Atmospheric-pressure chemical ionization
ایٹموسفیرک پریشر کیمیائی آئنائزیشن (اے پی سی آئی) ایک آئنائزیشن طریقہ ہے جو ماس سپیکٹرومیٹری میں استعمال ہوتا ہے جو ماحولیاتی دباؤ (105 پی اے) پر گیس فیز آئن مالیکیول رد عمل کا استعمال کرتا ہے، عام طور پر اعلی کارکردگی والی مائع کرومیٹوگرافی (ایچ پی ایل سی) کے ساتھ مل کر۔ اے پی سی آئی کیمیائی آئنائزیشن کی طرح ایک نرم آئنائزیشن کا طریقہ ہے جہاں بنیادی آئن سالوینٹ اسپرے پر تیار ہوتے ہیں۔ اے پی سی آئی کا بنیادی استعمال قطبی اور نسبتا کم قطبی تھرمل مستحکم مرکبات کے لیے ہے جن کا سالماتی وزن 1500 ڈی اے سے کم ہے۔ ایچ پی ایل سی کے ساتھ اے پی سی آئی کے استعمال نے ٹریس تجزیہ کا پتہ لگانے جیسے سٹیرائڈز، کیڑے مار ادویات اور منشیات کے میٹابولائٹس کے لیے فارماکولوجی میں بھی بڑی مقبولیت حاصل کی ہے۔ آلات کا ڈھانچہ ایک عام اے پی سی آئی ماخذ عام طور پر تین اہم حصوں پر مشتمل ہوتا ہے: ایک نمونہ انلیٹ، ایک کورونا ڈسچارج سوئی، اور درمیانی دباؤ کے تحت آئن ٹرانسفر ریجن۔ ایل سی سے گرم نیبلائزر انلیٹ کے معاملے میں، جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے، ایلیوٹ 0.2 سے 2.2 ملی لیٹر فی منٹ کی رفتار سے نیومیٹک نیبلائزر میں بہتا ہے جس سے باریک بوندوں کی دھند پیدا ہوتی ہے۔ بوندوں کو 350-500 °C پر گرم دیواروں کے ساتھ اثر کے ذریعے بخارات بنایا جاتا ہے اور نیبلائزر گیس اور ایک معاون گیس کے ذریعے کورونا الیکٹروڈ اور ایگزٹ کاؤنٹر الیکٹروڈ کے درمیان آئن مالیکیول رد عمل کے علاقے میں لے جایا جاتا ہے۔ کورونا سوئی سے 2-5 مائیکرو ایمپس کا مستقل کرنٹ برقرار رکھا جاتا ہے۔ نمونے کے آئن آئن مالیکیول کے رد عمل سے پیدا ہوتے ہیں (جیسا کہ ذیل میں بیان کیا گیا ہے)، اور آئن کی منتقلی کے علاقے میں ایک چھوٹے سے سوراخ یا ٹیوب سے گزرتے ہیں جو ماس سپیکٹرومیٹر کی طرف جاتا ہے۔ اطلاق کے لحاظ سے آئن ماخذ کی مختلف ہندسیں ممکن ہیں۔ جب مائع کرومیٹوگرافی کے ساتھ استعمال کیا جاتا ہے، خاص طور پر زیادہ بہاؤ کی شرحوں پر، نیوبلائزر اکثر ماس سپیکٹرومیٹر کے انلیٹ پر (یا اسی طرح کے کھڑی زاویے پر) آرتھوگنل پوزیشن میں ہوتا ہے، تاکہ سالوینٹ اور غیر جانبدار مواد ماس سپیکٹرومیٹر کے اصل انلیٹ کو آلودہ نہ کرے۔ اے پی سی آئی کے ذریعہ گیس مرحلے میں آئنائزیشن میکانزم آئنائزیشن ترتیب کی پیروی کرتا ہے: حل میں نمونہ، نمونہ بخارات، اور نمونہ آئن۔ ایچ پی ایل سی سے نکلنے والا فضلہ مکمل طور پر بخارات میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ سالوینٹ اور نمونے کے بخارات کے مرکب کو پھر آئن-مالیکیول رد عمل کے ذریعے آئنائز کیا جاتا ہے۔ آئنائزیشن یا تو مثبت یا منفی آئنائزیشن موڈ میں کی جا سکتی ہے۔ مثبت موڈ میں، رد عمل والے آئنوں اور گیس کے تجزیاتی مالیکیولز کی رشتہ دار پروٹون وابستگی یا تو پروٹون کی منتقلی یا رد عمل والے گیس آئنوں کے اضافے کو سالماتی پرجاتیوں کے آئن [M + H] + پیدا کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ منفی موڈ میں، [M−H] − آئنز یا تو پروٹون تجریدی کے ذریعے پیدا ہوتے ہیں، یا [M + X] − آئنز آئن منسلک کے ذریعے تیار ہوتے ہیں۔ اے پی سی آئی-ایم ایس تجزیہ پر زیادہ تر کام مثبت موڈ میں رہا ہے۔ مثبت موڈ میں، جب نیبلائزڈ سالوینٹ پر کورونا ڈسچارج کا ڈسچارج کرنٹ 1-5 ایم یو اے ہوتا ہے، تو این 2 گیس کے مالیکیول پرجوش اور آئنائز ہوتے ہیں، جو این 4 + * پیدا کرتے ہیں۔ ایل سی کا بخارات والا متحرک مرحلہ آئنائزیشن گیس اور ری ایکٹینٹ آئنوں کے طور پر کام کرتا ہے۔ اگر بخارات کے متحرک مرحلے میں پانی واحد سالوینٹ ہے، تو پرجوش نائٹروجن سالماتی آئن N4 + * H2O مالیکیولز کے ساتھ تعامل کر کے پانی کے کلسٹر آئن H + (H2O) n پیدا کریں گے۔ پھر، تجزیہ شدہ مالیکیول M کو پانی کے کلسٹر آئنز کے ذریعے پروٹونٹ کیا جاتا ہے۔ آخر میں، آئنائزیشن پروڈکٹ MH + (H2O) m ماحولیاتی دباؤ آئن ماخذ سے باہر منتقل ہوتے ہیں۔ ایم ایچ + (ایچ 2 او) ایم کی ڈیکلسٹرنگ (پروٹونیٹڈ اینالیٹ مالیکیول سے پانی کے مالیکیولز کو ہٹانا) ماس اینالیزر کے ہائی ویکیوم پر ہوتی ہے۔ ایم ایس کے ذریعے پائے جانے والے تجزیاتی مالیکیول آئن [M + H] + ہیں۔ آئنائزیشن کے عمل کے کیمیائی رد عمل ذیل میں دکھائے گئے ہیں۔ پانی کی موجودگی میں نائٹروجن ماحول میں بنیادی اور ثانوی ریجینٹ آئن کی تشکیل: N2 + e → N2 + + 2e N2 + * + 2N2 → N4 + * + N2 N4 + + H2O + + 2N2 H2O + + H2O + H3O + H2O + N2 → H + (H2O) 2 + N2 H + (H2O) n-1 + H2O + N2 → H + (H2O) n + N2 پروڈکٹ آئنوں کی آئنائزیشن: H + (H2O) n + M → MH + مثال کے طور پر، جب میتھانول سالوینٹ موجود ہوتا ہے، تو کلسٹر سالوینٹ آئن CH3OH2 + (H2O) n (CH3OH) m ہوں گے۔ عام طور پر اے پی سی آئی ماخذ کے اندر ٹکڑے ٹکڑے نہیں ہوتے ہیں۔ اگر کسی نمونے کا ایک ٹکڑا آئن مشاہدہ کیا جاتا ہے، تو گرم نیبلائزر انٹرفیس کے ذریعہ تھرمل انحطاط ہوتا ہے، اس کے بعد سڑنے والی مصنوعات کی آئنائزیشن ہوتی ہے۔ کیمیائی آئنائزیشن سے ایک بڑے فرق میں، بنیادی آئنائزیشن کے لیے درکار الیکٹران گرم تنت سے پیدا نہیں ہوتے ہیں، کیونکہ گرم تنت کو ماحولیاتی دباؤ کے حالات میں استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ اس کے بجائے، آئنائزیشن یا تو کورونا خارج ہونے والے مادہ یا β-ذرہ اخراج کاروں کا استعمال کرتے ہوئے ہونی چاہیے، جو دونوں الیکٹران کے ذرائع ہیں جو تباہ کن یا آکسیڈائزنگ گیسوں کی موجودگی کو سنبھالنے کے قابل ہیں۔ تاریخ بڑے پیمانے پر سپیکٹرومیٹری کے ساتھ مل کر ماحولیاتی دباؤ کیمیائی آئنائزیشن ذرائع کی ابتداء 1960 کی دہائی میں شعلوں میں آئنوں اور ماحولیاتی دباؤ تک کورونا کے اخراج میں آئن کیمسٹری کے مطالعے میں مل سکتی ہے۔ ٹریس کیمیائی تجزیہ کے لیے ماس سپیکٹرومیٹری کے ساتھ مل کر اے پی سی آئی کا پہلا استعمال فرینکلن جی این او کارپوریشن نے کیا تھا جس نے 1971 میں اے پی سی آئی کو آئن موبلٹی اور ماس سپیکٹرومیٹری کے ساتھ ملا کر ایک آلہ تیار کیا تھا۔ ہارنگ، کیرول اور ان کے ساتھی کارکنوں نے 1970 کی دہائی میں بیلر کالج آف میڈیسن (ہیوسٹن، ٹی ایکس) میں گیس کرومیٹوگرافی (جی سی) اور مائع کرومیٹوگرافی (ایل سی) کو ماس سپیکٹرومیٹر سے جوڑنے کے لیے اے پی سی آئی کے فوائد کا مظاہرہ کیا۔ ان مطالعات میں اعلی حساسیت اور سادہ ماس سپیکٹر دکھایا گیا۔ ایل سی-ایم ایس کے لیے، ایل سی ایلیویٹ کو بخارات بنایا گیا اور گرم دھاتی بلاک میں آئنائز کیا گیا۔ ابتدائی طور پر، 63Ni ورق کو آئنائزیشن انجام دینے کے لیے الیکٹرانوں کے منبع کے طور پر استعمال کیا گیا تھا۔ 1975 میں، ایک کورونا ڈسچارج الیکٹروڈ تیار کیا گیا، جو ایک بڑی متحرک رسپانس رینج فراہم کرتا ہے۔ کورونا ڈسچارج الیکٹروڈ کے ساتھ اے پی سی آئی جدید تجارتی طور پر دستیاب اے پی سی آئی انٹرفیس کا نمونہ بن گیا۔ 1970 کی دہائی کے آخر میں ایک اے پی سی آئی ماس سپیکٹرومیٹر سسٹم (ٹی اے جی اے، ٹریس ایٹموسفیرک گیس اینالائزر کے لیے)، جو موبائل آپریشن کے لیے وین میں نصب کیا گیا تھا، ایس سی آئی ای ایکس کے ذریعے متعارف کرایا گیا تھا، جو حقیقی وقت میں ماحول کی ہوا میں قطبی نامیاتی کی نگرانی کے لیے اعلی حساسیت فراہم کرتا ہے۔ 1981 میں ایک ٹرپل کواڈروپول ماس سپیکٹرومیٹر ورژن تیار کیا گیا، جس سے اے پی سی آئی-ایم ایس/ایم ایس کے ذریعے ریئل ٹائم براہ راست ہوا کی نگرانی کی اجازت ملی۔ اسی طرح کا پلیٹ فارم SCIEX AROMIC سسٹم (برٹش ایرو اسپیس کے ساتھ مل کر تیار کردہ کونڈور کنٹرا بینڈ ڈٹیکشن سسٹم کا حصہ) کے لیے استعمال کیا گیا تھا تاکہ اندرونی فضائی حدود کے نمونے لے کر سرحدی گزرگاہوں پر شپنگ کنٹینرز میں منشیات، دھماکہ خیز مواد اور الکحل کا پتہ لگایا جا سکے۔ 1980 کی دہائی کے وسط میں اور 1990 کی دہائی کے اوائل میں، اے پی سی آئی اور الیکٹروسپرے کے ساتھ ایل سی/ایم ایس انجام دینے کے فوائد، دونوں ماحولیاتی دباؤ آئنائزیشن تکنیک، نے تجزیاتی برادری کی توجہ حاصل کرنا شروع کردی۔ انہوں نے مل کر دوا سازی کی صنعت میں منشیات کی ترقی اور منشیات کی دریافت کے استعمال دونوں کے لیے ماس سپیکٹرومیٹری کے کردار کو ڈرامائی طور پر بڑھایا ہے۔ اے پی سی آئی کی حساسیت ایل سی-ایم ایس اور ایل سی-ایم ایس/ایم ایس کی خاصیت کے ساتھ مل کر اکثر اسے منشیات اور منشیات کے میٹابولائٹس کی مقدار کے لیے انتخاب کا طریقہ بناتی ہے۔ فوائد سبسٹریٹ کا آئنائزیشن بہت موثر ہے کیونکہ یہ ماحولیاتی دباؤ پر ہوتا ہے، اور اس طرح اس کی تصادم کی تعدد زیادہ ہوتی ہے۔ مزید برآں، اے پی سی آئی آئنائزیشن کے ابتدائی مراحل میں بوندوں کے تیزی سے گرنے اور بخارات کی وجہ سے اینالائٹ کے تھرمل سڑنے کو کافی حد تک کم کر دیتا ہے۔ عوامل کے اس امتزاج کے نتیجے میں عام طور پر سالماتی انواع کے آئنوں کی پیداوار ہوتی ہے جس میں آئنائزیشن کے بہت سے دوسرے طریقوں کے مقابلے میں کم ٹکڑے ہوتے ہیں، جس سے یہ نرم آئنائزیشن کا طریقہ بن جاتا ہے۔ دیگر آئنائزیشن طریقوں پر اے پی سی آئی کا استعمال کرنے کا ایک اور فائدہ یہ ہے کہ یہ معیاری بور ایچ پی ایل سی (0.2-2.0 ایم ایل/منٹ) کی عام اعلی بہاؤ کی شرحوں کو براہ راست استعمال کرنے کی اجازت دیتا ہے، اکثر حجم کے بڑے حصے کو ضائع کیے بغیر۔ مزید برآں، اے پی سی آئی اکثر ترمیم شدہ ای ایس آئی ماخذ میں انجام دیا جا سکتا ہے۔ آئنائزیشن گیس مرحلے میں ہوتی ہے، ای ایس آئی کے برعکس، جہاں آئنائزیشن مائع مرحلے میں ہوتی ہے۔ اے پی سی آئی کا ایک ممکنہ فائدہ یہ ہے کہ قطبی سالوینٹ کے بجائے غیر قطبی سالوینٹ کو متحرک مرحلے کے حل کے طور پر استعمال کرنا ممکن ہے، کیونکہ سالوینٹ اور دلچسپی کے مالیکیولز کو کورونا ڈسچارج سوئی تک پہنچنے سے پہلے گیس کی حالت میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ چونکہ اے پی سی آئی میں گیس فیز کیمسٹری شامل ہوتی ہے، اس لیے ایل سی کے لیے سالوینٹس، کنڈکٹوٹی، پی ایچ جیسے خصوصی حالات استعمال کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ ایسا لگتا ہے کہ اے پی سی آئی زیادہ ورسٹائل ایل سی/ایم ایس انٹرفیس ہے اور ای ایس آئی کے مقابلے میں ریورس فیز ایل سی کے ساتھ زیادہ مطابقت رکھتا ہے۔ ایپلیکیشن اے پی سی آئی کم سے درمیانے (1500 ڈی اے سے کم) سالماتی وزن، اور درمیانے سے اعلی قطعیت والے تھرمل مستحکم نمونوں کے لیے موزوں ہے۔ یہ خاص طور پر ان تجزیوں کے لیے مفید ہے جو الیکٹروسپرے کے لیے کافی قطبی نہیں ہیں۔ اے پی سی آئی کا اطلاق علاقہ منشیات، غیر قطبی لپڈ، قدرتی مرکبات، کیڑے مار ادویات اور مختلف نامیاتی مرکبات کا تجزیہ ہے، لیکن یہ بائیو پولیمر، آرگنامیٹیلکس، آئنک مرکبات اور دیگر لیبائل تجزیہ کاروں کے تجزیے میں محدود استعمال کا ہے۔ کیمیائی آئنائزیشن کورونا ڈسچارج الیکٹروسپرے آئنائزیشن ثانوی الیکٹروسپرے آئنائزیشن حوالہ جات آئن ماخذ بھی دیکھیں۔