Protonentauschreaktions-Massenspektrometrie PTR-MS

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Protonentauschreaktions-Massenspektrometer (Modell hs-PTR-MS) mit integriertem Quadrupolmassenfilter (PTR-QMS)

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Protonentauschreaktions-Flugmassenspektrometer (Time-of-flight mass spectrometer PTR-TOFMS Modell PTR-TOF 8000)

Online-Messungen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) zur analytischen Sensorik

Methodik:

Die PTR-MS Methode basiert auf einer chemischen Ionisation und bietet deswegen einen sehr sanften Ionisationsweg der Zielmoleküle, dessen Produkt-Ion i.d.R. vorwiegend auf das Mutter-Ion darstellt. Dies erleichtert die Identifikation der Produkt-Ionen in den resultierenden Massenspektren. Durch eine sehr schnelle Ansprechzeit von Sekunden-Bruchteilen zählt PTR-MS zu den sogenannten online Methoden der Analytik und ermöglicht das Echtzeit-Monitoring von Veränderungen der Konzentrationen von Gasmolekülen unterschiedlicher chemischer Struktur eines Probengases.

Das TOF-System bietet gegenüber dem PTR-QMS eine sehr viel höhere Massenauflösung: Bei dem PTR-TOF 8000 beträgt die Massenauflösung bis zu 8000 m/∆m, d. h. beispielsweise bei einer Masse von 100 Th können Moleküle mit einer Massendifferenz von nur 0.013 Th voneinander getrennt werden. Im Vergleich zur Massenauflösung des vorhandenen PTR-QMS (1 m/∆m) bietet das PTR-TOF 8000 somit bessere Identifikationsmöglichkeiten von Molekülen aus unbekannten und komplexen (Lebensmittel-) Matrizes. Ein weiterer Vorteil des PTR-TOFMS-Systems gegenüber dem PTR-QMS ist die höhere Zeitauflösung: Eine ‚Flugzeit‘ der Ionen dauert i.d.R. 30 µs und ermöglicht somit die Aufnahme von Gesamtmassenspektren in nur Bruchteilen einer Sekunde. Bei PTR-QMS ist die Mindestverweilzeit pro Ion ca. 10 ms, wodurch die Messung eines Gesamtspektrums dementsprechend länger dauert. Dennoch ist das PTR-QMS-System für bestimmte Anwendungen bestens geeignet, z.B. wenn nur einzelnen Substanzen sehr schnell detektiert werden sollten, oder für Langzeitmessungen (z.B. Lagerungsuntersuchungen).

 

Das online Messlabor der Abteilung Analytische Sensorik ist außerdem mit folgenden Equipment ausgestattet:

  • ein Gas Calibration Unit (GCU) für die Kalibrierung der PTR-MS-Messgeräte
  • ein Buffered End-Tidal (BET) Sampler für die Atemluftanalyse (Bild unten links)
  • ein Breath Collection Unit (BCU) für die Speicherung von Atem- bzw. Raumluftproben
  • ein Wärmeschrank für die Erwärmung von Proben während der Messungen
  • ein Kühlschrank für die Kühlung der Proben während der Messungen (z. B. für Lagerungsversuche)