دستگاه GC-MS چیست

 

دستگاه گاز کروماتوگراف – طیف سنج جرمی یا همان GC-MS روش آنالیزی است که از تلفیق خصوصیات کروماتوگراف گازی و طیف سنج جرمی برای شناسائی مواد مختلف در یک نمونه استفاده می نماید. کاربرد های GC-MS شامل تشخیص دارو ها، بازرسی حریق، بازرسی مواد منفجره، آنالیز نمونه های محیط زیست، و شناسائی مواد مجهول در یک نمونه می شود. یکی از این کاربرد ها آنالیز موادی بود که در حدود سال 1970 از سیاره مریخ بدست آمد بود.

دستگاه GC-MS ضمناً می تواند در بازرسی فرودگاه ها نیز برای تشخیص مواد مختلف در چمدان های مسافران و یا در بدن انسان ها بکار گرفته شود. بعلاوه GC-MS می تواند عناصری را در داخل مواد ردیابی نماید که قبلاً تنها از طریق تجزیه شیمیائی قابل بررسی بود. همانند دستگاه LC-MS این دستگاه نیز با مقادیر بسیار کم نمونه کار می کند، مقادیری نظیر یک فمتو گرم.

از دستگاه GC-MS در پزشکی قانونی بنام استاندارد طلائی یاد می شود، زیرا بررسی وجود ماده ای در نمونه با احتمال صد در صد با روش های خاص این دستگاه قابل تشخیص است. بعلاوه دستگاه GC-MS حداقل می تواند تشخیص دهد که یکی از چندین ماده خاص قطعاً در داخل نمونه موجود است. البته درصد احتمالی وجود ماده ای خاص در نمونه با دستگاه اعلام می شود.

تاریخچه GC-MS

اولین بار در سال 1959 بود که ساخت دستگاه GC-MS با اتصال دو دستگاه گاز کروماتوگراف و اسپکترومتر جرمی گزارش شد. با ساخته شدن کامپیوتر های ارزانتر و فشرده تر زمان آنالیز و جوابدهی این دستگاه نیز کمتر شد. در سال 1964 انجمن الکترونیک در امریکا، کار ساخت و توسعه اسپکترومتر جرمی کوادروپل یا چهارگانه را تحت نظر رابرت ای فینیگان کلید زد. در طی سال 1966 بیش از 500 دستگاه از این نوع GC-MS توسط آقای فینیگان و همکارش در انجمن مایک یوتاس فروخته شد. در سال 1967 فینیگان انجمن را ترک کرد تا شرکت تجهیزات فینیگان را با همکاری شرکایش روگر سنت، تیزی چو، میشل استوری و ویلیام فایز بنیان گذاری نماید. در اوایل سال 1968 اولین GC-MS را تحویل دانشگاه استنفورد و پوردو نمود. در سال 1990 شرکت فینیگان توسط شرکت ترمو که بعد ها Thermo Fisher Scientific نام گرفت، خریداری شد و در آن زمان تنها تولید کننده GC-MS در دنیا تلقی می شد.

در سال 1996 نمونه ای پیشرفته از دستگاه Gc Mass پرسرعت به بازار عرضه شد که تنها در 90 ثانیه می توانست آنالیز را انجام دهد. در حالیکه این مدت در نمونه های اولیه دستگاه 16 دقیقه بود. در سال 2000 دستگاه های GC-MS همراه با تکنولوژی quadrupole دیگر تبدیل به دستگاهی ثابت در آنالیز شیمیائی و آنالیز مواد آلی بود. امروزه این دستگاه ها (Computerized GC/MS) بصورت گسترده ای در آنالیز و مانیتورینگ کیفیت آب، هوا ، خاک، محیط زیست، بازرسی های مواد غذائی و کشاورزی و همچنین در کشف و تولید داروها بکار گرفته می شود.

دستگاه GC-MS چگونه کار می کند

GC-MS از دو بخش اصلی گاز کروماتوگراف یا GC و طیف سنج جرمی یا MS تشکیل شده است. کروماتوگراف گازی مجهز به یک ستون کیپیلاری یا موئینه با تمام خصوصیاتش (مثل طول، قطر داخلی و ویژگی های محتویاتش) است. GC بنا به خصوصیات شیمیائی مولکول های یک ترکیب، آنها را از هم جدا نموده و داخل ستون به سمت دتکتور به راه می اندازد. از آن طرف MS آنها را گیر انداخته، یونیزه می نماید، شتاب دهی نموده و هر مولکول بارداری را به تفکیک دتکت و یا آشکار می نماید. طیف نگار جرمی این کار را با شکستن مولکول ها به اجزاء یونیزه شده و تشخیص این اجزا با مقایسه نسبت جرم به بار آنها انجام می دهد.

این دو بخش مختلف از دستگاه بهمراهی هم مولکول ها را به اجزای بسیار کوچکتری بنام Fragment برای شناسائی تبدیل می نمایند، کاری که از هر کدام از آنها به تنهائی ساخته نیست. شناسائی دقیق یک مولکول خاص برای هر کدام از دو جزء یعنی GC و یا MS به تنهائی ممکن نیست. پروسه طیف نگاری جرمی اصولاً نیاز به نمونه های خیلی خالص دارد. در حالیکه کروماتوگراف گاز با دتکتور سنتی خود یعنی FID قدرت تشخیص دو مولکول از هم دیگر را ندارد، البته با فرض اینکه هر دوی آنها زمان بازداری یکسانی داشته یاشند و یا به عبارت دیگر در یک زمان به دتکتور برسند. در مواقعی هم ممکن این دو مولکول متفاوت در داخل طیف سنج جرمی یا MS هم اثری مشابه داشته باشند و این امر می تواند نتیجه را با خطا همراه کند. ترکیب هر دو سیستم گاز کروماتوگراف و طیف سنج جرمی توأمان تحت لوای یک دستگاه بنام GC-MS می تواند از این خطا جلوگیری نماید، زیرا احتمال اینکه دو مولکول مشابه اثری یکسان بر روی هر دو بخش دستگاه داشته باشند، بسیار نادر است.