Visualisierung von Ambient-Massenspektrometrie mit der Verwendung von Schlieren Fotografie
Summary
This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.
Abstract
Dieses Manuskript beschreibt, wie Massenspektrometrie Umgebungs Ionisierungsquellen mit schlieren Fotografie sichtbar zu machen. Um das Massenspektrometer, um richtig zu optimieren, ist es notwendig, die physikalischen Grundlagen der Quelle zu charakterisieren und zu verstehen. Die meisten kommerziellen Umgebungs Ionisationsquellen verwenden Strahlen Stickstoff, Helium oder atmosphärischer Luft die Ionisation des Analyten zu erleichtern. Als Folge können Schlieren Fotografie verwendet werden, um die Gasströme zu visualisieren, indem die Unterschiede im Brechungsindex zwischen den Strömen und der Umgebungsluft für die Visualisierung in Echtzeit zu nutzen. Die Basis-Setup erfordert eine Kamera, Spiegel, Taschenlampe und Rasierklinge. Wenn sie richtig konfiguriert ist, wird ein Echtzeit-Bild der Quelle durch die Beobachtung seiner Reflexion beobachtet. Dies ermöglicht eine Einsicht in den Mechanismus der Wirkung in der Quelle, und Wege zu ihrer Optimierung kann erläutert. Das Licht wird auf einer ansonsten unsichtbaren Situation zu vergießen.
Introduction
Mass Spectrometry, ein Analysetool für molekulare Masse Identifizierung, hat sich zu einem der leistungsfähigsten analytischen Techniken bis heute geworden. Im letzten Jahrzehnt haben eine ganze Reihe von neuen Umgebungs Ionisierungsquellen für die Massenspektrometrie Detektion zur Verfügung stehen. Für die Daten in diesem Manuskript gesammelt wurde der direkte Probenanalyse (DSA) Quelle verwendet. Obwohl diese Quellen extrem vielseitig, ein detaillierteres Wissen über die physikalischen Ionisationsprozesses sind ist bekannt für seine Optimierung und Erweiterung der Zweck benötigt werden. Das Ziel dieses Experiments ist es, ein besseres Verständnis der Ionisierung innerhalb der Umgebungsquellen durch Visualisierung des Stickstoffstroms auf dem Gerät zu gewinnen, eine Technik genannt Schlierenfotografie verwendet wird.
Wissenschaftliche Studie initiiert oft durch die Beobachtung, was schwierig ist, wenn das Objekt der Untersuchung mit dem bloßen Auge transparent ist. Schlieren Fotografie ist eine Technik, die das unsichtbare erlaubtwerden sichtbar durch 1 innerhalb transparenten Medien in dem Brechungsindex auf Änderungen verlassen. Die Inhomogenität der Brechungsindizes verursacht eine Verzerrung des Lichts zur Visualisierung ermöglicht. Die schlieren Technik wurde in einer Vielzahl von Fachgebieten einschließlich ballistische Modellierung, Luft- und Raumfahrttechnik, allgemeine Gasdetektion und Durchflussüberwachung und manchmal zu visualisieren Proteinbanden in der Gelelektrophorese 2-5 routinemäßig eingesetzt.
Die meisten Umgebungs Ionisierungsquellen verwenden, um einen Strom von Gas, um die Ionisierung zu erleichtern. Eine Vielzahl von Bedingungen können für Quell Optionen bestehen jedoch die Parameter dieses Experiments sind die Verwendung eines Gases mit einem Brechungsindex umfassen, die aus der umgebenden Luft lab unterscheidet. Diese spezifische Studie nutzt heißem Stickstoff. Es ist zu beachten , dass nur eine kleine Differenz im Brechungsindex zwischen reinem Stickstoff aus dem Gasstrom und der Luft bei RT 6, vor allem weil ein beobachtetir besteht überwiegend aus Stickstoff. Dieses Problem wird in diesem Fall aufgrund der hohen Temperaturen des reinen Stickstoff in den Gasstrom zu überwinden, die einen bedeutenden genug Änderung des Brechungsindex für das Gas beobachtet werden produziert.
Andere Massenspektrometrie Quellen wie Desorptions Atmospheric Chemical Ionisation (DAPCI) 7, Fließen Atmosphärischer Druck Afterglow (FAPA) 8-10 und die direkte Analyse in Echtzeit (DART) 11 Ionisierungsquellen haben schlieren Fotografie eingesetzt. Die Absicht dieses Protokolls ist zu erörtern, wie Umgebungs Ionisierung zu studieren, um ein Grund schlieren Fotografie Konfiguration. Diese Technik ist jedoch für eine beliebige Anzahl von verschiedenen analytischen Techniken, die gasförmigen Strömen umfassen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Es gibt mehrere Gründe, die zu dem Versuch, dieses Protokoll vor gangen werden müssen. Neben dem Raum um das Massenspektrometer für die Quelle und Spiegel, muss genügend Freiraum vorhanden sein, um den Abstand des Zweifachen der Brennpunkt des Spiegels aufzunehmen. Ferner wird die Größe des Spiegels letztlich durch die Größe der Quelle entschieden, die untersucht wird. Wenn der Spiegel zu klein ist, wird die Quelle nicht vollständig sichtbar gemacht werden. Es ist wichtig, dass einige zu beachten, wenn nicht al…
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).
