Spektrometria mas w zastosowaniach przemysłowych – precyzyjna analiza składu chemicznego

W zaawansowanej analizie chemicznej coraz większą rolę odgrywa spektrometria mas (MS, Mass Spectrometry) – technika pozwalająca na niezwykle precyzyjne określenie masy cząsteczek i ich struktur chemicznych. Dzięki swojej czułości, selektywności i szybkości działania spektrometry masowe znajdują szerokie zastosowanie w kontroli procesów przemysłowych, badaniach środowiskowych oraz analizie składu produktów.

Zasada działania spektrometru masowego

1. Źródło jonów – odpowiada za jonizację cząsteczek badanej substancji. W zależności od charakteru próbki stosuje się różne techniki, np.:
   • EI (electron ionization) – jonizacja elektronami, popularna w analizie gazów i lotnych związków organicznych,
   • CI (chemical ionization) – jonizacja przez reakcje chemiczne w fazie gazowej,
   • ESI (electrospray ionization) – jonizacja przez rozpylanie cieczy, często stosowana w analizie biomolekuł,
   • APCI, MALDI, DART – inne specjalistyczne metody.

2. Analizator masy – kluczowy element decydujący o rozdzielczości i dokładności pomiaru. Popularne typy analizatorów to:

   • Kwadrupolowy (Quadrupole, Q) – szybki, niedrogi, idealny do analizy rutynowej,
   • Time-of-Flight (TOF) – wysoka rozdzielczość i zakres masowy,
   • Orbitrap – doskonała rozdzielczość i dokładność masowa (często używany w tandemowych konfiguracjach MS/MS),
   • Ion Trap, FT-ICR, Magnetic Sector – specjalistyczne zastosowania, np. w badaniach naukowych.
3. Detektor – rejestruje sygnał jonów i przekształca go w widmo masowe. Współczesne detektory oferują bardzo wysoką czułość i niski poziom szumów.

Parametry techniczne spektrometru masowego – na co zwracać uwagę?

Przy wyborze spektrometru do zastosowań przemysłowych lub laboratoryjnych, istotne są następujące parametry:

• Rozdzielczość masowa – zdolność do rozróżnienia jonów o zbliżonych masach (np. 50 000 FWHM).

• Dokładność masowa – odchylenie pomiaru od rzeczywistej masy (np. < 2 ppm).
• Zakres masowy (m/z) – zakres możliwych do wykrycia mas (np. 10–6000 m/z).

• Czułość – minimalna ilość próbki możliwa do wykrycia (np. w fmol).

• Prędkość skanowania – istotna przy analizie dynamicznych procesów przemysłowych.
• Możliwość pracy w trybie MS/MS (tandem mass spectrometry) – niezbędna w analizie złożonych mieszanin i identyfikacji fragmentów.

Gdzie się zamawia spektrometry masowe ?

Światowym dostawcą spektrometrów masowych jest firma Thermo Fisher Scientific, która od lat wyznaczają standardy w tej branży. Jej polskim dystrybutorem jest firma BP Techem z siedziba w Warszawie, której ofertę spektrometrów można znaleźć na stronie: https://techemanalityka.pl/

Źródło: Spektrometr masowy PRIMA PRO ze strony techemanalityka.pl

W ofercie firmy BP Techem dostępne są spektrometry masowe przystosowane do pracy w warunkach przemysłowych – także on-line i in-line, z możliwością integracji z systemami SCADA i DCS. Urządzenia te oferują:

• Automatyczną kalibrację i diagnostykę,
• Wysoką odporność na zmienne warunki środowiskowe,
• Pracę ciągłą i niskie koszty eksploatacji,
• Możliwość monitoringu gazów w czasie rzeczywistym (np. emisji z pieców, reaktorów, procesów fermentacyjnych).

Spektrometria mas jako fundament nowoczesnej analizy procesowej

Wdrożenie spektrometrii mas w przemyśle to krok w stronę automatyzacji kontroli jakości, poprawy efektywności energetycznej oraz zwiększenia bezpieczeństwa procesowego. Dzięki coraz lepszym parametrom technicznym i integracji z cyfrowymi systemami sterowania, spektrometry masowe przestają być jedynie sprzętem laboratoryjnym – stają się integralną częścią inteligentnej produkcji.