Роль структурных дефектов в процессе лазерной десорбции-ионизации органических соединений с поверхности кремния

• Автор: Жабин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор литературы. Методы лазерной масс-спектроскопии

1.1 Селективная фотоионизация

1.2 Лазерная десорбция и ионизация

1.3 Матрично-активированная лазерная десорбция и ионизация

1.3.1 В Механизм ионизации в методе МАЛДИ

1.3.2 Недостатки метода МАЛДИ

1.4 Поверхностно-актививированная лазерная десорбция-

ионизация (SALDI)

1.4.1 SALDI с использованием наночастиц

1.4.2 Лазерная десорбция ионизация с поверхности пористого кремния (DIOS)
1.5 Особенности материалов эмиттеров ионов SALDI
1.6 Особенности структуры аморфного кремния
1.7 Модели поверхностно активированной лазерной десорбции-
ионизации
1.7.1 Модель лазерной десорбции предварительно образованных ионов
1.7.2 Модель десорбции и последующей ионизации
в газовой фазе
1.8 Заключение
Г лава 2 Исследование роли химического состава поверхности
эмиттера ионов в процессах SALDI
2.1 Экспериментальная установка
2.2 Получение кремниевых подложек - эмиттеров ионов
2.3 Ввод детектируемых соединений
2.4 Методы обработки экспериментальных данных
2.5 Лазерная активация поверхности пористого кремния

2.6 Исследование процессов SALDI в условиях подачи
в вакуумную камеру паров тяжелой воды
2.7 Выводы
Глава 3. Роль структурных дефектов кремния в процессе SALDI
3.1 Исследование роли морфологии поверхности эмиттера
ионов в процессах SALDI
3.2 Лазерная десорбция-ионизация с поверхности аморфного кремния
3.3 Структурные дефекты в аморфном и пористом кремнии
3.4 Теоретическое исследование процессов лазерной десорбции ионизации с использованием квантово-механических расчётов
3.4.1 Оценка энергии реакции протонирования
3.4.2 Термодинамический расчёт процесса десорбции протонированных молекул
3.5 Выводы
Глава 4 Роль лазерного излучения в процессе SALDI
4.1 Исследование влияния длины волны лазерного излучения на эффективность SALDI
4.2 Исследования влияния плотности энергии лазерного излучения
на эффективность SALDI
4.3 Расчёт температуры поверхности эмиттеров ионов
4.4 Определение эффективности ионизации в процессе SALDI
на примере кофеина
4.5 Выводы
Выводы
Список литературы
Список статей в реферируемых журналах по теме диссертации
Вклад соавторов печатных работ

Введение
Актуальность темы
Развитие лазерной техники в последние десятилетия привело к появлению новых методов высокочувствительного определения органических и биоорганических соединений. К числу наиболее перспективных и интенсивно развивающихся относится метод поверхностно акгивированной лазерной десорбции и ионизации SALDI (Surface Assisted Laser Desorption Ionization). В этом методе определяемые органические или биоорганические соединения предварительно наносятся из раствора или адсорбируются из газовой фазы на поверхность специально приготовленной подложки - эмиттера ионов. Затем на поверхность эмиттера воздействуют лазерным излучением, что приводит к ионизации и десорбции иоиов определяемых соединений, которые затем анализируются масс-спектрометром.
Несмотря на успешное применение метода SALDI для высокочувствительного определения различных органических и биоорганических соединений с массой меньше 1000 а.е.м., механизм образования ионов все ещё остается предметом дискуссий. Уже на ранних этапах развития метода было установлено, что для эффективного образования ионов необходимо сформировать на поверхности специальную структуру (например, пористый или шероховатый слой). Поэтому в ходе развития метода SALDI в литературе неоднократно предлагались простые модели, связывающие эффективность образования ионов с особенностями структуры эмиттера ионов. Однако за последние годы накопились много новых экспериментальных и теоретических результатов, которые невозможно объяснить в рамках предложенных моделей.
Поэтому для дальнейшего целенаправленного развития этого метода крайне актуальной является задача определения механизма образования и десорбции ионов в SALDI. Для построения корректной модели необходимо учитывать не только роль морфологической структуры подложки, но и другие факторы, основными из которых являются лазерное излучение, химический состав поверхности и концентрация дефектов структуры материала эмиттера ионов.

, ЧА 1 ‘

НУ о

Рис. 2.1. Схема экспериментальной установки: 1 - камера пролётного участка масс-спектрометра, 2 - ионный источник, 3 - кремниевая подложка - эмиттер ионов, 4 - шлюзовая камера с приспособлением для замены подложек, 5 -система подачи паров воды в камеру, 6 - лазер ІМб-УАв, 7 - призма, 8 -диафрагма, 9 - аттенюатор, 10 - платформа с зеркалами сканирования. 11 фокусирующая линза, 12 - расщепитель, 13 - ПЗС-матрица, 14 - фотодиод синхронизации, 15 - защитный экран, 16 - фотодиод измерения интенсивности, 17 - осциллограф, 18 — источник высокого напряжения, 19 — детектор ионов, 20 и 21 - компьютеры сбора данных.