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Concept
Spectromètre de masse à temps de vol
Résumé
La spectrométrie à temps de vol (TOF-MS, selon l'acronyme anglais en) est une méthode de spectrométrie de masse dans laquelle les ions sont accélérés par un champ électrique de valeur connue. Il résulte de cette accélération que les ions de même charge électrique acquièrent la même quantité de mouvement. La vitesse des ions, par contre, dépend du rapport masse sur charge. On mesure le temps mis par une particule chargée pour atteindre un détecteur situé à une distance connue. Ce temps dépendra du rapport masse sur charge de la particule considérée. Ce sont les particules les plus lourdes qui seront accélérées aux vitesses les plus basses. La détermination du rapport masse sur charge découle de ce temps de vol et de la connaissance des autres paramètres expérimentaux comme la position du détecteur et la tension d'accélération.
L'énergie potentielle électrostatique d'une particule chargée dans un champ électrique est donnée par la relation
[1]
où E est l'énergie potentielle, q la charge électrique de la particule, et U est la différence de potentiel électrique ou tension d'accélération.
Quand la particule chargée est accélérée dans l'analyseur à temps de vol par la tension U, son énergie potentielle est transformée en énergie cinétique :
[2]
L'égalité des deux énergies données respectivement par les équations (1) et (2) rend compte du fait que l'énergie potentielle est convertie en énergie cinétique :
[3]
[4]
La vitesse d'une particule chargée après l'accélération reste constante dans la mesure où la particule évolue sur une certaine distance d dans un espace libre de champ. Comme on connait la distance d, la vitesse de la particule peut être déterminée dans la mesure où on sait mesurer le temps de vol t, ce qui implique que la mesure de l'arrivée de la particule sur le détecteur est synchronisée avec l'évènement qui a produit son départ.
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