Selected-ion flow-tube mass spectrometry
தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட-அயன் ஓட்டம்-குழாய் வெகுஜன நிறமாலையியல் (எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ்) என்பது சுவடு வாயு பகுப்பாய்விற்கான ஒரு அளவு வெகுஜன நிறமாலையியல் நுட்பமாகும், இது ஒரு ஓட்டம் குழாயில் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட காலப்பகுதியில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட நேர்மறை முன்னோடி அயனிகளால் சுவடு கொந்தளிப்பான சேர்மங்களின் வேதியியல் அயனியாக்கத்தை உள்ளடக்கியது. காற்று, சுவாசம் அல்லது பாட்டில் திரவ மாதிரிகளின் தலைப்பகுதியில் இருக்கும் சுவடு சேர்மங்களின் முழுமையான செறிவுகளை முன்னோடி மற்றும் தயாரிப்பு அயனி சமிக்ஞை விகிதங்களின் விகிதத்திலிருந்து நிகழ்நேரத்தில் கணக்கிட முடியும், மாதிரி தயாரிப்பு அல்லது நிலையான கலவைகளுடன் அளவுத்திருத்தம் தேவையில்லை. வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ் கருவிகளின் கண்டறிதல் வரம்பு ஒற்றை இலக்க பிபிடிவி வரம்பிற்கு நீட்டிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த கருவி தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அயனி ஓட்டக் குழாய், எஸ்ஐஎஃப்டி, நுட்பத்தின் விரிவாக்கமாகும், இது முதன்முதலில் 1976 இல் ஆடம்ஸ் மற்றும் ஸ்மித் ஆகியோரால் விவரிக்கப்பட்டது. இது ஒரு விரைவான ஓட்டக் குழாய்/அயனி திரள் முறையாகும், இது நேர்மறை அல்லது எதிர்மறை அயனிகளை அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளுடன் உண்மையான வெப்பமயமாக்கப்பட்ட நிலைமைகளின் கீழ் பரந்த அளவிலான வெப்பநிலையில் வினைபுரிகிறது. அயனி-மூலக்கூறு எதிர்வினை இயக்கவியலைப் படிக்க இது விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. 20 வருட காலப்பகுதியில் அயனி மண்டல மற்றும் விண்மீன் அயனி வேதியியலில் அதன் பயன்பாடு இந்த தலைப்புகளின் முன்னேற்றத்திற்கும் புரிதலுக்கும் முக்கியமானது. எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ் ஆரம்பத்தில் மனித சுவாச பகுப்பாய்வில் பயன்படுத்துவதற்காக உருவாக்கப்பட்டது, மேலும் உடலியல் கண்காணிப்பு மற்றும் நோய் கண்டறிதலுக்கான ஒரு ஆக்கிரமிப்பு அல்லாத கருவியாக பெரும் வாக்குறுதியைக் காட்டியுள்ளது. அப்போதிருந்து இது பல்வேறு துறைகளில், குறிப்பாக விவசாயம் மற்றும் கால்நடை வளர்ப்பு, சுற்றுச்சூழல் ஆராய்ச்சி மற்றும் உணவு தொழில்நுட்பம் போன்ற வாழ்க்கை அறிவியலில் பயன்படுத்துவதற்கான திறனைக் காட்டியுள்ளது. நியூசிலாந்தின் கிறிஸ்ட்சர்ச்சை தளமாகக் கொண்ட சிஃப்ட் டெக்னாலஜிஸ் நிறுவனத்தால் விற்கப்பட்டு சந்தைப்படுத்தப்படும் ஒரு தொழில்நுட்பமாக சிஃப்ட்-எம்எஸ் பிரபலப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ் இன் அடிப்படையான எஸ்ஐஎஃப்டி நுட்பம், கிட்டத்தட்ட 40 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு இங்கிலாந்தின் பர்மிங்காம் பல்கலைக்கழகத்தில் என். ஜி. ஆடம்ஸ் மற்றும் டேவிட். ஸ்மித். பேராசிரியர் டேவிட் ஸ்மித் பிப்ரவரி 15,2023 அன்று காலமானார். தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அயனி ஓட்டக் குழாய் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரில், எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ், அயனிகள் ஒரு மைக்ரோவேவ் பிளாஸ்மா அயனி மூலத்தில் உருவாக்கப்படுகின்றன, பொதுவாக ஆய்வக காற்று மற்றும் நீராவி கலவையிலிருந்து. உருவாக்கப்பட்ட பிளாஸ்மாவிலிருந்து, ஒரு ஒற்றை அயனி இனங்கள் ஒரு நாற்கர வெகுஜன வடிப்பானைப் பயன்படுத்தி "முன்னோடி அயனிகளாக" செயல்படத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன (பெரும்பாலும் எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ் மற்றும் இரசாயன அயனியாக்கம் சம்பந்தப்பட்ட பிற செயல்முறைகளில் முதன்மை அல்லது உலை அயனிகள் என்றும் குறிப்பிடப்படுகின்றன). சிஃப்ட்-எம்எஸ் பகுப்பாய்வுகளில், H3O +, NO + மற்றும் O2 + ஆகியவை முன்னோடி அயனிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் இவை காற்றின் முக்கிய கூறுகளுடன் (நைட்ரஜன், ஆக்ஸிஜன் போன்றவை) குறிப்பிடத்தக்க வகையில் வினைபுரிவதில்லை என்று அறியப்படுவதால் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டுள்ளன. ), ஆனால் மிகவும் குறைந்த அளவிலான (சுவடு) வாயுக்களுடன் வினைபுரியும். தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முன்னோடி அயனிகள் ஒரு வென்டுரி துளை (~ 1 மிமீ விட்டம்) வழியாக பாயும் கேரியர் வாயுவில் (பொதுவாக ஹீலியம் 1 டார் அழுத்தத்தில்) செலுத்தப்படுகின்றன, அங்கு அவை வெப்பச்சலனம் மூலம் எதிர்வினை ஓட்டக் குழாய் வழியாக பயணிக்கின்றன. அதே நேரத்தில், ஒரு மாதிரி நீராவியின் நடுநிலை பகுப்பாய்வு மூலக்கூறுகள் ஒரு சூடான மாதிரி குழாய் வழியாக ஓட்டக் குழாய்க்குள் நுழைகின்றன, அங்கு அவை முன்னோடி அயனிகளைச் சந்தித்து அவற்றின் புரோட்டான் இணைப்பு அல்லது அயனியாக்க ஆற்றல் போன்ற இரசாயன பண்புகளைப் பொறுத்து இரசாயன அயனியாக்கத்திற்கு உட்படலாம். புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட "தயாரிப்பு அயனிகள்" வெகுஜன நிறமாலை அறைக்குள் பாய்கின்றன, இதில் இரண்டாவது நாற்கர வெகுஜன வடிகட்டி மற்றும் ஒரு எலக்ட்ரான் பெருக்கி கண்டறிதல் உள்ளது, அவை அயனிகளை அவற்றின் நிறை-சார்ஜ் விகிதங்களால் (m/z) பிரிக்கவும், விரும்பிய m/z வரம்பில் உள்ள அயனிகளின் எண்ணிக்கை விகிதங்களை அளவிடவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பகுப்பாய்வு தனிப்பட்ட சேர்மங்களின் செறிவுகள் பெரும்பாலும் முன்னோடி மற்றும் தயாரிப்பு அயனிகளின் எண்ணிக்கை விகிதங்கள் மற்றும் எதிர்வினை விகித குணகங்களைப் பயன்படுத்தி பெறப்படலாம், k. H3O + உடன் வெப்பமண்டல புரோட்டான் பரிமாற்ற எதிர்வினைகள் மோதல் விகிதத்தில் தொடரும் என்று கருதப்படுகிறது (மோதல் கோட்பாட்டைப் பார்க்கவும்), இதன் குணகம், kc, சூ மற்றும் செஸ்னாவிச் விவரித்த முறையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது, இது துருவமுனைப்பு மற்றும் இருமுனை தருணத்தை வழங்குகிறது. NO + மற்றும் O2 + எதிர்வினைகள் குறைவான அடிக்கடி kc இல் தொடர்கின்றன, எனவே இந்த முன்னோடி அயனிகளுடன் எதிர்வினை மூலக்கூறின் எதிர்வினை விகிதங்கள் பெரும்பாலும் NO + மற்றும் O2 + முன்னோடி அயனிகள் ஒவ்வொன்றின் எண்ணிக்கை விகிதங்களில் சரிவை ஒப்பிடுவதன் மூலம் சோதனை ரீதியாக பெறப்பட வேண்டும். அறிவியல் இலக்கியங்களில் காணக்கூடிய 200 க்கும் மேற்பட்ட கொந்தளிப்பான சேர்மங்களுக்கு தயாரிப்பு அயனிகள் மற்றும் விகித குணகங்கள் இந்த வழியில் பெறப்பட்டுள்ளன. வெகுஜன நிறமாலையை (முழு ஸ்கேன், எஃப்எஸ், முறை) உருவாக்க வெகுஜனங்களின் வரம்பில் ஸ்கேன் செய்ய அல்லது ஆர்வமுள்ள எம்/இசட் மதிப்புகளுக்கு (பல அயன் கண்காணிப்பு, எம்ஐஎம், முறை) இடையில் விரைவாக மாறுவதற்கு இந்த கருவியை திட்டமிடலாம். மேற்கூறிய முன்னோடி அயனிகளின் (H3O +, NO +, மற்றும் O2 +) வெவ்வேறு வேதியியல் பண்புகள் காரணமாக, நீராவி மாதிரிக்கு வெவ்வேறு FS முறை நிறமாலைகளை உருவாக்க முடியும், மேலும் இவை மாதிரியின் கலவை தொடர்பான வெவ்வேறு தகவல்களை வழங்க முடியும். இந்தத் தகவலைப் பயன்படுத்தி, இருக்கும் சுவடு கலவையை (களை) அடையாளம் காண்பது பெரும்பாலும் சாத்தியமாகும். மறுபுறம், எம்ஐஎம் முறை, வழக்கமாக ஒவ்வொரு அயனியிலும் மிக நீண்ட நேரத்தை பயன்படுத்தும், இதன் விளைவாக, ஒரு பில்லியன் (பிபிபி) நிலைக்கு பகுதிகளுக்கு துல்லியமான அளவீடு சாத்தியமாகும். எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ் மிகவும் மென்மையான அயனியாக்கம் செயல்முறையைப் பயன்படுத்துகிறது, இதன் விளைவாக வரும் நிறமாலையை பெரிதும் எளிதாக்குகிறது, இதன் மூலம் மனித சுவாசம் போன்ற வாயுக்களின் சிக்கலான கலவைகளின் பகுப்பாய்வை எளிதாக்குகிறது. மற்றொரு மிகவும் மென்மையான அயனியாக்கம் நுட்பம் இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரோஸ்பிரே அயனியாக்கம் (எஸ்இஎஸ்ஐ-எம்எஸ்) ஆகும். எடுத்துக்காட்டாக, H3O + வினைப்பொருள் அயனியைப் பயன்படுத்தும் மற்றொரு மென்மையான அயனியாக்க தொழில்நுட்பமான புரோட்டான்-பரிமாற்ற-எதிர்வினை வெகுஜன நிறமாலை (PTR-MS) கூட, எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ்ஸை விட கணிசமாக அதிக தயாரிப்பு அயனி துண்டுப்பிரசுரத்தை வழங்குவதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ்ஸின் மற்றொரு முக்கிய அம்சம் அப்ஸ்ட்ரீம் மாஸ் குவாட்ருபோல் ஆகும், இது பல முன்னோடி அயனிகளைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. மூன்று வெவ்வேறு நிறமாலைகளைப் பெறுவதற்கு H3O +, NO + மற்றும் O2 + ஆகிய மூன்று முன்னோடி அயனிகளைப் பயன்படுத்தும் திறன் மிகவும் மதிப்புமிக்கது, ஏனெனில் இது ஆபரேட்டரை மிகவும் பரந்த அளவிலான சேர்மங்களை பகுப்பாய்வு செய்ய அனுமதிக்கிறது. இதற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு மீத்தேன் ஆகும், இது H3O + ஐ ஒரு முன்னோடி அயனியாகப் பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்ய முடியாது (ஏனெனில் இது 543.5kJ/mol புரோட்டான் இணைப்பைக் கொண்டுள்ளது, இது H2O ஐ விட சற்றே குறைவாக உள்ளது), ஆனால் O2 + ஐப் பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்யலாம். மேலும், மூன்று முன்னோடி அயனிகளின் இணையான பயன்பாடு, சில நிறமாலைகளில் ஒரே வெகுஜன-சார்ஜ் விகிதத்தின் அயனிகளை உற்பத்தி செய்ய வினைபுரியும் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட சேர்மங்களை வேறுபடுத்திக் காட்ட ஆபரேட்டரை அனுமதிக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, டைமெத்தில் சல்பைடு (C2H6S, 62 amu) H3O + உடன் வினைபுரியும் போது ஒரு புரோட்டனை ஏற்றுக்கொண்டு அதன் விளைவாக வரும் நிறமாலையில் m/z 63 இல் தோன்றும் C2H7S + தயாரிப்பு அயனிகளை உருவாக்குகிறது. இது கார்பன் டை ஆக்சைடு, H3O + CO2, மற்றும் புரோட்டோனேற்றப்பட்ட அசிடால்டிஹைட் அயனியின் ஒற்றை ஹைட்ரேட், C2H5O + (H2O) ஆகியவற்றுடன் வினைபுரியும் பிற தயாரிப்பு அயனிகளுடன் முரண்படலாம், அவை m/z 63 இல் தோன்றும், எனவே இது சில மாதிரிகளில் அடையாளம் காண முடியாததாக இருக்கலாம். இருப்பினும் டைமெத்தில் சல்பைடு சார்ஜ் பரிமாற்றத்தின் மூலம் NO + உடன் வினைபுரிந்து, C2H6S + அயனியை உருவாக்குகிறது, இதன் விளைவாக வரும் நிறமாலையில் m/z 62 இல் தோன்றும், அதேசமயம் கார்பன் டை ஆக்சைடு NO + உடன் வினைபுரிவதில்லை, மேலும் அசிடால்டிஹைட் ஒரு ஹைட்ரைடு அயனியை நன்கொடையாக அளிக்கிறது, இது m/z 43, C2H3O + இல் ஒரு தயாரிப்பு அயனியை அளிக்கிறது, எனவே டைமெத்தில் சல்பைடை எளிதில் வேறுபடுத்தலாம். சமீபத்திய ஆண்டுகளில், எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ் தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றங்கள் இந்த சாதனங்களின் உணர்திறனை பெருமளவில் அதிகரித்துள்ளன, இதனால் கண்டறிதலின் வரம்புகள் இப்போது ஒற்றை இலக்க-பிபிடி நிலை வரை நீட்டிக்கப்படுகின்றன. குறிப்புகள் இலக்கியம் "தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அயனி ஓட்டக் குழாய் (எஸ்ஐஎஃப்டி); அயனி-நடுநிலை எதிர்வினைகளைப் படிப்பதற்கான ஒரு நுட்பம்" ஆடம்ஸ் என். ஜி., ஸ்மித் டி.; இன்டர்நேஷனல் ஜர்னல் ஆஃப் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி அண்ட் அயன் இயற்பியல் 21 (1976) பக். "பாதை கணக்கீடுகளால் அயனி-துருவ மூலக்கூறு மோதல் விகித மாறிலியின் அளவுரு" சு. டி., செஸ்னாவிச் டபிள்யூ. ஜே. வேதியியல் இயற்பியல் இதழ் 76 (1982) pp. 5183-5186. "தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அயனி ஓட்டம் குழாய் வெகுஜன நிறமாலை (எஸ்ஐஎஃப்டி-எம்எஸ்) ஆன்-லைன் சுவடு வாயு பகுப்பாய்விற்காக" ஸ்மித் டி., ஸ்பானெல் பி. மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி விமர்சனங்கள் 24 (2005) pp. "தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அயனி ஓட்டக் குழாய் வெகுஜன நிறமாலையைப் பயன்படுத்தி ஈரப்பதமான காற்றில் மீத்தேன் அளவு மற்றும் சுவாசத்தை வெளியேற்றுதல்" டிரையாஹினா கே., ஸ்மித் டி., ஸ்பானெல் பி.; மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரியில் விரைவான தகவல்தொடர்புகள் 24 (2010) pp. மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி