Масс-спектрометрия с проточным послесвечением
Масс-спектрометрия с проточным послесвечением ( FA-MS ) представляет собой аналитический химический метод для чувствительного обнаружения газовых примесей . Молекулы следовых газов ионизируются за счет образования и потока термализованных гидратированных гидроксония кластерных ионов в плазме послесвечения или газа -носителя гелия аргона вдоль расходомерной трубки после введения пробы влажного воздуха. [1] Эти ионы реагируют при множественных столкновениях с молекулами воды, их изотопный состав достигает равновесия, а относительные величины их изотопомеров измеряются с помощью масс-спектрометрии .
Краткая история
[ редактировать ]За прошедшие годы было создано множество вариаций этого инструмента. Вначале, в 1960-е годы, проводились исследования текущей плазмы послесвечения. Это исследование было проведено Элдоном Фергюсоном, Артом Шмельтекопфом и Фредом Фесенфельдом в Национальном бюро стандартов в Боулдере, штат Колорадо. [2] Затем, в 1970-х годах, это были проточная дрейфовая трубка, проточный зонд Ленгмюра послесвечения (FALP) и зонд Ленгмюра с проточным послесвечением переменной температуры (VT-FLAP). С добавлением дрейфовой трубки можно было изучать кинетику реакции в газовой фазе. [3] С помощью проточного зонда Ленгмюра послесвечения можно исследовать плотность электронов в реакционной области дрейфовой трубки. [3] С помощью версии текущего послесвечения VT-FLAP можно было изучить температурную зависимость реакций. [3] Теперь, в 2000-х годах, версия проточной масс-спектрометрии послесвечения в окружающей среде представляет собой проточную масс-спектрометрию послесвечения при атмосферном давлении (FAPA-MS). FAPA позволяет проводить простую подготовку проб или вообще не готовить их, но влажность окружающей среды прибора может влиять на характер фрагментации образца. . [4] [5] Поскольку стоимость гелия постоянно растет, некоторые начали использовать альтернативные методы с окружающим послесвечением для экономии ресурсов. Вместо использования непрерывно текущего послесвечения гелия некоторые используют прерывистый поток гелия для экономии газа и шлирен-визуализацию для максимального увеличения количества образующихся молекулярных ионов и повышения мощности прибора. [6] [7]
Приложение(я)
[ редактировать ]Анализ газовых примесей
[ редактировать ]В одной из первых работ, сообщающих об использовании текущего послесвечения, изучались ионно-молекулярные реакции, характерные для марсианской атмосферы. [8] Этот метод плавного послесвечения заменил тогдашний стандарт стационарного послесвечения с появлением подвижного зонда Ленгмюра. [3] Текущее послесвечение имеет много привлекательных аспектов: хорошо изученное ламинарное поведение, вязкий поток газа, большая плотность газа-носителя, что позволяет изучать термализованные реакции, а также возможность создавать новые ионы-реагенты на месте. Амбиполярная плазма отбирается с помощью носового конуса и обнаруживается с помощью обычной квадрупольной или тандемной масс-спектрометрии, в зависимости от применения. Одним из недостатков метода проточного послесвечения является возможность генерации нескольких ионов-реагентов. [2] Эту проблему можно обойти, используя выбранную ионную расходомерную трубку (SIFT). [9]
Метод проточного послесвечения можно использовать для идентификации и количественного определения летучих органических соединений (ЛОС) в образце, если известен фундаментальный химический состав ионов. [10] Обычно используемые ионы: H 3 O + , О 2 +* и НЕТ + . Все ионы имеют недостатки и преимущества. Стратегии, которые использовались для идентификации ЛОС, включают использование газовой хроматографии в сочетании с проточным послесвечением и использование набора ионов-реагентов. Помимо возможности обнаружения летучих органических соединений, метод проточного послесвечения также использовался для изучения хронического заболевания почек. Были проведены исследования по созданию спектра дейтериевой воды и ее изотопов для измерения общего количества воды в организме, который можно использовать для определения перегрузки водного организма пациента. Это измерение затем будет использоваться для определения стадии почечной недостаточности у пациента. [11] [12]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Справочник по аналитическим методам стабильных изотопов . Эльзевир . 2004. ISBN 0-444-51114-8 .
- ^ Jump up to: а б Бирбаум В.М. (2015). «Плывите по течению: пятьдесят лет инноваций и ионной химии с использованием плавного послесвечения». Международный журнал масс-спектрометрии . 377 : 456–466. Бибкод : 2015IJMSp.377..456B . дои : 10.1016/j.ijms.2014.07.021 .
- ^ Jump up to: а б с д «Методы SIFT и FALP; приложения к исследованию ионных и электронных реакций и их развитие к аналитическим методам SIFT-MS и FA-MS». Международный журнал масс-спектрометрии . 377 : 467–478.
- ^ Брюггеманн М (2016). «Критическая оценка характера ионизации и применение масс-спектрометрии десорбции/ионизации окружающей среды с использованием FAPA-MS». Журнал масс-спектрометрии . 51 : 141–149. Бибкод : 2016JMSp...51..141B . дои : 10.1002/jms.3733 . ПМИД 26889930 .
- ^ Ньюсом Г.А., Акерман Л.К., Джонсон К.Дж. (2016). «Влияние влажности на фрагментацию плазменных источников внешней ионизации». Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 27 : 135–143. Бибкод : 2016JASMS..27..135N . дои : 10.1007/s13361-015-1259-y .
- ^ Стори А.П., Зейри О.М., Рэй С.Дж., Хифтье Г.М. (2017). «Использование прерывистого потока гелия при анализе проб паров с помощью проточной масс-спектрометрии послесвечения при атмосферном давлении». Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 28 : 263–269. Бибкод : 2017JASMS..28..263S . дои : 10.1007/s13361-016-1520-z .
- ^ Пфайффер К.П., Рэй С.Дж., Хифтье Г.М. (2014). «Измерение и визуализация массопереноса для источника послесвечения атмосферного давления (FAPA) окружающей среды для масс-спектрометрии» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 25 : 800–808. Бибкод : 2014JASMS..25..800P . дои : 10.1007/s13361-014-0843-x . ПМК 4031277 . ПМИД 24658804 .
- ^ Нортон, РБ; и др. (1966). «Ионно-нейтральные реакции в марсианской ионосфере». Планетарная и космическая наука . 14 (10): 969–978. Бибкод : 1966P&SS...14..969N . дои : 10.1016/0032-0633(66)90133-4 .
- ^ Адамс Н.Г., Смит Д. (1976). «Выбранная ионная трубка (SIFT); метод изучения ионно-нейтральных реакций». Международный журнал масс-спектрометрии и ионной физики . 21 : 349–359. Бибкод : 1976IJMSI..21..349A . дои : 10.1016/0020-7381(76)80133-7 .
- ^ Ньюман К., Мейсон Р.С. (2006). «Органическая масс-спектрометрия и контроль фрагментации с использованием источника ионов тлеющего разряда с быстрым потоком». Быстрая связь в масс-спектрометрии . 20 (14): 2067–2073. Бибкод : 2006RCMS...20.2067N . дои : 10.1002/rcm.2560 . ПМИД 16767685 .
- ^ Смит Д., Шпанел П. (2015). «Методы SIFT-MS и FA-MS для фазового анализа окружающего газа: разработки и применение в Великобритании» . Аналитик . 140 : 2573–2591. Бибкод : 2015Ана...140.2573S . дои : 10.1039/C4AN02049A .
- ^ Смит Д., Энгель Б., Дискин А.М., Спэнел П., Дэвис С.Дж. (2002). «Сравнительные измерения общего количества воды в организме у здоровых добровольцев с помощью онлайн-измерения дейтерия в выдыхаемом воздухе и других практических методов» . Американский журнал клинического питания . 76 : 1295–1301. дои : 10.1093/ajcn/76.6.1295 . ПМК 5207311 . ПМИД 12450896 .