Визуализация Ambient масс-спектрометрии с использования шлирен Фото
Summary
This paper presents a protocol for the visualization of gaseous streams of an ambient ionization source using schlieren photography and mass spectrometry.
Abstract
Эта рукопись описывает, как визуализировать массовые источники спектрометрия окружающей среды ионизации с помощью шлирен фотографии. Для того, чтобы должным образом оптимизировать масс-спектрометр, необходимо охарактеризовать и понять физические принципы источника. Большинство коммерческих источников окружающей среды ионизации используют струи азота, гелия, или атмосферного воздуха для облегчения ионизации анализируемого вещества. Как следствие, шлирен фотография может быть использован для визуализации газовых потоков за счет использования разности показателей преломления между потоками и окружающего воздуха для визуализации в реальном масштабе времени. Базовая настройка требует камеры, зеркало, фонарик, и лезвие бритвы. При правильной настройке в режиме реального времени изображение источника наблюдается, наблюдая ее отражение. Это позволяет понимание механизма действия в источнике, и пути к его оптимизации могут быть выяснены. Свет льется на иначе невидимой ситуации.
Introduction
Масс-спектрометрия, аналитический инструмент, доступный для молекулярно-массового идентификации, стала одной из самых мощных аналитических методов на сегодняшний день. За последнее десятилетие целый ряд новых внешних источников ионизации стали доступны для обнаружения масс-спектрометрии. Для получения данных, собранных в этой рукописи, был использован источник (АДС) Прямая Анализ проб. Хотя эти источники чрезвычайно универсальны, более детальное знание процесса физической ионизации необходим для ее оптимизации и расширения цели. Целью данного эксперимента является получение лучшего понимания процесса ионизации в окружающих источников с помощью визуализации потока азота на устройстве, используя технику, называемую шлиры фотографии.
Научные исследования часто инициирует через наблюдение, что трудно, если объектом исследования является прозрачным невооруженным глазом. Теневые фотография является метод, который позволяет невидимымчтобы стать видимым через опираясь на изменения показателя преломления в пределах прозрачных сред 1. Неоднородность показателя преломления вызывает искажение света, позволяя для визуализации. Шлиры метод регулярно используется в различных специальных областях , включая моделирование баллистики, авиационно – космической техники, обнаружение общего газа и контроля расхода, и время от времени для визуализации белковых полос в гель – электрофореза 2-5.
Большинство внешних источников ионизации используют поток газа, с тем, чтобы облегчить ионизацию. Широкий диапазон условий может существовать для вариантов источника, однако параметры этого эксперимента должны предусматривать использование газа с показателем преломления, который отличается от окружающего воздуха лаборатории. Это конкретное исследование использует горячий азот. Следует отметить , что лишь небольшое различие в коэффициенте преломления наблюдается между чистым азотом из газового потока и воздуха при комнатной температуре 6, главным образом потому, чтоИК состоит в основном из азота. Эта проблема преодолена в этом случае из-за высоких температур чистого азота в газовом потоке, который производит достаточно значительное изменение показателя преломления для газа, чтобы наблюдать.
Другие массовые источники спектрометрия , такие как десорбция атмосферы химической ионизации (DAPCI) 7, протекая Атмосферное давление Afterglow (FAPA) 8-10, и непосредственный анализ в реальном времени (DART) 11 источники ионизации используют шлирен фотографии. Целью этого протокола является обсуждение, как изучать окружающий ионизацию с помощью базовой конфигурации шлирен фотографии. Этот метод, однако, применимо к любому числу различных аналитических методов, включающих в виде газообразных потоков.
Protocol
Representative Results
Discussion
Есть несколько соображений, которые должны быть решены до попытки этот протокол. В дополнение к пространству вокруг масс-спектрометра для источника и зеркала, достаточно открытое пространство должно быть доступно, чтобы приспособить расстояние в два раза в фокальной точке зеркала. Кр…
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).
