Les sources d’ionisation

Les sources d’ionisation en spectrométrie de masse

La spectrométrie de masse (SM) est une technique analytique permettant d’identifier et de caractériser des molécules en mesurant le rapport masse/charge (m/z) de leurs ions. L’ionisation est une étape clé : elle transforme les molécules neutres en ions détectables par le spectromètre. Selon la nature des échantillons (petites molécules, biomolécules, composés volatils, polymères…), différentes sources d’ionisation sont utilisées.

Ionisation électronique

Ionisation électronique
Figure 1 : Principe de l’ionisation électronique

Principe :
Les molécules en phase gazeuse sont bombardées par un faisceau d’électrons à haute énergie (≈ 70 eV), provoquant l’éjection d’un électron et la formation d’ions.

Caractéristiques :

  • Ionisation dure (beaucoup de fragmentation)

  • Spectres très reproductibles

  • Bibliothèques de spectres disponibles

Applications :

Ionisation chimique

Ionisation chimique
Figure 2: Ionisation chimique

Principe :
Un gaz réactif (méthane, ammoniac…) est ionisé puis transfère sa charge à l’analyte par réaction chimique.

Caractéristiques :

  • Ionisation plus douce que l’EI

  • Moins de fragmentation

  • Mise en évidence de l’ion moléculaire

Applications :

  • Détermination de la masse moléculaire

  • Composés fragiles ou peu fragmentables

électrospray

La formation des ions par électrospray
Figure 2: La formation des ions par électrospray

Principe :
Une solution est pulvérisée sous haute tension, formant des microgouttelettes chargées qui libèrent des ions en phase gazeuse.

Caractéristiques :

  • Ionisation très douce

  • Formation d’ions multichargés

  • Compatible avec les solutions aqueuses

Applications :

Désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI)

Maldi
Figure : Principe de MALDI, les molécules sont ionisées à l’aide de la matrice

Principe :
Un laser frappe une matrice solide contenant l’analyte, provoquant la désorption et l’ionisation des molécules.

Caractéristiques :

  • Ionisation douce

  • Majoritairement ions simples

  • Haute tolérance aux sels

Applications :

Ionisation par plasma à couplage inductif (ICP)

Torche plasma dans l'ionisation ICP
Figure 1: Fonctionnement de la torche plasma ICP, image Shimazu.

Principe :
L’échantillon (généralement en solution) est nébulisé puis introduit dans un plasma d’argon porté à très haute température (≈ 6 000 à 10 000 K).
À cette température, les atomes sont atomisés et ionisés, principalement sous forme d’ions simples positifs (M⁺).

Caractéristiques :

  • Ionisation très efficace et quasi complète

  • Très peu de fragmentation moléculaire

  • Excellente sensibilité (jusqu’au ppt, voire ppq)

  • Large gamme dynamique

  • Analyse principalement élémentaire (pas moléculaire)

Applications :

  • Analyse des éléments traces et ultra-traces

  • Métaux, métalloïdes

  • Environnement, géologie, agroalimentaire, biomédical

  • Couplage typique : ICP–MS

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