Исследование процесса ионизации органических молекул излучением лазерной плазмы на примере спиртов

Преддипломная практика проходила в институте общей физике Российской академии наук им. А. М. Прохорова в лаборатории лазерной диагностики, которой руководит старший научный сотрудник кандидат физико-математических наук Сергей Михайлович Никифоров. Одно из направлений деятельности лаборатории является разработка новых лазерных методов ионизации органических объектов для масс-спектрометрического анализа.

Масс-спектрометрия является физико-химическим методом анализа, заключающимся в переводе молекул образца в ионизированную форму с последующим разделением и регистрацией образующихся при этом положительных или отрицательных ионов. Полученный при этом масс-спектр позволяет получить информацию о молекулярном и изотопном составе соединения [1]. Из названия метода видно, что разделение происходит по массе заряженных частиц, а точнее по отношению массы ионов к их заряду.

Признанием важности масс-спектрометрии для развития современной науки стало присуждение в 2002 году Нобелевской премии масс-спектрометристам Джону Фенну за разработку метода электроспрей и Коичи Танаке за создание метода мягкой лазерной десорбции. Под мягкой ионизацией стоит понимать ионизацию, которая не приводит к значительной фрагментации образца.

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ 4

Устройство, принцип работы и типы масс-спектрометров 4

Способы ионизации 7

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 20

Постановка задачи 20

Исследуемые модельные соединения 21

Экспериментальная установка 23

Интерфейс и калибровка в SALDIX_SCOPE 25

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 30

Анализ экспериментальных данных и определение основных каналов ионизации 30

Расчет вероятности ионизации частиц паров спиртов 43

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47

Лебедев А. Т. Масс-спектрометрия в органической химии // Бином. Лаборатория знания, 2003. С. 10-11.

Сысоев А.А. Физика и техника масс-спектрометрических приборов и электромагнитных установок // Энергоатомиздат, 1983. С. 15-21.

Токарев М.И. Что такое масс-спектрометрия и зачем она нужна.

Сысоев А.А., Артаев В.Б. Времяпролетная масс-спектрометрия // МИФИ, 1990.

Писарев Д. И. Классические и современные методы в масс-спектрометрии // Научные ведомости Белгородского государственного университета, 2012. С. 5-15.

Лебедев А. Т. Масс-спектрометрия в органической химии // Бином. Лаборатория знания, 2003. С. 100-101.

Тейлор Д. И. Труды Королевского общества Лондона // Серия А, математические и физические науки. – 1964. Т. 280, №1382. – С. 383-397.

Александров М., Галль Л., Краснов Н., Николаев В., Шкуров В. Экстракция ионов из растворов при атмосферном давлении – новый метод масс-спектрометрического анализа // ДАН СССР. ‒ 1984. ‒ T. 277, № 2. ‒ C. 379-383.

Takats Z., Wiseman J. M., Gologan B., Cooks R. G. Mass spectrometry sampling under ambient conditions with desorption electrospray ionization // Science. ‒ 2004. ‒ T. 306, № 5695. ‒ C. 471-473.

C.G. Herbert, R.A.W. Johnstone. Mass spectrometry basics // CRC Press, 2003. С. 17-22.

Denoyer E., Van Grieken R., Adams F., Natusch D. F. S. Laser microprobe mass spectrometry. 1. Basic principles and performance characteristics // Analytical Chemistry. ‒ 1982. ‒ T. 54, № 1. ‒ C. 26A-41A.

Nelson R. W., Dogruel D., Williams P. Detection of human IgM at m/z ∼ 1 MDa // Rapid Communications in Mass Spectrometry. ‒ 1995. ‒ T. 9, № 7. ‒ C. 625.

Monge M. E., Harris G. A., Dwivedi P., Fernández F. M. Mass spectrometry: recent advances in direct open air surface sampling/ionization // Chemical reviews. ‒ 2013. ‒ T. 113, № 4. ‒ C. 2269-2308.

Tiina J. Kauppila, Jack A. Syage, and Thorsten Benter. Recent developments in atmospheric pressure photoionization-mass spectrometry // Mass Spectrometry Reviews. – 2017. – Т. 36, №3. – С. 423-449.

Чернецова Е. С., Морлок Г. Е., Ревельский И. А. Масс-спектрометрия DART и ее применение в химическом анализе // Успехи химии. ‒ 2011. ‒ T. 80, № 3. ‒ C. 249-271.

Cody R. B., Laramée J. A., Durst H. D. Versatile new ion source for the analysis of materials in open air under ambient conditions // Analytical Chemistry. ‒ 2005. ‒ T. 77, № 8. ‒ C. 2297-2302.

Пенто А. В., Гречников А. А., Алимпиев С. С., Никифоров С. М., Симановский Я. О. Лазерная абляция и ионизация излучением лазерной плазмы при атмосферном давлении в масс-спектрометрии органических соединений // Квантовая радиофизика, 2013, том 43, номер 1, С. 55-59.

В.Г. Заикин, А.В. Варламов, А.И. Микая, Н.С. Простаков. Основы масс-спектрометрии органических соединений // МАИК, Наука/Интерпериодика, 2001. С. 163-179.