Visualisering av Ambient masspektrometri med användning av schlierenfotografering
Summary
This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.
Abstract
Detta manuskript beskriver hur man visualisera masspektrometri omgivande jonisering källor använder schlierenfotografering. För att på rätt optimera masspektrometern, är det nödvändigt att karaktärisera och förstå de fysikaliska principerna för källan. De flesta kommersiella omgivnings jonisering källor utnyttjar strålar av kväve, helium, eller atmosfärisk luft för att underlätta joniseringen av analyten. Som en konsekvens, kan schlierenfotografering användas för att visualisera gasströmmarna genom att utnyttja skillnaderna i brytningsindex mellan de strömmar och omgivande luft för visualisering i realtid. Den grundläggande inställningen kräver en kamera, spegel, ficklampa och rakblad. När korrekt konfigurerad, är en realtidsbild av källan observeras genom att titta på dess reflektion. Detta möjliggör insikt i verkningsmekanism i källan, och vägar till dess optimering kan belysas. Belyses på en annars osynlig situation.
Introduction
Masspektrometri, ett analysverktyg för molekylvikt identifiering, har blivit en av de mest kraftfulla analytiska tekniker hittills. Under det senaste decenniet en mängd nya omgivande jonisering källor har blivit tillgängliga för massdetektering spektrometri. För de uppgifter som samlats i detta manuskript var Direct Sample Analysis (DSA) källa används. Även om dessa källor är extremt mångsidig, behövs en mer detaljerad kunskap om den fysiska jonisering processen för dess optimering och utbyggnad av ändamålet. Syftet med detta experiment är att få en bättre förståelse för jonisering processen inom omgivande källorna genom visualisering av kväveflödet på enheten med hjälp av en teknik som kallas schlierenfotografering.
Vetenskaplig studie initierar ofta genom observation, vilket är svårt om syftet med studien är transparent för blotta ögat. Schlierenfotografering är en teknik som gör det osynligaatt bli synliga genom att förlita sig på förändringar i brytningsindex inom transparenta medier 1. Den homogen brytningsindex orsakar en snedvridning av ljuset möjliggör visualisering. Den Schlieren teknik har rutinmässigt används i en mängd olika specialområden, inklusive ballistik modellering, flygteknik, allmän upptäckt gas och flödesövervakning, och ibland för att visualisera proteinbanden i gelelektrofores 2-5.
De flesta omgivnings jonisering källor använder en ström av gas i syfte att underlätta jonisering. Ett brett område av förhållanden kan existera för käll alternativ, men parametrarna för detta experiment måste involvera användningen av en gas med ett brytningsindex som skiljer sig från den omgivande lab luft. Denna specifika studie utnyttjar varm kväve. Det bör noteras att endast en liten skillnad i brytningsindex observeras mellan rent kväve från gasströmmen och luft vid RT 6, främst därför att enir består mestadels av kväve. Det här problemet övervinns i detta fall på grund av de höga temperaturerna i rent kväve i gasströmmen, som alstrar en tillräckligt signifikant förändring i brytningsindex för den gas som skall observeras.
Andra spektrometri källor mass såsom Desorption Atmospheric kemisk jonisering (DAPCI) 7, flödande Lufttryck Afterglow (FAPA) 8-10, och direkt analys i realtid (DART) 11 jonisering källor har använt schlierenfotografering. Avsikten med detta protokoll är att diskutera hur man kan studera omgivande jonisering med hjälp av en grundläggande schlierenfotografering konfiguration. Denna teknik är emellertid tillämplig på vilket som helst antal olika analystekniker som involverar gasflöden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det finns flera faktorer som måste åtgärdas innan du försöker detta protokoll. Förutom utrymmet runt masspektrometern för källan och spegel, måste tillräckligt med öppet utrymme finnas tillgängligt för att rymma avstånd på två gånger brännpunkt spegeln. Dessutom är storleken på spegeln i slutändan bestäms av storleken på den källa som är under utredning. Om spegeln är för liten, källan kommer inte att vara helt visualiseras. Det är viktigt att notera att en del, om inte alla, av käll kåpor…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge Caitlin Kowalewski for aiding in the editing and formatting of this publication.
Materials
| Flashlight | EAGTAC | D25A Ti | or equvilent |
| Spherical Concave Mirror | Anchor Optics | 27633 | |
| Rebel EOS T2i | Canon | 4462B001 | or equvilent |
| 300 mm telephoto lens | Canon | 6473A003 | or equvilent |
| Direct Sample Analysis (DSA) Ionization Source | PerkinElmer | MZ300560 | or equvilent |
| Sq 300 MS with SQ Driver Software | PerkinElmer | N2910801 | or equvilent |
| Ring Stand | Fisher Scientific | 11-474-207 | or equvilent |
| Laser Pointer | Apollo | MP1200 | or equvilent |
| razor blade | Blue Hawk | 34112 | or equvilent |
| small drill bit #73 | CML Supply | 503-273 | or equvilent |
| Protractor | Sterling | 582 | or equvilent |
| Hose Clamp | Trident | 720-6000L | or equvilent |
References
- Settles, G. S. . Schlieren and Shadowgraph Techniques: Visualization Phenomena in Transparent Media. , (2001).
- Strawa, A. W., Chapman, G. T., Arnold, J. O., Canning, T. N. Ballistic range and aerothermodynamic testing. J. Aircraft. 28 (7), 443-449 (1991).
- Settles, G. S. Imaging gas leaks by using schlieren optics. Pipeline & Gas Journal. 226 (9), 28-30 (1999).
- Takagi, T., Kubota, H. The application of schlieren optics for detection of protein bands and other phenomena in polyacrylamide gel electrophoresis. Electrophoresis. 11 (5), 361-366 (1990).
- Clark, I. G., Cruz, J. R., Huges, M. F., Ware, J. S., Madlangbayan, A., Braun, R. D. Aerodynamic and Aeroelastic Characteristics of a Tension Cone Inflatable Aerodynamic Decelerator. , (2009).
- Froome, K. D. The Refractive Indices of Water Vapour, Air, Oxygen, Nitrogen and Argon at 72 kMc/s. Proc. Phys. Soc. B. 68, 833-835 (1955).
- Winter, G. T., Wilhide, J. A., LaCourse, W. R. Characterization of a Direct Sample Analysis (DSA) Ambient Ionization. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 26 (9), 1502-1507 (2015).
- Pfeuffer, K. P., Schaper, J. N., et al. Halo-Shaped Flowing Atmospheric Pressure Afterglow: A Heavenly Design for Simplified Sample Introduction and Improved Ionization in Ambient Mass Spectrometry. Anal. Chem. , 7512-7518 (2013).
- Pfeuffer, K. P., Shelley, J. T., Ray, S. J., Hieftje, G. M. Visualization of Mass Transport and Heat Transfer in the FAPA Ambient Ionization Source. J. Anal. At. Spectrom. 28 (379-387), 379-387 (2013).
- Pfeuffer, K. P., Ray, S. J., Hieftje, G. M. Measurement and Visualization of Mass Transport for the Flowing Atmospheric Pressure Afterglow (FAPA) Ambient Mass-Spectrometry Source. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (5), 800-808 (2014).
- Keelor, J. D., Dwivedi, P., Fernández, F. M. An Effective Approach for Coupling Direct Analysis in Real Time with Atmospheric Pressure Drift Tube Ion Mobility Spectrometry. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (9), 1538-1548 (2014).
