Penning kapanı, homojen bir statik manyetik alan ve mekansal olarak homojen olmayan statik elektrik alanını kullanarak yüklü parçacıkları depolayan cihazlardır. Özellikle atomaltı parçacıkların özelliklerinin hassas ölçümleri için uygundurlar. Elektrik yüklü parçacıklar, sabit bir manyetik alan ve bir elektrostatik kuadrupol alanı kullanılarak bir Penning kapanında hapsedilebilir ve depolanabilir. Yüklü parçacıkları depolayarak, fiziksel özelliklerini yüksek hassasiyetle analiz etmek mümkündür. 1987 yılında Hans Georg Dehmelt, Penning tuzağında elektron ve pozitronun Landé faktörünü çok hassas bir şekilde belirlemeyi başardı. Penning kapanı konusundaki katkıları nedeniyle 1989 yılında Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.
Enstrümental analiz, analitleri bilimsel aletler (enstrümanlar) kullanarak inceleyen analitik kimya alanı.
Kütle spektrometrisi, İngilizce: Mass spectrometry (MS), kimyasal türleri iyonize edip oluşan iyonları Kütle-yük oranını esas alarak sıralayan bir analitik teknik. Daha basit terimler ile, bir kütle spektrumu bir numunen içindeki kütleleri ölçer. Kütle spektrometrisi birçok farklı alanda kullanılır ve kompleks karışımlara uygulandığı kadar saf numunelere de uygulanır.
Robert Reed Squires, gaz fazı iyon kimyası ve akan gün batımı sonrası kızıllık spektrometrisindeki çalışmaları ile tanınan Amerikalı kimyager.
David E. Clemmer, Amerikalı analitik kimyager. Bloomington'daki Indiana Üniversitesi'nde Robert ve Marjorie Mann Kimya Kürsüsü başkanı ve Seçkin Profesör'dür. Bu üniversitede Clemmer Grubu'nun başındadır. Clemmer iyon-hareketliliği kütle spektrometrisi (IM-MS) için yeni bilimsel ekipmanlar geliştirir. Geliştirdiği ekipmanlar arasında ilk iç içe iyon-hareketliliği uçuş-zamanlı kütle spektroskmetrisi de vardır. Aralarında 2006'da "çeşitli kütle spektrometre teknolojileri için iyon hareketliliği ayırmanın entegrasyonuna yaptığı öncü katkıları için" kazandığı Biemann Madalyası'nın da bulunduğu çeşitli ödüller kazanmıştır.
International Journal of Mass Spectrometry (IJMS), biyoloji, kimya, jeoloji ve fizikteki enstrümantasyon ve uygulamalar da dahil olmak üzere kütle spektrometrisi ve iyon süreçlerinin temel yönlerini kapsayan hakemli bir dergidir. Seçilmiş IJMS makaleleri Proteomics Virtual Journal'da yer almaktadır. 2016 etki faktörü 1.702 idi.
Kütle spektrometrisinde, matris destekli lazer desorpsiyon/iyonizasyonu (MALDI), minimum parçalanma ile büyük moleküllerden iyonlar oluşturmak için bir lazer enerjisi emici matris kullanan bir iyonizasyon tekniğidir. Daha geleneksel iyonizasyon yöntemleriyle iyonize edildiğinde kırılgan olma ve parçalanma eğiliminde olan biyomoleküllerin ve büyük organik moleküllerin analizinde uygulanmıştır. Gaz fazında büyük moleküllerin iyonlarını elde etmenin nispeten yumuşak bir yolu olması bakımından elektrosprey iyonizasyonuna (ESI) benzer, ancak MALDI tipik olarak çok daha az sayıda çok-yüklü iyon üretir.
İzotop oranı kütle spektrometrisi, belirli bir örnekteki izotopların göreceli bolluğunu ölçmek için kütle spektrometrik yöntemlerin kullanıldığı bir kütle spektrometrisi uzmanlığıdır.
Kıvılcım iyonizasyonu katı bir örnekten gaz fazı iyonları üretmek için kullanılan bir yöntemdir. Hazırlanan katı numune buharlaştırılır ve aralıklı bir deşarj veya kıvılcım ile kısmen iyonize edilir. Bu teknik öncelikle kütle spektrometresi alanında kullanılmaktadır. Bir kütle spektrometresi ile birleştirildiğinde, tüm cihaz, kıvılcım iyonizasyon kütle spektrometresi veya kıvılcım kaynağı kütle spektrometresi olarak adlandırılır.
İndüksiyonla birleşmiş plazma kütle spektrometrisi, numuneyi iyonize etmek için indüksiyonla birleşmiş plazma kullanan bir kütle spektrometresi türüdür. Numuneyi atomize eder ve daha sonra tespit edilen atomik ve küçük çok atomlu iyonlar oluşturur. Çok düşük konsantrasyonlarda sıvı numunelerdeki metalleri ve bazı ametalleri tespit etme kabiliyeti ile bilinmekte ve kullanılmaktadır. Aynı elementin farklı izotoplarını algılayabilir, bu da onu İzotopik etiketlemede çok yönlü bir araç haline getirir.
Aerosol kütle spektrometrisi, kütle spektrometrisinin aerosol parçacıklarına uygulanmasıdır. Aerosol parçacıkları, çap aralığı 3 nm ila 100 nm arasında olan bir gaz (hava) içinde asılı katı ve sıvı parçacıklar olarak tanımlanır. Aerosol parçacıkları, çeşitli farklı işlemlerle doğal ve antropojenik kaynaklardan üretilir; örneğin rüzgarla savrulan süspansiyon ve fosil yakıtların ve biyokütlenin yanması. Aerosol parçacıklarının analizi, küresel iklim değişikliği, görünürlük, bölgesel hava kirliliği ve insan sağlığı üzerindeki önemli etkileri nedeniyle önemlidir. Aerosol parçacıkları yapı olarak çok karmaşıktır ve tek bir parçacık içinde binlerce farklı kimyasal bileşik içerebilir. Bu karmaşıklık nedeniyle, bu partikülleri analiz etmek için kullanılan enstrümantasyon, boyuta göre ayırma yeteneğine sahip olmalı ve gerçek zamanlı olarak kimyasal bileşimleri hakkında bilgi sağlamalıdır. Analiz için bu gereksinimleri karşılamak amacı ile kütle spektrometresi enstrümantasyonu kullanılır. Kütle spektrometrisi yüksek hassasiyet ve geniş bir moleküler kütle aralığını algılama yeteneği sağlar. Aerosol kütle spektrometrisi iki kategoriye ayrılabilir; çevrimdışı ve çevrimiçi. Çevrimdışı kütle spektrometresi, toplanan parçacıklar üzerinde gerçekleştirilir. Çevrimiçi kütle spektrometresi, gerçek zamanlı olarak tanıtılan parçacıklar üzerinde gerçekleştirilir.
Hızlı atom bombardımanı, yüksek enerjili atomlardan oluşan bir ışının iyonlar oluşturmak için bir yüzeye çarptığı kütle spektrometrisinde kullanılan bir iyonizasyon tekniğidir. Michael Barber tarafından 1980 yılında Manchester Üniversitesi'nde geliştirilmiştir. Atomlar yerine yüksek enerjili iyon demeti kullanıldığında (ikincil iyon kütle spektrometrisinde olduğu gibi, yöntem sıvı ikincil iyon kütle spektrometrisi olarak adlandırlır. FAB ve LSIMS' de analiz edilecek malzeme matris adı verilen uçucu olmayan kimyasal koruma ortamı ile karıştırılır ve yüksek enerjili atom ışınıyla vakum altında bombardımana tutulur. Atomlar tipik olarak argon veya ksenon gibi bir inert gazlardandır. Yaygın matrisler arasında gliserol, tiogliserol, 3-nitrobenzil alkol, 18-taç-6 eter, 2-nitrofeniloktil eter, sülfolan, dietanolamin ve trietanolamin bulunur. Bu teknik, ikincil iyon kütle spektrometrisi ve plazma desorpsiyon kütle spektrometrisine benzer.
Uçuş zamanı kütle spektrometrisi (TOFMS), bir iyonun kütle-yük oranının bir uçuş zamanı ölçümüyle belirlendiği bir kütle spektrometresi yöntemidir. İyonlar, gücü bilinen bir elektrik alanı tarafından hızlandırılır. İyonun hızı, kütle-yük oranına bağlıdır. İyonun bilinen bir mesafede bir detektöre ulaşması için geçen süre ölçülür. Bu süre iyonun hızına bağlı olacaktır ve bu nedenle, iyonun kütle-yük oranının bir ölçüsüdür. Bu oran ve bilinen deneysel parametrelerden iyon tanımlanabilir.
Nano ölçekli ikincil iyon kütle spektrometrisi, bir sektör kütle spektrometresi kullanarak bir materyalin temel ve izotopik bileşiminin nano ölçekli çözünürlük ölçümlerini toplamak için kullanılan analitik bir tekniktir. Nano ölçekli ikincil iyon kütle spektrometresi, ikincil iyon kütle spektrometrisine dayanmaktadır.
Üst-alt proteomik, kütle ölçümü ve ardışık kütle spektrometresi (MS/MS) analizi için izole edilmiş bir protein iyonunu depolamak üzere bir iyon yakalayıcı kütle spektrometresi veya MS/MS ile birlikte iki boyutlu jel elektroforezi gibi diğer protein saflaştırma yöntemlerini kullanan bir protein tanımlama yöntemidir. Üst-alt proteomik, yekpare haldeki proteinlerin analizi yoluyla benzersiz proteoformları tanımlama ve niceleme yeteneğine sahiptir. Kütle spektrometresi sırasında yekpare haldeki proteinler tipik olarak elektrosprey iyonizasyon ile iyonize edilir ve bir Fourier dönüşümü iyon siklotron rezonansı, kuadrupol iyon tuzağı veya Orbitrap kütle spektrometresinde tutulur. Ardışık kütle spektrometresi için parçalanma, elektron yakalama ayrışması veya elektron transfer ayrışması ile gerçekleştirilir. Etkili bir parçalanma, kütle spektrometresi tabanlı proteomikten önce numunenin işleme safyası için kritiktir. Proteom analizi rutin olarak yekpare haldeki proteinlerin sindirilmesini ve ardından kütle spektrometresi (MS) kullanılarak elde edilen protein tanımlamasını içerir. Üst-alt MS (jelsiz) proteomik, protein yapısını, yekpare haldeki bir kütlenin ölçümü ve ardından gaz fazında doğrudan iyon ayrışması yoluyla sorgular.
Akıcı görüntü tutulması kütle spektrometrisi, iz gazların hassas tespiti için kullanılan bir analitik kimya tekniğidir. İz gaz molekülleri, nemli bir hava örneğinin sokulmasının ardından bir akış tüpü boyunca -bir helyum veya argon taşıyıcı gazının plazma görüntü tutulmasında- termalleştirilmiş hidratlanmış hidronyum küme iyonlarının üretimi ve akışı ile iyonize edilir. Bu iyonlar, su molekülleri ile çoklu çarpışmalarda reaksiyona girer, izotopik bileşimleri dengeye ulaşır ve izotopomerlerinin göreli büyüklükleri kütle spektrometresi ile ölçülür.
Proton transfer tepkimesi kütle spektrometrisi, bir iyon kaynağında üretilen gaz fazı hidronyum reaktif iyonlarını kullanan bir analitik kimya tekniğidir. PTR-MS, ortam havasındaki uçucu organik bileşiklerin (VOC'lar) çevrimiçi olarak izlenmesi için kullanılır. Avusturya, Innsbruck'taki Leopold-Franzens Üniversitesi, Institut für Ionenphysik'teki bilim adamları tarafından 1995 yılında geliştirilmiştir. Bir PTR-MS cihazı, bir sürüklenme tüpüne doğrudan bağlanan bir iyon kaynağı ve bir analiz sisteminden oluşur. Ticari olarak temin edilebilen PTR-MS cihazlarının yanıt süresi yaklaşık 100 ms'dir ve tek haneli pptv veya hatta ppqv bölgesinde bir algılama sınırına ulaşırlar. Kullanılmakta olduğu uygulama alanları çevre araştırmaları, gıda ve lezzet bilimi, biyolojik araştırma, tıbbı ve diğerlerini içerir.
Bir kütle kromatogramı, kütle spektrometresi verilerinin bir kromatogram olarak temsilidir; x ekseni zamanı ve y ekseni sinyal yoğunluğunu temsil eder. Kaynak veriler toplu bilgi içerir; ancak, zamana karşı sinyal yoğunluğunu görselleştirme lehine bir kütle kromatogramında grafiksel olarak temsil edilmez. Bu veri sunumunun en yaygın kullanımı, kütle spektrometrisinin sıvı kromatografi - kütle spektrometrisi veya gaz kromatografisi - kütle spektrometrisi gibi bazı kromatografi formları ile birlikte kullanıldığı zamandır. Bu durumda, x ekseni, diğer herhangi bir kromatograma benzer şekilde tutma süresini temsil eder. Y ekseni, sinyal yoğunluğunu veya göreceli sinyal yoğunluğunu temsil eder. Her bir kütle spektrumundan hangi bilgilerin çıkarıldığına bağlı olarak, bu yoğunluğun temsil edebileceği birçok farklı ölçüm türü vardır.
Çarpışmaya bağlı ayrışma, gaz fazında seçilen iyonların parçalanmasını indüklemek için bir kütle spektrometresi tekniğidir. Seçilen iyonlar genellikle iyon kinetik enerjisini artırmak amacı ile bir elektrik potansiyeli uygulanarak hızlandırılır ve daha sonra nötr moleküllerle çarpışmalarına izin verilir. Çarpışmada kinetik enerjinin bir kısmı iç enerjiye dönüştürülür, bu da bağ kırılmasına ve moleküler iyonun daha küçük parçalara parçalanmasına neden olur. Bu fragman iyonları daha sonra ardışık kütle spektrometresi ile analiz edilebilir.
Kızılötesi çoklu foton ayrışması, genellikle orijinal (ana) molekülün yapısal analizi için gaz fazındaki molekülleri parçalamak amacıyla kütle spektrometrisinde kullanılan bir tekniktir.
