Времяпролетный масс-спектрометр (TOF-МС, от английского Time-of-Flight Mass Spectrometer) — это аналитический прибор, предназначенный для измерения массы молекул и ионов с помощью метода времени пролёта. Этот тип масс-спектрометра позволяет исследовать химический состав вещества, определять массу молекул, их изотопный состав и структуру. Времяпролетные масс-спектрометры находят широкое применение в химии, биохимии, фармацевтике, экологии, а также в различных научных исследованиях, таких как изучение белков, пептидов и других биомолекул.
Принцип работы TOF-МС основан на измерении времени, которое ионы, образованные в источнике ионизации, тратят на пролёт через определённое расстояние. Молекулы вещества ионизируются в источнике и превращаются в положительно или отрицательно заряженные частицы (ионы). Эти ионы затем ускоряются в электрическом поле, и они начинают двигаться с различной скоростью в зависимости от своей массы. Легкие ионы проходят через пространство быстрее, чем тяжёлые, что и позволяет их различить по времени пролёта.
После того как ионы ускорены, они проходят через вакуумную камеру и достигают детектора, где регистрируется время их движения от источника ионизации до точки детекции. Это время непосредственно связано с массой иона: чем легче ион, тем меньше времени он тратит на пролёт, и наоборот, чем тяжелее ион, тем больше времени ему требуется для преодоления расстояния.
Время, которое каждый ион тратит на пролёт, измеряется с высокой точностью, а затем результаты преобразуются в масс-спектр, который отображает интенсивность сигналов в зависимости от массы ионов. На основе полученных данных можно определить массовые характеристики молекул, а также их изотопный состав и структурные особенности.
Одним из главных преимуществ временипролетного масс-спектрометра является его высокая разрешающая способность и скорость работы. TOF-МС позволяет проводить быстрые и точные измерения, что особенно важно для анализа сложных смесей или больших молекул. Сравнительно с другими типами масс-спектрометров, такими как квадрупольные или ионно-циклотронные масс-спектрометры, времяпролетные устройства предлагают более высокую чувствительность и способность определять молекулы с большими массами, такие как белки, ДНК и пептиды.
Кроме того, TOF-МС позволяет эффективно работать с малым количеством вещества, что делает его ценным инструментом в исследовательских лабораториях, где важно минимизировать объём образцов. В отличие от традиционных масс-спектрометров, которые требуют длительных процессов и сложных процедур для измерений, TOF-МС может осуществлять анализ в реальном времени, обеспечивая быстрые результаты.
Времяпролетный масс-спектрометр используется для широкого спектра задач, включая анализ химических соединений, выявление загрязняющих веществ в экологии, контроль качества в фармацевтической и пищевой промышленности, а также для изучения биомолекул и проведения протеомных исследований. Его точность и высокая скорость делают его незаменимым в научных исследованиях, где необходимо быстро получать данные о составе и структуре молекул.
Таким образом, времяпролетный масс-спектрометр является мощным инструментом для анализа состава вещества с высокой точностью и скоростью. Его использование охватывает широкий спектр научных дисциплин и промышленностей, от биотехнологий до экологии, и продолжает оставаться незаменимым в исследованиях на молекулярном уровне.
