Насосы для масс-спектрометра

Вакуумная технология является основным компонентом любого масс-спектрометра. Возможность достижения и поддержания эффективного вакуума в аппарате масс-спектрометра жизненно важна по нескольким причинам. 

Во-первых, это позволяет создать химически чистую окружающую среду. Реакции между ионами образца и ионами загрязняющих газов могут существенно повлиять на четкость анализа образца. Таким образом, удаление этих остаточных газов с помощью эффективного вакуума имеет важное значение для оптимизации характеристик масс-спектрометра.

Во-вторых, многие элементы масс-спектрометра требуют способности поддерживать большой электрический потенциал без “выгибания”, это достижимо в эффективной вакуумной среде.

В-третьих, достижение и поддержание эффективного вакуума помогает предотвратить потерю сигнала. Чтобы поддерживать уровень сигнала, средний свободный пробег ионов (то есть среднее расстояние пути иона без столкновения) должен быть больше, чем расстояние полета от источника ионов до детектора. Высокий уровень вакуума приводит к тому, что средняя длина свободного пробега превышает длину вакуумной камеры, а это означает, что ионы могут легко достигать детектора. Однако, если уровень вакуума недостаточен, ионы могут сталкиваться с остатками (воздухом, водой и т.д.) или газами-носителями (He) по мере прохождения через масс-спектрометр, что приводит к снижению мощности сигнала.

Масс-спектрометрия - это метод, используемый для точного определения массы различных молекул в образце. Масс-спектрометр - это устройство, используемое для выполнения этого измерения.

Скачать подборку оборудования для масс-спектрометра

Что такое масс-спектрометр?

Масс-спектрометр - это любое устройство, которое производит считывание масс-спектра путем измерения отдельных масс-спектров в образце.

Сегодня масс-спектрометры широко используются в исследованиях в области естественных наук для анализа пептидов, аминокислот и белков. Масс-спектрометры также используются для облегчения определения последовательности ДНК и анализа неповрежденных вирусов. Вы можете найти их в лабораториях по изучению окружающей среды, криминалистических лабораториях, на предприятиях по производству лекарств и в косметических исследованиях.

Что измеряет Масс-спектрометр?

Масс-спектрометры определяют скорость, с которой положительно заряженные ионы движутся через вакуумную камеру к отрицательно заряженной пластине. Скорость движения ионов определяется массой. Этот процесс позволяет исследователям применять аналитические методы для определения состава образца.

Например, используя масс-спектрометр, исследователь может проанализировать образец крови, чтобы выяснить, есть ли у человека отравление свинцом, или проверить источник воды на предмет загрязнения. Универсальность этого устройства обеспечивает неограниченное использование, что делает его одним из самых распространенных лабораторных устройств, используемых учеными во всем мире.

Типы масс-спектрометров

Сегодня на рынке доступно большое разнообразие масс-спектрометров, каждый из которых использует различные методологии для достижения результатов, основанных на типе анализируемых материалов. Вот несколько наиболее распространенных доступных масс-спектрометров, но, конечно, не единственные варианты или конфигурации.

• Жидкостно-хроматографический масс-спектрометр 

• Газохроматографическаий масс-спектрометр

• Трехквадрупольный масс-спектрометр

• Масс-спектрометр времяпролетной лазерной десорбции/ионизации с матрицей

Принцип работы масс-спектрометра

Хотя существует множество вариаций методов, используемых для выполнения этапов, в масс-спектрометрии есть только три основных компонента: источник ионов для ионизации образца, магнитный сектор для разделения ионизированных частиц по отношению массы к заряду (m/ z) и пластина детектора ионов.

1. Ионизация молекул

Материал образца часто испаряют (нагревают до газовой фазы) или объединяют с материалом матрицы. Молекулы образца ионизируются с использованием источника ионов, такого как химическая или электрораспылительная ионизация, или электрического поля. При этом образуются заряженные ионы.

2. Ускорение и отклонение

Заряженные ионы сохраняют кинетическую энергию. Образец перемещается в вакуумную камеру, и положительные ионы вступают в реакцию, перемещаясь к отрицательно заряженной пластине детектора. Детекторную пластину также называют электронным умножителем. Насколько быстро движутся ионы /их скорость определяется молекулярной массой положительных ионов. Отклонение осуществляется с помощью магнитного поля, и скорость отклонения также зависит от массы.

3. Обнаружение/Измерение

Когда ионы перемещаются по камере, масс-анализатор регистрирует скорость и относительное содержание ионов для получения визуального считывания или масс-спектра. Разные соединения в образце будут иметь разную массу. Считывание позволяет исследователям определить состав образца путем сравнения результатов с известными элементами.

Вакуумный насос для масс-спектрометра

Вакуумный насос соединен с Вакуумной камерой с помощью специальных фланцев изготовленных из нержавеющей стали и предназначенных для устранения риска возникновения мельчайших утечек. Для масс-спектрометра чаще всего используют следующие вакуумные насосы:

• сухой винтовой вакуумный насос;

• сухой спиральный насос;

• мембранные насосы

• масляный пластинчато-роторный насос;

• роторный вакуумный насос типа Рутс;

• турбомолекулярный вакуумный насос.

Пластинчато-роторные насосы Pfeiffer

Pfeiffer Vacuum выпустила одноступенчатые пластинчато-роторные насосы Henna 50 и 70 с масляным уплотнением, специально разработанные для удовлетворения высоких требований к системам масс-спектрометрии в лабораториях.

Они достигают скорости откачки от 32 до 59 м3/ч, в зависимости от их размера и скорости вращения. Встроенный в них сепаратор масляного тумана обеспечивает чистоту отработанного воздуха, а также они оснащены преобразователем частоты, который позволяет использовать их по всему миру с однофазным вводом и одинаковой производительностью насоса при частоте 50 и 60 Гц.

Компания заявляет, что постоянно высокий расход в заданном диапазоне давлений, регулируемая скорость откачки и низкий конечный вакуум способствуют высокой производительности прибора. Длительные интервалы технического обслуживания и часы работы обеспечиваются большим объемом масла в насосах и их низкой температурой масла во время работы.

Как Henna 50, так и 70 просты в установке благодаря низкому уровню шума и эффективному отделению масла, и оба они сертифицированы в соответствии с UL и IEC 61010.

Турбомолекулярные насосы TURBOVAC Leybold

Насосы TURBOVAC представляют собой турбомолекулярные насосы с механической подвеской ротора, которые используются в диапазоне давлений от 10-1 мбар до 10-10 мбар, скорость перекачки воздуха варьируется от 35 л/с-1 (диаметр входного фланца = 40 мм) до 1150 л/с-1 (диаметр входного фланца = 250 мм). Помимо варианта с чрезвычайно надежными керамическими шарикоподшипниками на стороне переднего вакуума и высокого вакуума, Leybold также предлагает линейку турбомолекулярных насосов, оснащенных гибридными подшипниками, которые на стороне переднего вакуума оснащены керамическим шарикоподшипником, а на стороне высокого вакуума - постоянным магнитным подшипником (линия TURBOVAC i).

Благодаря компактному дизайну и простоте эксплуатации эти насосные линии используются во всех областях применения с высоким и сверхвысоким вакуумом. В частности, насосы TURBOVAC очень успешно работают в масс-спектрометрах.

Спиральные вакуумные насосы ERSTEVAK

Безмасляные спиральные вакуумные насосы ERSTEVAK подходят для чистых процессов, которые обеспечивают повышенную скорость перекачки в сочетании с более низким предельным давлением, меньшим энергопотреблением и низким уровнем шума. Эти насосы часто используются в гелиевом масс-спектрометре.