질량분석기 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 질량분석기 위키백과, 우리 모두의 백과사전. 둘러보기로 가기 검색하러 가기 질량분석기는 분자의 질량을 재는 기기로 1912년에 Thompson에 의해 첫 질량분석기가 만들어졌다. 질량분석기는 물질의 질량을 질량 대 전하의 비로 측정하며, 이온은 여러 가지 이온화 방법에 의해서 형성된다. 질량분석기는 크게 시료 주입구, 이온화를 시키는 본체 ( Source Region ), 시료를 비전하에 값에 따라 분리하게 하는 질량 측정기 ( Mass Analyzer ), 비전하의 값을 분석하는 검출기 ( detector ) 파트로 나뉜다. 목차 1 역사 2 시료 주입 2. 1 Direct Vapor Inlet 2. 2 기체 크로마토그래피 2. 3 액체 크로마토그래피 2. 4 Direct Insertion Probe 2. 5 Direct Ionization of Sample 3 이온화 방법 3. 1 전자 이온화 3. 2 화학적 이온화 3. 3 Fast Atom Bombardment와 Secondary Ion Mass Spectroscopy 3. 4 Atmospheric Pressure Ionization와 Electrospray Ionization 3. 5 Matrix Assisted Laser Desor
미량 가스 분석 7. 3 신약개발을 위한 프로티오믹스 7. 4 법정 증거물 분석 7. 5 고분자 특성 분석 7. 6 우주 탐사 8 참고문헌 역사 [ 편집 ] 질량분석기의 역사는 1886년 골드슈타인에 의해서 시작된다. 그는 전하를 띈 기체분자가 저압 조건 양극에서 음극으로 이동하는 선을 발견하고 이를 양극선이라고 명명하였다. 빌헬름 빈은 1899년 이 양극선이 강한 전기장 혹은 자기장에 의해서 휘게 되는 것을 발견하고 기기를 고안해서 전하 대 질량비에 따른 분자의 분리를 시도하였다. 조지프 존 톰슨은 빈이 고안했던 기기를 좀 더 기압이 낮은 상황으로 조성해서 발전시켰다. 1918년과 1919년 사이에는 애스턴과 [UNK] 개량을 통해서 초점 질량분석계가, 1935년 ~ 36년에는 이중 초점 질량분석계가 발명되었다. 1953년에는 파울리와 슈타인베델에 의해서 사중극자 질량분석계가 확립되었다. 1989년에는 데마트와 폴에 의해서 이온을 가두는 방법이 발명되었고 그에 대한 노벨상이 수상되었다. 또 2002년에는 Electrospray Ionization을 고안한 [UNK] Soft Laser Desorption을 발명한 다나카에 의해서 노벨 화학상이 수상되었다
[ 5 ] 고분자 특성 분석 [ 편집 ] " 고분자 특성분석의 목적은 그 물질이 자연으로부터 유래된 것이든, 합성된 것이든 그 물질의 조성, 특성 그리고 기능까지를 분석하는 것을 말한다. 이 작업의 어려움은 자연고분자인 프로테인의 구조, 운동의 kinetic, 다른 분자와의 상호작용, 분자를 둘러싼 환경 등을 보면 알 수 있다. " [ 5 ] 고분자 분석에 있어 질량분석기의 가장 중요한 기능은 끝 그룹의 특성분석과 정량이다. 고분자의 특성은 종종 끝 그룹의 조성과 관계되어 있으며 질량분석기를 사용하여 이 조성을 측정할 수 있다. 고분자가 어떻게 합성되었는지에 대한 정보와 다른 분석기기에서 얻은 결과로 끝 그룹의 조성을 추측할 수 있다. 정량 분석을 할 경우에는 항상 신호대 잡음비율이 큰 문제이다. 고분자가 반복되는 패턴을 보여주므로 일정한 분자량 범위에서 신호를 축적하면 신호대 잡음비를 높일 수 있다. [ 5 ] 우주 탐사 [ 편집 ] As a standard method for analysis, mass spectrometers have reached other planets and moons. 가장 기본적인 분석의 과정으로써, 질량 분석기는 다른 행성과 달로 보내졌다.
Mass Analysis ) 등이 존재한다. 질량분석기기 ( Mass Spectrometer ) [ 편집 ] 질량분석기기는 형성된 이온을 각각의 질량에 따라 분리시켜 주는 기기이다. 질량분석기의 중요한 특징 세 가지 특성으로서 질량분석 상한선, 투과효율, 분해능이 있다. 질량분석 상한선은 m / z ratio에서 가장 높은 값을 의미한다. 이온원 ( ion source ) 으로부터 검출기 ( detector ) 에 도착하는 이온의 비율을 투과효율이라고 하며 분해능이란 얼마나 작은 분자량의 차이로도 두 신호를 구분할 수 있는 지의 능력을 말한다. 모든 질량분석기에 쓰이는 이론적 부분으로써 Newton's second law와 Lorentz force law가 있는데, F = m a { [UNK] displaystyle F = ma } ( Newton's second law ) F = Q ( E v x B ) { [UNK] displaystyle F = Q ( Ev [UNK] times B ) } ( Lorentz force law ) F { [UNK] displaystyle F } : 이온에 작용하는 힘 m { [UNK] displaystyle m } : 이온의 질량 a { [UNK] displaystyle a } : 이온의 가속도 e { [UNK]
ectroscopy 3. 4 Atmospheric Pressure Ionization와 Electrospray Ionization 3. 5 Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization ( MALDI ) 3. 6 그 외에 기타 이온화 방법들 4 질량분석기기 ( Mass Spectrometer ) 4. 1 사중극자 분석기 ( Quadrupole Analyzer ) 4. 2 사중극자 이온 트랩 ( Quadrupole Ion Trap ) 4. 3 자기 섹터 질량분석기 ( Magnetic Sector Mass Spectrometer ) 4. 4 비행시간형 질량분석기 ( Time of Flight Mass Spectrometer, TOFMS ) 4. 5 푸리에 변환 - 이온 싸이클로트론 공명 질량 분석기 ( Fourier Transform - Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer ) 5 검출기 ( Detector ) 6 분석 방법 6. 1 데이터 산출 6. 2 기본 7 응용 7. 1 동위원소 비율 질량분석 : 동위원소 연대결정과 추정 7. 2 미량 가스 분석 7. 3 신약개발을 위한 프로티오믹스 7. 4 법정 증거물 분석 7. 5 고분자 특성 분석 7. 6 우주 탐사 8 참고문헌 역사 [ 편집 ] 질량
주입하게 된다. [ 2 ] Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization ( MALDI ) [ 편집 ] MALDI는 레이저로 시료의 흡착과 이온화를 동시에 시키는 기술이다. 기화가 되기에 자연스럽게 기기 내로 들어가게 된다. 주로 고분자인 천연 중합체, 단백질이나 [UNK] 같은 물질을 분석하는데 이용한다. 분석을 위해서 레이저의 파장대를 흡수할 수 있는 배경용액에 시료를 [UNK] 된다. 이러한 혼합물에 레이저를 쏴서 배경용액에 에너지를 가하게 한다. 이 때 흡수한 에너지를 통해서 시료를 이온화시키게 된다. 레이저를 이용하는 방법은 MALDI 말고도 다른 기술에서도 이용되는 방법이지만 어떤 원리로 이루어지는 지는 아직도 논의가 진행되고 있다. [ 2 ] 그 외에 기타 이온화 방법들 [ 편집 ] FD ( Field Desorption ), PD ( Plasma Desorption ), RIMS ( Resonance Ionization Mass Spectroscopy ), LAMMA ( Laser Micorprobe Mass Analysis ) 등이 존재한다. 질량분석기기 ( Mass Spectrometer ) [ 편집 ] 질량분석기기는 형성된 이온을 각각의 질량에 따라 분리시켜
은 증기압 크기가 작아서 기체 상태로 변화하기 어려운 액체나 고체에 이용되는 방법이다. 시료는 작은 관 속에서 넣어진 다음에 기기 속에 있는 가열하는 부분으로 옮겨지게 된다. 이 때, 이 부분은 진공 상태에 위치하게 된다. 이 뒤 온도를 높여서 시료를 기체로 만든다. 비록 DIP은 Direct Vapor Inlet보다 더 많은 과정을 거쳐서 번거롭지만, Direct Vapor Inlet 방법보다 더 높은 온도로 높일 수 있어서 더 다양한 시료가 분석이 가능하다. [ 2 ] Direct Ionization of Sample [ 편집 ] 시료가 조금만 가열해도 쉽게 분해되거나 아니면 증기압 크기가 거의 없는 물질 같은 경우에는 바로 이온화 시키는 방법을 이용한다. 이러한 기술들은 보통 액체 크로마토그래피 / Glow Discharge MS / Fast Atom bombardment And laser ablation에 이용한다. [ 2 ] 이온화 방법 [ 편집 ] 질량분석기는 비전하 값이 존재해야만 분석이 가능한 기기이다. 그러므로 시료를 이온화시켜야 하는 과정이 꼭 필요하다. 보통은 중성상태에 있는 시료에 전자를 붙이는 [ 전자 이온화 ] 방법을 이용한다. 또는 화학반응을 통해서 MH
시료의 최외각 전자는 전자로부터 충분한 에너지를 받게 되고 시료는 이온화가 된다. 이온화를 시킬 때 이용하는 전자의 에너지는 전자에 걸어준 전압의 크기로 정의 된다. 예를 들어서 70V의 크기로 전압을 걸면 70eVEI라고 한다. 이 정도의 에너지는 충분히 시료를 조각내고도 남을 에너지이다. 왜냐하면 70eV의 에너지 중 약 1400kJ / mol ( 15eV ) 정도로 분자에 전달되게 되는데, 보통 화학 결합 에너지는 290kJ / mole ( 3eV ) 이기 때문이다. 또한 대부분의 유기물질은 10eV정도의 에너지로도 분해가 되니, 매우 큰 값이다. 이처럼 이온화를 할 때. 원래의 시료가 아닌 조각난 시료들이 질량분석기에 들어가기 때문에 스펙트럼에서도 역시 그 시료의 일부가 검출되게 된다. 이 때, 전자가 전압에 의해서 생긴 운동 에너지에 따라서 스펙트럼 결과가 조금씩 달라지게 된다. 그래서 시료가 어떤 구성으로 되어 있는지 알 수 있게 해준다. [ 2 ] 화학적 이온화 [ 편집 ] 화학적으로 이온화를 시키면 전자를 이용한 이온화보다 상대적으로 적은 에너지를 이용해서 이온화를 한다. 그렇기 때문에, 시료가 조각나게 되는 경우가 더 적다. 그래서 화학적으로 이온화를 할 시 원래 시료
금속 막대로 이루어져 있다. 마주보고 있는 한 쌍의 막대에는 ( U - V c o s ( w t ) ( w t ) ) { [UNK] displaystyle ( U - Vcos ( wt ) ( wt ) ) } 의 전압이 걸려있고 다른 한 쌍의 막대에는 - ( U - V c o s ( w t ) ( w t ) ) { [UNK] displaystyle - ( U - Vcos ( wt ) ( wt ) ) } 의 전압이 걸려있게 된다. 이때 U { [UNK] displaystyle U } 는 직류 전압이고 V { [UNK] displaystyle V } 는 교류 전압이다. 이렇게 4개의 평행한 막대에 걸려있는 전압은 이온의 이동경로에 영향을 주게 된다. 이때 주어진 직류, 교류 전압에 대해 일정 m / z ratio 값의 이온들만 quadrupole filter를 통과하게 되고 나머지 이온들은 경로를 벗어나게 된다. 이를 이용하여 다양한 전압에 따라 quadrupole filter를 통과하는 이온들을 측정하며 질량 스펙트럼 ( mass spectrum ) 을 얻게 된다. 여기서 전압을 조절하는 방법으로써 두 가지가 있는데, 고정된 U { [UNK] displaystyle U }, V { [UNK] displaystyle
질량 분석기 ( Fourier Transform - Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer ) [ 편집 ] 이온이 자기장 안에서 운동하게 될 때 이온은 로렌츠 힘을 받게 되고 결국 원운동을 하게 된다. 이를 수식적으로 살펴보면 F = z v B = m v 2 r { [UNK] displaystyle F = zvB = { [UNK] frac { mv ^ { 2 } } { r } } } [UNK] w = v r = z m B { [UNK] displaystyle w = { [UNK] frac { v } { r } } = { [UNK] frac { z } { m } } B } z { [UNK] displaystyle z } : 이온의 전하량 v { [UNK] displaystyle v } : 이온의 속력 B { [UNK] displaystyle B } : 자기장 m { [UNK] displaystyle m } : 이온의 질량 가 되어 싸이클로트론 주파수 ( cyclotron frequency ) 가 m / z ratio에 대해 정해지게 된다. 이온이 원운동을 하면서 전류를 생성하게 되는데 이 때 radio frequency는 이온들을 들뜨게 하여 측정 가능한 전류 ( image current ) 를 생성할 수 있도록 도와주게 된다. 이렇게 검출된 신호를
질량분석기(mass spectrometer)는 분자의 질량을 재는 기기로 1912년에 Thompson에 의해 첫 질량분석기가 만들어졌다. 질량분석기는 물질의 질량을 질량 대 전하의 비로 측정하며, 이온은 여러 가지 이온화 방법에 의해서 형성된다. 질량분석기는 크게 시료 주입구, 이온화를 시키는 본체(Source Region), 시료를 비전하에 값에 따라 분리하게 하는 질량 측정기(Mass Analyzer), 비전하의 값을 분석하는 검출기(detector) 파트로 나뉜다.