Источник

редактировать

Устройство, создающее заряженные атомы и молекулы (ионы) Масс-спектрометр EI / CI источник его

An Источник питания - это устройство, которое создает атомарные и молекулярные ионы. Источники используются для образования первой масс-спектрометров, оптических эмисс спектрометров, ускорителей частиц, ионных имплантеров и ионных двигателей..

Содержание
  • 1 Ионизация электронов
    • 1.1 Ионизация с захватом электронов
  • 2 Химическая ионизация
    • 2.1 Ионизация с обменом заряда
    • 2.2 Хемиионизация
    • 2.3 Ассоциативная ионизация
    • 2.4 Ионизация Пеннинга
    • 2.5 Ионная приставка
  • 3 Газоразрядные источники перво
    • 3.1 Индуктивно-связанная плазма
    • 3.2 Микроволновая плазма
    • 3.3 Источник ЭЦР
    • 3.4 Тлеющий разряд
    • 3.5 Текущее послесвечение
    • 3.6 Искровая ионизация
  • 4 Фотоионизация
    • 4.1 Многофотонная ионизация
    • 4.2 Фотоионизация при атмосферном давлении
  • 5 Десорбционная ионизация
    • 5.1 Полевая десорбция
    • 5.2 Бомбардировка частицами
      • 5.2.1 Быстрая атомная бомбардировка
      • 5.2.2 Вторичная ионизация
      • 5.2.3 Плазменная десорбционная ионизация
    • 5.3 Лазерная десорбционная ионизация
      • 5.3.1 Лазерная десорбция / ионизация с поверхностной поддержкой
      • 5.3.2 Лазерная десорбция / ионизация с поверхностным усилением
      • 5.3.3 Десорбционная ионизация на кремнии
      • 5.3.4 Источник Смолли
      • 5.3.5 Аэрозольная ионизация
  • 6 Распылительная ионизация
    • 6.1 Матрица - Вспомогательная ионизация
    • 6.2 Химическая ионизация при атмосферном давлении
    • 6.3 Ионизация термораспылением
    • 6.4 Ионизация электрораспылением
      • 6.4.1 Ионизация зонда электрораспылением
    • 6.5 Бесконтактная ионизация при атмосферном давлении
    • 6.6 Ионизация звуковым распылением
    • 6.7 Распылительная ионизация с помощью ультразвука
  • 7 Термическая ионизация
  • 8 Ионизация окружающей среды
  • 9 Области применения
    • 9.1 Масс-спектрометрия
    • 9.2 Ускорители частиц
    • 9.3 Модификация поверхности
  • 10 См. Также
  • 11 Ссылки
Электронная ионизация
Схема источника электронной ионизации

Электронная ионизация широко используется в масс-спектрометрии, особенно для нашей молекулы. Газофазная реакция, приводящая к ионизации электронов, имеет вид

M + e - ⟶ M + ∙ + 2 e - {\ displaystyle {\ ce {M {} + e ^ {-} ->M ^ {+ \ bullet} {} + 2e ^ {-}}}}{\displaystyle {\ce {M{}+e^{-}->M ^ {+ \ bullet} {} + 2e ^ {-}}}}

где M - ионизируемый атом или молекула, e - displaystyle {\ ce {e ^ -}}}{\ displaystyle {\ ce {e ^ -}}} - электрон, а M + ∙ {\ displaystyle {\ ce {M ^ {+ \ bullet}}}}}{\ displaystyle {\ ce {M ^ {+ \ bullet}}}} - образующийся ион.

Электроны могут быть созданным дуговым разрядом между катодом и анодом.

Электронно-лучевым образующим (EBIS) используется в атомной физике для получения сильно заряженных первым путем бомбардировки атомами мощным электронным лучом. Принцип его действия используется в ионной ловушке с электронным пучком.

Ионизация с захватом электронов

Ио низация с захватом электронов (ECI) - это ионизация газовой фазы e атом или молекула путем присоединения электрона для создания иона формы A. Реакция

A + e - → MA - {\ displaystyle {\ ce {A + e ^ - ->[M] A ^ -}}}{\displaystyle {\ce {A + e^- ->[M] A ^ -}}}

где M над стрелкой означает, что экономия и импульс требуется третье тело (молекулярность реакции трем).

Электронный захват может быть вместе с химической ионизацией.

Детектор электронного захвата используется в некоторых системах газовой хроматографии.

Химическая ионизация

Химическая ионизация (CI) - это процесс со меньшей энергией, чем электронная ионизация, потому что он включает в себя реакцию соответствующей / молекулы, а не удаление электронов. Более низкая энергия дает меньшую фрагментацию и обычно более простой спектр. Типичный спектр ХИ имеет легко идентифицируемый молекулярный ион.

В эксперименте ХИ ионы образуются в результате столкновения анализируемого вещества с ионами газа-реагента в новом источнике. Некоторые общие газы-реагенты включают: метан, аммиак и изобутан. Внутри источника газ-реагент присутствует в большом количестветке по сравнению с аналитом. Электроны, будут пространственно ионизировать газ-реагент. Возникающие в результате столкновения с молекулами газа-реагента создают ионизационную плазму. Положительные и отрицательные ионы аналита образуются в результате этой плазмой. Например, протонирование происходит с помощью

CH 4 + e - ⟶ CH 4 + + 2 e - {\ displaystyle {\ ce {CH4 + e ^ - ->CH4 + + 2e ^ -}} }{\displaystyle {\ce {CH4 + e^- ->CH4 + + 2e ^ -}}} (образование первичных),
CH 4 + CH 4 + ⟶ CH 5 + + CH 3 {\ displaystyle {\ ce {CH4 + CH4 + ->CH5 + + CH3}}{\displaystyle {\ce {CH4 + CH4+ ->CH5 + + CH3}}} (reag образование оригина),
M + CH 5 + ⟶ CH 4 + [M + H] + {\ displaystyle {\ ce {M + CH5 + ->CH4 + [M + H] +}}}{\displaystyle {\ce {M + CH5+ ->CH4 + [M + H] +}}} (образование иона продукта, например протонирование).

Ионизация с обменом заряда

Ионизация с обменом заряда (также известная как ионизация с переносом заряда) собой газофазную реакцию между ионом ионом и атомом или молекулой, которая представляет собой заряд и передается нейтральными частицами.

A + + В ⟶ A + B + {\ displaystyle {\ ce {A + + B ->A + B +}}}{\displaystyle {\ce {A+ + B ->A + B +}}}

Хемияонизация <288он>

образование Хемии ион посредством реакции газовой фазы атома или молекулы с атомом или молекулой в возбужденном состоянии. Хемиионизацию можно представить как

G ∗ + M ⟶ G + M + ∙ + e - {\ displaystyle {\ ce {G ^ {\ ast} {} + M->G {} + M ^ {+ \ bullet} {} + e ^ {-}}} }{\displaystyle {\ce {G^{\ast }{}+M->G {} + M ^ {+ \ bullet} {} + e ^ {-}}}}

где G - разновидность возбужденного состояния (обозначена надстрочной звездочкой), и M представляет собой разновидность, которая ионизируется в результате электрона <16 с образованием ра дикального катиона (обозначенного надстрочной точки «плюс-точка»).

Ассоциативная ионизация

Ассоциативная ионизация - это газофазная реакция, в которой два атома или молекулы взаимодействуют с образованием единого иона-продукта. Один или оба взаимодействующих компонента могут иметь избыточную внутреннюю энергию.

,

A ∗ + B ⟶ AB + ∙ + e - {\ displaystyle {\ ce {A ^ {\ ast} {} + B->AB ^ {+ \ bullet} {} + e ^ {-}}}}{\displaystyle {\ce {A^{\ast }{}+B->AB ^ {+ \ bullet} {} + e ^ {-}}}}

где вид A с чрезмерной внутренней энергией (обозначен звездочкой) с B с образованием иона AB.

Ионизация Пеннинга

Ионизация Пеннинга - это форма хемиионизации, включающая реакции между нейтральными атомами или молекулами. Процесс назван в честь голландского физика Франса Мишеля Пеннинга <142 Ионизация Пеннинга включает реакцию между атомом или молекулами G в возбужденном состоянии в газовой фазе и целевой молекуле M, приводящей к образованию молекулярного катиона-радикала M, электрона e и молекулы нейтр ального газа G:

G ∗ + M ⟶ G + M + ∙ + e - {\ displaystyle {\ ce {G ^ {\ ast} {} + M->G {} + M ^ {+ \ bullet} {} + e ^ {-}}}}{\displaystyle {\ce {G^{\ast }{}+M->G {} + M ^ {+ \ bullet} {} + e ^ {-}}}}

Происходит ниже ионизация Пеннинга когда целевая молекула имеет ионизацию чем внутренняя энергия атома или молекулы в возбужденном состоянии.

Ассоциативная ионизация Пеннинга может происходить через

G ∗ + M ⟶ MG + ∙ + е - {\ displaystyle {\ ce {G ^ {\ ast} {} + M->MG ^ {+ \ bullet} {} + e ^ {-}}}}{\displaystyle {\ce {G^{\ast }{}+M->MG ^ {+ \ bullet} {} + e ^ {-}}}}

Поверхностная ионизация Пеннинга (также как декозбуждение с объемом газа Оже связана поверхность S приводит к высвобождению электрона согласно

G ∗ + S ⟶ G + S + e - {\ displaystyle {\ ce {G ^ {\ ast} {} + S->G {} + S {} + e ^ {-}}}}{\displaystyle {\ce {G^{\ast }{}+S->G {} + S {} + e ^ {-}}}} .

Ионная насадка

Ионизация молекулы ионной насадки похожа на хима на <к142>рез в результате реактивного столкновения:

M + X + + A ⟶ MX + + A {\ displaystyle {\ ce {M + X + + A ->MX + + A}}}{\displaystyle {\ce {M + X+ + A ->MX + + A }}}

Где M - молекула аналита, X - и A - не реагирующий партнер при столкновении.

В радиоактивном ионном источнике используется небольшой кусок радиоактивного материала, например Ni или Am ионизировать газ. Он используется в ионизационных детекторах дыма и спектрометрах подвижности оригинального.

газоразрядных источников источника
НАСА NEXT (ионный двигатель) двигательная установка космического корабля

использовать плазменный источник или электрический разряд для создания нового.

Индуктивно-связанная плазма

Ионы могут быть созданы в индуктивно-плазме в плазме, которая является плазмы, которая энергия обеспечивается электрическими токами, которые вызывают электромагнитной индукцией, то есть изменяемые во времени магнитными полями.

Плазма, индуцированная микроволновым излучением

Источники подобных плазмы, индуцированные микроволновым излучением, возбуждать безэлектродные газовые разряды для создания для масс-спектрометрии следовых элементов. Микроволновая плазма представляет собой тип плазмы, которая имеет высокочастотное электромагнитное излучение в диапазоне ГГц. Он способен возбуждать безэлектродные газовые разряды. При применении в режиме поддерживаемой поверхностной волной они особенно хорошо подходят для генерации плазмы большой площади с высокой плотностью плазмы. Если они оба находятся в режиме поверхностных волн и резонатора, они могут демонстрировать пространственную локализацию. Это позволяет пространственно отделить место генерации плазмы от места обработки поверхности. Такое разделение (вместе с этой схемой потока газа) может помочь уменьшить негативное влияние, частицы, высвобождаемые из обработанного субстрата, имеют химический состав плазмы газовой фазы.

ЭЦР. источник первой

Источник первый ЭЦР использует электронный циклотронный резонанс для ионизации плазмы. Микроволны вводятся в объем с помощью, электронному циклотронному резонансу, определяемому магнитным полем, приложенным к области внутри объема. В находится объем газ низкого давления.

Тлеющий разряд

Ионы могут быть созданы в электрическом тлеющем разряде. Тлеющий разряд представляет собой плазму , образованную пропускание электрического тока через газ низкого давления. Он создается путем приложения напряжения между двумя металлическими электродами в откачанной камере, содержащей газ. Когда напряжение определенное значение, называемое напряжением зажигания, газ образует плазму.

A дуоплазматрон - это тип ионного источника тлеющего разряда, состоящий из катода (горячего катода или холодного катода ), который производит плазму, которая используется для ионизации газа. Дуоплазматроны могут производить положительные и отрицательные ионы. Дуоплазматроны используются для масс-спектрометрии вторичных источников, травления ионным пучком и физики высоких энергий.

Текущее послесвечение

В текущем послесвечении ионы образуются в поток инертного газа, обычно гелия или аргона. Реагенты добавляются ниже по потоку для создания ионных продуктов и изучения скорости. Масс-спектрометрия с проточным послесвечением используется для газового анализа соединений.

Искровая ионизация

Электрическая искровая ионизация используется для использования газовой фазы ионы из твердого образца. При объединении с масс-спектрометром весь прибор называется масс-спектрометром с искровой ионизацией или масс-спектрометром с искровым источником (SSMS).

В замкнутом дрейфовом источнике используется радиальное магнитное поле в кольцевой полости в чтобы удерживать электроны для ионизации газа. Они используются для ионной имплантации и для космического движения (двигатели на эффекте Холла ).

Фотоионизация

Фотоионизация - это процесс ионизации, в котором ион образуется в результате взаимодействия фотона с атомом или молекулами.

Мульти- фотонная ионизация

При многофотонной ионизации (MPI) несколько фотонов с энергией ниже порога ионизации фактически объединить свои энергии для ионизации атома.

Многофотонная ионизация с усилением резонанса (REMPI) - это форма MPI, в которой один или несколько фотонов получают доступ к связанно-связанному переходу, который является резонансным в атом или молекула ионизируются.

Фотоионизация при атмосферном ионном давлении

Фотоионизация при атмосферном давлении использует источник фотонов, обычно вакуумную УФ (ВУФ) лампу, для активации анализируемого вещества с помощью процесса однофотонной ионизации. Аналогично другим ионным источникам атмосферного давления распылитель растворителя нагревается до относительно высоких температур (выше 400 градусов Цельсия) распыляется с высоким расходом азота для десольватации. Полученный в результате аэрозоль подвергается УФ-излучению для домашнего образования. Лазерная ионизация при атмосферном давлении использует УФ-источники лазерного света для ионизации анализируемого вещества посредством MPI.

Десорбционная ионизация

Полевая десорбция

Схема полевой десорбции

Полевая десорбция относится к источнику второму, в котором электрическое поле с высоким потенциалом приложено к эмиттеру с острая поверхность, такая как лезвие бритвы, или, чаще, нить, из которой образовались крошечные «усы». Это приводит к очень сильному электрическому полюсу. Это может привести к ионизации газообразных молекул аналита. В масс-спектрах, полученных с помощью FI, фрагментация незначительна или отсутствует. В них преобладают молекулярные катион-радикалы M + ⋅ {\ displaystyle {\ ce {M ^ {+.}}}}{\ displaystyle {\ ce {M ^ {+.}}}} и, реже, протонированные молекулы [M + H] + {\ displaystyle {\ ce {[{M} + H] +}}}{\ displaystyle {\ ce { [{M} + H] +}}} .

Бомбардировка части

Бомбардировка быстрыми атомами

Бомбардировка частицами атомами называется бомбардировкой быстрыми атомами (FAB) и бомбардировка атомарными или молекулярными ионами называется масс-спектрометрией вторичных первичных (SIMS). При ионизации осколками деления используются ионные или нейтральные атомы, образованные в результате ядерного деления подходящего нуклида, например, изотопа калифорния Ср.

В FAB аналиты смешиваются с нелетучей химической защитной средой, называемой матрицей, и подвергаются бомбардировке в вакууме с высокой энергией (от 4000 до 10000 электрон-вольт ) пучок атомов. Атомы обычно происходят из инертного газа, такого как аргон или ксенон. Обычные матрицы включают глицерин, тиоглицерин, 3-нитробензиловый спирт (3-NBA), 18-краун-6 эфир, 2-нитрофенилоктиловый эфир, сульфолан, диэтаноламин и триэтаноламин. Этот метод похож на масс-спектрометрию вторичных первичных и масс-спектрометрию с плазменной десорбцией.

Вторичная ионизация

Масс-спектрометрия вторичных типов (SIMS) используется для анализа состава системы. и тонкие пленки путем распыления на поверхности сфокусированного пучком первичного первичного и сбора и анализа выброшенных вторичных первичных. Отношения масса / заряд этих вторичных измеряются с помощью масс-спектрометра для элементного, изотопного или молекулярного состава поверхности на глубине от 1 до 2 нм.

В источнике нового жидкого металла (LMIS) металл (обычно галлий ) нагревается до жидкого и находится на конце капилляра или игла. Затем под действием сильного электрического поля образуется конус Тейлора . По мере того, как острие конуса становится острее, электрическое поле становится сильнее, пока в результате полевого испарения не образуются ионы. Эти источники особенно используются в ионной имплантации или в приборах с фокусированным ионным пучком.

Плазменная десорбционная ионизация

Схематическое изображение времяпролетного масс-спектрометра плазменной десорбции

Плазменная десорбционная ионизационная масс-спектрометрия (PDMS), также называемая ионизацией осколками деления, представляет собой метод масс-спектрометрии, в которой ионизация материала в твердом образце осуществляется путем бомбардировки его ионными или нейтральными атомами, образованными в результате ядерного деления подходящего нуклида, обычно калифорния изотоп См.

Лазерная десорбционная ионизация

Схема ионного источника MALDI

Матричная лазерная десорбция / ионизация (MALDI) - это метод мягкой ионизации. Образец смешивается с матричным материалом. При получении лазерного импульса матрица поглощает лазерную энергию, и считается, что в первую очередь матрица десорбируется и ионизируется (путем добавления протона) в результате этого события. Молекулы аналита также десорбируются. Затем считается, что матрица передает протон молекулам анализируемого вещества (например, молекулам белка), таким образом заряжая аналит.

Поверхностная лазерная десорбция / ионизация

Поверхностная лазерная десорбция / ионизация (SALDI) - это метод мягкой лазерной десорбции, используемый для анализа биомолекул с помощью масс-спектрометрии. В первом варианте использовалась матрица графита. В настоящее время методы лазерной десорбции / ионизации с использованием других неорганических матриц, таких как наноматериалы, часто рассматриваются как вариантыСАЛЬДИ. Указанный метод представляет собой "SALDI окружающей среды", которая представляет собой комбинацию обычного SALDI с масс-спектрометрией окружающей среды с использованием источника DART.

Лазерная десорбция / ионизация с улучшенной поверхностью

Поверхностная лазерная десорбция / ионизация (SELDI) представляет собой вариант MALDI, который используется для анализа смесей белков , в которых используется мишень, модифицированная для достижения биохимических сродство к аналиту.

Десорбционная ионизация на кремнии

Десорбционная ионизация на кремнии (DIOS) относится к лазерной десорбции / ионизации образца, нанесенного на пористую поверхность кремния.

Источник Смолли

Кластерный источник с лазерным испарением производит ионы с использованием комбинации лазерной десорбционной ионизации и сверхзвукового расширения. Источник Смолли (или кластерный источник Смолли ) был разработан Ричардом Смолли в Университете Райса в 1980-х годах и ключевую роль в открытии. фуллеренов в 1985 году.

Ионизация аэрозоля

В масс-спектрометрия аэрозолей с времяпролетным анализом, твердые аэрозольные частицы микрометрового размера, извлеченные из атмосферы одновременно десорбируется и ионизируется точно синхронизированным лазерным импульсом, когда они проходят через центр временипролетного экстрактора нового.

Распылительная ионизация
Источник химической ионизации при атмосферном давлении

Распылительная ионизация методы включают образование аэрозольных частиц из жидкого раствора и образование голых атмосфер после испарения растворителя.

Ионизация с помощью растворителя (SAI) - это метод, при котором установленные системы производятся установки, установленные в нагретая входная трубка ионизационного масс-спектрометра атмосферного давления. Как и в случае ионизации электрораспылением (ESI), десольватация заряженных капель дает многозарядные ионы аналита. Летучие и нелетучие соединения анализируются SAI, высокое напряжение не требуется для достижения чувствительности, сопоставимой с ESI. Приложение напряжения к раствору, поступающему на горячий вход через фитинг с нулевым мертвым объемом, подключенный к трубке из плавленого кварца, дает масс-спектры, подобные ESI, но с более высокой чувствительностью. Входная трубка масс-спектрометра становится заведующим.

Ионизация с помощью матриц

Ионизация с помощью матриц [MAI] аналогична MALDI при пробоподготовке, но не требуется лазер для преобразования молекул аналита, включенных в матричное соединение, в газовую фазу ионы. В MAI ионы аналита имеют зарядовые состояния, аналогичные ионизации электрораспылением, но получаемые из твердой матрицы, а не из растворителя. Никакого напряжения или лазера не требуется, лазер можно использовать для установки пространственного разрешения при визуализации. Образцы матрицы-аналита ионизируются в вакууме масс-спектрометра и могут быть введены в вакуум через впускное отверстие при атмосферном давлении. Для летучих матриц, таких как 2,5-дигидроксидроксибензойная кислота, требуется горячая впускная трубка для этого анализируемого вещества с помощью MAI, но для более летучих матриц, таких как 3-нитробензонитрил, не требуется тепла, напряжения или лазера. Простое введение матрицы: образец анализируемого вещества во входное отверстие масс-спектрометра с ионизацией при атмосферном давлении большое количество самое лучшее. С помощью этого метода можно ионизировать соединение, по крайней мере, такие же большие, как бычий сывороточный альбумин [66 кДа]. В этом простом, недорогом и легком методе ионизации вход масс-спектрометра можно рассматривать как источник препаратом.

Химическая ионизация при атмосферном давлении

Химическая ионизация при атмосферном давлении представляет собой форму химической ионизации с использованием распыления атмосферного воздуха при атмосферном давлении. Спрей растворителя нагревается до высоких температур (выше 400 градусов Цельсия), распыляется с высоким расходом азота и все облако аэрозоля подвергается коронному разряду. APCI - это не такая «мягкая» (низкая фрагментация) метод ионизации, как ESI. Обратите внимание, что ионизация при атмосферном давлении (API) не должна сообщать как синоним APCI.

Ионизация с термораспылением

Ионизация с термораспылением - это форма ионизации при атмосферном давлении в масс-спектрометрии. Он переносит ионы из жидкой фазы в газовую для анализа. Он особенно полезен в жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии.

Источник первой электрораспылением

Ионизация электрораспылением

В ионизация электрораспылением выталкивается жидкость через очень маленький, заряженный и обычно металлический, капилляр. Эта жидкость содержит исследуемое вещество, аналит, растворенное в большом количестве растворителя, который обычно намного более летучий, чем аналит. К этому раствору часто добавить также летучие кислоты, основания или буферы. Аналит существует в виде иона в растворе либо в анионной форме, либо в катионной форме. Подобные заряды отталкиваются, жидкость выталкивается из капилляра и образует аэрозоль, туман из мелких капель размером около 10 мкм в поперечнике. Аэрозоль, по крайней мере, частично образуется с помощью процесса, включающего образование конуса Тейлора и струи из кончика этого конуса. Незаряженный газ-носитель, такой как азот, иногда используется, чтобы помочь распылить жидкость и помочь испарить нейтральный растворитель в каплях. По мере испарения растворителя молекулы анализируемого вещества сближаются, отталкиваются друг от друга и разбивают капли. Этот процесс называется кулоновским делением, потому что он вызывается отталкивающими кулоновскими силами между заряженными молекулами. Процесс повторяется до тех пор, пока аналит не освободится от растворителя и не станет чистым ионом. Наблюдаемые и поступающие путем введения протона (иона водорода) и обозначаются [M + H] + {\ displaystyle {\ ce {[{M} + H] +}}}{\ displaystyle {\ ce { [{M} + H] +}}} или другого катиона, такого как ионного натрия, [M + Na] + {\ displaystyle {\ ce {[M + Na] +}}}{\ displaystyle {\ ce {[M + Na] +}}} , удаление протона, [M - H] - {\ displaystyle {\ ce {[M - H] ^ -}}}{\ displaystyle {\ ce {[M - H] ^ -}}} . Часто наблюдаются многозарядные ионы, такие как [M + 2 H] 2 ​​+ {\ displaystyle {\ ce {[{M} + 2H] ^ 2 +}}}{\ displaystyle {\ ce {[{M } + 2H] ^ 2 +}}} . Для макромолекул может быть много зарядовых образов, изображений с разными частотами; заряд может достигать, например, [M + 25 H] 25 + {\ displaystyle {\ ce {[M + 25H] ^ {25+}}}}{\ displaystyle {\ ce {[M + 25H ] ^ {25+}}}} .

Ионизация зонда электрораспылением

Ионизация зонда электрораспылением (PESI) представляет собой модифицированную версию электрораспыления, в которой капилляр для переноса раствора пробы заменен твердой иглой с острым концом, которая периодически перемещается.

Бесконтактная ионизация при атмосферном давлении

Бесконтактная ионизация при атмосферном давлении - это метод, использованный для анализа жидких и твердых образцов с помощью масс-спектрометрия. Бесконтактный API может работать без дополнительного источника электроэнергии (подающего напряжение на источник-эмиттер), подачи газа или шприцевого насоса. Таким образом, методика обеспечивает простые средства для анализа химических соединений с помощью масс-спектрометрии при атмосферном давлении.

Ионизация звуковым распылением

Ионизация звуковым распылением - метод создания стандарт из жидкого раствор, например, смеси метанола и воды. пневматический небулайзер используется для превращения раствора в сверхзвуковой распылитель мелких капель. Ионы образуются, когда растворитель испаряется, и статистически несбалансированное распределение заряда на каплях приводит к чистому заряду, а полная десольватация приводит к формированию. Ионизация звуковым распылением используется для анализа кратковременных молекул и лекарств и может анализировать большие молекулы при приложении электрического поля к капилляру, чтобы увеличить плотность заряда и генерировать многозарядные и помочьоны белков.

Ионизация звуковым распылением в сочетании с высокоэффективной жидкостной хроматографией для анализа лекарственных средств. С помощью этого метода были изучены олигонуклеотиды. SSI использовался аналогично десорбционной ионизации электрораспылением для ионизации окружающей среды, таким образом был связан с тонкослойной хроматографией.

Ионизация распылением с помощью ультразвука

Ионизация распылением с помощью ультразвука (UASI) включает ионизацию посредством применения ультразвука.

Термическая ионизация

Термическая ионизация (также известная как поверхностная ионизация или контактная ионизация) включает распыление испаренные нейтральные атомы на горячую поверхность, с помощью которых атомы повторно испаряются в ионной форме. Чтобы генерировать положительные ионы, атомарные частицы должны иметь низкую работу энергия ионизации, а поверхность должна иметь работу выхода . Этот метод наиболее подходит для щелочных элементов (Li, Na, K, Rb, Cs), которые имеют низкую энергию ионизации и легко испаряются.

Для генерации отрицательных должна иметь атомные частицы должны иметь высокое сродство к электрону, а поверхность иметь низкую работу выхода. Этот второй подход наиболее подходит для элементов галогена Cl, Br, I, At.

Ионизация окружающей среды
Прямой анализ в режиме реального времени, источник окружающей среды

В ионизация окружающей среды, ионы образуются вне масс-спектрометра без подготовки или разделения образцов. Ионы могут быть образованы путем экстракции заряженными каплями электрораспыления, термической десорбцией и ионизацией с помощью химической ионизации или лазерной десорбцией или абляцией и послед - ионизируются перед тем, как попасть в масс-спектрометр.

При ионизации окружающей среды на основе экстракции твердого вещества-жидкость используется заряженный спрей для создания жидкой пленки на поверхности образца. Молекулы на поверхности экстрагируются в растворитель. Подавать первичных капель, ударяющихся о поверхность, образуются вторичные аксессуары, которые являются установщиком для масс-спектрометра. Десорбционная ионизация электрораспылением (DESI) использует источник электроспрея для создания заряженных капель, которые направляются на образец на расстоянии от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Заряженные капли захватывают образец посредством взаимодействия с поверхностью, а затем используют высокозарядные ионы, которые могут быть взяты в масс-спектрометр.

Плазменная ионизация окружающей среды основ на электрическом разряде в потоке газа, который производит метастабильные атомы и молекулы, а также реактивные ионы. Для десорбции летучих веществ из образца часто используется тепло. Ионы образуются путем химической ионизации в газовой фазе. Источник прямого анализа в реальном времени работает, подвергаясь обычно воздействию потока сухого газа (гелия или азота), который содержит долгоживущие электронно или вибронно возбужденные нейтральные атомы или молекулы (или «метастаблицы» ). Возбужденные состояния обычно формируются в источнике DART тлеющего разряда в камере, через которую протекает газ. Аналогичный метод, называемый зондом для анализа твердых веществ в атмосфере [ASAP], использует нагретый газ от зондов ESI или APCI для испарения пробы, помещенной на трубку для определения точки плавления, вставленную в источник ESI / APCI. Ионизация осуществляется APCI.

Ионизация окружающей среды на основе лазера - это двухэтапный процесс, в котором используется импульсный лазер для десорбции или абляции материала из образца, а шлейф взаимодействует с электрораспылением или плазмой для образования его. Лазерная десорбция / ионизация с помощью электроспрея (ELDI) источник использует УФ-лазер с длиной волны 33 нм или инфракрасный лазер с длиной волны 3 мкм для десорбции материала в электроспрея. Матричная лазерная десорбционная ионизация электрораспылением (MALDESI) - это источник ионизации при атмосферном давлении для генерации многозарядных первонач. Ультрафиолетовый или инфракрасный лазер направляют на твердый или жидкий образец, содержащий интересующий аналит и матрицу, десорбирующую молекулы нейтрального аналита, которые ионизируются за счет взаимодействия с каплями растворителя, распыляемыми электрораспылением, с образованием многозарядных ионов. Лазерная абляция с ионизацией электрораспылением (LAESI) - это метод ионизации окружающей среды для масс-спектрометрии, который сочетает лазерную абляцию от лазера среднего инфракрасного (среднего инфракрасного) диапазона с вторичной ионизацией электрораспылением (ESI) процесс.

Применения

Масс-спектрометрия

В масс-спектрометре образец ионизируется в источнике ионов, а полученные ионы разделяются по их массе. коэффициент заряда. Ионы обнаруживаются, и результаты отображаются в виде спектров относительного содержания обнаруженных ионов в зависимости от отношения массы к заряду. Атомы или молекулы в образце можно идентифицировать путем сопоставления известных масс с идентифицированными массами или по характерной схеме фрагментации.

Ускорители частиц

Источник поверхностной ионизации в аргоннской тандемной системе линейного ускорителя (ATLAS) Источник ионов, используемый в предварительном ускорителе Кокрофт-Уолтон at Фермилаб

В ускорителях частиц источник ионов создает пучок частиц в начале машины, источника. Технология создания источников ионов для ускорителей частиц сильно зависит от типа частиц, которые необходимо сгенерировать: электроны, протоны, ион H или a.

Электроны генерируются с помощью электронной пушки, имеющей множество разновидностей.

Протоны генерируются с помощью плазменного устройства, такого как дуоплазматрон или магнетрон.

H, ионы генерируются с помощью магнетрона или источника Пеннинга. Магнетрон центрального цилиндрического катода, окруженного анодом. Напряжение разряда обычно превышает 150 В, а ток стока составляет около 40 А. Магнитное поле примерно 0,2 тесла прямой оси катода. Газообразный водород импульсным газовым клапаном. Цезий используется часто для снижения работы выхода катода, увеличивая количество образующихся первой. Большие источники H также используются для системы плазмы в устройствах ядерного синтеза.

Для Пеннинга сильное магнитное поле, параллельное электрическому полю оболочки, направляет электроны и ионы по циклотронным спиралям от катода к катоду. На катодах, как в магнетроне, генерируются быстрые ионы H-минус. Они замедляются из-за реакции перезарядки, когда они мигрируют в отверстие для плазмы. Это делает пучок более холодным, чем ионы, полученные из магнетрона.

может генерироваться с помощью ионного источника электронноголотронного резонанса. Использование электронных источников циклотронного резонанса (ЭЦР) для получения интенсивных пучков высоко заряженных быстро выросло за последнее десятилетие. Источники ближайшего ЭЦР используются в качестве инжекторов для линейных ускорителей, генераторов Ван-де-Граафа или циклотронов в ядерной физике и физике элементарных частиц. В атомной физике и физике поверхности источников источник ЭЦР доставляют интенсивные пучки высокозарядных элементов для экспериментов со столкновениями или для исследования поверхностей. Однако для наиболее заряженных состояний необходим первый электронный пучка (EBIS). Они могут генерировать даже чистые ионы элементов средней тяжести. Электронно-лучевая ионная ловушка (EBIT), основанная на том же принципе, может заявлять до чистых оригинальных урана и может также быть в качестве источника первым.

также можно создать с помощью ионной пушки, которая обычно использует термоэлектронную эмиссию электронов для ионизации вещества в его газообразном состоянии. Такие инструменты обычно используются для анализа поверхности.

Система ионно-лучевого осаждения с масс-сепаратором

Газ проходит через ионный источник между анодом и катодом. На анод положительное напряжение. Это напряжение в сочетании с сильным магнитным полем между кончиками внутреннего и внешнего катодов позволяет запускать плазмон. Ионы от плазмы отталкиваются анодным электрическим полем. Это ионный пучок.

Модификация поверхности

См. Также
Ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-24 05:56:37
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте