Идентификация следовых количеств органических соединений на основе спектрометрии ионной подвижности и времяпролетной масс-спектрометрии

• Автор: Чернышев, Денис Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1. ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ДЛЯ АНАЛИЗА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ
1.1 Существующие методы анализа многокомпонентных смесей
1.2 Дрейфовая спектрометрия ионной подвижности
1.3 Основные типы времяпролетных масс-спектрометрических анализаторов и их ХАРАКТЕРИСТИКИ
1.4 Существующие типы спектрометров ионной подвижности/масс-спектрометров и ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1.5 Постановка задачи
2. УСТРОЙСТВО СОЗДАННОГО ДРЕЙФОВОГО СПЕКТРОМЕТРА ИОННОЙ ПОДВИЖНОСТИ /ВРЕМЯПРОЛЕТНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА С АКСИАЛЬНО-СИММЕТРИЧНЫМ АНАЛИЗАТОРОМ С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ВВОДОМ ИОНОВ
2.1 Источники ионов при атмосферном давлении
2.2 Спектрометр ионной подвижности
2.3 Интерфейс дифференциальной откачки
2.4 Времяпролетный масс-анализатор
2.5 Детектирование ионов
2.6 Средства регистрации и обработки информации
2.7 Электроника
2.8 Программное обеспечение и алгоритмы обработки спектров масса-подвижность
2.9 испытания экспериментального образца и разработка методов анализа
3. ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА
3.1 Воспроизводимость характеристик массовых пиков: площади, центра масс
3.2 Воспроизводимость приведенной ионной подвижности

3.3 Дискриминация трансмиссии в спектрометре ионной подвижности
3.4 Селективность
3.5 Метод повышения эффективности ортогонального ввода ионов в аксиальносимметричный времяпролетный масс анализатор, соединенный с дрейфовым спектрометром ионной подвижности
4. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИЛОЖЕНИЯ МЕТОДА
4.1 Анализ фармацевтических препаратов и определение их основных характеристических признаков
4.2 Анализ синтетических наркотических веществ и изучение возможности их быстрой идентификации
4.3 Анализ синтетических красителей, взрывчатых веществ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СОКРАЩЕНИЯ И АББРЕВИАТУРЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Современные задачи определения химического состава сложных смесей предъявляют высокие требования к методам анализа по точности и достоверности. Одним из эффективных подходов решения подобных задач является сочетание различных принципов разделения компонент анализируемых смесей, позволяющих одновременно получать разнородную информацию о составе пробы, что повышает достоверность распознавания близких по строению, но различных по свойствам соединений, и это особенно актуально для приложений безопасности, криминалистики, биологии, фармацевтики, медицины, экологии, промышленного мониторинга и т.д. Широко распространенные методы с применением хроматографии и масс-спектрометрии (МС) позволяют решать такие задачи, но обладают существенным недостатком - время анализа занимает десятки минут. Представляется актуальным исследование сочетания спектрометрии ионной подвижности (СИП) и времяпролетной масс-спектрометрии (ВПМС), потенциально позволяющих уменьшить время анализа до нескольких секунд.
Предпочтительным представляется использование дрейфового СИП в качестве не только инструмента предварительного разделения ионных компонент по подвижности, но и ее измерения, на основе которого возможно определение И011-молекулярного сечения столкновений, что невозможно с остальными типами СИП. Ранние работы объединения СИП с МС, в силу одинаковых «скоростных» возможностей по регистрации спектральной информации, не позволяли достичь приемлемых характеристик по пределу обнаружения и времени анализа одновременно. Характерное время разделения сгустков молекулярных ионов в СИП составляет 50 мс, а временная ширина не менее 0,2 мс, что позволяет использовать ВПМС для регистрации полного распределения по отношению молекулярной массы к заряду (m/z) данных сгустков с частотой порядка 10 кГц. Это достигается благодаря типичному времени получения времяпролетного масс-спектра низкого разрешения (до 10 ООО) низкомолекулярных соединений (до 1 ООО а.е.м.) порядка 100 мкс.
Данные методы независимо демонстрируют относительную чувствительность на уровне единиц ppb (parts per billion - частей на миллиард) и меньших

• создана аппаратура на основе дрейфовой спектрометрии ионной подвижности и времяпролетной масс-спектрометрии с аксиально-симметричным анализатором с ортогональным вводом молекулярных ионов с мягкими методами ионизации при атмосферном давлении;
• разработан метод анализа на основе созданной аппаратуры с применением средства регистрации со встроенным аппаратным сумматором, обеспечивающим непрерывную и полную регистрацию трехмерных спектральных данных;
• разработана методика оценки ширины области снижения интенсивности сгустка молекулярных ионов при его формировании в потоке дрейфового газа ионным затвором конструкции Брэдбери-Нильсона на основе зависимости дискриминации трансмиссии созданной аппаратуры от подвижности молекулярных ионов;
• исследована воспроизводимость разрешающей способности по массам и по подвижности, определен вклад в уширение молекулярных ионных сгустков транспортирующих свойств интерфейса;
• разработана методика калибровки и исследования ее влияния на достигаемую точность измеряемых величин: сходимость и воспроизводимость определения молекулярных масс, приведенной подвижности молекулярных ионов;
• разработана методика анализа синтетических наркотических соединений с видоизмененной формулой и антибиотиков.