Ionenmobilitätsspektrometrie erklärt ...
Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) ist eine Technik zur chemischen Analyse. Sie zeichnet sich durch niedrige Nachweisgrenzen und kurze Messzeiten aus. Im Gegensatz zur Massenspektrometrie (MS) kann bei Umgebungsdruck gearbeitet werden, jedoch ist die IMS weniger selektiv. Die internationale Arbeitsgruppe „Scientific Working Group for the Analysis of Seized Drugs" (SWGDRUG) bewertet Analysetechniken nach ihrer Selektivität, also der Fähigkeit einzelne Substanzen voneinander zu unterscheiden. (A bezeichnet die höchste, C die niedrigste Selektivität) Die IMS wird in die Kategorie B (mittlere Fähigkeit) eingestuft.
(Quelle: https://www.swgdrug.org/Documents/Part%20IIIB_082018_CLEAN.pdf)
Funktionsprinzip der IMS
Das Standard-IMS-Gerät besitzt eine Ionisierungseinheit, eine Driftröhre, die mit einem Gas (normalerweise Luft) gefüllt ist und einen Detektorbereich. Die zu untersuchende Probe wird zunächst ionisiert, also in geladene Teilchen überführt. Dadurch „bewegen“ sich die Ionen in einem elektrischen Feld gegen das Gas in der Driftröhre auf den Detektor zu. Das elektrische Feld sorgt dafür, dass die Ionen in der Driftröhre stetig beschleunigt – sozusagen getrieben – werden (Drift). Dabei kollidieren sie mit den Luftmolekülen, werden dadurch abgebremst und anschließend durch das elektrische Feld erneut beschleunigt. Je größer die Ionen der Probe sind, desto häufiger kollidieren sie, werden stärker gebremst und treffen später am Detektor ein. Das Ionen-Mobilitätsspektrometer (IMS) misst die Driftgeschwindigkeit der Ionen durch die Driftröhre. Je länger die Driftzeit ist, desto höher ist auch das Molekulargewicht des Ions.
Länge der Driftröhre bestimmt die Auflösung
Bei diesem Verfahren bestimmt die Länge der Driftröhre die Auflösung der Messung, das heißt die Fähigkeit Ionen mit sehr ähnlicher Masse oder Größe als unterschiedliche Signale zu deuten. Bei kompakter Bauweise und damit kürzerer Driftröhre resultiert daraus häufig eine geringere Selektivität. Dies kann zu falsch-positiven und falsch-negativen Ergebnissen führen. Die Auflösung kann durch einen Deflektor verbessert werden. Ein Deflektor ist ein Bauteil, das die Ionen zurückwirft, so dass sie die Driftröhre erneut durchqueren müssen. Lange Driftröhren sowie Deflektoren sind allerdings nur schwer in kompakten Geräten unterzubringen.
Für die Ermittlung der Driftgeschwindigkeit ist bei der IMS-Standardbauweise eine genaue Zeiterfassung notwendig. Dafür muss die Messung schrittweise nacheinander ablaufen, also Probeneingabe, Ionisierung, Driftphase, Detektion. Da die Geräte sehr sensitiv sind, muss präzise auf die Präsentation der Proben geachtet werden. Eine Überladung des Gerätes verursacht gravierende Störungen. Dadurch kann das Gerät im schlimmsten Fall mehrere Stunden nicht verwendet werden.
Geräte, die orthogonale Möglichkeiten bieten, neben der reinen Bewertung der Driftphase, sind deutlich selektiver und geben sichere Resultate aus.