Электрокраскопульты. Электрические краскопульты: виды, принцип работы и советы по выбору

² Исследовательский центр чистой энергии, Университет Яманаси, 4–3–11 Такеда, Кофу, Яманаси 400–8511, Япония

¹ Междисциплинарная аспирантура Университета Яманаси, 4–3–11 Такеда , Кофу, Яманаси 400–8511, Япония

² Исследовательский центр чистой энергии, Университет Яманаси, 4–3–11 Такеда, Кофу, Яманаси 400–8511, Япония

Поступило 30 марта 2018 г .; Принято 25 июня 2018 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинальная работа правильно процитирована и не используется в коммерческих целях.

Abstract

Электрораспыление при атмосферном давлении использовалось в предыдущих исследованиях для генерации массивных ионных пучков капель воды, и эти пучки успешно обеспечивали эффективную десорбцию / ионизацию биомолекул, травление полимеров с низким уровнем повреждений и неселективное травление оксидов металлов.Однако этот капельный ионный пучок не был практичным в качестве первичного ионного пучка для приборов анализа поверхности, потому что он требовал дифференциальной накачки и не имел адекватного тока и плотности пучка. Чтобы улучшить характеристики пучка, мы предложили использовать вакуумное электрораспыление водных растворов в качестве источника пучка и разработали методику получения стабильного электроспрея водного раствора в вакууме. Мы также разработали прототип вакуумной ионно-капельной ионной пушки с электрораспылением и измерили свойства пучка.Наконец, обсуждается применимость этой ионной пушки в масс-спектрометрии вторичных ионов.

Ключевые слова: вакуумное электрораспыление , массивный пучок кластерных ионов, масс-спектрометрия вторичных ионов

ВВЕДЕНИЕ

Пучки ионов необходимы для травления образцов и ионизации молекул в таких методах анализа поверхности, как вторичная ионная масс-спектрометрия (SIMS) и X -лучевая фотоэлектронная спектроскопия (XPS). Ионные пучки состоят из отдельных атомов или кластеров атомов и молекул, и в принципе все атомы, молекулы и кластеры могут использоваться в качестве ионных пучков.Фактически, благодаря развитию различных ионных пучков, качество анализа поверхности значительно улучшилось. По сравнению с пучками атомных ионов пучки кластерных ионов обладают преимуществами, которые позволяют травить органические материалы с низким уровнем повреждений и эффективно ионизировать биомолекулы. С начала 2000-х годов кластерные ионные пушки, способные генерировать пучки кластеров C ₆₀ , Au и кластеров Bi, были введены в практическое использование один за другим с целью применения в анализе поверхности. ^1–6) C ₆₀ ионные пучки часто использовались для травления органических материалов при анализе профиля глубины SIMS и XPS. ^6,7) Чтобы добиться точного профилирования по глубине, часто требовалась оптимизация экспериментальных условий, таких как падающая энергия, угол падения, скорость вращения образца и температура охлаждения образца. ^8–11) Кластеры Au и Bi, полученные с помощью источников жидких ионов металлов (LMIS), использовались в качестве зондов ионизации в SIMS, поскольку они могут повысить эффективность ионизации биомолекул и подходят для анализа изображений. ^4–6) Однако даже с этими кластерными пучками трудно выполнить анализ изображений с высоким пространственным разрешением (≤1 мкм).

Массивные пучки кластерных ионов также были изучены для дальнейшего повышения эффективности ионизации, расширения диапазона масс и достижения безвредного травления. В 1991 году Махони и его коллеги создали массивный кластерный пучок, используя электрогидродинамическое излучение растворов глицерина. ¹²⁾ Сообщалось, что заряженная капля глицерина может обеспечить мягкую десорбцию / ионизацию пептидов и белков до 17000 ед., ¹³⁾ , и этот метод получил название метода массивного кластерного удара (MCI).Несмотря на свои многообещающие возможности, он практически не использовался в качестве источника ионизации для масс-спектрометрии, поскольку использовались методы ионизации электрораспылением (ESI) ^14,15) и матричной лазерной десорбции / ионизации (MALDI) ^16,17) . разработан в 1990-х гг. Однако недавно Уильямс и его коллеги предложили потенциальное применение микроскопической молекулярной визуализации с использованием метода MCI в сочетании с времяпролетным масс-спектрометром в режиме микроскопа (TOFMS). ^18,19) Они получили пространственное разрешение ∼3 мкм для изображений протонированных интактных молекул брадикинина за 1 мин.Фудзивара и его коллеги сообщили, что массивный пучок кластерных ионов, генерируемый вакуумным электрораспылением протонной ионной жидкости, был полезен для увеличения количества протонированных молекул. ²⁰⁾ Массивные кластерные ионы золота были изучены с помощью методов LMIS несколькими исследовательскими группами. ²¹⁾ Увеличение выхода молекулярных ионов пептида-предшественника на 1000 было измерено путем сравнения спектров SIMS, полученных с использованием первичных ионов Au ⁺ и Au ⁴⁺ ₄₀₀ , ²²⁾ и очень высоких выходов вторичных ионов (> 1) были также получены для различных биомолекул в экспериментах, проведенных в режиме детектирования бомбардировки событий за событием. ²³⁾ Метод газового кластерного ионного пучка (GCIB), первоначально разработанный для модификации поверхности Ямадой и соавторами, ²⁴⁾ очень успешен в травлении органических материалов без повреждений. В качестве исходного газа для GCIB можно использовать различные виды газа, такие как Ar, O ₂ и SF ₆ . Используя Ar-GCIB для травления при анализе глубины SIMS и XPS, можно относительно легко получить точные профили глубины для любых органических образцов. ^25–27) В настоящее время большинство производителей оборудования для поверхностного анализа продают инструменты SIMS и XPS, оснащенные компактными пистолетами Ar-GCIB.Конечно, GCIB также изучался как зонд SIMS, и уже было показано, что он может подавлять ионы фрагментов и может ионизировать большие биомолекулы, такие как белки. ²⁸⁾ Кроме того, была исследована эффективность ионизации при использовании водяного пара, CH ₄ и CO ₂ в качестве исходного (или легирующего) газа GCIB для повышения чувствительности SIMS. ^29–31) H ₂ O-GCIB увеличил выход вторичных ионов в 10 или более раз по сравнению с Ar-GCIB для нескольких биомолекулярных образцов. ²⁹⁾

Метод электрораспыления капель (EDI) был разработан Хираока и соавторами как новый массивный пучок кластерных ионов, в котором пучки ионов капель воды создавались электрораспылением водного раствора при атмосферном давлении. ³²⁾ Капельные ионные пучки вводились через отверстие диаметром 400 мкм в первую вакуумную камеру, переносились квадрупольным ионопроводом и ускорялись до 10 кВ после выхода из ионопровода. Ток луча на мишени обычно составлял 1 нА, а диаметр луча был около 2 мм без линзы объекта и 0.2 мм с объективом. Эта лучевая пушка EDI (A-EDI) атмосферного давления была подключена к TOFMS с ортогональным ускорением и типичному XPS. Лучи A-EDI успешно достигли эффективной десорбции / ионизации биомолекул, ^32,33) травление полимеров с низким уровнем повреждений ^34,35) и неселективное травление оксидов металлов. ^36,37) Однако пушка A-EDI не была практичной в качестве первичной ионно-лучевой пушки для приборов анализа поверхности, потому что она требовала дифференциальной накачки и не имела достаточного тока и плотности пучка.Низкий ток пучка и плотность пушки A-EDI объясняются использованием атмосферного электроспрея в качестве источника пучка, поскольку пучки капельных ионов, по-видимому, теряются из-за рассеивания в воздухе и в камере дифференциальной откачки до достижения камеры образца при высокой вакуум. Исходя из вышеизложенного, для улучшения тока и плотности ионного пучка капель воды мы предложили использовать вакуумное электрораспыление водных растворов в качестве источника пучка. ³⁸⁾ Мы разработали методику получения стабильного электроспрея водного раствора в вакууме, разработали прототип вакуумного распылителя капельно-капельного ионного электрораспыления (V-EDI), ^39,40) и исследовали применимость этого V-EDI. пистолет в SIMS. ^41,42)

ВАКУУМНЫЙ ЭЛЕКТРОСПРАЙ

Обычно электрораспыление летучей жидкости проводят при атмосферном давлении. Когда высокое напряжение прикладывается к металлическому капилляру, заполненному жидкостью, в жидкости накапливается избыточный заряд, и сила, направленная наружу из-за кулоновского отталкивания, и внутренняя сила из-за поверхностного натяжения жидкости уравновешиваются, в результате чего образование жидкости конической формы (конус Тейлора) ⁴³⁾ на кончике капилляра.Точка, в которой это происходит, называется пределом Рэлея. ⁴⁴⁾ Кроме того, когда кулоновское отталкивание превышает поверхностное натяжение кончика жидкости, заряженные капли разбрызгиваются с кончика конуса Тейлора. ⁴⁵⁾ Это явление называется «электроспрей». В ESI заряженные капли сжимаются из-за испарения растворителя и распадаются на более мелкие капли из-за наличия избыточных зарядов (рэлеевское деление). ⁴⁵⁾ Повторяя десольватацию и расщепление заряженных капель, в конечном итоге образуются изолированные молекулярные ионы.Метод ESI, о котором впервые сообщили Фенн и его коллеги, является одним из наиболее важных методов ионизации органических молекул и широко используется для биологической масс-спектрометрии. ^14,15)

Контрольный эксперимент вакуумного электрораспыления

Мы предложили использовать вакуумное электрораспыление водных растворов в качестве источника новой массивной кластерной ионно-лучевой пушки. ³⁸⁾ Однако вакуумное электрораспыление водных растворов очень затруднено из-за следующих двух основных проблем: (i) замерзание водных растворов, вводимых в вакуумную систему, путем испарительного охлаждения и (ii) возникновение электрического разряда при низком давлении. условия вакуума (закон Пашена). ⁴⁶⁾ Чтобы избежать замерзания водных растворов, вводимых в вакууме, верхнюю часть капилляра облучали лазером, а во избежание электрического разряда в вакуумной камере поддерживали высокий вакуум с помощью относительно больших вакуумных насосов. представлена ​​фотография первой экспериментальной установки для вакуумного электрораспыления. Основная камера откачивалась турбомолекулярным насосом 800 л / с (TMP, STP-H803C, Эдвардс, Кроули, Великобритания), механическим подкачивающим насосом 4700 л / мин (MBP, PMB-003C, ULVAC, Чигасаки, Япония). и роторный насос на 460 л / мин (RP, E2M28, Edwards), подключенный последовательно.Давление в камере контролировали манометром Пирани (M-350PG-SD / N25, ANELVA, Кавасаки, Япония). В нашей экспериментальной установке для подачи достаточно высокого напряжения требовалось давление ниже 0,1 Па. При использовании этих трех насосов рабочее давление поддерживалось ниже 0,05 Па даже в условиях высокой скорости потока жидкости до 10 мкл / мин. ³⁸⁾ Чтобы избежать замерзания и поддерживать текучесть летучих жидкостей, вводимых в вакууме, инфракрасный (ИК) лазер CO ₂ (центральная длина волны λ = 10.6 мкм, FSV20KFB, Synrad, Mukilteo, WA), потому что вода очень хорошо поглощает свет этой длины волны (коэффициент поглощения воды: 832 см ^-1 ). ⁴⁷⁾ Лазер дважды отражался от позолоченных зеркал и фокусировался конденсорной линзой за пределами основной камеры. Наконец, лазер был передан в основную камеру через окно из ZnSe, а острие электрораспылительного излучателя облучали инфракрасным лазером в вакууме. Путь лазера регулировался перед откачкой камеры таким образом, чтобы лазерный луч фокусировался на кончике излучателя электрораспыления.Излучатель электрораспыления и чашка Фарадея (размер апертуры 10 мм, длина 20 мм) были установлены в основной камере, как показано на рис. Излучатель электрораспыления, использованный в этом исследовании, представлял собой золотой капилляр (внутренний диаметр (внутренний диаметр) 200 мкм), поскольку золото эффективно отражает ИК-свет. Чашка Фарадея находилась на расстоянии около 10 мм от кончика капилляра. Жидкости подавали в эмиттер электрораспыления шприцевым насосом (PHD ULTRA, HARVARD Apparatus, Холлистон, Массачусетс).

Наконечник электрораспылительного излучателя непосредственно наблюдался с помощью системы оптического цифрового микроскопа (подключенный к VH-5500). с объективом VH-Z50L, Keyence, Осака, Япония) с максимальным увеличением 500 и рабочим расстоянием 85 мм.Система микроскопа позволяет точно идентифицировать конус Тейлора даже в вакууме. В качестве первой стадии вакуумного электрораспыления использовался раствор 0,01 М трифторуксусной кислоты (TFA) вода / метанол (1/1) (скорость потока: 10 мкл / мин), поскольку точка замерзания метанола намного ниже, чем у воды. Высокое напряжение подавалось на капилляр через стержень из нержавеющей стали. Перед лазерным облучением на кончике капилляра образовывалось гелеобразное вещество. После того как гелеобразное вещество было расплавлено лазерным облучением, электрораспыление производилось непрерывно без лазерного облучения.показывают снимки конуса Тейлора, сформированного на конце капилляра при 2,4 кВ и 3,5 кВ, соответственно. Было четко подтверждено, что конус Тейлора образовался на конце капилляра. Хотя лазерное облучение использовалось только для плавления гелеобразного вещества на начальной стадии, можно было добиться вакуумного электрораспыления смешанного раствора. Однако формы конуса Тейлора были очень нестабильными даже при той же скорости потока и напряжении электрораспыления. Токи, измеренные пикоамперметром (6485, Кейтли, Кливленд, Огайо), при 2.4 и 3,5 кВ составляли 90–120 нА и 250–500 нА соответственно. Когда ток электрораспыления в чашке Фарадея усиливается с помощью малошумящего усилителя тока (SR570, Stanford Research Systems, Саннивейл, Калифорния) и отслеживается с помощью осциллографа (DSO1024A, Agilent Technologies, Санта-Клара, Калифорния), изменения с временным разрешением в токе при фиксированном напряжении можно визуализировать. показать токи электрораспыления, зарегистрированные в реальном времени осциллографом при 2,4 и 3,5 кВ, соответственно. Чувствительность усилителя тока составляла 2 мкА / В, а шкала времени осциллографа — 200 мс / деление.Было обнаружено, что токи вакуумного электроспрея часто колеблются. Более того, в отсутствие метанола ток электрораспыления был более нестабильным, чем приведенные выше результаты. Тем не менее было продемонстрировано, что вакуумное электрораспыление водных растворов может быть реализовано путем поддержания соответствующих условий вакуума для предотвращения электрического разряда и нагревания кончика капилляра лазером для предотвращения замерзания водных растворов.

Рис. 2. Снимки конуса Тейлора, сформированного на конце золотого капилляра (т.е.d. 200 мкм) при 2,4 (а) и 3,5 кВ (б), наблюдаемых с помощью системы оптического цифрового микроскопа. Сила тока электрораспыления (1 В / деление) как функция времени (200 мс / деление), записанная осциллографом при 2,4 (c) и 3,5 кВ (d). Смешанный раствор 0,01 M TFA вода / метанол (1/1) подавали со скоростью 10 мкл / мин.

Вакуумное электрораспыление как источник луча

Обычно электрораспыление водных растворов проводят при атмосферном давлении, но в предыдущем разделе было подтверждено, что электрораспыление водных растворов может быть достигнуто даже в вакууме.В этом разделе оцениваются свойства вакуумного электроспрея как источника ионного пучка. показывает экспериментальную установку для оптической микроскопии для наблюдения разницы между атмосферным давлением и вакуумным электрораспылением. ⁴⁸⁾ Коммерчески доступный эмиттер из диоксида кремния с металлическим покрытием (внутренний диаметр 30 мкм, New Objective, Woburn, MA) был установлен в стеклянной трубке (NW40), соединенной с основной камерой, и основная камера была откачана с помощью 800 л / s TMP, MBP 4700 л / мин и RP 460 л / мин, соединенные последовательно.Кончик излучателя освещался с помощью DPSS-лазера с пассивной модуляцией добротности (λ = 515 нм, максимальная энергия 1,0 мДж, Halo GN, InnoLight GmbH, Ганновер, Германия) с частотой повторения 10 Гц и длительностью импульса менее чем 10 нс. С помощью этого лазера визуализировали электрораспыление, генерируемое наконечником эмиттера. Рассеивающий свет от капель электрораспыления регистрировался с помощью цифровой камеры, а затвор камеры регулировался таким образом, что в каждом снимке камеры регистрировался только один лазерный выстрел.В этом исследовании в качестве раствора для электрораспыления использовался чистый метанол, поскольку точка замерзания намного ниже, чем у чистой воды, и электроспрей можно было относительно легко выполнить даже в вакууме. В случае с метанолом он редко замерзает на конце эмиттера.

показывают снимки электроспрея, образовавшегося на кончике эмиттера при атмосферном давлении и условиях вакуума соответственно. Каждый электроспрей был четко визуализирован с помощью импульсного лазера. Заряженные капли, превышающие предел Рэлея, выпускаются в виде «струи» из кончика конуса Тейлора. В случае электроспрея при атмосферном давлении заряженные капли сжимаются из-за испарения растворителя и распадаются на более мелкие капли при повторном превышении рэлеевского предела. ⁴⁵⁾ Очень маленькие заряженные капли, образующиеся при повторении усадки и деления, называются «шлейфом», и хорошо известно, что заряженные капли быстро замедляются из-за столкновений с молекулами в атмосфере и отталкиваются друг от друга за счет кулоновского отталкивания. . ⁴⁵⁾ Как ясно показано на рисунке, струя, генерируемая кончиком эмиттера, начала рассеиваться примерно через 1 мм полета, и конусообразный факел наблюдался вдали от кончика эмиттера. С другой стороны, снимок вакуумного электроспрея резко отличался от снимка электроспрея при атмосферном давлении. ⁴⁸⁾ В вакууме прямая струя формировалась на расстоянии не менее 5 мм от кончика эмиттера, как показано на рис. Это должно быть вызвано тем фактом, что эффект поля пространственного заряда стал незначительным для заряженных капель, которые были ускорены сильным электрическим полем в вакууме. Начальная скорость заряженных капель должна поддерживаться, потому что они редко сталкиваются с остаточными газами в высоком вакууме. Этот результат является основанием для разработки вакуумного электроспрея, который подходит для фокусировки луча, что приводит к высокой плотности луча.

ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОСПРЕЙ-КАПЕЛЬНАЯ ИОННАЯ ПИСТОЛЕТА

Прототип вакуумной ионно-капельной ионной пушки с электрораспылением

Это исследование направлено на разработку новой массивной ионной пушки с кластерными ионами, которая может быть использована в SIMS. Поэтому очень важны практические характеристики, такие как простота эксплуатации, длительный срок службы, стабильный ток пучка и небольшие размеры оборудования. Основываясь на приведенных выше результатах, мы разработали и изготовили прототип вакуумного электрораспылительного капельно-ионного пистолета (V-EDI). ^39,40) показывает схематический вид пистолета V-EDI, который был разработан для приложений SIMS, с общей длиной ∼600 мм, такой же размер, как у обычного ионно-жидкометаллического пистолета.Основная часть пушки V-EDI была сделана из алюминия для снижения веса и стоимости. Основная часть пушки V-EDI была откачана с помощью TMP 300 л / с (HiPace 300, Pfeiffer, Asslar, Германия) и RP 460 л / мин. На фотографии показана исходная часть пушки V-EDI. Объем исходной части уменьшился до менее чем 1/4 от объема пушки A-EDI, а также уменьшился вес менее чем вдвое (1,1 кг) от предыдущего (2,4 кг). В истоковой части пушки V-EDI был установлен излучатель электрораспыления.Для поддержания соответствующих условий вакуума с помощью этой системы откачки необходимо было уменьшить подачу жидкости из излучателя электрораспыления. Чтобы снизить скорость потока жидкости менее нескольких мкл / мин, было исследовано несколько имеющихся в продаже мелкодисперсных излучателей электрораспыления: ³⁹⁾ , т.е. , плавленый кварц с металлическим покрытием (внутренний диаметр 15, 30 мкм, New Objective). Каждый излучатель электрораспыления был соединен с фитингом из нержавеющей стали, который, в свою очередь, был соединен с валом из нержавеющей стали, встроенным в изготовленный на заказ фланец из PEEK NW25.Фланец из ПЭЭК был разработан, чтобы выдерживать высокое напряжение 10 кВ или выше. Расстояние между кончиком эмиттера электрораспыления и извлекающим электродом регулировалось для оптимизации условий электрораспыления. В данном исследовании, чтобы предотвратить замерзание жидкости, наконечник электрораспылительного излучателя облучали непрерывным (CW) ИК-лазером CO ₂ (λ = 10,6 мкм) или непрерывным диодным лазером ближнего ИК-диапазона (λ = 808 нм, максимальная мощность 3 Вт, LFP-808W, Neoark, Токио, Япония). Каждый лазер вводился через окно из ZnSe или стекла под углом облучения 55 ° по отношению к направлению электрораспыления.За вакуумным электрораспылением наблюдали непосредственно с помощью системы цифрового микроскопа.

В предыдущем исследовании для поддержания текучести был использован инфракрасный лазер (λ = 10,6 мкм). водных растворов, потому что вода очень хорошо поглощает свет этой длины волны.Когда интенсивность лазера была тщательно отрегулирована так, чтобы острие эмиттера из диоксида кремния с металлическим покрытием не плавилось, можно было достичь стабильного электрораспыления в вакууме водных растворов. ³⁸⁾ Однако точная настройка инфракрасного лазерного излучения слишком утомительна в условиях вакуума, главным образом потому, что инфракрасный лазерный свет не виден. Кроме того, лазерную систему CW CO ₂ сложно миниатюризировать, и поэтому она непригодна для практического использования, которое было сосредоточено на возможности использования непрерывного диодного лазера в ближнем ИК-диапазоне для вакуумного электрораспыления водных растворов. ³⁹⁾ Положение излучения ближнего ИК-диодного лазера в видимом диапазоне можно наблюдать с помощью цифрового микроскопа, а компактная диодная лазерная система отвечает требованиям миниатюризации пушки V-EDI. Центральная длина волны этого диодного лазера составляет 808 нм, а коэффициент поглощения в воде при 808 нм на 4 порядка меньше, чем при 10,6 мкм. ⁴⁷⁾ То есть предполагается, что водные растворы нагреваются косвенно за счет передачи тепла от наконечника эмиттера электрораспыления.Следует подтвердить, можно ли использовать диодный лазер для вакуумного электрораспыления. Исходная жидкость, использованная в этом исследовании, представляла собой 0,01 M водный раствор TFA (скорость потока: 0,5 мкл / мин) вместе с эмиттером из диоксида кремния с металлическим покрытием с внутренним диаметром 30 мкм. Перед облучением лазером на кончике электрораспылительного излучателя образовывалось твердое вещество. В такой ситуации электрораспыление не происходило даже при приложении высокого напряжения к эмиттеру. После этого, когда каждый лазер облучали кончик излучателя с интенсивностью 1 Вт или менее, генерировалось типичное электрораспыление в режиме конической струи.показывают микроскопические изображения вакуумного электрораспыления при помощи CO ₂ и облучения диодным лазером, соответственно. Очень похожий конусно-струйный режим вакуумного электрораспыления наблюдался при обоих лазерных лучах. Влияние напряжения смещения на ток электрораспыления при облучении диодным лазером хорошо согласуется с таковым, обнаруженным при облучении лазером CO ₂ . Каждый ток электрораспыления составлял более 500 нА, и это значение было эквивалентно значению, полученному с золотым капилляром (т.е.d. 200 мкм, скорость потока: 10 мкл / мин). Было подтверждено, что высокий ток может быть получен даже при значительном уменьшении расхода жидкости.

Свойства пучка

Токи пучка на экстракторе и держателе образца были проверены для пушки V-EDI, когда на излучатель было приложено напряжение электрораспыления 2,0 кВ. Влияние ускоряющего напряжения на токи экстрактора и образца показано на рис. Ток экстрактора оставался постоянным с увеличением ускоряющего напряжения, в то время как ток образца увеличивался с ускоряющим напряжением и достигал насыщения около 7.0 кВ. Для пушки V-EDI был получен ток образца более 30 нА, и этот ток был как минимум в 10 раз выше, чем для пушки A-EDI. Стабильность пучка пушки V-EDI оценивалась путем контроля тока держателя образца. Поскольку постоянная подача жидкости к источнику имеет решающее значение для практического использования, стабильность тока пучка была проверена с помощью насоса для жидкостной хроматографии (насос Micro-Flow MP710, GL Sciences, Токио, Япония). показывает токи выборки как функцию времени, зарегистрированную пикоамперметром.Очень стабильные токи образца в пределах 10% отклонения были получены в течение более 1000 с. Более того, непрерывное вакуумное электрораспыление было получено с использованием кремнеземного эмиттера и LC-насоса в течение более 15 часов. Подтверждено, что стабильность пучка пушки V-EDI сравнима со стабильностью пучка типичных пушек кластерных ионов.

Рис. 5. Влияние ускоряющего напряжения на ток экстрактора и ток образца (a), ток образца, записанный в течение 1000 с (b), а также изображение вторичных электронов и его профиль линии для образца сетки, облученного V -EDI луч (c).

Фокусирующие свойства пучков V-EDI также оценивались с помощью изображения вторичных электронов, индуцированного ионным пучком. В этом исследовании луч коллимировался апертурой диаметром 0,1 мм и, наконец, фокусировался линзой объектива с рабочим расстоянием 15 мм, установленной на конце пушки (). Сфокусированный пучок V-EDI сканировали в растровом формате на сетке из нержавеющей стали (диаметр проволоки 30 мкм), а испускаемые вторичные электроны детектировали с помощью сборки сцинтиллятор-фотоумножитель, установленной рядом с держателем образца.Наведенное пучком V-EDI изображение образца сетки и его линейный профиль показаны во вторичных электронах. Наблюдалось четкое изображение образца сетки, а также был получен четкий линейный профиль изображения. Исходя из полной ширины профиля на половине высоты, диаметр пучка был принят менее 10 мкм. Кроме того, плотность луча V-EDI была рассчитана как более 2 мА / см ² (0,4 нА), а плотность луча была как минимум на два порядка выше, чем у луча A-EDI.Уменьшая рабочее расстояние линзы объектива до 10 мм, можно было бы сфокусировать луч V-EDI до менее 5 мкм. Более того, вакуумное электрораспыление началось в течение 1 мин после 1-дневного интервала, и воспроизводимость начального процесса также была подтверждена. Основываясь на этих результатах, можно сделать вывод, что технология вакуумного электрораспыления имеет многообещающее будущее для высокопроизводительной массивной кластерной ионной пушки для ВИМС.

ВТОРИЧНАЯ СПЕКТРОМЕТРИЯ ИОННОЙ МАССЫ

Мы начали использовать пушку V-EDI в качестве первичного ионного пучка для анализа TOF-SIMS. ⁴²⁾ Вторичные ионы, образованные пучками V-EDI, были проанализированы с использованием TOF-анализатора с тройной фокусировкой (TRIFT, ULVAC-PHI, Chigasaki, Япония). Схема и фотография экспериментальной установки для TOF-SIMS показаны соответственно. Пушка V-EDI была установлена ​​в камере для образцов и подключена к анализатору TOF. Камера для образцов и анализатор TOF откачивались с помощью TMP 700 л / с (HiPace700, Pfeiffer) и TMP 70 л / с (HiPace80, Pfeiffer), соответственно, и оба поддерживались RP 200 л / мин (RV12 , Эдвардс).Базовые давления в камере для образцов и анализаторе TOF составляли 1 × 10 ⁻⁶ и 8 × 10 ⁻⁶ Па, соответственно, в то время как рабочее (V-EDI gun ON) давления составляло 3 × 10 ⁻⁴ Па. и 1 × 10 ⁻⁵ Па соответственно. Излучатель электроспрея, использованный в этом исследовании, был изготовлен из плавленого кварца без покрытия (внутренний диаметр 15 мкм, New Objective). Водный раствор чистой воды с этанолом (вода: этанол = 4: 1) и 0,01 М TFA подавали через эмиттер из резервуара для жидкости с регулируемым давлением (манометрическое давление 0.1–0,2 МПа). ⁴⁹⁾ Лазеры не использовались в этом исследовании, потому что электрораспыление этого раствора в вакууме было очень стабильным без лазерного облучения. Угол падения и рабочее расстояние пушки V-EDI составляли 40 ° к нормали к поверхности и 35 мм соответственно. В средней части пушки V-EDI была установлена ​​апертура диаметром 3 мм. Другие параметры пушки V-EDI в этом исследовании были следующими: ускоряющее напряжение 8,0 кВ; напряжение электрораспыления 2,0 кВ; линза конденсора 1.8 кВ; и линза объектива 2.3 кВ. В этом исследовании выход вторичных ионов определяется как количество обнаруженных вторичных ионов, деленное на количество первичных ионов (обнаруженные ионы / первичные ионы). Для расчета первичной дозы V-EDI было принято среднее состояние заряда 287, потому что среднее состояние заряда луча V-EDI оценивалось по количеству следов удара, наблюдаемых при сканирующей электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии. ⁵⁰⁾ Распределения первичных лучей V-EDI на м / z также были измерены с помощью линейного анализатора TOF в предыдущем исследовании.Вершина распределения м / z была около пика в 40000. ⁵⁰⁾ Исходя из этих результатов, типичная масса каплевидного иона рассчитывается как 1,15 × 10 ⁷ ед. Если предполагается, что капельный ион состоит только из воды, химическая формула капельного иона будет [(H ₂ O) ₆₃₈₀₀₀ + 287H] ²⁸⁷⁺ . Следовательно, типичная полная энергия и энергия на молекулу воды для V-EDI составляли 2,30 МэВ и 3,61 эВ / ч ₂ O, соответственно.

Рис. 6. Принципиальная схема (а) и фотография (б) экспериментальной установки для ВИМС с тройным фокусирующим TOF-анализатором. Спектр вторичных ионов для тонкого образца брадикинина, полученного с помощью пучка V-EDI 8 кВ (c). Пушка V-EDI была установлена ​​в камере для образцов и подключена к анализатору TOF.

Как правило, TOF-SIMS выполняется с использованием импульсов первичного луча, и синхронизация импульса обеспечивает сигнал запуска для измерения TOF. Импульсный первичный луч падает на образец, а испускаемые вторичные ионы периодически переносятся через пролетную трубку и, наконец, обнаруживаются детектором.Измерение TOF завершается использованием времени обнаружения в качестве сигнала остановки. Следовательно, временное разрешение измерения TOF-SIMS напрямую зависит от ширины импульса первичного луча. Ширина импульса на образце обычно устанавливается меньше 10 нс и имеет частоту около 10 кГц. ⁵¹⁾ Однако короткоимпульсный (<1 мкс) пучок не мог быть получен для пушки V-EDI, потому что пучки капельных ионов, создаваемые вакуумным электрораспылением, имеют широкое распределение м / z и м / z шкалы капель оказались равными 10 ³ –10 ⁶ . ⁴¹⁾ Даже если пучки ионов капель прерываются до ширины менее 10 нс, ширина импульсного пучка расширяется за 1 мкс до достижения образца из-за разницы в м / z (скорости) капли. ионы. Поэтому в этом исследовании время импульса смещения образца (2,8 кВ) для транспортировки вторичных ионов в анализатор TOF использовалось в качестве стартового сигнала для измерения TOF-SIMS. ⁴²⁾ Для импульсов смещения образца вторичные ионы ускорялись в направлении анализатора TOF только в период, когда было приложено высокое напряжение.Вторичные ионы ускорялись напряжением образца и затем ускорялись до кинетической энергии 8 кэВ непосредственно перед обнаружением микроканальной пластиной. Каждое измерение TOF проводилось в течение 15 с с помощью системы TOF-SIMS. Спектры вторичных ионов для образца Cu были измерены с использованием импульсного первичного пучка и смещения образца с использованием обычных пучков ионов Ga, и аналогичные выходы вторичных ионов были получены с помощью обоих импульсных методов. ⁴²⁾ Таким образом, был сделан вывод, что измерение TOF-SIMS с импульсным смещением образца подходит для оценки выхода вторичных ионов без учета эффективности пропускания вторичных ионов анализатором.

TOF-SIMS-спектры были получены для нескольких биомолекулярных образцов путем импульсного смещения образца во время непрерывного облучения с помощью V-EDI. Масс-спектр вторичных ионов тонкого образца брадикинина, полученного с помощью 8 кВ V-EDI (ток: 2,5 нА, ширина импульса: 20 нс, частота: 7,9 кГц), показан на рис. Брадикинин (C ₅₀ H ₇₃ N ₁₅ O ₁₁ , 1060,2 ед.) Был приобретен у Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (Осака, Япония), и его использовали в том виде, в котором он был получен. Тонкую пленку брадикинина получали литьем 10 мкл 1 мас.% Раствора этанола на кремниевую пластину и сушили на воздухе при комнатной температуре.Массовое разрешение при использовании метода импульсного смещения образца составляло около 500. С V-EDI была получена чрезвычайно высокая интенсивность протонированного брадикинина ([M + H] ⁺ ), как показано на, и эта интенсивность была намного выше, чем у типичный фрагмент m / z 70. Выход вторичных ионов [M + H] ⁺ , измеренный с помощью системы TOF-SIMS, был рассчитан равным 1,37. В этом исследовании [M + H] ⁺ отсчетов были интегрированы для двух единиц массы из-за большого вклада изотопа ¹³ C.Выход [M + H] ⁺ , полученный с помощью пучка V-EDI, был более чем на два порядка выше, чем для Bi ₃ ⁺ , измеренный с помощью коммерческой системы TOF-SIMS (nanoTOF, ULVAC-PHI). ⁴²⁾ Для всех образцов, измеренных в этом исследовании, самые высокие выходы вторичных ионов были получены с помощью пучка V-EDI. Из приведенных выше результатов можно сделать вывод, что чувствительность анализа SIMS должна быть значительно улучшена за счет использования луча V-EDI.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой статье был дан краткий обзор разработки вакуумной ионно-капельной ионно-распылительной пушки (V-EDI) для ВИМС.Чтобы улучшить характеристики предыдущей пушки A-EDI, мы предложили использовать вакуумное электрораспыление водных растворов в качестве источника луча. Было продемонстрировано, что вакуумное электрораспыление водных растворов может быть реализовано путем поддержания соответствующих условий вакуума (<0,05 Па) для предотвращения электрического разряда и нагревания кончика капилляра лазером для предотвращения замерзания водных растворов. Основываясь на этой методике, мы разработали прототип пушки V-EDI как новую массивную пушку кластерных ионов для ВИМС, в которой источником луча был вакуумный электрораспылитель водного раствора.Были измерены свойства пучка пушки V-EDI, и ток и плотность луча были значительно улучшены по сравнению с таковыми для пушки A-EDI. Прототип пушки V-EDI был также подключен к анализатору TOF, и спектры вторичных ионов, создаваемые пучками V-EDI, были измерены с использованием метода импульсного смещения образца. Были оценены выходы вторичных ионов биомолекулярных образцов, полученных с помощью пучков V-EDI, и было обнаружено, что выходы намного выше, чем выходы, полученные с помощью типичных пучков кластерных ионов.Однако фокусировки пучка V-EDI недостаточно по сравнению с типичными пучками первичных ионов в SIMS, и этот вопрос будет продолжаться в дальнейшем.

Выражение признательности

Работы в этой статье были поддержаны программой исследований и разработок наноустройств для практического использования нанотехнологий Организации по развитию новой энергии и промышленных технологий (NEDO) правительства Японии и грантом на поддержку научных исследований. Исследование (C) Японского общества содействия науке (JSPS) правительства Японии (номер гранта JSPS KAKENHI 17K05119).

Notes

Mass Spectrom (Tokyo) 2018; 7 (1): A0069

Примечания

Японское общество масс-спектрометрии наградило Сатоши Ниномия премией MSSJ Research Award. Это приглашенный отзыв о достижении.

Ссылки

45) П. Кебарле, У. Х. Веркерк. в Электрораспыление и масс-спектрометрия MALDI — основы, приборная практика и биологические применения , 2-е изд. (Ред. Р. Б. Коул), John Wiley & Sons, Нью-Джерси, 2010 г., гл. 1. С. 3–48.

51) Р. Хилл. в ToF-SIMS: анализ поверхности с помощью масс-спектрометрии (ред. Дж. К. Викерман и Д. Бриггс), публикации IM и Surface Spectra Limited, Чичестер, 2001, гл. 4. С. 95–111.

Электрораспыление — обзор | Темы ScienceDirect

8.2.2.2.1 Интерфейс CEC – ESI – MS

Три основных этапа производства ионов в газовой фазе из ионов электролита в растворе с помощью ESI включают (1) получение заряженных капель на наконечнике капилляра с электрораспылением, (2) сжатие заряженные капли за счет испарения растворителя и многократного распада капель, и (3) высвобождение ионов в газовую фазу. Детали этих процессов были подробно исследованы [9,51], а их краткое изложение проиллюстрировано на рис. 8.8. Напряжение, приложенное к наконечнику капилляра источника ионов с электрораспылением, приводит к возникновению высокого электрического поля, которое проникает в раствор на наконечнике капилляра.Когда наконечник для электрораспыления является положительным электродом, отрицательный заряд удаляется электролизом, образуя избыток положительных ионов в растворе. Положительные ионы дрейфуют вниз по полю раствора, то есть от наконечника, к мениску раствора. Из-за отталкивания между положительными ионами поверхность начинает расширяться, образуется конус Тейлора, и, если приложенное поле достаточно велико, из кончика конуса выходит тонкая струя, которая распадается на маленькие заряженные капли. Заряженные капли, образующиеся при распылении, сжимаются из-за испарения растворителя, в то время как заряд остается постоянным.Уменьшение радиуса капли при постоянном заряде капли приводит к увеличению электростатического отталкивания зарядов на поверхности до тех пор, пока капли не превысят предел устойчивости Рэли [9], после чего капли подвергаются фрагментации, обычно называемой кулоновским делением. Повторное испарение и кулоновское деление, в конечном итоге, приводят к образованию десольватированных ионов газовой фазы либо за счет образования очень маленьких капель, содержащих только один ион (механизм заряженного остатка [52]), либо за счет испускания ионов из очень малых и высокоэнергетических ионов. заряженные капли (механизм ионного испарения [53]).

Рис. 8.8. Основные процессы, связанные с образованием ионов в газовой фазе с помощью ESI, протекали в режиме положительных ионов. Обогащение поверхности жидкости положительными ионами приводит к образованию конуса и струи, излучающей капли с избытком положительных ионов (а). Заряженные капли сжимаются при испарении и разделяются на более мелкие капли (b) и, наконец, ионы в газовой фазе (c).

Одной из примечательных особенностей ESI является его способность производить многозарядные газофазные ионы макромолекул путем присоединения нескольких протонов к основным функциональным группам или путем удаления нескольких протонов из кислотных функциональных групп [54].Большинство масс-спектрометров ограничены анализом ионов с отношением массы к заряду всего в несколько тысяч, но за счет увеличения количества зарядов, связанных с молекулой, соединения с молекулярной массой в несколько миллионов дают значений m / z в диапазоне масс обычных масс-анализаторов [55,56]. Таким образом, типичный спектр положительных ионов одного белка состоит из серии пиков, каждый из которых представляет собой многозарядный ион интактного белка, имеющий определенное количество протонов, присоединенных к основным сайтам аминокислотной последовательности.Значения m / z для ионов имеют общий вид [M + zH] / z, где z равно количеству присоединенных протонов. Отсюда следует, что молекулярная масса может быть легко вычислена из двух измеренных смежных значений m / z , учитывая дополнительную информацию о том, что два многозарядных иона различаются по заряду на 1 [54]. Как только M и z определены для одной пары сигналов, все остальные сигналы m / z могут быть преобразованы в один пик на реальной шкале масс, давая молекулярную массу, как правило, с точностью лучше 0.01–0,1%.

Скорость потока субмикролитров в минуту через капиллярные колонки, обычно используемые в CEC, слишком мала для создания стабильного электроспрея в классических условиях ESI, которые требуют скорости потока 1–10 мкл / мин. Чтобы устранить это несоответствие, было предложено добавление подпиточной жидкости для увеличения потока раствора аналита в ионный источник. Кроме того, использование проводящей подпиточной жидкости обеспечивает средство для установления электрического контакта между выходом разделительной колонны и электродом и, таким образом, замыкает электрическую цепь как для системы разделения CEC, так и для источника ионов электрораспылением через электрода. Сама жидкость.Добавление подпиточной жидкости осуществлялось либо с помощью интерфейса жидкости в оболочке, что позволяет одновременно добавлять газ для оболочки и подпиточную жидкость (так называемую «жидкость оболочки») на кончике иглы для электрораспыления. с помощью двух концентрических трубок [57,58] или с переходной жидкостью [59], где подпиточная жидкость сливается с выходящим потоком из колонны в тройнике перед наконечником для электрораспыления. Другой подход к взаимодействию методов капиллярного разделения жидкой фазы с ESI – MS — это использование устройств с наноэлектрораспылением, которые позволяют формировать стабильное электроспрей на очень тонких наконечниках капилляров из нанолитров в минуту потоков раствора аналита без добавления подпитки. жидкость или газовая оболочка [58,60,61].

При расположении наиболее широко используемой границы раздела жидкой оболочки, показанной на рис. 8.6, колонка вводится в атмосферную область источника ESI через коаксиальную узкую металлическую трубку, которая подает жидкость оболочки к выходу из колонки. Кроме того, третья концентрическая трубка подает поток газообразного азота, способствующий формированию и стабилизации распыления посредством распыления. Жидкость оболочки, которая, по существу, действует как конечный резервуар электролита, обычно вводится со скоростью несколько микролитров в минуту, тогда как электроосмотический поток через капиллярную колонку вносит несколько нанолитров в минуту.Таким образом, в процессе электрораспыления преобладает жидкость для оболочки. Такое расположение является преимуществом, поскольку жидкий состав оболочки может быть выбран с оптимальными характеристиками электрораспыления для преодоления возможных проблем, связанных с плохой совместимостью с электрораспылением электролита, используемого для разделения CEC. Жидкость для оболочки обычно представляет собой водный раствор, содержащий высокий процент (50% или более) органического растворителя (метанол, ацетонитрил, изопропанол), который облегчает процесс образования капель и помогает поддерживать стабильное распыление за счет снижения поверхностного натяжения электрораспылительный раствор.Летучие кислоты, основания или соли, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, аммиак или ацетат аммония, в концентрациях 0,1–1% обычно добавляют, чтобы сделать оболочку проводящей жидкость.

Поскольку потенциал, необходимый для инициирования процесса электрораспыления, уменьшается с уменьшением диаметра наконечника, из которого создается распылитель [9], очень острые наконечники капилляров позволяют формировать устойчивый распылитель из очень небольших потоков чистых водных растворов. до начала коронного разряда без необходимости в защитном газе или оболочковой жидкости.В интерфейсе ESI – MS без оболочки выход колонки CEC тщательно заострен или соединен с короткой капиллярной трубкой, которая протянута до тонкой точки внешнего диаметра в несколько микрометров (рис. 8.7). Электрический контакт возможен при покрытии наконечника тонким проводящим слоем металла, который легко подключается к источнику высокого напряжения источника ESI. Однако металлическое покрытие на заостренных наконечниках имеет ограниченный срок службы. В качестве альтернативы колонка CEC и распылительный наконечник могут быть соединены с помощью металлического соединения, которое используется для электрического соединения (рис.8.7). Поскольку в этой конфигурации нет выходного резервуара для электролита, интерфейс без оболочки работает должным образом только тогда, когда электрофоретический поток больше, чем электрофоретическая подвижность ионных частиц, движущихся против электростатического потока, в противном случае произойдет истощение этих ионов в электролите.

При подходе с жидкостью к оболочке выходящий поток из колонки разбавляется жидкостью оболочки и, следовательно, приводит к более низкой чувствительности по сравнению с интерфейсом без оболочки. Более того, ионы в жидкой оболочке конкурируют с аналитами за перенос заряда во время процесса электрораспыления, что снова приводит к потере чувствительности [62].Наконец, поскольку метод жидкой оболочки включает добавление дополнительных растворителей и других химикатов, существует возможность значительного увеличения фонового шума. Однако использование интерфейса CEC-ESI-MS без оболочки подразумевает необходимость в специализированном капиллярном и электрораспылительном оборудовании и, следовательно, не так популярно, как интерфейс оболочки для жидкости.

Электрораспыление — обзор | Темы ScienceDirect

8.6.8 Методы молекулярной массы с использованием FT-ICR-MS для материалов с большой массой

ESI был впервые использован с FT-ICR-MS для получения однозарядных ионов для фракций, полученных из нефти: тяжелая сырая нефть с помощью положительного иона ESI (Цянь и др., 2001a; Hughey et al., 2002b) и ESI с отрицательными ионами (Hughey et al., 2002a), кислоты в тяжелой нефти с помощью ESI с отрицательными ионами (Qian, 2001b), нафтеновые кислоты с помощью ESI с отрицательными ионами (Barrow et al., 2003), и масла Smackover (Hughey et al., 2004). Эти исследования позволили получить обширную информацию о компонентах с различным атомным составом, но с одинаковыми номинальными молекулярными массами, причем информация из других источников недоступна. Максимальные обнаруженные массы были порядка m / z 1200, и было обнаружено около 5000 отдельных ионных пиков (Qian et al., 2001а, б).

Серия из пяти статей за последние несколько лет дает представление о текущем состоянии анализа нефтяных материалов, как летучих фракций, так и остатков (McKenna et al., 2010a, b; 2013a, b; Podgorski et al., 2013) . Недавний обзор Cho et al. (2015) разработок приборов FT-ICR-MS, методов ионизации и методов интерпретации данных для «Petroleomics» (Rodgers and Marshall, 2007) нацелен на новичков в FT-ICR-MS. Стандартные разрешающие способности по массе 300000 и более позволяют измерять массу (m / z) с точностью до долей на миллион.Такая точность позволяет рассчитывать атомный состав всех молекул, но требуется компьютеризированная оценка таких сложных данных.

Можно было (и предполагалось), что этот очень мощный масс-спектрометрический метод устранит необходимость фракционирования образцов перед масс-спектрометрией. Это не так, отчасти потому, что различные методы ионизации, доступные для FT-ICR-MS, ионизируют разные типы молекул. Необходимы методы фракционирования и две статьи (Gaspar et al., 2012; Cho et al., 2012) показывают, что анализ разделенных фракций сырой нефти привел к гораздо большему количеству идентифицированных серий соединений, чем было обнаружено с помощью FT-ICR-MS нефракционированного образца.

Большинство опубликованных работ с использованием FT-ICR-MS относятся к нефтяным материалам или нафтеновым кислотам, которые являются экологическими последствиями деятельности битуминозных песков и могут вызывать коррозию растений. Лободин и др. (2013) исследовали использование более сильного основания, чем гидроксид аммония, в ESI –ve-ионе путем замены гидроксида тетраметиламмония и обнаружили увеличение количества пиков в нескольких образцах.Cho et al. (2013) исследовали состав азотных соединений в тяжелой сырой нефти с помощью APPI фракций SARA. Гриффитс и др. (2014) и Corilo et al. (2013) исследовали разливы нефти; Смит и др. (2015) обнаружили следы полярных компонентов дизельного топлива; Nyadong et al. (2014) применили LD непосредственно к дистиллятам тяжелого газойля битума Атабаски, нанесенным на предметное стекло.

Несмотря на то, что ESI не так много работало с жидкостями, полученными из угля, была исследована растворимая в ацетоне фракция каменноугольного пека.Образец содержал в основном ПАУ, как показывает ГХ-МС, с небольшими концентрациями азааренов (Herod et al., 2005). Дальнейшая работа с использованием обращенно-фазовой ЖХ-МС фракций каменноугольной смолы, растворимых в ацетонитриле, гидролизата угля и низкотемпературной каменноугольной смолы, показала, что максимальная масса, определенная с помощью ESI положительных ионов, была меньше m / z 600 и включала ион m / z 414, который был предварительно идентифицирован как протонированная молекула метилазаовалена (Herod et al., 2005).

Другие примеры экстрактов угля, проанализированные с помощью FT-ICR-MS, включают: Kong et al.(2015) добыли полубитуминозный уголь Buliangou с помощью трех растворителей; Ли и др. (2014, 2015b) добывали лигнит Чжаотун с помощью горячего этанола; You et al. (2015) окислили суббитуминозный уголь водным раствором гипохлорита натрия и экстрагировали диэтиловым эфиром и этилацетатом; Zheng et al. (2015) гидротермально извлекли три бурых угля; и Wu et al. (2003, 2004, 2005) исследовали пиридиновые экстракты углей, остаток сжижения угля и продукт его гидрообработки. Применения FT-ICR-MS к маслам биомассы немного, но Yan et al.(2015) исследовали масла биомассы из стеблей сладкого сорго методами метанолиза и этанолиза при 300 ° C в течение 30 мин. He et al. (2015) продемонстрировали сбор и обнаружение левоглюкозана при сжигании биомассы.

Без комбинации фракционирования и FT-ICR-MS будет трудно решить, был ли достигнут верхний предел массы асфальтена с помощью используемых методов ионизации.

Различия между обычными и электростатическими краскораспылителями

Выбор правильного пистолета-распылителя для вашей области применения важен для оптимизации эффективности переноса.Задача состоит в том, чтобы выбрать аппликатор, который максимизирует эффективность распыления для вашего конкретного применения. Эта инфографика служит вашим руководством при выборе оптимального распылителя.

У обычных распылителей и электростатических распылителей есть свои сильные и слабые стороны. Как правило, электростатические распылители обеспечивают отличную производительность, качество отделки и эффективность переноса, но они более дороги, чем обычные распылители.

Качество отделки

Обычные распылители
— Высокое качество отделки
— Покрывайте поверхность только непосредственно перед распылителем

Электростатические аппликаторы для распыления
— Превосходное качество отделки
— Обертывание материала вокруг детали

Эффективность передачи

Обычные распылители
— Низкая эффективность переноса
— Большое количество избыточного распыления

Электростатические распылители
— Эффективность переноса до 90%
— Минимальное избыточное распыление

Обычные распылители
— Экономичные решения

Электростатические распылители
— Требуются большие начальные инвестиции, но с быстрой окупаемостью (более низкая стоимость краски, меньше летучих органических соединений, меньше очистки и повышенная производительность)

Обычные распылители
Разработаны для оптимизации характеристик распыления:
— Металл общего назначения
— Дерево
— Обработка пластика

Электростатические аппликаторы для распыления
Разработаны для максимального повышения эффективности распыления для:
— Обычный металл
— Дерево
— Пластмасса
— Автомобильная промышленность
— Электроника
— Отделочные работы в строительстве

Заключение
Электростатические распылители оборачивают материал вокруг детали, сводя к минимуму чрезмерное распыление и, таким образом, экономя на материалах, рабочей силе и затратах на очистку.Благодаря такой значительной экономии затрат и повышенной производительности большие инвестиционные затраты на электростатические пистолеты-распылители могут быть окуплены за относительно короткое время.

Обзор всего ассортимента Graco
Компания Graco предлагает широкий ассортимент высококачественных распылителей. Мы предлагаем как обычные, так и электростатические распылители с различными технологиями и характеристиками. Независимо от желаемого качества отделки, эффективности переноса, управляемости или объема работ, вы всегда найдете решение, отвечающее вашим конкретным требованиям.

Хотите узнать больше о различиях между традиционными растворами для распыления и электростатическими системами, использующими материалы на водной основе? Ознакомьтесь с нашей инфографикой, в которой сравниваются различные технологии распыления и исследуется окупаемость инвестиций в различные решения для распыления. Чтобы узнать, какие пистолеты и аксессуары необходимы для вашей области применения, ознакомьтесь с нашей статьей о выборе подходящего оборудования.

Ищете раствор для распыления, который можно использовать в широком спектре областей применения? Обязательно ознакомьтесь с системой HydroShield ^TM , одним из самых безопасных и удобных для оператора решений для электростатического распыления на рынке.

«Перенос образца лазерной абляции для масс-спектрометрии», автор Sung-Gun Park

градус

Доктор философских наук

Абстрактные

В этом исследовании был разработан новый метод отбора проб окружающей среды для масс-спектрометрии, который использует инфракрасный лазер для абляции материалов в условиях окружающей среды, которые улавливаются в растворителе или на поверхности.Лазерная система инфракрасного оптического параметрического генератора (OPO) на длине волны 3 мкм фокусировалась на образцах для абляции при атмосферном давлении. Аблированные материалы были перенесены на растворитель или на поверхность. Для автономной ионизации электрораспылением (ESI) и матричной лазерной десорбции / ионизации (MALDI) аблированный материал улавливался статической каплей растворителя, которая была нанесена на мишень MALDI или впрыскивалась потоком в источник наноэлектрораспыления. Прямой анализ биологических жидкостей на наличие MALDI и электроспрея в автономном режиме был продемонстрирован на необработанной крови, молоке и яйцах.При однопоточном ESI удаленный материал улавливался открытым текущим потоком растворителя, который переносил удаленный материал к источнику ESI. Для онлайн-жидкостной хроматографии ESI (LC-ESI) и on-line капиллярного электрофореза ESI (CE-ESI) удаленный материал улавливали в текущем растворителе и вводили в колонку для ЖХ или капилляр с управляемыми давлением или электрокинетическими потоками. соответственно. Эффективность системы оценивали с использованием смесей пептидов и белков, удаленных из мишени, и анализировали с помощью разделения LC или CE.Для визуализации MALDI с взятием образцов абляции инфракрасным лазером тонкий срез ткани, помещенный на предметное стекло микроскопа, сканировали в двух измерениях под сфокусированным инфракрасным лазерным лучом для переноса материала на предметное стекло с помощью абляции. После того, как материал был перенесен на целевое предметное стекло, он был проанализирован с использованием MALDI-визуализации. Изображения были получены из пептидных стандартов для начальной оптимизации системы и из срезов ткани мозга мышей.

Рекомендуемое цитирование

Park, Sung-Gun, «Перенос образца лазерной абляции для масс-спектрометрии» (2013). Докторские диссертации ЛГУ . 1007.
https://digitalcommons.lsu.edu/gradschool_dissertations/1007

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 9 0 объект /Заголовок /Тема / Автор /Режиссер / CreationDate (D: 20210_{2345-00’00 ‘) / ModDate (D: 20150826144421 + 02’00 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > транслировать 2015-08-26T14: 44: 21 + 02: 002015-08-26T14: 44: 21 + 02: 002015-08-26T14: 44: 21 + 02: 00Acrobat PDFMaker 10.0 залить приложение Word / pdf}

Плоский органо-неорганический гибридный перовскитный солнечный элемент с электрораспылением

В последнее время органо-неорганический перовскитный солнечный элемент привлек большое внимание из-за простоты обработки и быстрого повышения эффективности преобразования энергии. Трехгалогенидный перовскит Ch4Nh4PbI3-xClx, обладающий превосходными оптическими и электронными свойствами, такими как поглощающие стрелки в видимой области, большая длина диффузии носителей заряда и соответствующая прямая запрещенная зона, делает их идеальным материалом активного слоя для фотоэлектрических устройств.В этой диссертации электрогидродинамическое напыление используется для осаждения пленки-предшественника перовскита, где этот метод использует преимущества как процесса на основе раствора, так и осаждения из паровой фазы для образования непрерывной плоской тонкой пленки. Что касается обработки после нагрева для преобразования прекурсора в окончательные кристаллы перовскита, отжиг с использованием тепловой пушки используется для более быстрого отжига и улучшения морфологии по сравнению с обычным процессом отжига. Этот отжиг с помощью тепловой пушки обеспечивает достаточно энергии, чтобы позволить растворителю испариться и кристаллизоваться прекурсору за короткое время.Таким образом, конечная плотная однородная перовскитная пленка с большим размером зерна получается с помощью наших технологий, которая является хорошим кандидатом в качестве активного слоя для высокоэффективных фотоэлектрических устройств. Результаты также демонстрируют, что наши методы являются надежными и воспроизводимыми для изготовления планарных органо-неорганических перовскитных фотоэлектрических устройств с эффективностью до 16%.

Загрузить PDF для просмотраПросмотреть больше

Больше информации Меньше информации

Закрывать

Введите пароль, чтобы открыть этот PDF-файл:

Отмена Ok

Подготовка документа к печати…

Отмена