excités par un champ électrique RF jusqu'à ce qu'ils heurtent la paroi du piège, où se trouve le détecteur. Les ions de masse différente sont résolus en fonction du temps d'impact.

Détecteurs

Un détecteur multiplicateur de particules à dynode continue

Le dernier élément du spectromètre de masse est le détecteur. Le détecteur enregistre soit la charge induite, soit le courant produit lorsqu'un ion passe ou frappe une surface. Dans un instrument à balayage, le signal produit dans le détecteur au cours du balayage par rapport à l'endroit où se trouve l'instrument dans le balayage (à quel m/Q ) produira un spectre de masse , un enregistrement d'ions en fonction de m/Q .

En règle générale, un certain type de multiplicateur d'électrons est utilisé, bien que d'autres détecteurs, notamment des coupes de Faraday et des détecteurs d'ions à photons, soient également utilisés. Étant donné que le nombre d'ions quittant l'analyseur de masse à un instant donné est généralement assez faible, une amplification considérable est souvent nécessaire pour obtenir un signal. Les détecteurs à plaques à microcanaux sont couramment utilisés dans les instruments commerciaux modernes. Dans FTMS et Orbitraps , le détecteur se compose d'une paire de surfaces métalliques dans la région de l'analyseur de masse/piège à ions à laquelle les ions ne passent que lorsqu'ils oscillent. Aucun courant continu n'est produit, seul un faible courant d'image alternatif est produit dans un circuit entre les électrodes. D'autres détecteurs inductifs ont également été utilisés.

Spectrométrie de masse en tandem

Spectrométrie de masse en tandem pour molécules biologiques utilisant ESI ou MALDI

Un spectromètre de masse en tandem est capable d'effectuer plusieurs cycles de spectrométrie de masse, généralement séparés par une forme de fragmentation moléculaire. Par exemple, un analyseur de masse peut isoler un peptide parmi plusieurs entrants dans un spectromètre de masse. Un deuxième analyseur de masse stabilise ensuite les ions peptidiques lorsqu'ils entrent en collision avec un gaz, provoquant leur fragmentation par dissociation induite par collision (CID). Un troisième analyseur de masse trie ensuite les fragments produits à partir des peptides. La MS en tandem peut également être effectuée dans un seul analyseur de masse au cours du temps, comme dans un piège à ions quadripolaire . Il existe diverses méthodes pour fragmenter des molécules pour la SP en tandem, notamment la dissociation induite par collision (CID), la dissociation par capture d'électrons (ECD), la dissociation par transfert d'électrons (ETD), la dissociation multiphotonique infrarouge (IRMPD), la dissociation radiative infrarouge du corps noir (BIRD), l' électron -dissociation par détachement (EDD) et dissociation induite par la surface (SID). Une application importante de la spectrométrie de masse en tandem est l'identification des protéines .

La spectrométrie de masse en tandem permet une variété de séquences expérimentales. De nombreux spectromètres de masse commerciaux sont conçus pour accélérer l'exécution de séquences de routine telles que la surveillance de réaction sélectionnée (SRM) et le balayage d'ions précurseurs. Dans SRM, le premier analyseur ne laisse passer qu'une seule masse et le second analyseur surveille plusieurs ions fragments définis par l'utilisateur. Le SRM est le plus souvent utilisé avec des instruments de balayage où le deuxième événement d'analyse de masse est limité par le cycle de service . Ces expériences permettent d'augmenter la spécificité de détection de molécules connues, notamment dans les études pharmacocinétiques. Le balayage d'ions précurseurs fait référence à la surveillance d'une perte spécifique de l'ion précurseur. Les premier et deuxième analyseurs de masse balayent le spectre tel qu'il est partitionné par une valeur m/z définie par l'utilisateur . Cette expérience est utilisée pour détecter des motifs spécifiques au sein de molécules inconnues.

Un autre type de spectrométrie de masse en tandem utilisé pour la datation au radiocarbone est la spectrométrie de masse par accélérateur (AMS), qui utilise des tensions très élevées, généralement de l'ordre du mégavolt, pour accélérer les ions négatifs en un type de spectromètre de masse en tandem.

La base de données METLIN sur les métabolites et les entités chimiques est le plus grand référentiel de données expérimentales de spectrométrie de masse en tandem acquises à partir de normes. Les données de spectrométrie de masse en tandem sur plus de 850 000 étalons moléculaires (au 24 août 2020) sont fournies pour faciliter l'identification d'entités chimiques à partir d'expériences de spectrométrie de masse en tandem. En plus de l'identification de molécules connues, il est également utile pour identifier des inconnues à l'aide de sa recherche/analyse de similarité. Toutes les données de spectrométrie de masse en tandem proviennent de l'analyse expérimentale d'étalons à plusieurs énergies de collision et en modes d'ionisation positifs et négatifs.

Configurations et techniques courantes des spectromètres de masse

Lorsqu'une combinaison spécifique de source, d'analyseur et de détecteur devient conventionnelle dans la pratique, un acronyme composé peut apparaître pour le désigner succinctement. Un exemple est MALDI-TOF , qui fait référence à une combinaison d'une source de désorption/ionisation laser assistée par matrice avec un analyseur de masse à temps de vol . D'autres exemples incluent la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) , la spectrométrie de masse par accélérateur (AMS) , la spectrométrie de masse à ionisation thermique (TIMS) et la spectrométrie de masse à source d'étincelles (SSMS) .

Certaines applications de la spectrométrie de masse ont développé des surnoms qui, bien qu'à proprement parler, semblent se référer à une large application, en pratique en sont plutôt venus à désigner un nombre spécifique ou limité de configurations d'instruments. Un exemple en est la spectrométrie de masse à rapport isotopique (IRMS), qui se réfère en pratique à l'utilisation d'un nombre limité d'analyseurs de masse sectoriels ; ce nom est utilisé pour désigner à la fois l'application et l'instrument utilisé pour l'application.

Techniques de séparation combinées à la spectrométrie de masse

Une amélioration importante des capacités de résolution de masse et de détermination de masse de la spectrométrie de masse consiste à l'utiliser en tandem avec la chromatographie et d'autres techniques de séparation.

Chromatographie des gaz

Un chromatographe en phase gazeuse (à droite) couplé directement à un spectromètre de masse (à gauche)

Une combinaison courante est la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC/MS ou GC-MS). Dans cette technique, un chromatographe en phase gazeuse est utilisé pour séparer différents composés. Ce flux de composés séparés est alimenté en ligne dans la source d' ions , un filament métallique auquel une tension est appliquée. Ce filament émet des électrons qui ionisent les composés. Les ions peuvent ensuite se fragmenter davantage, produisant des modèles prévisibles. Les ions et fragments intacts passent dans l'analyseur du spectromètre de masse et sont finalement détectés. Cependant, les températures élevées (300°C) utilisées dans le port d'injection GC-MS (et le four) peuvent entraîner une dégradation thermique des molécules injectées, entraînant ainsi la mesure des produits de dégradation au lieu de la ou des molécules d'intérêt réelles.

Chromatographie liquide

Semblable à la chromatographie en phase gazeuse MS (GC-MS), la chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC/MS ou LC-MS) sépare les composés par chromatographie avant qu'ils ne soient introduits dans la source d'ions et le spectromètre de masse. Elle diffère de la GC-MS en ce que la phase mobile est liquide, généralement un mélange d' eau et de solvants organiques , au lieu de gaz. Le plus souvent, une source d' ionisation électrospray est utilisée en LC-MS. D'autres sources d'ions LC-MS populaires et disponibles dans le commerce sont l'ionisation chimique à pression atmosphérique et la photoionisation à pression atmosphérique . Il existe également des techniques d'ionisation nouvellement développées comme la pulvérisation laser .

Électrophorèse capillaire-spectrométrie de masse

L'électrophorèse capillaire-spectrométrie de masse (CE-MS) est une technique qui combine le processus de séparation liquide de l'électrophorèse capillaire avec la spectrométrie de masse. La CE-MS est généralement couplée à l'ionisation par électrospray.

Mobilité ionique

La spectrométrie de mobilité ionique-spectrométrie de masse (IMS/MS ou IMMS) est une technique où les ions sont d'abord séparés par un temps de dérive à travers un gaz neutre sous un gradient de potentiel électrique appliqué avant d'être introduits dans un spectromètre de masse. Le temps de dérive est une mesure du rayon par rapport à la charge de l'ion. Le cycle d'utilisation de l'IMS (le temps pendant lequel l'expérience a lieu) est plus long que la plupart des techniques de spectrométrie de masse, de sorte que le spectromètre de masse peut échantillonner tout au long de la séparation de l'IMS. Cela produit des données sur la séparation IMS et le rapport masse/charge des ions d'une manière similaire à la LC-MS .

Le cycle d'utilisation de l'IMS est court par rapport aux séparations par chromatographie liquide ou par chromatographie en phase gazeuse et peut donc être couplé à de telles techniques, produisant des modalités triples telles que LC/IMS/MS.

Données et analyse

Spectre de masse d'un peptide montrant la distribution isotopique

Représentations de données

La spectrométrie de masse produit différents types de données. La représentation de données la plus courante est le spectre de masse .

Certains types de données de spectrométrie de masse sont mieux représentés sous forme de chromatogramme de masse . Les types de chromatogrammes incluent la surveillance des ions sélectionnés (SIM), le courant ionique total (TIC) et la surveillance de la réaction sélectionnée (SRM), entre autres.

D'autres types de données de spectrométrie de masse sont bien représentés sous forme de carte de contour en trois dimensions . Sous cette forme, la masse à charge, m/z est sur l' axe des x , l'intensité sur l' axe des y , et un paramètre expérimental supplémentaire, tel que le temps, est enregistré sur l' axe des z .

L'analyse des données

L'analyse des données de spectrométrie de masse est spécifique au type d'expérience produisant les données. Les subdivisions générales des données sont fondamentales pour comprendre n'importe quelle donnée.

Beaucoup de spectromètres de masse fonctionnent soit en mode ion négatif ou le mode d'ions positifs . Il est très important de savoir si les ions observés sont chargés négativement ou positivement. Ceci est souvent important pour déterminer la masse neutre, mais cela indique également quelque chose sur la nature des molécules.

Différents types de sources d'ions donnent lieu à différents réseaux de fragments produits à partir des molécules d'origine. Une source d'ionisation d'électrons produit de nombreux fragments et principalement des radicaux (1-) à charge unique (nombre impair d'électrons), tandis qu'une source d'électrospray produit généralement des ions quasimoléculaires non radicaux qui sont fréquemment chargés de manière multiple. La spectrométrie de masse en tandem produit intentionnellement des fragments d'ions après la source et peut changer radicalement le type de données obtenues par une expérience.

La connaissance de l'origine d'un échantillon peut donner un aperçu des molécules constituantes de l'échantillon et de leurs fragmentations. Un échantillon provenant d'un processus de synthèse/fabrication contiendra probablement des impuretés chimiquement liées au composant cible. Un échantillon biologique grossièrement préparé contiendra probablement une certaine quantité de sel, qui peut former des adduits avec les molécules d'analyte dans certaines analyses.

Les résultats peuvent également dépendre fortement de la préparation de l'échantillon et de la manière dont il a été analysé/introduit. Un exemple important est la question de savoir quelle matrice est utilisée pour le spotting MALDI, car une grande partie de l'énergie de l'événement de désorption/ionisation est contrôlée par la matrice plutôt que par la puissance laser. Parfois, les échantillons sont enrichis de sodium ou d'une autre espèce porteuse d'ions pour produire des adduits plutôt qu'une espèce protonée.

La spectrométrie de masse peut mesurer la masse molaire, la structure moléculaire et la pureté de l'échantillon. Chacune de ces questions nécessite une procédure expérimentale différente ; par conséquent, une définition adéquate de l'objectif expérimental est une condition préalable à la collecte des données appropriées et à leur interprétation réussie.

Interprétation des spectres de masse

Spectre de masse d'ionisation électronique du toluène

Étant donné que la structure précise ou la séquence peptidique d'une molécule est déchiffrée à travers l'ensemble des masses de fragments, l'interprétation des spectres de masse nécessite l'utilisation combinée de diverses techniques. Habituellement, la première stratégie pour identifier un composé inconnu consiste à comparer son spectre de masse expérimental à une bibliothèque de spectres de masse. Si aucune correspondance ne résulte de la recherche, une interprétation manuelle ou une interprétation assistée par logiciel des spectres de masse doit être effectuée. La simulation informatique des processus d' ionisation et de fragmentation se produisant dans un spectromètre de masse est le principal outil pour attribuer une structure ou une séquence peptidique à une molécule. Une information structurelle a priori est fragmentée in silico et le motif résultant est comparé au spectre observé. Une telle simulation est souvent prise en charge par une bibliothèque de fragmentation qui contient des modèles publiés de réactions de décomposition connues. Des logiciels tirant parti de cette idée ont été développés à la fois pour les petites molécules et les protéines .

L'analyse des spectres de masse peut également être des spectres avec une masse précise . Une valeur du rapport masse/charge ( m/z ) avec une précision entière peut représenter un nombre immense de structures ioniques théoriquement possibles ; cependant, des chiffres de masse plus précis réduisent considérablement le nombre de formules moléculaires candidates . Un algorithme informatique appelé générateur de formules calcule toutes les formules moléculaires qui correspondent théoriquement à une masse donnée avec une tolérance spécifiée.

Une technique récente pour l'élucidation de la structure en spectrométrie de masse, appelée empreinte digitale des ions précurseurs , identifie des éléments individuels d'informations structurelles en effectuant une recherche des spectres en tandem de la molécule à l'étude par rapport à une bibliothèque de spectres d'ions produits d'ions précurseurs structurellement caractérisés.

Applications

Analyse de particules NOAA par spectrométrie de masse laser spectromètre de masse d'aérosols à bord d'un avion de recherche à haute altitude de la NASA WB-57

La spectrométrie de masse a des utilisations à la fois qualitatives et quantitatives . Il s'agit notamment d'identifier des composés inconnus, de déterminer la composition isotopique des éléments d'une molécule et de déterminer la structure d'un composé en observant sa fragmentation. D'autres utilisations incluent la quantification de la quantité d'un composé dans un échantillon ou l'étude des principes fondamentaux de la chimie des ions en phase gazeuse (la chimie des ions et des neutres sous vide). La SM est maintenant couramment utilisée dans les laboratoires d'analyse qui étudient les propriétés physiques, chimiques ou biologiques d'une grande variété de composés.

En tant que technique analytique, il possède des avantages distincts tels que : une sensibilité accrue par rapport à la plupart des autres techniques analytiques car l'analyseur, en tant que filtre à charge massique, réduit les interférences de fond, une excellente spécificité des modèles de fragmentation caractéristiques pour identifier les inconnues ou confirmer la présence de composés suspectés, Informations sur le poids moléculaire, Informations sur l'abondance isotopique des éléments, Données chimiques résolues temporellement.

Quelques-uns des inconvénients de la méthode sont qu'elle ne parvient souvent pas à faire la distinction entre les isomères optiques et géométriques et les positions des substituants en positions o, m et p dans un cycle aromatique. En outre, sa portée est limitée dans l'identification des hydrocarbures qui produisent des ions fragmentés similaires.

Rapport isotopique MS : datation et traçage isotopique

Spectromètre de masse pour déterminer le rapport isotopique 16 O/ 18 O et 12 C/ 13 C sur carbonate biogène

La spectrométrie de masse est également utilisée pour déterminer la composition isotopique des éléments dans un échantillon. Les différences de masse entre les isotopes d'un élément sont très faibles et les isotopes les moins abondants d'un élément sont généralement très rares, un instrument très sensible est donc nécessaire. Ces instruments, parfois appelés spectromètres de masse à rapport isotopique (IR-MS), utilisent généralement un seul aimant pour courber un faisceau de particules ionisées vers une série de coupes de Faraday qui convertissent les impacts de particules en courant électrique . Une analyse rapide en ligne de la teneur en deutérium de l'eau peut être effectuée à l'aide de la spectrométrie de masse à rémanence en écoulement , FA-MS. Le spectromètre de masse le plus sensible et le plus précis à cet effet est probablement le spectromètre de masse à accélérateur (AMS). En effet, il offre une sensibilité ultime, capable de mesurer des atomes individuels et de mesurer des nucléides avec une plage dynamique d'environ 10 15 par rapport au principal isotope stable. Les rapports isotopiques sont des marqueurs importants d'une variété de processus. Certains rapports isotopiques sont utilisés pour déterminer l'âge des matériaux par exemple comme dans la datation au carbone . Le marquage avec des isotopes stables est également utilisé pour la quantification des protéines. (voir la caractérisation des protéines ci-dessous)

Spectrométrie de masse à introduction de membrane : mesure des gaz en solution

La spectrométrie de masse à introduction de membrane combine le rapport isotopique MS avec une chambre/cellule de réaction séparée par une membrane perméable aux gaz. Cette méthode permet d'étudier les gaz au fur et à mesure qu'ils évoluent en solution. Cette méthode a été largement utilisée pour l'étude de la production d'oxygène par le photosystème II .

Analyse des gaz traces

Plusieurs techniques utilisent des ions créés dans une source d'ions dédiée injectés dans un tube de circulation ou un tube à dérive : le tube de circulation d'ions sélectionnés (SIFT-MS) et la réaction de transfert de protons (PTR-MS) sont des variantes de l'ionisation chimique dédiées à l'analyse des gaz traces. d'air, de souffle ou d'espace libre de liquide en utilisant un temps de réaction bien défini permettant des calculs de concentrations d'analytes à partir de la cinétique de réaction connue sans avoir besoin d'étalon interne ou d'étalonnage.

Une autre technique avec des applications dans le domaine de l'analyse des gaz traces est l'ionisation secondaire par électronébulisation (SESI-MS), qui est une variante de l'ionisation par électronébulisation . SESI se compose d'un panache électrospray de solvant pur acidifié qui interagit avec des vapeurs neutres. Les molécules de vapeur sont ionisées à la pression atmosphérique lorsque la charge est transférée des ions formés dans l'électrospray aux molécules. L'un des avantages de cette approche est qu'elle est compatible avec la plupart des systèmes ESI-MS.

Sonde atomique

Une sonde atomique est un instrument qui combine la spectrométrie de masse à temps de vol et la microscopie à évaporation de champ pour cartographier l'emplacement des atomes individuels.

Pharmacocinétique

La pharmacocinétique est souvent étudiée à l'aide de la spectrométrie de masse en raison de la nature complexe de la matrice (souvent du sang ou de l'urine) et de la nécessité d'une sensibilité élevée pour observer des données à faible dose et à long terme. L'instrumentation la plus couramment utilisée dans cette application est la LC-MS avec un spectromètre de masse triple quadripôle . La spectrométrie de masse en tandem est généralement utilisée pour plus de spécificité. Les courbes standard et les standards internes sont utilisés pour la quantification d'un seul produit pharmaceutique dans les échantillons. Les échantillons représentent différents moments au fur et à mesure qu'un produit pharmaceutique est administré puis métabolisé ou éliminé du corps. Les échantillons à blanc ou t=0 prélevés avant l'administration sont importants pour déterminer le bruit de fond et garantir l'intégrité des données avec des matrices d'échantillons aussi complexes. Une grande attention est portée à la linéarité de la courbe standard ; Cependant, il n'est pas rare d'utiliser l' ajustement de courbe avec des fonctions plus complexes telles que les quadratiques, car la réponse de la plupart des spectromètres de masse est moins que linéaire sur de larges plages de concentration.

Il existe actuellement un intérêt considérable pour l'utilisation de la spectrométrie de masse à très haute sensibilité pour les études de microdosage , qui sont considérées comme une alternative prometteuse à l'expérimentation animale .

Des études récentes montrent que l'ionisation secondaire par électropulvérisation (SESI) est une technique puissante pour surveiller la cinétique des médicaments via l'analyse de l'haleine. Étant donné que l'haleine est produite naturellement, plusieurs points de données peuvent être facilement collectés. Cela permet d'augmenter considérablement le nombre de points de données collectés. Dans les études animales, cette approche SESI peut réduire les sacrifices d'animaux. Chez l'homme, l'analyse non invasive de l'haleine SESI-MS peut aider à étudier la cinétique des médicaments à un niveau personnalisé.

Caractérisation des protéines

La spectrométrie de masse est une méthode importante pour la caractérisation et le séquençage des protéines. Les deux principales méthodes d'ionisation de protéines entières sont l'ionisation par électronébulisation (ESI) et la désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI). En accord avec les performances et la gamme de masse des spectromètres de masse disponibles, deux approches sont utilisées pour caractériser les protéines. Dans le premier, les protéines intactes sont ionisées par l'une des deux techniques décrites ci-dessus, puis introduites dans un analyseur de masse. Cette approche est appelée stratégie « top-down » d'analyse des protéines. Cependant, l'approche descendante est largement limitée aux études sur une seule protéine à faible débit. Dans le second, les protéines sont digérées par voie enzymatique en peptides plus petits à l' aide de protéases telles que la trypsine ou la pepsine , soit en solution, soit en gel après séparation électrophorétique . D'autres agents protéolytiques sont également utilisés. La collection de produits peptidiques est souvent séparée par chromatographie avant introduction dans l'analyseur de masse. Lorsque le motif caractéristique des peptides est utilisé pour l'identification de la protéine, la méthode est appelée empreinte de masse peptidique (PMF), si l'identification est effectuée à l'aide des données de séquence déterminées dans l' analyse MS en tandem , elle est appelée séquençage peptidique de novo . Ces procédures d'analyse des protéines sont également appelées approche « bottom-up » et ont également été utilisées pour analyser la distribution et la position des modifications post-traductionnelles telles que la phosphorylation sur les protéines. Une troisième approche commence également à être utilisée, cette approche intermédiaire "milieu vers le bas" consiste à analyser des peptides protéolytiques qui sont plus gros que le peptide tryptique typique.

Exploration de l'espace

Phoenix Mars Lander de la NASA analysant un échantillon de sol de la tranchée "Rosy Red" avec le spectromètre de masse TEGA

En tant que méthode standard d'analyse, les spectromètres de masse ont atteint d'autres planètes et lunes. Deux ont été emmenés sur Mars par le programme Viking . Au début de 2005, la mission Cassini-Huygens a livré un instrument spécialisé GC-MS à bord de la sonde Huygens à travers l'atmosphère de Titan , la plus grande lune de la planète Saturne . Cet instrument a analysé des échantillons atmosphériques le long de sa trajectoire de descente et a pu vaporiser et analyser des échantillons de la surface gelée et recouverte d'hydrocarbures de Titan une fois la sonde atterrie. Ces mesures comparent l'abondance des isotopes de chaque particule comparativement à l'abondance naturelle de la Terre. À bord du vaisseau spatial Cassini-Huygens se trouvait également un spectromètre de masse ionique et neutre qui avait pris des mesures de la composition atmosphérique de Titan ainsi que de la composition des panaches d' Encelade . Un spectromètre de masse à analyseur de gaz thermique et évolué a été transporté par le Mars Phoenix Lander lancé en 2007.

Les spectromètres de masse sont également largement utilisés dans les missions spatiales pour mesurer la composition des plasmas. Par exemple, le vaisseau spatial Cassini transportait le spectromètre à plasma Cassini (CAPS), qui mesurait la masse des ions dans la magnétosphère de Saturne .

Moniteur de gaz respiré

Les spectromètres de masse ont été utilisés dans les hôpitaux pour l'analyse des gaz respiratoires à partir d'environ 1975 jusqu'à la fin du siècle. Certains sont probablement encore en usage mais aucun n'est actuellement en cours de fabrication.

Trouvés principalement dans la salle d'opération , ils faisaient partie d'un système complexe, dans lequel des échantillons de gaz respiré de patients subissant une anesthésie étaient aspirés dans l'instrument via un mécanisme de valve conçu pour connecter séquentiellement jusqu'à 32 chambres au spectromètre de masse. Un ordinateur dirigeait toutes les opérations du système. Les données recueillies à partir du spectromètre de masse ont été livrées aux chambres individuelles pour que l'anesthésiste puisse les utiliser.

L'unicité de ce spectromètre de masse à secteur magnétique peut avoir été le fait qu'un plan de détecteurs, chacun positionné à dessein pour collecter toutes les espèces d'ions attendues dans les échantillons, a permis à l'instrument de signaler simultanément tous les gaz respirés par le patient. . Bien que la gamme de masses soit limitée à un peu plus de 120 u , la fragmentation de certaines des molécules les plus lourdes a annulé la nécessité d'une limite de détection plus élevée.

Spectrométrie de masse préparatoire

La fonction principale de la spectrométrie de masse est d'être un outil pour les analyses chimiques basées sur la détection et la quantification des ions en fonction de leur rapport masse/charge. Cependant, la spectrométrie de masse est également prometteuse pour la synthèse de matériaux. L'atterrissage en douceur des ions est caractérisé par le dépôt d'espèces intactes sur des surfaces à de faibles énergies cinétiques, ce qui empêche la fragmentation des espèces incidentes. La technique d'atterrissage en douceur a été signalée pour la première fois en 1977 pour la réaction d'ions contenant du soufre de faible énergie sur une surface de plomb.

Voir également

Les références

Bibliographie

Liens externes