Dujų masės spektrometras yra analitinis instrumentas, naudojamas elementų koncentracijai žinomuose mėginiuose nustatyti ir nežinomų mėginių sudėčiai nustatyti. Jis veikia aptikdamas įkrautų jonų, gautų iš atomo ar molekulės, nukreipimą magnetiniame lauke. Atliekant neorganinę analizę, kiekvienas elementinis atomas sukuria būdingą spektrą. Mažiau masyvūs atomai labiau nukreipiami, kaip ir didesnio krūvio atomai. Dėl kelių šios pagrindinės konfigūracijos patobulinimų dujų masės spektrometras yra naudingas organinei analizei ir elementų nustatymui.
Pagrindiniuose dujų masės spektrometruose, naudojamuose elementų analizei, skystas mėginys pirmiausia paruošiamas ekstrahuojant arba kitaip išskiriant dominantį elementą nuo pradinio mėginio. Tada skystis išgarinamas ir jonizuojamas bombarduojant elektronų srautu, kuris atmuša vieną ar daugiau elektronų iš atomo. Dabar teigiamai įkrautas jonas praeina per magnetinį lauką stačiu kampu, o tai veikia joną į šoną. Deformacijos laipsnis yra tiesiogiai proporcingas jonų krūvio ir masės santykiui.
Nors dujų masės spektrometro principas yra lengvai suprantamas, prietaisas yra kruopštus komponentų derinys. Išgarintas mėginys įvedamas į evakuojamą jonizacijos kamerą. Reikalingas vakuumas, kitaip naujai sukurtas jonas netrukus susidurtų su oro molekule. Jonizacijos kameroje elektra kaitinama metalinė ritė spinduliuoja elektronus į šonus, išmušdama elektronus iš atomų, sudarančių jonus, kurie vėliau surenkami elektronų gaudyklėje. Jonizacijos kamera veikia esant teigiamai 10,000 XNUMX voltų įtampai.
Teigiami jonai yra pagreitinami iš jonizacijos kameros jonų repelento plokštele, kuri laikoma esant šiek tiek didesnei teigiamai įtampai. Didelės energijos turinčių dalelių srautas sukoncentruojamas į tankų spindulį ir tada praeina per magnetinį lauką, kurį sukelia elektromagnetas. Priklausomai nuo masės ir krūvio santykio, jonai bus nukreipti mažesniu ar didesniu mastu. Elektromagneto įkrovą galima keisti, kad aptikimo plokštelėje būtų sutelktas dominantis jonų srautas. Detektorius lygina kiekvieno jonų srauto generuojamą elektros srovę, kad nustatytų santykinę gausą.
Kiekvienas elementas turi būdingą spektrą. Spektras yra kiekvieno krūvio ir masės santykio santykinio gausumo diagrama. Kiekviena diagramos eilutė yra susijusi su santykine jonų koncentracija, susidariusia išmušant pirmąjį elektroną, po kurio seka antrasis elektronas, trečiasis ir pan. Lyginant spektrą su elementų masės spektrais atskaitose, galima nustatyti spektrą sukuriantį elementą.
Dujų masės spektrometro naudojimas organinėje analizėje yra šiek tiek sudėtingesnis. Organiniai junginiai jonizacijos kameroje sukurs daugybę jonizuotų fragmentų. Net paprastų organinių junginių masių spektrai yra daug sudėtingesni ir dažnai turi būti aiškinami. Dujų masės spektrometras gali būti naudojamas organinio junginio tapatybei patvirtinti, jei spektras yra labai švarus, tačiau dažnai reikia koreliuojančių kitų metodų rezultatus.
Dujų chromatografijos masės spektrometre (GC/MS) junginių mišinys pirmiausia atskiriamas dujų chromatografijos būdu, o tada tiekiamas į dujų masės spektrometrą. Šio kombinuoto prietaiso dujų chromatografijos dalyje išgarintos molekulės išsiskiria dėl jų gebėjimo difunduoti per nešančias dujas. Keičiant nešančiųjų dujų tipą, temperatūrą ir srautą, galima atskirti skirtingus mišinius, kad būtų gauti švarūs, atskiri kiekvieno junginio mėginiai. Norint nustatyti teisingus dujų chromatografo ir vėlesnius masės spektrometro nustatymus, būtina optimizuoti. Apibūdinus mėginio šaltinį, pvz., gamybos įmonėje arba natūraliame šaltinyje, pavyzdžiui, naftos gręžinyje, šie prietaisai duoda ekonomiškus ir patikimus rezultatus.