Flugzeit-Massenspektrometer

Ein Flugzeitmassenspektrometer (engl. time of flight - TOF) basiert auf der Tatsache, dass Teilchen gleicher kinetischer Energie mit unterschiedlicher Geschwindigkeit fliegen, wenn sie unterschiedliche Masse aufweisen. Beschleunigt man Ionen in einem elektrischen Feld mit der Spannung V so haben die Ionen beim Verlassen des Feldes die kinetische Energie q·V (q ist die Ladung eines Ions), die gleich ½·m·v² sein muss:

und daraus

m Masse des Teilchens v Geschwindigkeit des Teilchens V Feldspannung q Ladung des Teilchens t Flugzeit L Länge der Flugbahn

Wenn nun die Ionen unterschiedliche Masse aufweisen, müssen Sie entsprechend unterschiedliche Geschwindigkeiten haben, da ja alle anderen Größen in der Gleichung konstant sind. Damit lässt sich aus der Flugzeit der Ionen über eine bestimmte Strecke die Masse dieser Ionen bestimmen.

Ein TOF-Gerät arbeitet im gepulsten Modus und eignet sich sehr gut für die Ionisation durch Laserpulse (MALDI). Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel eines TOF-Spektrums (der Peak C60 entspricht 720 Da):

Beim Eintritt der Ionen in die feldfreie Zone weisen die Ionen eine leicht unterschiedliche kinetische Energie auf, die man durch Ionenspiegel aber vereinheitlichen kann. Dabei wird der Ionenstrahl auf ein Linsensystem geführt, das so konstruiert ist, dass die Ionen "gespiegelt" werden und dabei die Energieunsicherheit verkleinert wird. Durch solche Ionenspiegel (auch "Reflektron" genannt) kann man die Auflösung der TOF-Geräte verbessern.