Principios de análisis instrumental

Imán 1 E:J 1 ~l': do ;ooo;> EM Placa microcanal a) b) Fósforo~ Fibra Opticos ~~ Ventana Rotador de vacío de imagen preamplificador Salida de electrones FIGURA 11.4 a) Detector electroóptico de iones. Los iones inciden en la placa de microcanal, la cual genera una cascada de electrones que choca contra la pantalla fosforescente. La radiación que sale de la pantalla pasa al transductor en serie por medio de fibra óptica, y el transductor convierte entonces la seña l óptica en una seña l eléc– trica para continuar con el proceso. (Reimpresa con autorización de J. T. Watson y O. D. Sparkman, Introduction to Mass Spectrometry, 4a. ed., p. 145, Chichester, UK: Wiley 2007.) b) Placa de microcanal. Los minúsculos canales, que están orientados con un pequeño ángulo a partir de la normal de la superficie del acomodo, son multiplicadores de electrones individuales. Las partículas que inciden en la superfi– cie interna de un canal forman una cascada a través de él y producen alrededor de 1000 electrones por cada partícula que entra. (Diagrama cortesía de Photonis, Inc.) ventana de un tubo fotomultiplicador. Cuando los iones (o los elec– trones que se producen cuando los iones inciden sobre el cátodo) chocan contra el fósforo, producen destellos de luz que detecta el fotomultiplicador. Una versión especializada de este tipo de dispo– sitivo es el detector Daly, que consiste en un cátodo aluminizado en forma de perilla, denominada perilla de Daly, que se mantiene a un voltaje negativo muy alto opuesto a un transductor de centelleo. Los iones del analito chocan contra el cátodo, son atraídos luego a la superficie de un transductor de centelleo. El detector de Daly tiene })) 11B Espectrómetros de masas 253 la ventaja de que todos los componentes importantes del sistema, excepto la perilla, están fuera de la cámara de vacío, por lo que se les puede dar servicio sin perturbarla. El detector es muy útil sobre todo para las especies de masas muy grandes. 7 Igual que en la espectroscopia óptica, en la que durante muchos años se utili zaron placas y películas fotográficas como transductores de fotones, las emulsiones fotográficas son sensibles a los iones energéticos, y por eso fueron los transductores origi– nales y por un tiempo los únicos para la espectrometría de masas. Este tipo de detección está muy bien adaptado para la observación simultánea de un amplio intervalo de valores miz en instrumen– tos que enfocan iones en un plano (figura 11.9). A medida que los detectores electrónicos evolucionaron, la detección fotográfica se volvió muy rara. Sin lugar a dudas, las aplicaciones oscuras toda– vía requieren registro fotográfico de los espectros de masas, pero con el surgimiento de los transductores para la espectrometría de masas y la eliminación del aburrido trabajo de revelado de pelícu– las o placas, es probable que desaparezca este método. 11B.2 Analizador de masas de cuadrupolo En la figura 11.5 se muestra el analizador de masas de cuadrupolo que es el tipo más común de espectrómetro de masas atómicas. Este instrumento es más compacto, más barato y más potente que cualquier otro tipo de espectrómetro de masas. También presenta la ventaja de su elevada velocidad de barrido, de manera que se puede obtener un espectro de masas completo en menos de 100 ms. 8 La parte principal de un instrumento cuadrupolar son las cuatro barras cilíndricas paralelas, originalmente eran hiperbó– licas, que conforman los electrodos. Las barras opuestas están conectadas eléctricamente: un par está conectado al polo posi– tivo de una fuente variable cd y el otro par se conecta a la termi– nal negativa. Además, a cada par de barras se les aplican voltajes variables de corriente alterna de radiofrecuencia, que están desfa– sados 180°. Para obtener un espectro de masas con este disposi– tivo, los iones se aceleran en el espacio entre las barras mediante una diferencia de potencial de 5 a 10 V. Entre tanto, los voltajes de corriente directa y alterna en las barras se incrementan de manera simultánea mientras su relación se mantiene constante. En cual– quier momento, todos los iones excepto los que tengan un deter– minado valor de miz chocan contra las barras y se convierten en moléculas neutras. Por tanto, sólo los iones cuyo valor de miz esté dentro de un intervalo limitado de valores llegan al transductor. Observe que un espectrómetro de masas de cuadrupolo es más parecido a un fotómetro óptico de filtros de banda varia– ble que a un espectrómetro óptico en el que la red dispersa, de manera simultánea, un espectro de radiación electromagnética. Tutorial: Aprenda más acerca de los transductores para espectrometría de masas en www.tinyurl.com/skoogpia7 * ' Este material se encuentra disponible en inglés. 7 ). T. Watson y O. D. Sparkrnan, Introduction to Mass Spectrometry, 4a. ed., pp. 145- 146, Chichester, UK: Wiley, 2007. 8 P. E. Miller y M. B. Dentan, ]. Chem. Educ., 1986,63,6 17, DOI: 10.1021 / ed063p617.