Visualisation de Ambient Spectrométrie de masse à l'utilisation de Schlieren Photographie
Summary
This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.
Abstract
Ce manuscrit décrit comment visualiser les sources d'ionisation par spectrométrie de masse ambiante en utilisant la photographie schlieren. Afin de bien optimiser le spectromètre de masse, il est nécessaire de caractériser et comprendre les principes physiques de la source. La plupart des sources d'ionisation ambiante commerciaux utilisent des jets d'azote, l'hélium ou l'air atmosphérique afin de faciliter l'ionisation de l'analyte. En conséquence, Strioscopie peut être utilisée pour visualiser les flux de gaz en exploitant les différences d'indice de réfraction entre les cours d'eau et l'air ambiant pour la visualisation en temps réel. La configuration de base nécessite une caméra, miroir, lampe de poche, et la lame de rasoir. Lorsqu'il est correctement configuré, une image en temps réel de la source est observée en regardant son reflet. Cela permet de mieux comprendre le mécanisme d'action de la source, et les voies à son optimisation peut être élucidé. La lumière est faite sur une situation par ailleurs invisible.
Introduction
Spectrométrie de masse, un outil d'analyse disponibles pour l'identification poids moléculaire, est devenu l'une des techniques d'analyse les plus puissants à ce jour. Au cours de la dernière décennie, une foule de nouvelles sources d'ionisation ambiantes sont devenues disponibles pour la détection par spectrométrie de masse. Pour les données recueillies dans ce manuscrit, l'échantillon Direct Analysis (DSA) source a été utilisée. Bien que ces sources sont extrêmement polyvalents, une connaissance plus détaillée du processus d'ionisation physique est nécessaire pour l'optimisation et l'extension de l'objet. Le but de cette expérience est d'acquérir une meilleure compréhension du processus d'ionisation dans les sources ambiantes grâce à la visualisation du flux d'azote sur le dispositif en utilisant une technique appelée la photographie schlieren.
L'étude scientifique initie souvent par l'observation, ce qui est difficile si l'objet de l'étude est transparente à l'oeil nu. Strioscopie est une technique qui permet à l'invisiblepour devenir visible à travers compter sur des changements dans l'indice de réfraction au sein des milieux transparents 1. L'inhomogénéité des indices de réfraction provoque une distorsion de la lumière permettant la visualisation. La technique schlieren a été régulièrement utilisé dans une variété de domaines de spécialité , y compris la modélisation de la balistique, l' ingénierie aérospatiale, la détection générale de gaz et de surveillance d' écoulement, et parfois pour visualiser les bandes de protéines en électrophorèse sur gel de 2-5.
La plupart des sources d'ionisation ambiante utilisent un courant de gaz en vue de faciliter l'ionisation. Une large gamme de conditions peut exister pour les options de source, les paramètres de cette expérience mais doivent impliquer l'utilisation d'un gaz avec un indice de réfraction qui diffère de l'air laboratoire environnant. Cette étude spécifique utilise l'azote chaud. Il convient de noter que seule une petite différence d'indice de réfraction est observée entre l' azote pur à partir du courant gazeux et de l' air à la température ambiante 6, principalement en raison d' uneir est essentiellement composé d'azote. Ce problème est résolu dans ce cas, en raison des températures élevées de l'azote pur dans le courant de gaz qui produit un changement assez significative de l'indice de réfraction du gaz à observer.
D' autres sources de spectrométrie de masse comme une atmosphère d' ionisation chimique désorption (DAPCI) 7, Circuler Pression atmosphérique Afterglow (FAPA) 8-10, et Direct Analyse en temps réel (DART) 11 sources d'ionisation ont utilisé la photographie schlieren. Le but de ce protocole est de discuter de la façon d'étudier l'ionisation ambiante en utilisant une configuration schlieren de base de la photographie. Cette technique est cependant applicable à un nombre quelconque de différentes techniques d'analyse qui impliquent des courants gazeux.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il y a plusieurs considérations qui doivent être traitées avant d'essayer ce protocole. En plus de l'espace autour du spectromètre de masse pour la source et le miroir, assez d'espace ouvert doit être disponible pour accueillir la distance de deux fois le point focal du miroir. En outre, la taille du miroir est finalement déterminée par la taille de la source qui est à l'étude. Si le miroir est trop faible, la source ne sera pas complètement visualisée. Il est important de noter que certains, …
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).
