Spektrometer Massa (Mass Spectrometer)

Selain dengan chromatography, campuran juga dapat dideteksi dan dianalisis dengan

mengunakan mass spectrometer. Prinsip kerja dari instrument ini yaitu dengan memanfaatkan

proses ionisasi dan pembelokan elektron. Diagram dari prinsip kerja instrument ini ditunjukkan

pada gambar berikut

Mass Spectrometer System ( Jim Clark, 2000)

Sistem kerja dari mass spectrometer terdiri dari empat tahapan, yaitu proses ionisasi,

akselerasi, defleksi, dan deteksi. Proses ionisasi diawali dengan penguapan sample. Partikel

sample yang berasal dari proses penguapan kemudian bertumbukan dengan aliran elektron yang

berasal dari pemanasan metal coil menuju electron trap. Dari proses tumbukan tersebut,

memungkinkan terjadinya proses pertukaran energy sehingga bebrapa elektron dapat keluar dan

membentuk ion positif.

Proses Ionisasi (Jim Clark, 2000)

Ion positif yang keluar dari ionization chamber kemudian melewati tiga celah. Pada celah

pertama ion dikenakan tegangan 1000 volt sampai melewati celah ketiga dengan tegangan 0 volt.

Celah kedua, yang merupakan celah pertengahan mimiliki tegangan diantara 1000 – 0 volt.

Semua ion yang melalui celah ini dipercepat untuk mendapatkan berkas cahaya yang fokus.

Akselerasi (Jim Clark, 2000)

Setelah melalui proses percepatan, kemudian ion positif dibelokkan oleh medan magnet.

Jumlah medan magnet yang digunakan bergantung pada massa ion. Ion yang ringan mengalami

pembelokkan yang lebih dibandingkan dengan ion yang berat. Faktor kedua yang mempengaruhi

jumlah medan magnet yang digunakan yaitu muatan ion. Akan tetapi, untuk mempermudah,

muatan ion biasanya diasumsikan bermuatan +1 sehingga perbandingan antara massa dan

muatan ion (m/z) sama dengan massa ion.

Defleksi (Jim Clark, 2000)

Gambar di atas merupakan sistem dari proses defleksi. Dari gambar tersebut dapat dilihat

bahwa terdapat tiga aliran ion, aliran ion A, B, dan C. Aliran elektron yang dapat dideteksi

berdasarkan gambar tersebut hanya aliran ion B. Aliran elektron tersebut masuk ke sistem

pendeteksi berupa metal box. Tumbukan antara ion dengan metal box mengakibatkan ion yang

berasal dari aliran B ternetralisasi oleh elektron yang berasal dari logam. Sebagian elektron

meninggalkan daerah antara ion dan elektron logam, sebagian lagi mengisi daerah disekitar

kawat pendeteksi. Ion positif (sample) yang bertumbukan dengan aliran elektron pada kawat

dideteksi sebagai arus. Arus ini kemudian diperkuat dan direkam. 

Deteksi (Jim Clark, 2000)

Aliran ion A dan C juga dapat dideteksi dengan ara memvariasikan medan magnet pada

proses pembelokan. Aliran ion A karena lebih ringan dari aliran ion B, maka dibutuhkan medan

magnet yang lebih besar. Sementara aliran ion C dibutuhkan medan magnet yang lebih kecil

karena sifat dari aliran ini yang lebih berat (Jim Clark, 2000). 

Prinsip Spektroskopi Massa

Merupakan suatu instrumen yang menghasilkan berkas ion dari suatu zat uji, memilah ion

tersebut menjadi spektum yang sesuai dengan perbandingan massa terhadap muatan dan

merekam kelimpahan relatif tiap jenis ion yang ada. Umumnya hanya ion positif yang dipelajari

karena ion negatif yang dihasilkan dari sumber tumbukan umumnya sedikit.

Garis besar tentang apa yang terjadi dalam alat spektrometer massa

Atom dapat dibelokkan dalam sebuah medan magnet (dengan anggapan atom tersebut diubah

menjadi ion terlebih dahulu). Karena partikel-partikel bermuatan listrik dibelokkan dalam medan

magnet dan partikel-partikel yang tidak bermuatan (netral) tidak dibelokkan. Urutannya adalah

sebagai berikut :

Tahap pertama :

Ionisasi

Atom di-ionisasi dengan ‘mengambil’ satu atau lebih elektron dari atom tersebut supaya

terbentuk ion positif. Ini juga berlaku untuk unsur-unsur yang biasanya membentuk ion-

ion negatif (sebagai contoh, klor) atau unsur-unsur yang tidak pernah membentuk ion

(sebagai contoh, argon). Spektrometer massa ini selalu bekerja hanya dengan ion positif.

Tahap kedua :

Percepatan

Ion-ion tersebut dipercepat supaya semuanya mempunyai energi kinetik yang sama.

Tahap ketiga :

Pembelokan

Ion-ion tersebut dibelokkan dengan menggunakan medan magnet, pembelokan yang

terjadi tergantung pada massa ion tersebut. Semakin ringan massanya, akan semakin

dibelokan. Besarnya pembelokannya juga tergantung pada besar muatan positif ion

tersebut. Dengan kata lain, semakin banyak elektron yang ‘diambil’ pada tahap 1,

semakin besar muatan ion tersebut, pembelokan yang terjadi akan semakin besar.

Tahap keempat :

Pendeteksian

Sinar-sinar ion yang melintas dalam mesin tersebut dideteksi dengan secara elektrik.