Atmospheric-pressure chemical ionization
বায়ুমণ্ডলীয় চাপ রাসায়নিক আয়নীকরণ (এ. পি. সি. আই) একটি আয়নীকরণ পদ্ধতি যা ভর বর্ণালীবিন্যাসে ব্যবহৃত হয় যা বায়ুমণ্ডলীয় চাপে (105 পিএ) গ্যাস-পর্যায় আয়ন-অণু প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করে, সাধারণত উচ্চ-কার্যকারিতা তরল ক্রোমাটোগ্রাফি (এইচ. পি. এল. সি) এর সাথে মিলিত হয়। এ. পি. সি. আই হল রাসায়নিক আয়নীকরণের অনুরূপ একটি নরম আয়নীকরণ পদ্ধতি যেখানে দ্রাবক স্প্রেতে প্রাথমিক আয়ন তৈরি হয়। এপিসিআই-এর প্রধান ব্যবহার হল মেরু এবং তুলনামূলকভাবে কম মেরু তাপীয় স্থিতিশীল যৌগগুলির জন্য যার আণবিক ওজন 1500 ডিএ-এর কম। এইচ. পি. এল. সি-র সঙ্গে এ. পি. সি. আই-এর প্রয়োগ স্টেরয়েড, কীটনাশকের মতো ট্রেস বিশ্লেষণ সনাক্তকরণ এবং ড্রাগ মেটাবোলাইটের জন্য ফার্মাকোলজিতেও ব্যাপক জনপ্রিয়তা অর্জন করেছে। যন্ত্রের কাঠামো একটি সাধারণ এ. পি. সি. আই উৎস সাধারণত তিনটি প্রধান অংশ নিয়ে গঠিতঃ একটি নমুনা প্রবেশপথ, একটি কোরোনা স্রাব সুই এবং মধ্যবর্তী চাপে একটি আয়ন স্থানান্তর অঞ্চল। একটি এলসি থেকে উত্তপ্ত নেবুলাইজার প্রবেশপথের ক্ষেত্রে, যেমন চিত্রটিতে দেখানো হয়েছে, এলিউয়েট একটি বায়ুসংক্রান্ত নেবুলাইজারের মধ্যে 0.2 থেকে 2.0 মিলি/মিনিটে প্রবাহিত হয় যা সূক্ষ্ম ফোঁটাগুলির কুয়াশা তৈরি করে। বিন্দুগুলি 350-500 ডিগ্রি সেলসিয়াসে উত্তপ্ত দেয়ালের সাথে প্রভাবের মাধ্যমে বাষ্পীভূত হয় এবং নেবুলাইজার গ্যাস এবং একটি সহায়ক গ্যাস দ্বারা কোরোনা বিদ্যুদ্বাহক এবং প্রস্থান পাল্টা-বিদ্যুদ্বাহকের মধ্যে আয়ন অণু প্রতিক্রিয়া অঞ্চলে বহন করা হয়। কোরোনা সুই থেকে 2-5 মাইক্রোঅ্যাম্পের একটি ধ্রুবক প্রবাহ বজায় রাখা হয়। নমুনা আয়নগুলি আয়ন-অণু বিক্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত হয় (নীচে বর্ণিত হিসাবে), এবং একটি ছোট ছিদ্র বা নলের মধ্য দিয়ে আয়ন স্থানান্তর অঞ্চলে যায় যা ভর স্পেকট্রোমিটারের দিকে নিয়ে যায়। প্রয়োগের উপর নির্ভর করে আয়ন উৎসের বিভিন্ন জ্যামিতি সম্ভব। যখন তরল ক্রোমাটোগ্রাফির সাথে ব্যবহার করা হয়, বিশেষত উচ্চ প্রবাহের হারে, নেবুলাইজারটি প্রায়শই ভর স্পেকট্রোমিটারের প্রবেশপথের সাথে (বা একইভাবে খাড়া কোণে) অর্থোগোনাল অবস্থানে থাকে, যাতে দ্রাবক এবং নিরপেক্ষ উপাদানগুলি প্রকৃত প্রবেশপথকে দূষিত না করে ভর স্পেকট্রোমিটার। APCI দ্বারা গ্যাস পর্যায়ে আয়নীকরণ প্রক্রিয়া আয়নীকরণ ক্রম অনুসরণ করেঃ দ্রবণে নমুনা, বাষ্পের নমুনা এবং আয়নগুলির নমুনা। এইচ. পি. এল. সি থেকে নির্গত বর্জ্য সম্পূর্ণরূপে বাষ্পীভূত হয়। দ্রাবক এবং নমুনা বাষ্পের মিশ্রণটি তখন আয়ন-অণু বিক্রিয়া দ্বারা আয়নিত হয়। আয়নায়ন ইতিবাচক বা নেতিবাচক আয়নায়ন মোডে করা যেতে পারে। ধনাত্মক মোডে, প্রতিক্রিয়াশীল আয়ন এবং বায়বীয় বিশ্লেষক অণুগুলির আপেক্ষিক প্রোটন সাদৃশ্যগুলি প্রোটন স্থানান্তর বা প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাস আয়নগুলির সংযোজনকে আণবিক প্রজাতির আয়ন [এম + এইচ] + তৈরি করতে দেয়। ঋণাত্মক মোডে, [এম − এইচ] − আয়নগুলি প্রোটন বিমূর্ততা দ্বারা উত্পাদিত হয়, অথবা [এম + এক্স] − আয়নগুলি অ্যানায়ন সংযুক্তি দ্বারা উত্পাদিত হয়। এ. পি. সি. আই-এম. এস বিশ্লেষণের বেশিরভাগ কাজ ইতিবাচক মোডে হয়েছে। পজিটিভ মোডে, যখন নেবুলাইজড দ্রাবকের উপর কোরোনা স্রাবের স্রাব প্রবাহ 1 থেকে 5 মাইক্রোএ হয়, তখন এন2 গ্যাসের অণুগুলি উত্তেজিত এবং আয়নিত হয়, যা এন4 + * উৎপন্ন করে। এলসি-র বাষ্পীভূত গতিশীল পর্যায় আয়নীকরণ গ্যাস এবং প্রতিক্রিয়াশীল আয়ন হিসাবে কাজ করে। বাষ্পীভূত গতিশীল পর্যায়ে যদি জলই একমাত্র দ্রাবক হয়, তবে উত্তেজিত নাইট্রোজেন আণবিক আয়ন N4 + * H2O অণুর সাথে বিক্রিয়া করে জলের গুচ্ছ আয়ন H + (H2O) n তৈরি করবে। পরিশেষে, আয়নীকরণ পণ্য MH + (H2O) m বায়ুমণ্ডলীয়-চাপ আয়ন উৎস থেকে স্থানান্তরিত হয়। এমএইচ + (এইচ2ও) এম-এর ডিক্লাস্টারিং (প্রোটোনেটেড অ্যানালাইট অণু থেকে জলের অণু অপসারণ) ভর বিশ্লেষকের উচ্চ ভ্যাকুয়ামে ঘটে। এমএস দ্বারা সনাক্ত করা বিশ্লেষণাত্মক অণু আয়নগুলি হল [এম + এইচ] +। আয়নীকরণ প্রক্রিয়ার রাসায়নিক বিক্রিয়া নীচে দেখানো হয়েছে। জলের উপস্থিতিতে নাইট্রোজেন বায়ুমণ্ডলে প্রাথমিক ও গৌণ বিকারক আয়ন গঠনঃ N2 + e → N2 + + 2e N2 + * + 2N2 → N4 + * + N2 N4 + + H2O + + 2N2 H2O + + H2O + H3O + + OH; H3O + + H2O + N2 → H + (H2O) 2 + N2H + (H2O) n-1 + H2O + N2 → H + (H2O) n + N2 আয়নঃ H + (H2O) n + M + MH + উদাহরণস্বরূপ, যখন মিথানল দ্রাবক উপস্থিত থাকে, তখন ক্লাস্টার দ্রাবক আয়নগুলি হবে CH3OH2 + (H2O) n (CH3OH) m। সাধারণত APCI উৎসের ভিতরে বিভাজন ঘটে না। যদি কোনও নমুনার একটি খণ্ড আয়ন লক্ষ্য করা যায়, তবে উত্তপ্ত নেবুলাইজার ইন্টারফেস দ্বারা তাপীয় অবক্ষয় ঘটে, তারপরে পচনশীল পণ্যগুলির আয়নায়ন ঘটে। রাসায়নিক আয়নীকরণ থেকে একটি প্রধান পার্থক্য হল, প্রাথমিক আয়নীকরণের জন্য প্রয়োজনীয় ইলেকট্রনগুলি উত্তপ্ত ফিলামেন্ট দ্বারা উত্পাদিত হয় না, কারণ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের পরিস্থিতিতে উত্তপ্ত ফিলামেন্ট ব্যবহার করা যায় না। পরিবর্তে, আয়নায়ন অবশ্যই হয় কোরোনা নির্গমন বা β-কণা নির্গমনকারী ব্যবহার করে ঘটতে হবে, যা উভয়ই ক্ষয়কারী বা জারণকারী গ্যাসের উপস্থিতি পরিচালনা করতে সক্ষম ইলেক্ট্রন উৎস। ইতিহাস বায়ুমণ্ডলীয় চাপের রাসায়নিক আয়নীকরণের উৎসগুলির সাথে ভর বর্ণালী পরিমাপের উৎপত্তি 1960-এর দশকে অগ্নিশিখার আয়ন এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপ পর্যন্ত করোন নিঃসরণের আয়ন রসায়নের গবেষণায় পাওয়া যায়। ট্রেস রাসায়নিক বিশ্লেষণের জন্য মাস স্পেকট্রোমেট্রি-র সঙ্গে সংযুক্ত এপিসিআই-এর প্রথম প্রয়োগ ছিল ফ্রাঙ্কলিন জি. এন. ও কর্পোরেশন দ্বারা, যিনি 1971 সালে আয়ন গতিশীলতা এবং মাস স্পেকট্রোমেট্রি-র সঙ্গে এপিসিআই-এর সংমিশ্রণে একটি যন্ত্র তৈরি করেছিলেন। হর্নিং, ক্যারল এবং তাদের সহকর্মীরা 1970-এর দশকে বেইলর কলেজ অফ মেডিসিনে (হিউস্টন, টিএক্স) গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি (জিসি) এবং তরল ক্রোমাটোগ্রাফি (এলসি)-কে একটি ভর স্পেকট্রোমিটারে সংযুক্ত করার জন্য এপিসিআই-এর সুবিধাগুলি প্রদর্শন করেছিলেন। এই গবেষণায় উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং সাধারণ ভর বর্ণালী দেখানো হয়েছে। এলসি-এমএস-এর জন্য, এলসি এলিউয়েটকে বাষ্পীভূত করা হয় এবং একটি উত্তপ্ত ধাতব ব্লকে আয়নিত করা হয়। প্রাথমিকভাবে, আয়নায়ন সম্পাদনের জন্য ইলেকট্রনের উৎস হিসাবে একটি 63Ni ফয়েল ব্যবহার করা হয়েছিল। 1975 সালে, একটি কোরোনা স্রাব বিদ্যুদ্বাহক তৈরি করা হয়েছিল, যা একটি বৃহত্তর গতিশীল প্রতিক্রিয়া পরিসীমা প্রদান করে। আধুনিক বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ এ. পি. সি. আই ইন্টারফেসের মডেল হয়ে ওঠে কোরোনা স্রাব বিদ্যুদ্বাহক সহ এ. পি. সি. আই। 1970-এর দশকের শেষের দিকে একটি এপিসিআই মাস স্পেকট্রোমিটার সিস্টেম (টিএজিএ, ট্রেস অ্যাটমোস্ফিয়ারিক গ্যাস অ্যানালাইজারের জন্য), মোবাইল অপারেশনের জন্য একটি ভ্যানে বসানো, এসসিআইইএক্স দ্বারা চালু করা হয়েছিল, যা বাস্তব সময়ে পরিবেষ্টিত বাতাসে মেরু জৈব পর্যবেক্ষণের জন্য উচ্চ সংবেদনশীলতা প্রদান করে। 1981 সালে একটি ট্রিপল কোয়াড্রুপোল মাস স্পেকট্রোমিটার সংস্করণ তৈরি করা হয়েছিল, যা এপিসিআই-এমএস/এমএস দ্বারা রিয়েল-টাইম সরাসরি বায়ু পর্যবেক্ষণের অনুমতি দেয়। অভ্যন্তরীণ আকাশসীমার নমুনা নিয়ে সীমান্ত ক্রসিংয়ে শিপিং পাত্রে মাদক, বিস্ফোরক এবং অ্যালকোহল সনাক্ত করার জন্য এস. সি. আই. ই. ই. এক্স অ্যারোমিক সিস্টেমের (ব্রিটিশ অ্যারোস্পেসের সাথে একসাথে বিকশিত কনডর নিষিদ্ধ সনাক্তকরণ ব্যবস্থার অংশ) জন্য একটি অনুরূপ প্ল্যাটফর্ম ব্যবহার করা হয়েছিল। 1980-র দশকের মাঝামাঝি এবং 1990-এর দশকের গোড়ার দিকে, এ. পি. সি. আই এবং ইলেক্ট্রোস্প্রে-এর সাথে এল. সি/এম. এস সম্পাদন করার সুবিধা, উভয় বায়ুমণ্ডলীয় চাপ আয়নীকরণ কৌশল, বিশ্লেষণাত্মক সম্প্রদায়ের দৃষ্টি আকর্ষণ করতে শুরু করে। তারা একসাথে ওষুধের বিকাশ এবং ওষুধ আবিষ্কারের প্রয়োগ উভয়ের জন্য ফার্মাসিউটিক্যাল শিল্পে ভর বর্ণালীর ভূমিকা নাটকীয়ভাবে প্রসারিত করেছে। এ. পি. সি. আই-এর সংবেদনশীলতা এল. সি-এম. এস এবং এল. সি-এম. এস/এম. এস-এর নির্দিষ্টতার সাথে মিলিত হয়ে প্রায়শই এটিকে ওষুধ এবং ড্রাগ মেটাবোলাইটের পরিমাণ নির্ধারণের জন্য পছন্দের পদ্ধতি করে তোলে। উপকারিতা স্তরটির আয়নীকরণ খুব কার্যকর কারণ এটি বায়ুমণ্ডলীয় চাপে ঘটে এবং এইভাবে এর উচ্চ সংঘর্ষের ফ্রিকোয়েন্সি রয়েছে। উপরন্তু, আয়নকরণের প্রাথমিক পর্যায়ে ফোঁটাগুলির দ্রুত বিচ্ছিন্নতা এবং বাষ্পীভবনের কারণে এপিসিআই অ্যানালাইটের তাপীয় পচনকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। কারণগুলির এই সংমিশ্রণের ফলে সাধারণত অন্যান্য অনেক আয়নীকরণ পদ্ধতির তুলনায় কম খণ্ডিত আণবিক প্রজাতির আয়ন তৈরি হয়, যা এটিকে একটি নরম আয়নীকরণ পদ্ধতিতে পরিণত করে। অন্যান্য আয়নীকরণ পদ্ধতির তুলনায় এ. পি. সি. আই ব্যবহার করার আরেকটি সুবিধা হল যে এটি স্ট্যান্ডার্ড বোর এইচ. পি. এল. সি (<আই. ডি1> এম. এল/মিনিট)-এর উচ্চ প্রবাহের হারকে সরাসরি ব্যবহার করার অনুমতি দেয়, প্রায়শই আয়তনের বৃহত্তর ভগ্নাংশকে অপচয় না করেই। উপরন্তু, এ. পি. সি. আই প্রায়শই একটি পরিবর্তিত ই. এস. আই উৎসে সঞ্চালিত হতে পারে। আয়নায়ন গ্যাস পর্যায়ে ঘটে, ই. এস. আই-এর বিপরীতে, যেখানে আয়নায়ন তরল পর্যায়ে ঘটে। এপিসিআই-এর একটি সম্ভাব্য সুবিধা হল মেরু দ্রাবকের পরিবর্তে একটি অ-মেরু দ্রাবককে গতিশীল পর্যায় সমাধান হিসাবে ব্যবহার করা সম্ভব, কারণ দ্রাবক এবং আগ্রহের অণুগুলি কোরোনা স্রাব সুইতে পৌঁছানোর আগে একটি বায়বীয় অবস্থায় রূপান্তরিত হয়। যেহেতু এপিসিআই একটি গ্যাস-পর্যায় রসায়ন জড়িত, তাই দ্রাবক, পরিবাহিতা, এলসি-র জন্য পিএইচ-এর মতো বিশেষ শর্ত ব্যবহার করার প্রয়োজন নেই। এপিসিআই আরও বহুমুখী এলসি/এমএস ইন্টারফেস এবং ইএসআই-এর তুলনায় বিপরীত-পর্যায়ের এলসি-র সাথে আরও সামঞ্জস্যপূর্ণ বলে মনে হয়। অ্যাপ্লিকেশন এপিসিআই কম থেকে মাঝারি (1500ডিএর কম) আণবিক ওজন এবং মাঝারি থেকে উচ্চ মেরুতা সহ তাপীয় স্থিতিশীল নমুনার জন্য উপযুক্ত। এটি বিশেষত বিশ্লেষণের জন্য দরকারী যা ইলেক্ট্রোস্প্রেয়ের জন্য পর্যাপ্ত মেরু নয়। এ. পি. সি. আই-এর প্রয়োগ ক্ষেত্র হল ওষুধ, অ-মেরু লিপিড, প্রাকৃতিক যৌগ, কীটনাশক এবং বিভিন্ন জৈব যৌগের বিশ্লেষণ, তবে জৈব পলিমার, অর্গানোমেটালিক্স, আয়নিক যৌগ এবং অন্যান্য ল্যাবাইল বিশ্লেষণের বিশ্লেষণে এর সীমিত ব্যবহার রয়েছে। আরও দেখুন রাসায়নিক আয়নীকরণ কোরোনা স্রাব ইলেক্ট্রোস্প্রে আয়নীকরণ গৌণ ইলেক্ট্রোস্প্রে আয়নীকরণ রেফারেন্স আয়ন উৎস