Massa-spectrometrie en massflowregeling

De markt voor Massaspectrometers is enorm en breidt zich steeds verder uit. De instrumenten worden gebruikt voor analytisch onderzoek in het algemeen, maar worden steeds belangrijker in het levensmiddelen onderzoek. Onderzoek naar de veroudering van whisky en  het bepalen van de unieke eigenschappen van rode wijn om de herkomst van de druiven te bepalen zijn enkele voorbeelden hiervan. Een andere opkomende markt is Biofarmaceutisch Onderzoek waar massaspectrometers worden gebruikt om eiwitten te bestuderen en onderzocht wordt hoe deze eiwitten verteerd worden in levende organismen. Er zijn zelfs Massaspectrometers op Mars (!), waar de martiaalste bodem bestudeerd wordt.

De Massaspectrometer wordt vaak vergeleken met een weegschaal voor moleculen. Elk molecuul is opgebouwd uit atomen en elk atoom heeft zijn eigen atoommassa en deze wordt ‘gewogen’ door een Massaspectrometer. Voordat hij de verschillende atomen die in één monster aanwezig zijn kan wegen, moeten de atomen van elkaar gescheiden worden. Dit gebeurt door de atomen te laden (om ionen te vormen) en met behulp van een magneet de weg af te buigen die het ion volgt. Hoe lichter het ion, hoe meer invloed de magneet heeft en hoe groter de afbuiging. De detector detecteert waar het ion raakt en dit is een meting van het gewicht.

De plaats waar de ionisatie plaatsvindt wordt de ionenbron genoemd en er zijn veel verschillende soorten ionenbronnen, afhankelijk van de matrix van het monster en van de ionen die u wilt vormen. Het ioniserende deel is het meest interessante deel vanuit het oogpunt van de massflow, omdat in dit deel verschillende gassen gebruikt worden, afhankelijk van de ionisatietechniek.

Er zijn twee belangrijke technieken: harde ionisatie en zachte ionisatie. Bij harde ionisatietechnieken worden de moleculen in het monster verhit en gefragmenteerd tot op atomair niveau, wat informatie geeft over de atomaire structuur van het molecuul. Bij zachte ionisatietechnieken blijft het molecuul meer intact en krijgt het informatie over de massa van het molecuul. Dit wordt gebruikt in voedsel- en farmaceutisch onderzoek en is de laatste tien jaar erg populair geworden. 

Laten we in detail kijken naar een van de meest populaire zachte ionisatietechnieken, de Electrospray Ion Source (EIS). De EIS verdampt de vloeistof (bjvoorbeeld afkomstig van een vloeibare chromatograaf) door gas langs een geladen naald te leiden tot een aërosolspray. Door een tegengasstroom door de gevormde nevel te leiden, verdampt het grootste deel van de vloeistof die u niet wilt meten, waardoor de geladen druppels in de Massaspectrometer terechtkomen.

Het interessante is dat de stroming zeer constant moet zijn, omdat je wilt dat het proces van druppels en het verdampen van het oplosmiddel dag na dag en op verschillende locaties en onder verschillende omstandigheden hetzelfde is.  Een belangrijke parameter in deze reproduceerbaarheid is de gasflow. Door het gebruik van Massflowregelaars voor vernevelaars en verdampings- of drooggas zal de ionenbron altijd een reproduceerbare gasflow hebben. 

Onze afdeling ‘Solutions’ kan compacte gasmodules ontwerpen voor analytische toepassingen om gassen voor de ionenbron te leveren in combinatie met andere gasstromen met een hoge nauwkeurigheid en goede reproduceerbaarheid. Het combineren van componenten zoals drukschakelaars en/of afsluiters met de stromingskanalen kan een compacte gasbehandelingsmodule opleveren die past in de kleine footprint van de Massaspectrometers. Bovendien worden de veranderingen op het gebied van lekken aanzienlijk verminderd, omdat het hele spruitstuk op lekken en druk kan worden getest voordat het naar de klant wordt verzonden.