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Vakuumlösungen für die Massenspektrometrie

Unsere Expertise in der Massenspektrometrie treibt die Entwicklung unserer hochwertigen Vakuumlösungen voran– maßgeschneidert für komplexe Massenspektrometriesysteme, für Präzision, Stabilität und Zuverlässigkeit.

Die Rolle des Vakuums in der Massenspektrometrie

In der Massenspektrometrie ist Vakuum entscheidend, damit sich Ionen ohne Störung durch Luftmoleküle durch das System bewegen können. Jede Stufe des Geräts – von der Ionenquelle bis zum Massenspektrometer und Detektor – erfordert ein bestimmtes Vakuumniveau, um eine präzise Ionisation, effektive Massenabscheidung und minimales Grundrauschen zu gewährleisten.
Für eine präzise Ionisation, effektive Massenabscheidung und minimales Grundrauschen sind spezifische Vakuumniveaus erforderlich.


Eine einfache An-/Aus-Steuerung reicht nicht aus zur Aufrechterhaltung dieser unterschiedlichen Druckstufen, sondern jede Druckstufe muss präzise kontrolliert werden. Beispielsweise erfordert die Ionisationsstufe einen sorgfältig geregelten Druck für eine effiziente Ionenbildung, während der Massenanalysator auf ultraniedrige Drücke zur störungsfreien Ionenbewegung angewiesen ist.

Hochvakuumpumpen sind in der Regel in das Systems integriert und werden von externen Vorpumpen unterstützt. Messgeräte und intelligente Controller sind entscheidend, um sicherzustellen, dass das Vakuum während des gesamten Betriebs stabil bleibt und die benötigte konsistente Leistung erzielt wird.

Vakuumlösungen von Pfeiffer für Ihre Massenspektrometrie-Anwendung

Von Forschungslaboren bis hin zu industriellen Umgebungen: Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions bietet zuverlässiges, leistungsstarkes Vakuum für alle Arten der Massenspektrometrie. Mit unseren speziell entwickelten SplitFlow-Turbopumpen für mehrstufige Vakuumumgebungen sowie ölfreien, geräuscharmen Vorpumpen für saubere Laborbedingungen

bieten unsere Lösungen maximale Empfindlichkeit, Verfügbarkeit und Wartungsfreundlichkeit.Mit über 500.000 in Betrieb befindlichen Turbopumpen und 70 Jahren Erfahrung mit dieser Technologie ist Pfeiffer Ihr zuverlässiger Partner für eine stabile, saubere Vakuumerzeugung auf jeder Stufe Ihres Analyseprozesses.

Passende Produkte vergleichen

Pfeiffer bietet Lösungen für jede Stufe der Massenspektrometrie

Turbopumpen (SplitFlow, HiPace):
  • vibrationsarm, leistungsstark im Hochvakuumbereich und individuell anpassbar

Vorpumpen:
  • Trockene Scroll-Vakuumpumpe (HiScroll): Sauber, leise, ölfrei.
  • Membranvakuumpumpen (MVP): Kompakt, wartungsfreundlich.
  • Drehschiebervakuumpumpe (SmartVane, DuoVane): Robust, mit hoher Förderleistung.

Tipp: Die Vorpumpe, die sich neben Ihrem Gerät befindet, kann einfach durch den Benutzer ausgetauscht werden – für minimale Stillstandszeiten Ihres Systems.

Steuerungssysteme:
  • Messgeräte, Ventile und intelligente Controller für präzises Vakuummanagement.

Erfahren Sie in unserem FAQ mehr über die Auswahl der idealen Vakuumpumpe für Ihre spezifische Anwendung.

Massenspektrometrie-Anwendungen

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Diese Systeme erfordern ein präzises Vakuum, unabhängig von Unterschieden in der Probenvorbereitung, sei es bei der Analyse flüchtiger Verbindungen oder komplexer biologischer Matrizen.

Nachfolgend finden Sie eine Übersicht darüber, wie verschiedene Massenspektrometrie-Techniken mit diesen allgemeinen Anforderungen übereinstimmen und wo ihre spezifischen Herausforderungen liegen.

Wie funktioniert Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS)?

GC-MS wird zur Analyse flüchtiger und halbflüchtiger Verbindungen eingesetzt

und gilt als bewährte Methode. Die Probe wird zunächst verdampft und mit einem inerten Trägergas, typischerweise Helium, durch einen Gaschromatographen geleitet. Im Chromatographen werden die Komponenten basierend auf ihrer Volatilität und Wechselwirkungen mit der stationären Phase getrennt.

Nach der Trennung gelangen die Verbindungen in das Massenspektrometer, wo sie typischerweise durch Elektronenstoßionisation ionisiert werden. Dieser Prozess erzeugt positive Ionen, die dann in einem Massenanalysator wie einem Quadrupol gefiltert werden, um ein Massenspektrum zu erzeugen, das sowohl die Identifizierung als auch die Quantifizierung einzelner Komponenten ermöglicht.

Aufgrund ihrer Empfindlichkeit und Robustheit wird GC-MS häufig in der Umweltanalytik, Forensik und Pharmazeutischen Analytik eingesetzt.

Wie funktioniert Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS)?

Ideal für komplexe Proben in der Flüssigphase

LC-MS wird zur Analyse komplexer und nichtflüchtiger Verbindungen verwendet, wie sie häufig in biologischen Proben oder Pharmazeutika vorkommen. Die Probe wird in einer flüssigen mobilen Phase gelöst und durch eine chromatographische Säule geführt, in der verschiedene Verbindungen über mobile und stationäre Phasen getrennt werden, bevor sie in das Massenspektrometer gelangen.

Nach der Trennung werden die Verbindungen typischerweise mittels Elektrospray-Ionisation (ESI) ionisiert, sodass der Prozess bei Atmosphärendruck ablaufen kann. Die entstehenden Ionen werden anschließend vom Massenspektrometer analysiert – häufig mit Systemen wie Triple-Quadrupolen, Ionenfallen oder Time-of-Flight (TOF)-Analysatoren.

LC-MS werden wegen ihrer hohen Selektivität, Empfindlichkeit und die Fähigkeit geschätzt, komplexe Probenmatrizen verarbeiten zu können, was das Verfahren ideal für klinische Forschung, Metabolomik und die Arzneimittelentwicklung macht.

Wie funktioniert die Time-of-Flight-Massenspektrometrie (TOF-MS)?

Ermöglicht hochauflösende Analysen von großen Biomolekülen.

TOF-MS misst die Zeit, die Ionen benötigen, um sich nach der Beschleunigung durch ein elektrisches Feld ein Flugrohr zu durchqueren. Da alle Ionen die gleiche kinetische Energie erhalten, hängt ihre Flugzeit von ihrer Masse ab – leichtere Ionen erreichen den Detektor schneller als schwerere.

In modernen TOF-Systemen kommen häufig Reflektronen zur Verbesserung der Auflösung zum Einsatz, was eine genauere Messung der Masse-zu-Ladung-Verhältnisse ermöglicht. Sie wird häufig in Kombination mit MALDI-, ESI- oder Chromatographie-Techniken verwendet und liefert hochauflösende Daten für die Proteomik, Metabolomik und Materialcharakterisierung.

Wie funktioniert die induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS)?

Spezialisiert auf den Nachweis von Spurenelementen und Metallen.

ICP-MS ist spezialisiert auf den Nachweis von Spurenelementen und Metallen, selbst bei sehr niedrigen Konzentrationen. Die Probe, in der Regel eine Flüssigkeit, wird bei Temperaturen zwischen 5.000 °C und 10.000 °C in ein Argonplasma eingebracht, indem sie vollständig ionisiert wird. Die Ionen gelangen durch Probennahme- und Skimmerkonen in das Vakuumsystem des Massenspektrometers.

Im Hochvakuum werden die Ionen nach ihrem Masse-zu-Ladung-Verhältnis fokussiert und getrennt.

ICP-MS wird aufgrund der Möglichkeit, kleinste Metallmengen zu erkennen und Isotopenverhältnisse zu analysieren, häufig in der Umweltanalytik, Geologie und Lebensmittelsicherheit eingesetzt. Das Verfahren unterstützt auch fortschrittliche Methoden wie Laserablation für Feststoffproben und Speziationsanalyse zur Differenzierung chemischer Formen.

Wie funktioniert die Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation-Massenspektrometrie (MALDI-MS)?

Ermöglicht die schonende Ionisation großer biologischer Moleküle.

MALDI-MS ist darauf ausgelegt, große biologische Moleküle wie Proteine und Peptide zu analysieren, ohne sie zu zerlegen. Die Probe wird mit einer Matrix vermischt einer kleinen organischen Verbindung, die Laserenergie absorbiert – und zu einem Feststoff getrocknet.

Wenn die Probe einem kurzen Laserimpuls ausgesetzt wird, unterstützt die Matrix die schonende Desorption und Ionisation des Analyten – wodurch Fragmentierung minimiert wird. Diese Ionen werden anschließend häufig mit einem Time-of-Flight-Massenspektrometer, um ihre Masse zu bestimmen.

MALDI-MS eignet sich besonders für die Proteomik , die Biomarker-Entdeckung und Anwendungen in der klinischen Forschung, bei denen die Erhaltung der molekularen Integrität entscheidend ist.

Vakuumanforderungen in Massenspektrometern

Unabhängig von der Massenspektrometrie-Technik gelten bestimmte Anforderungen an Vakuumsysteme als universell. Die Systeme müssen nicht nur die richtigen Druckbedingungen gewährleisten, sondern auch weitergehende Anforderungen erfüllen, die Effizienz und Betriebssicherheit im Labor verbessern.

Zu den wichtigsten Anforderungen an Vakuumsysteme in der Massenspektrometrie gehören:

Präzise Messungen

Geringe Vibration zur Minimierung von Signaldrift

Dauereinsatz

Energieeffiziente, wartungsarme Vakuumpumpen für anspruchsvolle Arbeitsabläufe

Optimale Platznutzung

Kompakte, intelligente Systeme lassen sich problemlos in Instrumente integrieren

Laborfreundlich

Leiser, ölfreier Betrieb verbessert die die Arbeitsumgebung im Labor

Erfahren Sie mehr über Massenspektrometrie

Was ist Massenspektrometrie?

Die Massenspektrometrie ist eine präzise Analysemethode, bei der Moleküle durch Bestimmung ihres Masse-zu-Ladung-Verhältnisses identifiziert, quantifiziert und analysiert werden. Der Prozess umfasst:

  • Ionisierung: Moleküle werden in einer Ionenquelle in Ionen umgewandelt.
  • Trennung: Die Ionen werden im Massenanalysator unter Hochvakuum getrennt.
  • Detektion: Der Ionenstrahl wird gemessen, wobei ein Massenspektrum entsteht, das detaillierte Informationen über Struktur und Zusammensetzung der Analyten liefert.

Die Genauigkeit der Massenanalyse hängt vom zuverlässigen Betrieb des Massenfilters ab, der Ionen – selbst bei nahezu gleicher Masse – trennt und so die Identifizierung unbekannter Verbindungen ermöglicht.

Dank der hohen Empfindlichkeit des Massenspektrometers und der Möglichkeit, komplexe Probenmatrizen zu verarbeiten, erstreckt sich der Anwendungsbereich über Pharmazeutik, Umweltanalytik, Forensik, Materialwissenschaft und klinische Forschung.

Warum ist Vakuum in der Massenspektrometrie entscheidend und welchen Einfluss hat es auf den Massenanalysator?

Die Massenspektrometrie hängt wesentlich von einem gut gewarteten Vakuumsystem ab, um eine genaue Ionenerzeugung, -übertragung, -trennung und -erkennung zu gewährleisten. Das Vakuum ermöglicht:

  • Niederdruck-Bedingungen, die Kollisionen zwischen Ionen und Restgasmolekülen werringern. So können Ionen effizient von der Ionenquelle zum Detektor gelangen, ohne Streuung oder Neutralisation.
  • Stabile Ionenbahnen, die für die Erhaltung der Signalintensität, die präzise Massentrennung und die Erzielung einer hohen Massenauflösung unerlässlich sind.
  • Zuverlässige Leistung in allen wichtigen Stufen des Massenspektrometers, wie Ionenquelle, Massenanalysator und Detektor.

Um eine hohe Empfindlichkeit, Auflösung und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, ist ein ordnungsgemäß konzipiertes Vakuumsystem unerlässlich. Dies ist besonders wichtig für Gasphasenionen, wie z. B. einfach geladene Ionen, bei denen selbst geringfügige Druckschwankungen die Ionenstabilität und Erkennungsgenauigkeit beeinträchtigen können.

Im positiven Ionenmodus (sowie im negativen Ionenmodus) ermöglichen stabile Vakuum-Bedingungen eine genaue Erkennung über einen breiten Masse-zu-Ladung-Bereich (m/z). Darüber hinaus ist ein konstantes Vakuum entscheidend für den präzisen Betrieb des Massenanalysators oder Massenfilters (z. B. Quadrupol, Time-of-Flight oder Orbitrap), der Ionen nach ihren m/z-Werten trennt – einschließlich bekannter und unbekannter Verbindungen.

Insgesamt sorgt das Vakuum für minimalen Ionenverlust, reduziert Grundrauschen und verhindert unerwünschte chemische Reaktionen, wodurch die Leistung des Massenspektrometers maximiert wird.

Was macht Turbomolekular-Vakuumpumpenlösungen von Pfeiffer ideal für verschiedene Massenspektrometrieanwendungen?

Unsere Turbopumpen, einschließlich der Modelle SplitFlow und HiPace, sind ausgelegt für:

  • Stabiles Hochvakuum, unerlässlich für präzise Ionentrennung
  • Geringe Vibration, wichtig für Techniken wie TOF-MS und MALDI-MS.
  • Anpassbarkeit, für spezifische Gerätekonstellationen und Leistungsanforderungen.

Ganz gleich, ob Ihr Fokus auf biologischen Molekülen, Umweltproben oder komplexer klinischer Diagnostik liegt, die Turbomolekular-Vakuumpumpenlösungen von Pfeiffer bieten die Zuverlässigkeit und Flexibilität, die Sie für konsistente, hochempfindliche Massenanalyse benötigen.

Wie wählt man die richtige Vorpumpe für die Massenspektrometrie aus?

Die Auswahl der Vorpumpe für die Massenspektrometrie hängt in erster Linie vom erforderlichen Saugvermögen und der spezifischen Anwendung ab.

Geringe Gaslast (GC-MS, MALDI-MS):

Hohe Gaslast (LC-MS, ICP-MS, TOF-MS):

Unsere Vorpumpenlösungen:
  • Membranvakuumpumpen (Baureihe MVP): ideal für Systeme mit geringer Gaslast, für ölfreien, geräuscharmen Betrieb
  • Trockene Scrolll-Vakuumpumpen (HiScroll): Ausgelegt für hohe Durchflussraten, für sauberes, ölfreies Vakuum bei geringem Geräuschpegel (<47 dB[A]) und minimalen Vibrationen.
  • Drehschieber-Vakuumpumpen (SmartVane, DuoVane): Geeignet für hohe Gaslastanforderungen, wenn Robustheit und lange Serviceintervalle Priorität haben.

Unabhängig von der Anwendung bietet Pfeiffer die richtige Vorpumpe für Ihre spezifischen Vakuumanforderungen – für zuverlässige und effiziente Leistung bei allen Massenspektrometrie-Techniken.

Bietet Pfeiffer auch Massenspektrometer an?

Ja, Pfeiffer bietet kompakte Massenspektrometrie-Lösungen an, die speziell für Restgasanalyse (RGA) und die Prozessüberwachung entwickelt wurden – im Gegensatz zu vollständig analytischen Massenspektrometern.

Unser Produktportfolio umfasst:

  • PrismaPro: hochempfindliche Restgasanalyse
  • OmniStar: Atmosphärendruck-Gasüberwachung
  • ThermoStar: Gasanalyse bei thermischen Prozessen
  • OmniGrade: Präzisionsgasanalyse für Reinräume
  • Kundenspezifische RGA-Systeme: maßgeschneiderte Lösungen unserer Marke Dreebit


Diese Instrumente sind auf spezifische Diagnose- und Überwachungsaufgaben ausgelegt und sind nicht für komplexe Anwendungen wie LC-MS, GC-MS oder TOF-MS konzipiert. Der Fokus von Pfeiffer im breiteren Markt der Massenspektrometrie liegt auf der Lieferung von Vakuumsystemen und Komponenten für größere, komplexere Instrumente.

Entdecken Sie Erkenntnisse und bewährte Lösungen

Sehen Sie, wie unsere Vakuumtechnologien erfolgreich in Laboren und Massenspektrometriesystemen auf der ganzen Welt eingesetzt werden. Von der Erreichung ölfreier Bedingungen bis hin zur Auswahl der perfekten Pumpe für Ihre spezifischen Anforderungen – unsere von Experten-Webinare und Erfolgsgeschichten von Kunden zeigen, wie Sie Leistung und Zuverlässigkeit in Ihrer eigenen Einrichtung optimieren können.
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Energieeffizienz und Komfort bei der Umweltanalyse

Bei der Eurofins Umweltanalytik GmbH spielen HiScroll Vakuumpumpen von Pfeiffer eine Schlüsselrolle bei der Analyse von Umweltschadstoffen mittels Massenspektrometrie. Erfahren Sie, wie HiScroll Vakuumpumpen dazu beigetragen haben, den Energieverbrauch und die Geräuschbelastung zu senken, und gleichzeitig stabiles Vakuum liefern, das für genaue Ergebnisse unerlässlich ist – für verbesserte Laborleistung und komfortablere Arbeitsbedingungen.

Experten-Webinare: Einblicke zur Optimierung Ihres Labors

Wie können Sie die vibroakustischen Emissionen Ihrer Turbopumpen reduzieren?

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Wie Sie optimale Ergebnisse für Ihre Massenspektrometrie- und Elektronenmikroskopie-Anwendung erzielen können.

So erreichen Sie ölfreie Bedingungen im Labor

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In diesem Webinar erhalten Sie wertvolle Tipps für den Einsatz von Vakuumpumpen an Massenspektrometer-Systemen: weniger Kontamination, Lärm und Energieverbrauch.

Laborvakuum: Schuftet hart, damit Sie es nicht müssen (in englischer Sprache)

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Erfahren Sie, wie moderne Vakuumpumpen die Laborarbeit durch geringe Lautstärke, ölfreie Bedienung und minimalen Wartungsaufwand erleichtern.

​Drehschieber vs. Scroll: Die beste Vakuumpumpe für Ihr Labor

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