Principios de análisis instrumental

256 Capítulo 11 Espectrometría de masas «< Muestra Tubo de deri va libre de campo Detector de iones Región de ionización y ace leración Los iones se esparcen debido a las diferentes velocidades Los iones llegan de manera secuencial a) Fuente de ioni zación Región de ex tracción Haz de iones continuo Región de aceleración 10 ~ Reftectrón Iones pesados ~ b) FIGURA 11.9 a) Principio de un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo. Un grupo compacto de iones producido por una sonda láser es acelerado hacia el tubo de deriva, donde se produce la separación por la diferencia de ve locidades. Los iones llegan posteriormente al detector secuen– cia lmente, los iones ligeros llegan antes de los iones pesados. (Adaptada de A. H. Verbueken, F. J. Bruynseels, R. Van Grieken, y F. Adams, en Inorganic Mass Spectrometry, p. 186, F. Adams, R. Gijbels, y R. Van Grieken, eds., New York: Wiley, 1988. Con permiso.) b) Espectrómetro de masas de tiempo de vuelo ortogonal. El haz de iones atraviesa continuamente una región de extracción en la que un pulso electrostático inyecta los iones en la región de aceleración. Un espejo de iones (reflectrón) refleja los iones en el tubo de vuelo hacia el detector. fundamente en el reflectrón y toman un camino un poco más largo que los iones menos energéticos. Esto trae como resultado iones con la misma miz, pero con energías cinéticas diferentes, que lle– gan al detector esencialmente al mismo tiempo, mejorando así el poder de resolución. Asimismo, con un reflectrón se puede conse– guir un camino de vuelo más largo en una menor distancia. Varias geometrías distintas de los espectrómetros de masas de reflectrón se han propuesto a la fecha. Un diseño muy popular es la geometría de ángulo recto o geometría de aceleración ortogonal mostrada en la figura ll.9b. En este sistema, un haz continuo de iones se pro– duce y extrae por un campo eléctrico en un brazo del tubo de vuelo. El diseño minimiza la dispersión de energía y proporciona un alto poder de resolución. El espectrómetro de masas con reflectrón también es capaz de adquirir espectros muy rápidamente (f-ts) con alta sensibilidad. Por lo regular, el transductor en un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo es un multiplicador de electrones en una placa de microcanales cuya sei1al de salida se despliega en las placas de desviación vertical de un osciloscopio o en el eje-y de un sistema de registro xy. El eje-y se sincroniza con los pulsos del acelerador. Debido a que los tiempos de vuelo típicos son del orden de nano– segundos a microsegundos, se necesitan componentes electróni– cos muy rápidos para la adquisición digital de los datos. La menor resolución y reproducibilidad de los analizadores de masas de tiempo de vuelo suelen hacerlos menos satisfacto– rios en relación con los analizadores magnéticos y de cuadrupolo para muchas aplicaciones. Los espectrómetros de masas tipo ICP– TOF, por ejemplo, típicamente muestran un orden de magnitud menos en sensibilidad y en los límites de detección en compara– ción con los sistemas de cuadrupolo. 11 Sin embargo, varias venta– jas compensan estas limitaciones de manera parcial, incluyendo la simplicidad y robustez, la accesibilidad de la fuente de iones, un rango de masas virtualmente ilimitado, y la rápida adquisición de datos. Varios fabricantes de instrumentos ofrecen instrumentos tipo TOF hoy en día, pero siguen siendo menos utilizados que los espectrómetros de masas de cuadrupolo. Recientemente, un nuevo tipo de espectrómetro de masas, llamado instrumento de distancia de vuelo, ha sido introducido y caracterizado. 12 en este tipo de espectrómetro, los valores miz de los iones producidos se determinan por la distancia que viajan los iones en un intervalo fijo de tiempo. 11 Para una revisión sobre los principios yaplicaciones de los analizadores de masas para la espectrometría de masas tipo ICP-TOF véase S. ). Ray y G. M. Hieftj e, f. Anal. At. Spectrom., 2001 , /6, 1206, DO!: 10.1039/bl02857j.