تصور المحيطة الطيف الكتلي مع استخدام انعراجي التصوير الفوتوغرافي
Summary
This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.
Abstract
توضح هذه المخطوطة كيفية تصور مصادر التأين الطيف المحيطة الجماعية باستخدام التصوير انعراجي. من أجل تحسين مطياف الكتلة بشكل صحيح، فمن الضروري لتوصيف وفهم المبادئ الفيزيائية للمصدر. معظم مصادر التأين المحيطة تجارية تستخدم طائرات من النيتروجين والهيليوم، أو الهواء في الغلاف الجوي لتسهيل تأين الحليلة. ونتيجة لذلك، والتصوير الفوتوغرافي انعراجي يمكن استخدامها لتصور تدفقات الغاز من خلال استغلال الاختلافات في مؤشر الانكسار بين تيارات والهواء المحيط لتصور في الوقت الحقيقي. الإعداد الأساسي يتطلب الكاميرا، مرآة، مصباح يدوي، وشفرة حلاقة. عند تكوين بشكل صحيح، لوحظ الصورة في الوقت الحقيقي من المصدر من خلال مشاهدة انعكاسه. وهذا يسمح لنظرة ثاقبة على آلية العمل في مصدر، ومسارات لالأمثل لها ويمكن إجمال. وتسليط الضوء على الوضع غير مرئية على خلاف ذلك.
Introduction
الطيف الكتلي، أداة تحليلية المتاحة لتحديد الكتلة الجزيئية، أصبحت واحدة من التقنيات التحليلية أقوى حتى الآن. على مدى العقد الماضي أصبحت مجموعة كاملة من مصادر التأين المحيطة الجديدة المتاحة للكشف عن مطياف الكتلة. للبيانات التي تم جمعها في هذه المخطوطة، تم استخدام تحليل (DSA) مصدر عينة المباشر. على الرغم من أن هذه المصادر هي متعددة للغاية، هناك حاجة إلى معرفة أكثر تفصيلا عن عملية التأين المادية لتحسين وتمديد الغرض. والهدف من هذه التجربة هو الحصول على فهم أفضل لعملية التأين مصادر المحيطة من خلال التصور للتيار النيتروجين على الجهاز باستخدام تقنية تسمى التصوير انعراجي.
غالبا ما يبدأ دراسة علمية من خلال الملاحظة، والتي من الصعب إذا كان الهدف من الدراسة هو شفافة للعين المجردة. التصوير انعراجي هو الاسلوب الذي يسمح للغير مرئيةلتصبح مرئية من خلال الاعتماد على التغيرات في معامل الانكسار في وسائل شفافة 1. التجانس من مؤشرات الانكسار يسبب تشويها للضوء مما يسمح التصور. وقد استخدمت هذه التقنية انعراجي بشكل روتيني في مجموعة متنوعة من المجالات المتخصصة بما في ذلك النمذجة المقذوفات، هندسة الطيران، والكشف عن الغاز العام وتدفق الرصد، وأحيانا لتصور العصابات البروتين في هلام الكهربائي 2-5.
وتستخدم معظم مصادر التأين المحيطة تيار من الغاز من أجل تسهيل التأين. وهناك مجموعة واسعة من الظروف يمكن أن توجد خيارات مصدر، ولكن معالم هذه التجربة يجب أن تنطوي على استخدام غاز مع معامل الانكسار الذي يختلف من الجو مختبر المحيطة بها. هذه دراسة محددة تستخدم النيتروجين الساخن. وتجدر الإشارة إلى أنه ليس هناك سوى فارق صغير في معامل الانكسار لوحظ بين النيتروجين النقي من تيار الغاز والهواء في RT 6، ويرجع ذلك أساسا لوتتكون الأشعة تحت الحمراء في معظمها من النيتروجين. والتغلب على هذه المشكلة في هذه الحالة بسبب ارتفاع درجات الحرارة من النيتروجين النقي في مجرى الغاز الذي ينتج تغييرا يكفي كبير في معامل الانكسار للغاز التي يتعين مراعاتها.
مصادر مطياف الكتلة الأخرى مثل الامتزاز الغلاف الجوي الكيميائية التأين (DAPCI) 7، يتدفق الضغط الجوي شفق (FAPA) 10/08، والمباشرة تحليل في الوقت الحقيقي (DART) وقد استخدمت 11 مصادر التأين التصوير انعراجي. والقصد من هذا البروتوكول هو لمناقشة كيفية دراسة التأين المحيطة باستخدام التكوين التصوير انعراجي الأساسي. هذه التقنية، ولكن ينطبق على أي عدد من التقنيات التحليلية المختلفة التي تنطوي على تيارات الغازية.
Protocol
Representative Results
Discussion
هناك العديد من الاعتبارات التي يجب معالجتها قبل محاولة هذا البروتوكول. بالإضافة إلى الفضاء حول مطياف الكتلة لمصدر ومرآة، ويجب أن تكون مساحة مفتوحة كافية متوفرة لاستيعاب المسافة من مرتين نقطة محورية في المرآة. وعلاوة على ذلك، يتم تحديد حجم المرآة نهاية المطاف من قبل …
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).
