ויזואליזציה של ספקטרומטריית אמביינט המוני עם השימוש של צילומי שליארן
Summary
This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.
Abstract
כתב יד זה מתאר כיצד לדמיין מקורות יינון הסביבה ספקטרומטריית מסה באמצעות צילום שליארן. על מנת לייעל את ספקטרומטר מסה כמו שצריך, יש צורך לאפיין ולהבין את עקרונות פיסיקליים של המקור. רוב ינון הסביבה המסחרי מקורות לנצל סילוני חנקן, הליום, או אוויר אטמוספרי כדי להקל על היינון של אנליטי. כתוצאה מכך, צילום שליארן ניתן להשתמש כדי להמחיש את זרמי הגז תוך ניצול ההבדלים מקדם השבירה בין הזרמים ואוויר הסביבה להדמיה בזמן אמת. תוכנית ההתקנה הבסיסית מחייבת מצלמה, מראה, פנס, סכין גילוח. כאשר היא מוגדרת כראוי, תמונה בזמן אמת של המקור היא ציינה ידי מתבונן בהשתקפות שלו. זה מאפשר תובנה מנגנון הפעולה במקור, ומסלולי הייעול שלה יכולים להיות הובהרו. האור לשפוך על מצב בלתי נראה.
Introduction
ספקטרומטריית מסה, כלי אנליטי זמין עבור זיהוי מסה מולקולרי, הפכה לאחד של שיטות אנליטיות החזקות ביותר עד כה. בעשור האחרון שורה שלמה של מקורות יינון סביבה חדשים נהייתה זמינה זיהוי ספקטרומטריית מסה. לקבלת הנתונים שנאספו בכתב היד הזה, מקור הניתוח הישיר לדוגמא (DSA) נוצל. למרות המקורות אלה הם מגוונים מאוד, ידע מפורט יותר של תהליך היינון הגופני נדרש לצורך מיטוב הארכת מטרתו. מטרת הניסוי היא להשיג הבנה טובה יותר של תהליך היינון בתוך מקורות הסביבה באמצעות ויזואליזציה של זרם החנקן במכשיר באמצעות טכניקה המכונית צילום שליארן.
המחקר המדעי לעתים קרובות יוזם באמצעות תצפית, וזה קשה אם מושא המחקר הוא שקוף לעין בלתי מזוינת. צילום שליארן הוא טכניקה המאפשרת את הבלתי נראהלהפוך לנראה באמצעות הסתמכות על שינויים במדד השביר בתוך 1 שקוף. הומגניות של מדדי השבירה גורמת לעיוות של אור המאפשר ויזואליזציה. הטכניקה שליארן נעשה שימוש באופן שגרתי במגוון תחומים מיוחדים כולל דוגמנות בליסטיקה, הנדסת אווירונוטיקה וחלל, גילוי גז בכלל זרימת ניטור, ובזמנים לדמיין להקות חלבון ג'ל אלקטרופורזה 2-5.
רוב מקורות יינון הסביבה להשתמש זרם של גז כדי להקל על היינון. מגוון רחב של מצבים יכול להתקיים אפשרויות מקור, אולם הפרמטרים של הניסוי הזה חייבים לערב הניצול של גז עם מקדם שבירה שונה מאוויר המעבדה שמסביב. המחקר הספציפי הזה מנצל חנקן חם. יצוין כי רק הבדל קטן מקדם שבירה הוא ציין בין חנקן טהור מנחל הדלק והאוויר ב -6 RT, בעיקר בגללir מורכב בעיקר חנקן. בעיה זו היא להתגבר במקרה זה עקב הטמפרטורות הגבוהות של החנקן הטהור בזרם הגז המייצר שינוי משמעותי מספיק מקדם שביר עבור להקפיד הגז.
מקורות ספקטרומטריית מסה אחרים כגון יינון כימית האטמוספירה Desorption (DAPCI) 7, מזרימים לחץ האטמוספירה זוהר שרידי (FAPA) 8-10, והאשראי הישיר ניתוח בזמן אמת (DART) 11 מקורות יינון השתמשו בצילום שליארן. הכוונה של פרוטוקול זה היא לדון כיצד ללמוד יינון סביבה באמצעות תצורת צילום שליארן בסיסית. טכניקה זו, לעומת זאת, היא ישימה לכל מספר של שיטות אנליטיות שונות שכוללות זרמי גזים.
Protocol
Representative Results
Discussion
ישנם מספר שיקולים אשר יש לטפל לפני שתנסה בפרוטוקול זה. בנוסף החלל מסביב ספקטרומטר מסה עבור המקור במראה, שטחים פתוחים מספיק חייב להיות זמין כדי להתאים את המרחק של הנקודה פעמיים המוקד של המראה. יתר על כן, את הגודל של המראה בסופו של דבר יוחלט על ידי הגודל של המקור כי הוא נ?…
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).
