Matrixabhängiges Ablationsverhalten von Neutralen und Oberflächencharakteristika bei der Matrix Assisted Laser Desorption and Ionisation

Die MALDI stellt eine moderne Methode zur Analyse großer Moleküle biologischen bzw. organochemischen Ursprungs mittels Massenspektrometrie dar. Dabei sind die zu grundeliegenden Prozesse dieser Methode noch weitgehend unverstanden. Durch einen Hilfsstoff, die sogenannte Matrix, wird der Analyt vor Zerstörung durch Laserbeschuss geschützt. Zugleich sorgt die Matrix für Ionisation des Analyten. Während die ionisierenden Eigenschaften der Matrix durch die Substanz selbst festgelegt sind, ließen sich die Ablationseigenschaften variieren, wenn diese von der Anregungswellenlänge und nicht vom Absorptionskoeffizienten abhängen. Empirisch zeigen stark ablatierende Matrizes Fluoreszenz im roten Spektralbereich. Daher wurden wellenlängenaufgelöste Untersuchungen der laserinduzierten Fluoreszenz der verschiedenen Matrizes unternommen. Um die Ablationseigenschaften der Matrizes zu untersuchen, wurden die Geschwindigkeiten der ablatierten Neutralteilchen untersucht. Hierzu wurde zeitversetzt zum Ablationslaser eine Nachanregung (Postionisation) durch einen zweiten Laser innerhalb der Ablationswolke (Plume) hervorgerufen. Die Matrizes zeigen unterschiedliches Ablationsverhalten. Die Ablation ist jetähnlich und lässt sich am ehesten mit einer verschobenen Maxwell-Boltzmann-Geschwindigkeitsverteilung beschreiben. Als charakteristische Werte können z.B. die wahrscheinlichsten Geschwindigkeiten ermittelt werden. Weiterhin kann aus der Breite der Verteilung die Temperatur des Plumes ermittelt werden. Untersucht man nun die Plumeentwicklung durch Variation von Laserleistung, Innendruck der Quellregion oder des Postionisationsortes, so wird eine ausgedehnte Entwicklung noch bis zu 1.4mm nach dem Ablationsort festgestellt. In der Literatur wurde dagegen bisher von einer kompakten Plumeentwicklung ausgegangen. Durch Stoßprozesse, die während dieser langen Plumeentwicklung stattfinden, ist aber auch eine ausgedehnte Ionenbildung möglich. Diese später erzeugten Ionen tragen zum Untergrundrauschen bei. In der Literatur wurden Matrixmoleküle und -cluster als Quelle des sogenannten chemical noise identifiziert. Die Entstehung dieser Verunreinigung der Spektren lässt sich mit den gefundenen Ergebnissen ebenso erklären, wie der Erfolg der Atmosphären-Druck-MALDI. Bei dieser wird durch den erhöhten Hintergrunddruck ein kompakter Plume ausgebildet und die lang andauernden Stoßprozesse vermieden.