RU2664713C1 - Способ ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре - Google Patents
Способ ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664713C1 RU2664713C1 RU2017111389A RU2017111389A RU2664713C1 RU 2664713 C1 RU2664713 C1 RU 2664713C1 RU 2017111389 A RU2017111389 A RU 2017111389A RU 2017111389 A RU2017111389 A RU 2017111389A RU 2664713 C1 RU2664713 C1 RU 2664713C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ionization
- electrons
- mass spectrometer
- mass
- substance
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 27
- 230000005264 electron capture Effects 0.000 claims description 5
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 abstract description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 7
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 150000001793 charged compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 2
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
- G01N30/72—Mass spectrometers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к исследованию и анализу веществ и соединений путем измерения их физических свойств с использованием метода масс-спектрометрии. Способ ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре заключается в том, что ионизацию производят электронами с изменяемой энергией ионизации, для этого на катод масс-спектрометра подают переменное напряжение от 0 до 10 В с частотой от 5 до 50000 Гц, в результате чего получают и регистрируют отрицательные ионы, образованные при различных энергиях резонанса. Технический результат - расширение функциональных возможностей масс-спектрометрического метода анализа. 2 ил.
Description
Изобретение относится к исследованию и анализу органических веществ и соединений веществ путем измерения их физических свойств с использованием метода масс-спектрометрии.
Известно, что при работе на масс-спектрометрах с электронной ионизацией применяется исторически сложившаяся постоянная энергия ионизирующих электронов - 70 эВ и регистрируются положительные ионы [Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия для анализа объектов окружающей среды. М.: Техносфера, 2013. - 632 с.]. Это позволяет получать воспроизводимые на различных приборах масс-спектры, использовать широко распространенные библиотеки масс-спектров, автоматизировать процесс сравнения данных.
Однако энергия ионизации в 70 эВ избыточна для ионизации молекул. Образуемый масс-спектр положительных ионов зачастую имеет ряд недостатков:
- интенсивные пики молекулярных ионов (более 50% от интенсивности основного пика) регистрируются только у 26% соединений, а у 24% и 37% соединений интенсивность пика молекулярного иона не превышает 1% и 5% от основного пика соответственно, что затрудняет идентификацию неизвестных соединений [Самохин А.С., Ревельский И.А. Интенсивность пика молекулярного иона в масс-спектрах электронной ионизации. // МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ 9 (1)' 2012, с. 58-60];
- наличие малоинформативного масс-спектра, содержащего только 2-3 пика ионов при анализе соединений веществ с молекулярной массой менее 100 Да.
Для надежной идентификации органических соединений в этих случаях требуется применение дополнительных методов получения информации.
Современные масс-спектрометры способны регистрировать и отрицательные ионы. В научном обзоре [Мазунов В.А., Щукин П.В., Хатымов Р.В., Муфтахов М.В. Масс-спектрометрия отрицательных ионов в режиме резонансного захвата электронов. Учебный обзор. // МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ 3 (1)' 2006, с. 11-32. - ближайший аналог] сделаны выводы о том, что важным преимуществом метода масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов (далее - МС ОИ РЗЭ) является его способность к обнаружению молекулярных М- и/или псевдомолекулярных ионов (М-Н)- даже в случае отсутствия аналогичных пиков ионов М+ и (М-Н)+ в масс-спектрах положительных ионов. Кроме того, метод МС ОИ РЗЭ более чувствителен при идентификации соединений, содержащих электрофильные группы [Тахистов В.В., Пономарев Д.А. Органическая масс-спектрометрия. - СПб.: ВВМ, 2005, 344 с.]. Закономерности и механизмы фрагментации положительных ионов (при энергии электронов 70 эВ) и отрицательных ионов (при энергии электронов до 10 эВ) существенно различаются. Несмотря на одинаковый способ ионизации - ионизация электронами, можно говорить о двух различных аналитических методах.
Программное обеспечение современных масс-спектрометров позволяет устанавливать только фиксированную энергию ионизации, что существенно ограничивает возможности метода МС ОИ РЗЭ. Для определения энергии резонансов молекул и осколочных ионов оператору необходимо проводить серию анализов с последовательным изменением энергии электронов от 0 до 10 эВ с шагом от 0.2 до 1 эВ, что достаточно трудоемко и требует значительного времени.
Задача настоящего изобретения заключается в совершенствовании способа ионизации органических соединений для регистрации отрицательных ионов резонансного захвата электронов.
Решение поставленной задачи предполагает технический результат, заключающийся в повышении достоверности и объективности получаемых масс-спектров исследуемых веществ, расширении функциональных возможностей метода масс-спектрометрии.
Указанная задача решается тем, что в способе ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре, заключающемся в регистрации отрицательных ионов резонансного захвата электронов, ионизацию производят электронами с изменяемой энергией ионизации, для этого на катод масс-спектрометра подают переменное напряжение в заданном диапазоне в пределах от 0 до 10 В с частотой от 5 до 50000 Гц, в результате чего получают и регистрируют отрицательные ионы, образованные при различных энергиях резонанса.
Отличительным признаком изобретения является то, что ионизация молекул органических соединений происходит электронами, имеющими различную энергию ионизации в заданном диапазоне, в пределах от 0 до 10 эВ. При этом энергия меняется в течение короткого интервала времени. Данное отличие является существенным, так как известных технических решений, обладающих сходными признаками, не обнаружено.
Основным достоинством изобретения является возможность получения новой информации о структуре соединений, отличной от полученной при электронной ионизации с энергией электронов 70 эВ и регистрации положительных ионов, при работе на одном масс-спектрометре. К дополнительным достоинствам можно отнести сокращение материальных затрат на аналитическое оборудование в аналитической лаборатории.
При идентификации органических соединений на основе совместного использования методов газовой хроматографии, масс-спектрометрии и МС ОИ РЗЭ был проведен сравнительный анализ масс-спектров положительных ионов при энергии ионизации 70 эВ и отрицательных ионов при энергиях ионизации от 0 до 10 эВ. Были сделаны следующие выводы:
1. Направления фрагментации положительно и отрицательно заряженных ионов различны;
2. У большинства исследованных соединений совместным применением методов зарегистрированы пики молекулярных (псевдомолекулярных) ионов.
3. Для отрицательно заряженных ионов характерен разрыв одной (двух) связей с отщеплением алкильного радикала;
Фигуры 1, 2 показывают взаимодополнение аналитической информации, полученной методом масс-спектрометрии электронной ионизации и МС ОИ РЗЭ, полученной при ионизации электронами с энергией от 0 до 10 эВ.
Новый способ ионизации органического соединения электронами с различной энергией, меняющейся в заданном диапазоне, в пределах от 0 до 10 эВ, на одном приборе позволяет повысить надежность и достоверность идентификации органических соединений и расширить функциональные возможности масс-спектрометрии.
Дополнительные материалы, поясняющие сущность изобретения
Условия анализа: газохроматографический масс-спектрометрический комплекс: газовый хроматограф Кристалл 5000.2 с масс-спектрометрическим детектором ʺКристаллʺ; слабополярная капиллярная колонка HP-5MS длиной 30 м, внутренним диаметром 0.25 мм, толщиной слоя неподвижной жидкой фазы 0.25 мкм; скорость газа-носителя (гелия) - 1.1 см3/мин; соотношение сброса в испарителе - 1:10; температура в испарителе - 250°С; температура переходной линии в хроматограф - 255°С; температура колонки - режим линейного программирования от 40°С до 250°С со скоростью 10°С/мин., с выдержкой 1 мин при начальной температуре и 8 минут при конечной температуре; объем пробы - 1 мкл; условия ионизации - электронная ионизация, энергия ионизации от 0 до 10 эВ при регистрации отрицательных ионов, 70 эВ при регистрации положительных ионов.
Claims (1)
- Способ ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре, заключающийся в регистрации отрицательных ионов резонансного захвата электронов, отличающийся тем, что ионизацию производят электронами с изменяемой энергией ионизации, для этого на катод масс-спектрометра подают переменное напряжение в заданном диапазоне в пределах от 0 до 10 В с частотой от 5 до 50000 Гц, в результате чего получают и регистрируют отрицательные ионы, образованные при различных энергиях резонанса.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111389A RU2664713C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111389A RU2664713C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664713C1 true RU2664713C1 (ru) | 2018-08-22 |
Family
ID=63286842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111389A RU2664713C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664713C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1239766A1 (ru) * | 1984-02-24 | 1986-06-23 | Тихоокеанский институт биоорганической химии Дальневосточного научного центра АН СССР | Способ получени масс-спектров резонансного захвата электронов |
| RU64378U1 (ru) * | 2006-07-10 | 2007-06-27 | Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) | Устройство для обнаружения и идентификации органических молекул в атмосфере воздуха |
| US7906759B2 (en) * | 2007-09-13 | 2011-03-15 | Hitachi High-Technologies Corporation | Mass spectroscopy system and mass spectroscopy method |
| WO2016142692A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | Micromass Uk Limited | Spectrometric analysis |
| RU2599900C2 (ru) * | 2015-02-09 | 2016-10-20 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Министерства обороны Российской Федерации | Способ идентификации органических соединений методом хромато-масс-спектрометрии |
-
2017
- 2017-04-04 RU RU2017111389A patent/RU2664713C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1239766A1 (ru) * | 1984-02-24 | 1986-06-23 | Тихоокеанский институт биоорганической химии Дальневосточного научного центра АН СССР | Способ получени масс-спектров резонансного захвата электронов |
| RU64378U1 (ru) * | 2006-07-10 | 2007-06-27 | Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) | Устройство для обнаружения и идентификации органических молекул в атмосфере воздуха |
| US7906759B2 (en) * | 2007-09-13 | 2011-03-15 | Hitachi High-Technologies Corporation | Mass spectroscopy system and mass spectroscopy method |
| RU2599900C2 (ru) * | 2015-02-09 | 2016-10-20 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Министерства обороны Российской Федерации | Способ идентификации органических соединений методом хромато-масс-спектрометрии |
| WO2016142692A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | Micromass Uk Limited | Spectrometric analysis |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛЕБЕДЕВ А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии. Москва, Бином, 2003, 31-32. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7377805B2 (ja) | 確実で自動の質量スペクトル分析 | |
| CA2857931C (en) | Systems, devices, and methods for sample analysis using mass spectrometry | |
| JP2001249114A (ja) | 質量分析方法および装置 | |
| JP2013537312A (ja) | 生成イオンスペクトルのデータ独立取得および参照スペクトルライブラリ照合 | |
| KR101156795B1 (ko) | 그래핀 코팅된 말디-토프 질량분석용 샘플분석 타겟 및 이를 포함하는 말디-토프 질량분석장치 | |
| CN107389779B (zh) | 一种化学结构的快速分析方法 | |
| Reinecke et al. | Determination of gas-phase ion mobility coefficients using voltage sweep multiplexing | |
| CA2523107C (en) | Instrumentation, articles of manufacture, and analysis methods | |
| CN112611798B (zh) | 一种同分异构体的在线质谱探测方法 | |
| US10079137B2 (en) | Rapid scanning of wide quadrupole RF windows while toggling fragmentation energy | |
| US10768151B2 (en) | Techniques for display and processing of mass spectral data | |
| US10866221B2 (en) | Gas chromatography with vacuum ultra-violet detector and mass spectrometer or ion mobility spectrometer | |
| RU2599900C2 (ru) | Способ идентификации органических соединений методом хромато-масс-спектрометрии | |
| JP2006284371A (ja) | 質量分析方法 | |
| RU2664713C1 (ru) | Способ ионизации вещества электронами при работе на масс-спектрометре | |
| Oliva et al. | Laser assisted sampling vs direct desorption flowing atmospheric pressure afterglow mass spectrometry of complex polymer samples: Forensic implications for pressure sensitive tape chemical analysis | |
| JP2021535387A (ja) | 質量補正 | |
| US10008376B2 (en) | Methods and systems for selecting ions for ion fragmentation | |
| Samaraweera et al. | MolFind 2: A Protocol for Acquiring and Integrating MS 3 Data to Improve In Silico Chemical Structure Elucidation for Metabolomics | |
| US20190066992A1 (en) | Method for analyzing optical isomers and ion mobility analyzer | |
| Brahim et al. | VOCs detection by Chemical Ionization Mass Spectrometry | |
| McCullagh et al. | DETERMINATION AND CHARACTERIZATION OF PFOS IN ENVIRONMENTAL SAMPLES USING TRAVELLING WAVE ION MOBILITY MASS SPECTROMETRY | |
| GB2539871A (en) | A method of mass spectrometry |