Ein Gaschromatograph-Massenspektrometer (GCMS) kombiniert Gaschromatographie und Massenspektrometrie, um Substanzen zu identifizieren und zu quantifizieren. Der Prozess beginnt damit, dass die zu untersuchende Substanz entweder mit einem Gas oder einer Flüssigkeit verdünnt und in die Maschine eingeführt wird. Das GCMS trennt die Substanz in Komponenten, die von einem Computer identifiziert werden sollen. Gaschromatographen-Massenspektrometer haben ein breites Anwendungsspektrum, einschließlich der Untersuchung illegaler Drogen, der Umgebungsdetektion und der medizinischen Diagnose.
Die Gaschromatographie- oder GC-Phase der Analyse beinhaltet typischerweise das Einbringen einer Probe in das Injektorportal. Die Substanz kann in einer wässrigen Lösung gelöst und mit einer Injektionsnadel in die Kammer injiziert werden. In der Glas- oder Edelstahlkammer gelangt die Verbindung in einen Ofen, wo sie in ein Gas umgewandelt wird.
Ein allmähliches Erhöhen der Temperatur bewirkt, dass die Verbindung in ihre Bestandteile zerbricht, die Kammer verlässt und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in den Detektor gelangt. Elektrisch geladen lösen die Partikel ein elektronisches Signal aus. Je höher die Partikelkonzentration, desto stärker das erzeugte Signal.
Diese Signale werden dann durch Computersoftware analysiert. Der Computer erstellt ein Chromatogramm mit Peaks, die die Retentionszeiten und Signalintensitäten der Verbindungen anzeigen. Die Kenntnis der Retentionszeiten verschiedener chemischer Verbindungen ermöglicht es den Forschern, diese zu identifizieren.
Die weitere Analyse erfolgt im Massenspektrometer. Sobald Verbindungen in das Spektrometer eintreten, treffen sie auf eine Reihe von Elektronen oder Gasen. Es tritt eine Ionisierung auf, die die Verbindung in Fragmente zerlegt, von denen jedes eine spezifische Atommasse hat. Diese Fragmente werden einer Analyse unterzogen, indem ein Massefragment-zu-Ladungs-Verhältnis oder M/Z erstellt wird.
Diese Informationen werden an den Computer des Gaschromatographen-Massenspektrometers weitergeleitet, der ein Diagramm mit Peaks basierend auf M/Z gegenüber der Signalintensität formuliert. Die Computersoftware enthält typischerweise eine Datenbank bekannter M/Z-Verhältnisse und Signalintensitäten für verschiedene chemische Moleküle. Der Computer identifiziert Substanzen und vergleicht die erfassten Informationen mit der Bibliothek bekannter Substanzen. Das Gaschromatograph-Massenspektrometer kann jede Analysephase einzeln oder gleichzeitig durchführen. Je nach gewünschtem Detaillierungsgrad kann der Vorgang 20 Minuten oder über 20 Stunden dauern.
Polizeibeamte verwenden ein Gaschromatograph-Massenspektrometer, wenn sie das Vorhandensein illegaler Drogen oder giftiger Substanzen vermuten. Umweltbehörden nutzen die Technologie zur Analyse von Luft-, Boden- oder Wasserproben, um mögliche Schadstoffe zu erkennen. Angehörige der Gesundheitsberufe verwenden ein GCMS an Urinproben, um chemische Verbindungen nachzuweisen, die bei Personen mit bestimmten Stoffwechselstörungen gefunden werden.