Les molécules qui sortent séparées de la colonne chromatographique, pénètrent, entraînées par le gaz vecteur, dans l'analyseur de masse. Dans un spectromètre de masse de type " trappe à ions ", elles atteignent d'abord la chambre d'ionisation, où elles sont bombardées par un faisceau d'électrons, le plus souvent d'une énergie de 70 eV (électron volt). Les molécules acquièrent alors une charge (elles deviennent des ions), ainsi qu'un excédent d'énergie. Sous l'action de l'énergie qui leur a été fournie, les ions se fragmentent, c'est à dire que les molécules se coupent en plus petits morceaux. Ces coupures, ainsi que les fragments créés, dépendent bien sûr de la structure moléculaire d'origine. Les ions sont extraits de la source, passent par des lentilles, avant de pénétrer dans l'analyseur de masse. Le rôle de l'analyseur de masse est de trier ces fragments, en fonction de leur masse et de la charge qu'ils portent. Les ions sont ensuite extraits triés de l'analyseur, convertis en électrons sur la dynode et le signal est enfin amplifié sur le multiplicateur d'électrons. Le spectre de masse obtenu est un diagramme présentant sur l'axe horizontal le rapport masse sur charge des fragments et sur l'axe vertical l'intensité du signal.
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