필드 탈착

Field desorption
이미터를 좌측, 질량분석계를 우측에 둔 전계탈리 이온화 개략

전계탈착(FD)은 질량분석(MS)에 사용되는 이온형성의 한 방법으로, 예를 들어 면도날과 같은 날카로운 표면을 가진 이미터 또는 보다 일반적으로 작은 "수염"이 [1][2]형성된 필라멘트에 높은 전위를 가한다.그 결과 분석물질의 기체 분자가 이온화될 수 있는 높은 전장이 발생합니다.FD는 연이온화 방법이기 때문에 FD에 의해 생성되는 질량 스펙트럼은 파편화가 거의 또는 전혀 없다.이들은 분자 래디칼 양이온+. M에 의해 지배되며, 양성자화된 분자 + {{ + 에 의해 지배된다.이 기술은 1969년 [3]베키에 의해 처음 보고되었다.또한 비휘발성 및 열적으로 불안정한 화합물을 이온화하는 최초의 이온화 방법입니다.FD가 다른 이온화 방법과 다른 한 가지 큰 차이점은 샘플을 [4]충격하는 데 1차 빔이 필요하지 않다는 것입니다.

메커니즘

FD에서는 분석물질을 박막으로 이미터에 직접 도포하거나 이미터 위에 고체물질의 작은 결정을 재치한다.그런 다음 높은 전위로 유지되는 높은 전류를 이미터에 통과시킴으로써 이미터의 느린 가열이 시작됩니다(예: 5킬로볼트).이미터의 가열이 계속됨에 따라 저증기압 재료는 알칼리 금속 양이온 부착에 의해 탈착 이온화된다.

이온 형성 메커니즘

FD-MS에서는 다양한 분석 물질이 서로 다른 이온화 메커니즘을 포함하며, 일반적으로 필드 이온화, 양이온 부착, 열 이온화, 양성자 [5]추상화 등 4가지 메커니즘이 관찰된다.

전계 이온화

전계이온화에서는 고전계에서의 양자역학 터널링에 의해 종에서 전자가 제거되어 분자이온(정이온모드에서의 Mδ)이 생성된다.이 이온화 방법은 보통 무극성 또는 미극성 유기 [5]화합물에서 발생합니다.

양이온 첨부 파일

양이온 부착 과정에서 양이온(일반적으로+ H 또는+ Na)이 분석물 분자에 부착되어 양이온 부착물(예: MNa+)의 탈착은 이미터 가열 및 고장을 통해 실현될 수 있습니다.FD-MS에서 더 극성 유기 분자(예: 지방족 수산기나 아미노기를 가진 분자)의 이온화는 일반적으로 이 메커니즘을 [5]거친다.

열이온화

열전리에서는 시료를 유지 및 가열하기 위해 이미터를 사용하고, 그 후 분석물질을 뜨거운 이미터 표면에서 탈리한다.FD-MS에서 [5]유기염과 무기염의 이온화에 프리폼 이온화를 적용할 수 있다.

양성자 추상화

양성자 추상화는 정이온이 아닌 음이온(NI)이 생성되기 때문에 위의 세 가지 이온화 방법과는 다르다.NI 모드의 극성 유기물에서는 M-H −이온이 생성되는 경우가 많다.

위에서 설명한 첫 번째 세 가지 이온화 메커니즘은 모두 NI-FD-MS에 유사점이 있다. 필드 이온화에서는 분자 음이온(M− δ )이 생성될 수 있다.음이온 부착은 예를 들어 (M + Cl)−과 같은 일부 분자에 대해 음이온을 형성할 수도 있습니다.열탈착은 보통 [5]소금에 음이온(A−2−)과 클러스터 이온(CA 등)을 생성한다.

이미터

FD 이미터에는 싱글 팁, 날카로운 블레이드, 얇은 와이어 등 여러 가지 이미터 구성이 사용되었습니다.단일 금속 팁은 식각 와이어를 용해된 소금에 주기적으로 담그거나 수용액에 전기 분해하여 만들 수 있습니다.다른 이미터 타입에 비해 단일 팁은 가장 높은 필드 강도에 도달할 수 있다는 장점이 있습니다.또한 단일 팁의 명확한 기하학적 형상을 통해 팁과 대향 전극 사이의 공간에서의 전위 분포를 정확하게 계산할 수 있다.방사체로 사용되는 블레이드의 경우 높은 전기장 하에서의 견고성이 장점 중 하나입니다.백금선이나 텅스텐선 등 다른 얇은 선들도 방사체로 사용되었습니다.백금선은 깨지기 쉽고 텅스텐선은 백금선보다 훨씬 안정적입니다.이러한 발광체 중 탄소-마이크로네들 텅스텐 와이어는 FD 질량 [6]분석에서 가장 널리 사용되는 발광체이다.

방사체의 활성화

방출체에서의 마이크로네들 성장 과정을 '활성화'라고 합니다.마이크로네들 팁은 필드 탈리 시 높은 전계 강도를 제공할 수 있으며, 금속 팁에 비해 방출 면적이 증가하여 높은 방출 전류를 얻을 수 있습니다.일부 활성화 방법에는 고온(HT) 활성화, 고속(HR) 활성화 및 전기화학적 탈리 등이 있습니다.

HT활성화 모드에서는 벤조니트릴을 포함한 진공전지 내에서 질량분석계 외부에서 10μm−1 텅스텐 와이어가 약 10Pa의 압력으로 활성화된다.필드 양극으로 사용되는 텅스텐 와이어는 음극에 대해 약 10kV의 전위로 직류 전류로 약 1500K까지 가열됩니다.카본 마이크로네들은 8~12시간 이내에 제조할 수 있습니다. HR 활성화 방법은 강한 전자 전류를 방출하는 이미터와 대향 전극의 극성을 반전시키는 것입니다.강한 전자 전류는 성장 중인 탄소 바늘의 가열로 이어지며, 따라서 바늘의 높은 성장 속도로 이어집니다.HR활성화 모드에서는 다른 금속(철, 니켈, 코발트) 및 합금의 바늘도 생성할 수 있다.카본 마이크로네들 대신 금속 수상돌기(주로 니켈 또는 코발트)를 전기화학적 탈착 과정을 통해 얇은 와이어에서 생성할 수 있습니다.이 방식은 HR [6]방식보다 더 빠릅니다.

샘플 로딩 기술

FD 시료 로딩 시 주사기 기술을 위한 장치

샘플을 FD 이미터에 로드하는 방법에는 주로 이미터 딥 기법과 주사기 기법의 두 가지가 있습니다.이미터 다이핑 기술은 간단하고 대부분의 실험실에서 일반적으로 사용됩니다.이 기술에서는 고체 샘플을 적절한 매체에 용해 또는 현탁한 후 활성화된 이미터(일반적으로 마이크로네들이 많은 텅스텐 와이어)를 용액에 담갔다가 다시 꺼낸다.와이어를 용액에서 분리하면 약−2 10μl 부피의 용액이 마이크로네들(평균 길이 30μm)에 부착되거나 그 사이에 잔류한다.다른 기법인 주사기 기법은 농도가 10 M 미만인−5 화합물에 적용된다.마이크로매니퓰레이터에 감합된 마이크로시링으로부터의 용액 방울이 마이크로니들 위에 균일하게 퇴적된다.용제의 증발 후 두 가지 기술을 여러 번 반복하여 더 많은 샘플을 적재할 수 있습니다.주사기 기법은 측정된 용액의 부피를 [7][8]와이어의 중앙에 정확하게 분사할 수 있다는 장점이 있습니다.

액체 주입

최근에 개발된 액체 주입 FD 이온화(LIFDI) 기술은 "반응 분석 물질의 [10]FD-MS에 대한 주요 돌파구"를 제시합니다.전이 금속 착체는 중성이며 반응성 때문에 양성자화 또는 이온 부착을 거치지 않습니다.공기/습기 민감 분석물질 솔루션의 부드러운 FD 이온화와 안전하고 간단한 LIFDI 전송 두 가지 이점을 모두 누릴 수 있습니다.이러한 전달은 진공 상태를 끊지 않고 용해된 실리카 모세관을 통해 Schlenk 플라스크에서 이온 소스의 FD 이미터로 발생합니다.LIFDI는 푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명(FTICR) 질량 분석계와 성공적으로 결합되었습니다.결합 시스템은 매우 높은 질량 분해 전력 조건에서 [11]원유의 황 함유 물질을 분석할 수 있습니다.

적용들

FD의 주요 용도는 열적으로 불안정하고 안정적인 다양한 비휘발성, 비극성 및 극성 유기 및 유기 금속 화합물 및 생화학 및 환경 [4][11]소스의 분자의 분자 질량을 결정하는 것이다.

정성적 분석

정성분석을 위해 FD-MS는 생화학, 의약품, 소금, 중합체, 환경분석 분야에 적용할 수 있다.예를 들어 생화학에서는 펩타이드, 뉴클레오사이드, 뉴클레오티드, 살충제 및 비타민을 특징짓는 데 사용될 수 있다.의학에서는 암 약물과 그 대사물, 항생제에 [7]응용할 수 있다.

혼합물의 정량적 분석

FD-MS는 내부표준법을 적용하면 정량분석에도 사용할 수 있다.내부 표준을 추가하는 두 가지 일반적인 모드가 있습니다. 샘플에 기존 중량의 상동성 화합물을 추가하는 모드 또는 [7]기존 중량의 동위원소 치환 화합물을 추가하는 모드입니다.

폴리머나 생물학적 분자와 같은 극성 및 비휘발성 분석 물질의 분석에 FD의 많은 초기 적용은 새로운 이온화 기법으로 대체되었다.그러나 FD는 탄화수소 및 기타 특정 분석물질의 분자 정보로 단순한 질량 스펙트럼을 생성할 수 있는 유일한 이온화 기법 중 하나이다.현재 FD의 가장 일반적인 적용은 석유 분율에서 발견되는 탄화수소의 복잡한 혼합물의 분석이다.

장점과 단점

FD-MS는 어떤 용제에도 적용 가능하며 분석에 필요한 샘플은 소량이라는 장점이 있습니다.또한 연이온화이기 때문에 깨끗한 질량 스펙트럼(매우 제한적이거나 단편화되지 않음)이 생성된다.단점도 몇 가지 있습니다.예를 들어 방사체는 연약하기 때문에 FD-MS에서는 중소형 분자만 분석할 수 있다.또한 소금이 너무 많으면 안정적인 이온 방출 [11]전류를 얻기 어렵다.또한 화합물의 FD 스펙트럼은 다른 이온화 방법의 스펙트럼보다 재현성이 낮다.FD 방법은 정성 분석에는 좋지만 복합 [8]혼합물의 정량 분석에는 적합하지 않습니다.

레퍼런스

  1. ^ IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "필드 탈착".doi:10.1351/goldbook.F02357
  2. ^ Röllgen, F. W. (1983). "Principles of Field Desorption Mass Spectrometry (Review)". Ion Formation from Organic Solids. Springer Series in Chemical Physics. Vol. 25. pp. 2–13. doi:10.1007/978-3-642-87148-1_1. ISBN 978-3-642-87150-4. ISSN 0172-6218.
  3. ^ Beckey H.D.입니다.전계 이온화 질량 분석법.연구/개발, 1969, 20 (11), 26
  4. ^ a b Dass, Chhabil (2007). Fundamentals of Contemporary Mass Spectrometry - Dass - Wiley Online Library. doi:10.1002/0470118490. ISBN 9780470118498.
  5. ^ a b c d e Lattimer, Robert P.; Schulten, Hans Rolf (1989-11-01). "Field ionization and field desorption mass spectrometry: past, present, and future". Analytical Chemistry. 61 (21): 1201A–1215A. doi:10.1021/ac00196a001. ISSN 0003-2700.
  6. ^ a b Beckey, H.D. (1979). "Experimental techniques in field ionisation and field desorption mass spectrometry". Journal of Physics E. 12 (2): 72–83. doi:10.1088/0022-3735/12/2/002.
  7. ^ a b c Hans-Dieter., Beckey (1977-01-01). Principles of field ionization and field desorption mass spectronomy. Pergamon. ISBN 978-0080206127. OCLC 813396791.
  8. ^ a b Beckey, H. D.; Schulten, H.-R. (1975-06-01). "Field Desorption Mass Spectrometry". Angewandte Chemie International Edition in English. 14 (6): 403–415. doi:10.1002/anie.197504031. ISSN 1521-3773.
  9. ^ Linden, H. (2004). "Liquid injection field desorption ionization: a new tool for soft ionization of samples including air sensitive catalysts and non-polar hydrocarbons". European Journal of Mass Spectrometry. 10 (1): 459–468. doi:10.1255/ejms.655. ISSN 1356-1049. PMID 15302970.
  10. ^ Jürgen H. Gross (2017). Mass Spectrometry: A Textbook. Springer Science & Business Media. p. 522. ISBN 978-3-319-54397-0.
  11. ^ a b c Nibbering (d.), N. M. M. (2016-01-01). "A Historical Perspective on Field Ionization (FI) and Field Desorption (FD) Mass Spectrometry". The Encyclopedia of Mass Spectrometry. Boston: Elsevier. pp. 92–100. doi:10.1016/b978-0-08-043848-1.00010-9. ISBN 9780080438481.

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