Feldionisation und Felddesorption

Felddesorption und Feldionisation beruhen auf dem Tunneleffekt. Dabei tunneln Elektronen von einem Emitter der auf hohem Potential liegt auf die Probenmoleküle und ionisieren sie. Um die notwendigen hohen Feldstärken zu erzielen wird an sehr feinen Haarkristallen (meist aus Silizium oder aus Kohlenstoff) eine hohe Spannung angelegt. Durch den geringen Radius der Spitze wird die Feldstärke an der Spitze entsprechend groß. Siliziumemitter sind kostengünstig und sehr robust, allerdings bringen Emitterkristalle aus Kohlenstoff eine etwa 10-fach höhere Empfindlichkeit.

Sowohl Felddesorption als auch Feldionisation sind sogenannte "soft ionization"-Methoden, bei denen kaum Molekülfragmente entstehen.

Felddesorption

Bei der Felddesorption wird die Probe auf dem Emitter aufgebracht und der Emitter auf hohe Spannung gebracht (einige 1000 V). Der Emitter wird außerdem geheizt, da die erhöhte Temperatur die Desorption unterstützt. Die erzeugten Ionen sind meist Molekülionen, bzw. Adduktionen [MNa]⁺ und [MK]⁺, die aus Spuren von Natrium und Kalium im Analyten gebildet werden. Die Probe wird mit Hilfe einer Schubstange ins Massenspektrometer gebracht. Der Emitter wird dabei entweder in eine Lösung der zu untersuchenden Probe getaucht, oder die Probe wird durch eine Spritze aufgebracht.

Vorteile der Felddesorption:

• einfache Spektren (typ. Molekülspektren)
• kein chemischer Untergrund
• geht gut mit kleineren organischen Molekülen oder organo-metallischen Verbindungen (max. bis 2000 Da)

Nachteile:

• empfindlich auf Verunreinigung mit Alkali-Metallen
• Emitter ist mechanisch empfindlich und fragil
• die Probe muss thermisch beständig sein
• langsame Analyse während des Aufheizens des Emitters

Feldionisation

Bei der Feldionisation wird die Probe zuerst verdampft (Schubstange), oder ist bereits gasförmig vorhanden (GC, Gaseinlass). Wenn die Moleküle in der Gasphase an den Emitterspitzen vorbeifliegen werden sie durch tunnelnde Elektronen ionisiert.

Vorteile der Felddesorption:

• einfache Spektren (typ. Molekülspektren)
• kein chemischer Untergrund
• geht gut mit kleineren organischen Molekülen (max. bis 1000 Da, also weniger als bei Felddesorption)

Nachteile:

• die Probe muss thermisch beständig sein