การเก็บตัวอย่างอากาศ และการวิเคราะห์

240

หลักการทำงาน

HPLC เป็นเครือ่ งมอื ท่ีใชส้ ำหรับแยกสารประกอบท่ีสนใจทผ่ี สมอยู่ในตัวอย่างและใชใ้ นการตรวจ
วิเคราะหต์ ัวอย่างอากาศได้ ซึ่งการวเิ คราะหด์ ว้ ย HPLC นี้จะใช้หลักการวิเคราะหเ์ หมือนกบั GC แตต่ า่ งกันที่
HPLC ใชข้ องเหลวเปน็ ตวั พา แต่ GC จะใชก้ ๊าซเปน็ ตวั พา

ใช้กระบวนการแยกสารประกอบที่สนใจโดยจะเกิดขึ้นระหว่างเฟส 2 เฟส คือ เฟสอยู่กับท่ี
(Column) กับเฟสเคลือ่ นท่ี (mobile phase) จะถกู แยกออกมาในเวลาท่ีตา่ งกนั

URL: http://www.sec.psu.ac.th. 8 มถิ ุนายน, 2558
ซ่ึงสารผสมท่อี ยใู่ นตวั อย่างสามารถถกู แยกออกจากกนั ไดน้ นั้ ขึ้นอยกู่ ับความสามารถในการเข้ากนั ได้ดขี อง
สารนน้ั กบั Mobile phase หรือ stationary phase สารประกอบตวั ไหนทีส่ ามารถเข้ากนั ได้ดกี ับ mobile phase
สารน้นั กจ็ ะถกู แยกออกมาก่อนสว่ นสารที่เข้ากันได้ไมด่ ีกบั mobile phase หรอื เขา้ กนั ไดด้ กี ับ stationary
phase กจ็ ะถูกแยกออกมาทีหลงั โดยสารที่ถกู แยกออกมาได้นี้จะถกู ตรวจวดั สัญญาณ ดว้ ยตวั ตรวจวดั
สัญญาณ

ค่าทีบ่ ันทึกได้จากตวั ตรวจวัดจะมีลกั ษณะเปน็ พคี ซ่งึ จะเรียกวา่ โครมาโตแกรมโดย HPLC สามารถ
ทดสอบไดท้ ั้งเชิงคุณภาพ และทดสอบเชิงปริมาณ โดยการเปรียบเทยี บกับสารมาตรฐาน

ผศ.ดร.พรพรรณ สกุลคู ภาควิชาวิทยาศาสตรอ์ นามยั ส่งิ แวดล้อม คณะสาธารณสุขศาสตร์ มข.

241

ภาพท่ี9-13 แสดงการเปลยี่ นแปลงอตั ราส่วนเฟสเคลอื่ นที่เพอ่ื ปรบั ปรงุ การแยก
URL: http://www.sec.psu.ac.th. 8 มิถนุ ายน, 2558

คณุ สมบตั ิพเิ ศษ

1.มรี ะบบปม๊ั แบบ Micro Volume ทส่ี ามารถใช้ไดท้ งั้ ระบบ High Pressure และ Low Pressure
Gradient สามารถป๊มั สารละลายไดล้ ะเอยี ดถึง 0.001 ml/min และมรี ะบบลา้ งหวั ปม๊ั แบบอตั โนมตั ิ

2.มีระบบ Solvent leak sensor ในการเช็คการรว่ั ของสารละลายได้ โดยจะเตอื นเมอื่ เกดิ การร่ัว
3. มีระบบการฉดี สารแบบอัตโนมัติ สามารถบรรจสุ ารตวั อยา่ ไดค้ ราวละ 150 ตวั อยา่ ง ทส่ี ามารถทำ
Pretreatment และ diluting
4.มรี ะบบตรวจสอบความถูกตอ้ งของ Hardware อยู่ท่ีตวั เคร่ืองฯ (VP Function) และสามารถ
ตรวจเชค็ อายุการใชง้ านของวสั ดสุ น้ิ เปลือง
5.มี Software ควบคมุ การทำงานแบบ Workstation สามารถตัง้ เวลาการเปดิ -ปดิ เครื่อง ตรวจเชค็
Baseline และ ระบบ Auto Condition สำหรบั การวเิ คราะหต์ ามทก่ี ำหนด และ สามารถตัง้ โปรแกรมการ
ทำงานล่วงหนา้ (Schedule Wizard) ได้ เชน่ การจดั ลำดบั ของสารตวั อย่างทจี่ ะวิเคราะห์ การตัดสนิ ผลการ
วเิ คราะหท์ ี่ใช้ในการควบคมุ คณุ ภาพ โดยอัตโนมตั เิ ปน็ ตน้
6. มี E-mail function สำหรับแจง้ ใหผ้ ู้ใชง้ านทราบถงึ สถานะของเคร่อื ง โดยไมจ่ ำเปน็ ต้องอยเู่ ฝา้
เครอ่ื งตลอดเวลา
7. มีโปรแกรม System Check และ System Suitability ทำให้งา่ ยต่อการทำ Validation ในระบบ

ผศ.ดร.พรพรรณ สกลุ คู ภาควชิ าวทิ ยาศาสตรอ์ นามัยสง่ิ แวดล้อม คณะสาธารณสุขศาสตร์ มข.

242

GLP/GMP และ ISO สะดวกต่อการบำรุงรกั ษา เพราะสามารถใชโ้ ปรแกรม System Check เรียกดู
Maintenance Information ได้

8. มโี ปรแกรม Auto log สำหรบั เชค็ ขอ้ มูลต่างๆในการตรวจเช็ค การเข้ามาใชง้ าน และขอ้ ผดิ พลาด
ต่างๆทเี่ กิดขน้ึ โดยจะเปน็ ระบบอัตโนมัติ
การประยกุ ต์การใช้งาน

สามารถประยกุ ตใ์ ชใ้ นการตรวจวิเคราะหส์ ารประกอบต่างๆท่ีเปน็ ของเหลว และสารประกอบอน่ื ท่ี
ไมส่ ามารถตรวจวดั ได้ดว้ ยเครอ่ื ง GC (สารประกอบทไ่ี มส่ ามารถระเหยได้ และสารประกอบทม่ี โี มเลกลุ
ขนาดใหญ่) สามารถประยกุ ตก์ ารใช้ในงานตรวจวัดทางนติ วิ ิทยาศาสตรไ์ ดด้ ังน้ี

- ตรวจวดั ปริมาณสารเสพติดและสารพิษต่างๆ
- ตรวจวัดปรมิ าณสารเคมีต่างๆจากของเหลวในร่างกาย

แมสสเปกโทรเมตรี (Mass Spectrometry)

ภาพท่ี 9-14 แมสสเปกโทรเมตรี (Mass Spectrometry)
URL: http://share.psu.ac.th. 8 มถิ ุนายน, 2558

หลกั การและทฤษฎีทางแมสสเปกโทรเมตรี
เมื่อทำให้โมเลกุลของสารเกิดการสูญเสียอิเลก็ ตรอน โมเลกุลน้ันจะกลายเป็นไอออนและมีประจุ

บวก (molecular ion, M+) โมเลกุลท่ีมีประจุบวกนี้ ถ้ามีพลังงานมากพออาจเกิดการแตกตัวออกเป็น

ผศ.ดร.พรพรรณ สกลุ คู ภาควชิ าวทิ ยาศาสตรอ์ นามัยส่งิ แวดล้อม คณะสาธารณสขุ ศาสตร์ มข.

243

สว่ นย่อยๆซ่งึ ส่วนยอ่ ยๆ เหล่านอ้ี าจเป็นอนุภาคท่ีเปน็ กลาง (neutral) หรืออาจเป็นไอออนยอ่ ย (fragment
ion) คอื เป็นแคตไอออนแรดิเคิล (.) หรือเปน็ แคตไอออน (A+) หรอื เปน็ อนภุ าคทเ่ี ป็นกลาง (N) เช่น

แมสสเปกโทรมิเตอร์ (Mass spectrometer) เป็นเคร่ืองมือ ท่ีใช้แยกและวัดมวลของไอออนด้วยการที่ใช้
อัตราส่วนของมวลต่อประจุ (m/Z) โดยท่ัวไปแล้วไอออนมักมีประจุ +1 (Z = 1) ดังนั้นค่า m/Z จึงมีค่า
เทา่ กบั มวลของไอออนโดยตรง

Mass Spectrum

ในทางปฏิบัตมิ ักจะมีบันทึกแมสสเปกตรัมในแบบนอรแ์ มไลซ์ (normalized form) เปอร์เซน็ ต์ของ
ปริมาณสัมพัทธ์ (percentage relative abundance, % RA) หรือในรูปของเปอร์เซ็นต์กระแสรวมของ
ไอออน (percentage of total ion current, % TIC) ในการบันทกึ แบบ normalized เรยี กพีกทส่ี ูงทีส่ ุดว่า
เบสพีก (base peak) และให้มคี วามสูงเป็น 100 หนว่ ย ความสงู ของพีกอ่ืน ๆ จะสมั พัทธ์ กบั เบสพีก
โดยมีค่าอยู่ระหว่าง 0 ถึง 100 หน่วย และท่ีน่าสังเกตก็คือ เบสพีกไม่จำเป็นต้องเป็นพีกของโมเลกุล
ความสงู ของพีกให้แทนปริมาณของไอออนในแตล่ ะค่า m/Z

ลักษณะการแตกตวั ของสาร

1. การแตกตัวของไอออนที่มีประจุมากกวา่ หนึ่ง

ผศ.ดร.พรพรรณ สกุลคู ภาควชิ าวิทยาศาสตร์อนามัยสิ่งแวดล้อม คณะสาธารณสุขศาสตร์ มข.

244

โมเลกุลท่ีเกิดเป็นไอออนในเคร่ืองแมสสเปกโทรมิเตอร์นั้นมักมี ประจุ 1+ แต่ในบางครั้งอาจมี
ประจุเปน็ 2+ 3+ หรอื มากกวา่ ก็ได้ โดยที่สัดสว่ นของแมสตอ่ ประจสุ อดคลอ้ งกนั แต่โดยทว่ั ไปแล้วการที่
จะให้เกิดประจุมากกว่าหนง่ึ นั้นค่อนข้างยากและมนี ้อย บางคร้ังไอออนทีม่ ีประจุเปน็ สองอาจแตกออกเป็น
ไอออนท่ีมีประจุเป็น 1+ สองไอออน หรืออาจมีไอออนที่มีประจสุ องกับโมเลกลุ ท่ีเป็นกลางอีกชนิดหน่ึง
เช่น

2. การแตกตัวของสารทเี่ ป็นไอโซโทป (Isotope)
ธาตุหลายชนิดท่ีเกดิ ข้ึนในธรรมชาติมีไอโซโทปอยู่ด้วย และเนื่องจากแมสสเปกโทรมิเตอร์ใช้วัด

สัดส่วนของมวล-ต่อ-ประจุ ดังนั้นไอโซโทปเหล่าน้ีจะปรากฏอยู่ในแมสสเปกตรัมด้วย ไอโซโทปของ
คารบ์ อนทม่ี มี ากทสี่ ุดในธรรมชาติคอื 12C แต่คารบ์ อนในธรรมชาตยิ งั มี 13C และ 14C อยดู่ ว้ ย

องคป์ ระกอบของเครอ่ื งมอื

แหล่งกำเนิดของแมสสเปกโทรมิเตอร์ทำหน้าท่ีเปลี่ยนองค์ประกอบสารตัวอย่างเป็นอนุภาคที่มี
ประจุ ระหว่างเกิดอนุภาคที่มีประจโุ มเลกลุ ท่ีวเิ คราะห์มกั เกิดแตกตัวเป็นไอออนย่อยๆให้อนุภาคที่มีประจุ
และมีอัตราส่วนมวลต่อประจตุ ่างไป ระหว่างเกดิ กระบวนการแยกตวั เปน็ ไอออนจะมีทง้ั อนุภาคท่ีเปน็ ประจุ
บวกและลบ อนุภาคที่มีประจุลบถูกกำจัดออก และแยกเฉพาะอนุภาคท่ีมีประจุบวก และจะสามารถถูก
ตรวจวดั เคร่อื งตรวจหา ไอออน กระบวนการให้สญั ญาณ และระบบอา่ นสญั ญาณ เครือ่ งแมสสเปกโทรต้อง
มคี วามดันตำ่ (10 - 4 หรือ 10 - 8 ทอร)์ ระบบสุญญากาศจงึ เปน็ ส่วนสำคญั ของเครื่องนี้

ผศ.ดร.พรพรรณ สกลุ คู ภาควชิ าวทิ ยาศาสตรอ์ นามยั สง่ิ แวดล้อม คณะสาธารณสขุ ศาสตร์ มข.

245

ภาพท่ี 9-15 ขน้ั ตอนการทำงานของเครอ่ื ง
URL: http://share.psu.ac.th. 8 มิถนุ ายน, 2558
ระบบใสส่ ารตัวอยา่ ง (Sample Inlet System)
องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของแมสสเปกโทรมิเตอรค์ ือ ระบบทีใ่ ช้ฉีดสารตัวอย่างและระบบการ
แตกตัวเป็นไอออน ระบบท้ังสองเป็นตัวคุมประสิทธิภาพในการเกิดไอออน จากสารตัวอย่างโดยป้องกัน
ไมใ่ หโ้ ครงสรา้ งโมเลกุลของสารเสอ่ื มสภาพ

ผศ.ดร.พรพรรณ สกุลคู ภาควชิ าวิทยาศาสตร์อนามัยสิง่ แวดลอ้ ม คณะสาธารณสขุ ศาสตร์ มข.

246

ท่ีใส่ สารตัวอ ย่างทำห น้ าที่ เป็ น ตั วแท น ของส ารตั วอย่างท่ี ต้อ งก ารใช้ วิเคราะห์ และส่ งเข้า สู่
แหลง่ กำเนดิ ไอออนทมี่ ีความดันต่ำและมคี ่าคงที่ ระบบทใ่ี ชใ้ สส่ ารตัวอย่างขน้ึ กับคณุ สมบตั ทิ างกายภาพของ
สารตวั อย่าง ดงั นัน้ ท่ใี ส่สารตวั อยา่ งจงึ มหี ลายแบบ คอื

(1)Batch inlet system ระบบนี้ระเหยสารตัวอย่างจากภายนอกเครื่องแล้วส่งเข้าบริเวณห้องแตกตัว
เป็นไอออนและเอาอากาศออก ระบบนี้ใช้ได้กับสารตัวอย่างแก๊สและของเหลวที่มีจุดเดือดประมาณ 500
องศาเซลเซียส

(2)Direct Probe Inlet สารตัวอยา่ งท่ีไม่ระเหยหรอื สารทไี่ ม่เสถียร เมื่อถกู ความร้อนจะฉีดเข้า
สู่แหล่งกำเนิดไอออนโดยตรง สารตัวอย่าง ท่ีใช้วิเคราะห์โดยอุปกรณ์น้ีได้แก่ คาร์โบไฮเดรต สเตียรอยด์
โมเลกลุ ของสารพอลิเมอรท์ ี่มนี ้ำหนัก

(3) Gas Chromatographic Inlet สารตวั อย่างท่ีระเหยไดแ้ ละมีปรมิ าณนอ้ ย
(4) Liquid Chromatographic Inlet จ ะ เป็ น ร ะ บ บ ท่ี ต่ อ เช่ื อ ม กั บ High Performance Liquid
Chromatography (HPLC) สำหรบั ใชแ้ มสสเปกโตรมิเตอรเ์ พ่ือเป็นเคร่อื งตรวจวัด ซ่งึ สารตัวอยา่ งทอี่ ยู่ในรูป
ของเหลว

แหล่งผลติ ไอออน (Ionization Chamber หรือ Ion Source)

(1) ใชอ้ เิ ลก็ ตรอน อิมแพคท์ (Electron-Impact, EI)
วิธกี ารที่ทำให้โมเลกลุ เกดิ เป็นไอออนที่นิยมทำกันมากท่สี ุดคือ อิเล็กตรอนอิมแพคท์ ซ่ึงเป็นวธิ ีท่ี

ทำให้โมเลกุลของสารตวั อย่างเกิดเปน็ ไอออนบวกดว้ ยด้วยการชนกับอเิ ล็กตรอนทม่ี ีพลังงานสูง
(2) ใช้การทำให้เกิดไอออนดว้ ยวิธที างเคมี (Chemical Ionization, CI)

ทำได้โดยการผสมตวั อย่าง (ความดัน 10-4 ทอร์) เข้ากับแก๊สท่ีจะทำปฏิกิรยิ าดว้ ย (ความดัน 1
ทอร์) แลว้ ผา่ นของผสมนีเ้ ขา้ ไปในห้องท่ีทำให้เกิดไอออน ดว้ ยการให้ชนกบั ลำอิเล็กตรอนเช่นเดียวกนั
แกส๊ ท่ีจะทำปฏิกิรยิ าดว้ ยที่นิยมใช้กัน คือ มีเธน ไอโซบิวเทน และแอมโมเนีย ในกรณีของมีเธน เม่อื ถูก
ชนดว้ ยอิเล็กตรอน มเี ธนจะเกิดเป็นไอออนบวก และเกดิ ปฏกิ ิรยิ าท่ีสำคัญต่าง ๆ
(3) ใชว้ ิธกี ารชนดว้ ยอนภุ าค (Particle Bombardment Method)

ผศ.ดร.พรพรรณ สกลุ คู ภาควชิ าวทิ ยาศาสตร์อนามยั สง่ิ แวดลอ้ ม คณะสาธารณสขุ ศาสตร์ มข.

247

เชน่ PD ซึง่ จดั ว่าเป็น desorption methods ท่สี ำคญั
(ก) Plasma Desorption (PD) เทคนคิ น้ใี ชผ้ ลท่เี กดิ จากการสลายตัว (fission) ของ 252Cf และทำ

ให้เกิดไอออน 2 ชนิด ซงึ่ มีมวลประมาณครึง่ หนึ่ง ประมาณ 3% ของไอออนคู่ต่าง ๆ เหลา่ น้ีจะสลายตัว
เกดิ เปน็ 142Ba 18+ และ 106Te 22+ ไอออนทมี่ พี ลังงานสูงเหลา่ นจี้ ะชนโมเลกุลท่ีเป็นเป้า และทำใหเ้ กิด
พลังงานประมาณ 1012 วัตต์ และทำให้เกิดพลาสมาอยู่กับท่ีท่ีมีอุณหภูมิประมาณ 10,000 องศาเคลวิน
และที่อุณหภมู นิ ้เี องท่ีโมเลกลุ เป็นเป้าจะเกดิ เปน็ ไอออน
(4) ใชส้ ปาร์คทำให้เกิดไอออน (Spark Source)

Electron-impact ไม่สามารถใช้กับสารอนินทรีย์ท่ีไม่กลายเป็นไอได้ เช่น โลหะผสม (alloys)
หรอื เถ้า (ash) เป็นต้น สง่ิ เหลา่ น้ีสามารถนำมาศึกษาทางแมสสเปกโทรเมตรไี ดโ้ ดยการใชเ้ ทคนิคการทำให้
เป็นไอออนด้วยสปาร์ค (spark) ซึ่งจะทำให้เกิดไอออนที่มีพลังงานจลน์แพร่กระจายในช่วงกว้าง เรียก
เทคนคิ นี้วา่ Spark-Source Mass Spectrometry (SSMS)
(5) การใช้แสงเลเซอร์ในการทำใหเ้ กดิ อนภุ าค (Laser Ionisation)

การใชแ้ สงเลเซอร์จะผา่ นไปทีส่ ารตัวอย่างเพ่อื ใหแ้ ล้วเกิดการแตกตวั เป็นไอออน
(6) การแตกตวั เป็นไอออนด้วยวิธี Electrospray Ionisation (ESI)

เป็นการทำให้สารเกิดเป็นไอออนด้วยการเปลี่ยนสถานะเป็นแก๊สก่อนการเกิดเป็นไอออน ซ่ึงได้
กำเนิดมาเพ่ือใช้เป็นกระบวนการเกิดเป็นไอออนของสารท่ีระเหยได้ท่ีมาจาก เคร่ืองมือ HPLC ก่อนเข้าสู่
เครือ่ งตรวจวัดมวลตอ่ ไป
(7) การแตกตัวเปน็ ไอออนด้วยวธิ ี Atmospheric Pressure Chemical Ionisation (APCI)

เป็นลักษณะการแตกตัวทใ่ี ช้สารเคมีตัวกลางเพื่อชนอนุภาคของสารที่ตอ้ งการวิเคราะห์แล้วทำให้
เกดิ เปน็ ไอออนได้

การวิเคราะห์ไอออน (Ions Analyzer)

การแยกไอออนกระทำได้โดยอาศัยความแตกต่างของมวล-ต่อ-ประจุ จากการใช้สนามแม่เหล็ก
หรือสนามไฟฟ้า อย่างใดอย่างหน่ึงหรือทั้งสองอยา่ งรวมกันก็ได้ ดังนั้นความสามารถและประสิทธิภาพ

ผศ.ดร.พรพรรณ สกลุ คู ภาควิชาวทิ ยาศาสตร์อนามัยส่ิงแวดล้อม คณะสาธารณสขุ ศาสตร์ มข.

248

ของเครื่องแมสสเปกโทรมิเตอร์ท่ีแตกต่างกันจึงอยู่ท่ีลักษณะของการทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหรือ
สนามไฟฟ้าซึ่งเป็นส่วนสำคญั ในการแยกไอออนเหลา่ นนั้
1. Magnetic Analyzer

เคร่ืองแมสสเปกโทรมิเตอร์ชนิดนี้ ลำไอออนท่ีออกมาจากแหล่งไอออน (ion source) จะ
ถกู เร่งด้วยความต่างศักย์ 4,000 – 8,000 โวลท์ ทำใหไ้ อออนพุ่งออกไปจากแหลง่ ไอออน ผ่าน slit เพื่อให้
ลำไอออนเคลือ่ นที่เป็นเส้นตรงในท่อสุญญากาศผา่ นส่วนโค้งที่ขนาบดว้ ยขั้วแมเ่ หล็ก บริเวณน้เี รียกวา่ เป็น
สว่ นแม่เหลก็ (magnetic-sector) ซึ่งจะทำใหเ้ กิดการกระจายและการแยกของไอออนตามค่ามวล-ต่อ-ประจุ
(m/z)

(2) ควอดรุโพล แมสสเปกโทรมิเตอร์ (Quadrupole Mass Spectrometer) แมสสเปกโทรมเิ ตอร์
ชนดิ นเ้ี ปน็ เครื่องที่ใช้หลกั การวเิ คราะห์แมสดว้ ยสนามแม่เหลก็ ลำไอออนจากแหลง่ กำเนิดใส่เขา้ ไปในแกน
ซ่ึงอยูใ่ นสนามแม่เหลก็ ไฟฟ้าทไี่ ดจ้ ดั ไว้

ภาพท่ี 9-16 ควอดรโุ พล แมสสเปกโทรมิเตอร์ (Quadrupole Mass Spectrometer)
URL: http://share.psu.ac.th. 8 มิถนุ ายน, 2558

(3) ไทม์-ออฟ-ไฟลท์ แมสสเปกโทรมิเตอร์ (Time-of-Flight Mass Spectrometer, TOF)
เป็นเครื่องแมสสเปกโทรมิเตอรท์ ่วี ดั เวลาท่ีไอออนใชใ้ นการเดนิ ทางจากแหลง่ ไอออนไปยังเครื่องดี

เทคเตอร์ เคร่ืองมือชนิดนี้ไม่มีแม่เหล็ก และการแยกไอออนแยกตามความแตกต่างของมวลโดยใช้ความ
แตกตา่ งของเวลาที่จะไปถงึ ดีเทคเตอร์ ถ้าใชศ้ กั ย์ V ในการเร่งไอออน

ผศ.ดร.พรพรรณ สกุลคู ภาควิชาวิทยาศาสตร์อนามัยสงิ่ แวดลอ้ ม คณะสาธารณสขุ ศาสตร์ มข.

249

ก.

ข.

ภาพท่ี 9-17 ก.และข. ไทม-์ ออฟ-ไฟลท์ แมสสเปกโทรมเิ ตอร์ (Time-of-Flight Mass Spectrometer, TOF)
URL: http://www.abrf.org. 8 มถิ ุนายน, 2558

(4) ไอออนไซโคลตรอน เรโซแนนซ์ แมสสเปกโทรมเิ ตอร์ (Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer,
ICR)

เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ไอออน ด้วยการผ่านสนามแม่เหล็กที่มี ฟลักซ์ B ต้ังฉากกับทิศทางของ
ไอออนท่อี อกมาจากแหลง่ กำเนิด

ผศ.ดร.พรพรรณ สกลุ คู ภาควิชาวทิ ยาศาสตรอ์ นามัยส่ิงแวดล้อม คณะสาธารณสุขศาสตร์ มข.

250

ภาพท่ี 9-18 ไอออนไซโคลตรอน เรโซแนนซ์ แมสสเปกโทรมเิ ตอร์
(Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer, ICR)
URL: http://www.cchem.berkeley.com .8 มถิ ุนายน, 2558

ดเี ทคเตอร์ (Detectors)
ดีเทคเตอรท์ ี่ใช้โดยท่ัวไปในเครอ่ื งแมสสเปกโทรมิเตอร์มีหลายอย่าง คือ
(1) ฟาราเดย์คพั (Faraday Cup)
(2) อิเล็กตรอน มัลตพิ ลายเออร์ (Electron Multiplier)
(3) ซนิ ทลิ เลชัน เคาร์เตอร์ (Scintillation Counter)
(4) แผน่ ฟลิ ม์ ถ่ายรปู (Photographic Plate)
(1) ฟาราเดย์คพั ดเี ทคเตอร์ (Faraday Cup Detector)

เป็นดีเทคเตอร์ท่ีง่ายท่ีสุด ประกอบด้วย ถ้วยโลหะท่ีศักย์ไฟฟ้าพอท่ีจะทำให้ไอออนถูกจับไว้ได้
เมื่อไอออนทีต่ ้องการวิเคราะห์ผา่ นเขา้ ไปยงั ถ้วยโลหะ กระแสทีเ่ กิดขนึ้ จากไอออนชนถว้ ยโลหะ ถ้วยโลหะ
เมื่อถูกชนก็จะปล่อยอิเล็กตรอนหลุดออกมา ทำให้เกิดการเปลี่ยนให้เป็นศักย์ไฟฟ้า แล้วเข้าเครื่องขยาย
สญั ญาณ แล้วจงึ เข้าเครื่องอ่านผลต่อไป

ผศ.ดร.พรพรรณ สกุลคู ภาควชิ าวทิ ยาศาสตร์อนามยั ส่ิงแวดลอ้ ม คณะสาธารณสขุ ศาสตร์ มข.

251

(2) อเิ ล็กตรอน มลั ตพิ ลายเออร์ ดเี ทคเตอร์ (Electron Multiplier detector)

ภาพที่ 9-19 อเิ ลก็ ตรอน มลั ตพิ ลายเออร์ ดเี ทคเตอร์ (Electron Multiplier detector)
URL: http://www.sge.com. 8 มถิ ุนายน, 2558

ไอออนทอ่ี อกมาจาก mass analyzer จะชนกับแคโทด ทำใหเ้ กดิ อเิ ลก็ ตรอนข้นึ มาหลายอเิ ล็กตรอน
และถูกดึงดูดไปยงั ไดโอด (dynode) อิเล็กตรอนแต่ละตัวเม่อื ชนไดโอดแต่ละอันจะให้อเิ ล็กตรอนออกมา
หลายอิเล็กตรอน เป็นเช่นนี้เร่ือยไปจะทำให้ได้กระแสเพิ่มข้ึนเรื่อย ๆ โดยทั่ว ไปอิเล็กตรอนมัลติพลาย
เออร์จะประกอบด้วยไดโอด 10 - 20 ตัว บางครง้ั มีสนามแม่เหล็กด้วย เพ่ือช่วยให้อิเล็กตรอนจากไดโอด
หนึ่งไปยังอกี ไดโอดหนึ่ง และช่วยปอ้ งกันอิเล็กตรอนจากผลของสนามแม่เหลก็ ภายดว้ ย

สำหรับเคร่ืองสมัยใหม่ ดีเทคเตอร์ท่ีใช้จะเป็น Channel electron multiplier arrays หรือจะเรียกว่า
channeltron ซึง่ มีลักษณะคลา้ ย ๆ กัน dynodic strip electron multiplier ไดโอดน้ีประกอบด้วยหลอดที่มีเส้น
ผ่านศูนยก์ ลางเล็ก ๆ ภาพในหลอดจะฉาบด้วยสารที่สามารถให้อิเล็กตรอนได้ และทำหน้าที่เปน็ ส่วนขยาย
เมื่อไอออนเข้าไปในหลอดน้ีจากปลายหนึ่งไปยังอีกปลายหน่ึงจะมีการชนกับผนังภายในหลอด จะทำให้
อเิ ล็กตรอนเกดิ ข้ึนและถกู เรง่ ไปตามความยาวของหลอด

ผศ.ดร.พรพรรณ สกุลคู ภาควชิ าวทิ ยาศาสตรอ์ นามยั สง่ิ แวดลอ้ ม คณะสาธารณสุขศาสตร์ มข.

252

ภาพที่ 9-20 อเิ ลก็ ตรอน มลั ตพิ ลายเออร์ ดีเทคเตอร์ (Electron Multiplier detector)
URL: http://www.sge.com. 8 มถิ นุ ายน, 2558

(3) ซินทิลเลชนั เคาร์เตอร์ (Scintillation Counter) หรอื ซิลทลิ เลเตอร(์ Scintillator)
การทำงานเกิดขึน้ เมื่อปริมาณพลังงานซึ่งได้มาจากอนุภาคของสารทมี่ ีประจุที่ผ่านเข้ามากระทบกับ

วัสดุนี้ ก็จะเกิดกระตุ้นและแผ่พลังงานโฟตอนออกมาเป็นรังสีฟลูออกเรสเซนส์ ผ่านเข้าไปยังเคร่ืองมือ
Photomultiplier tube (PMT) อีกรอบหนง่ึ ทำใหเ้ กิดอเิ ลก็ ตรอนจำนวนมากขึ้นในการทำหนา้ ที่ขยายสญั ญาณ
และแปลงสญั ญาณให้เป็นไฟฟ้า โดยความเขม้ ของแสงฟลอู อเรสเซนส์นจ้ี ะข้ึนอยู่กบั พลงั งานของอนภุ าคทม่ี ี
ประจนุ ้ันๆดว้ ย
(4) แผน่ ฟลิ ม์ ถ่ายรูป (Photographic Plate)

เป็นลักษณะของแผ่นหรือฟิล์มท่ีเคลือบด้วยซิลเวอร์ สามารถตรวจวัดไอออนท่ีมี m/Z ได้ใน
ช่วงกว้าง ในขณะเดียวกันการวัดด้วยวิธีนี้ให้ resolution และ sensitivity ที่ดี ถ้าใช้เวลาในการวัดนาน
พอสมควร อยา่ งไรก็ตามเทคนคิ น้ีใชไ้ ด้ดีในเชิงคณุ ภาพวเิ คราะห์เท่านั้น สำหรับปรมิ าณวิเคราะห์จำเปน็ ต้อง
ควบคุมปัจจัยต่าง ๆ อยา่ งดจี ึงจะได้ผลดี

ผศ.ดร.พรพรรณ สกลุ คู ภาควิชาวิทยาศาสตรอ์ นามยั ส่ิงแวดล้อม คณะสาธารณสุขศาสตร์ มข.

253

บรรณานกุ รม

นิพนธ์ ตงั คณานุรกั ษ์, คณติ า ตังคณานุรกั ษ์. เคมบี รรยากาศ. พิมพ์ครง้ั ที่ 1 กรงุ เทพฯ: สำนักพิมพ์
มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์; 2552.

H.J. Mcdermott, Air Monitoring for Toxic Exposures, 2nd Edition, John Wiley & Sons, Ne Jersey; 2004.

J. Lynch and C. Chelton, Evaluation of Exposure to Chemical Agents, in Handbook of Occupational
Safety and Health, 2nd Edition, Edited by Louis J. Di Berardnis, John Wiley & Sons, New York;
1999.

Gregory D., Wight Boca Raton. Fundamentals of air sampling. Lewis Pub; c1994.

National Institute for Occupational Safety and Health, Occupational Exposure Sampling Strategy Manual,
Cincinnati, OH; 1977.

Occupational Safety and Health Administration, OSHA Technical Manual, Washington DC; 1997.

Paul A. Baron, Klaus Willeke. Aerosol measurement: principles, techniques, and applications.2nd ed.

New York: Wiley-Interscience; c2001.

ผศ.ดร.พรพรรณ สกุลคู ภาควิชาวทิ ยาศาสตร์อนามัยส่งิ แวดลอ้ ม คณะสาธารณสขุ ศาสตร์ มข.