view in publisher's site

Stepwise optimization of a Flexible Microtube Plasma (FµTP) as an ionization source for Ion Mobility Spectrometry

Highlights•Introducing the flexible microtube plasma as ionization source for a custom-built drift tube ion mobility spectrometer.•Stepwise optimization process of electrical operation parameters for maximum sensitivity thus reducing gas consumption.•Plasma gas (helium, nitrogen, clean air) with flow rates down to 3 mL min−1 were successfully ignited.•LODs of 330 pptv (FµTP-gas: nitrogen) down to 20 pptv (helium) for a homologous series of ketones were reached.•Enormous potential of this innovative ion source and the key role of individual adaptation to IMS geometry was proven.AbstractThe ionization source is the central system of analytical devices such as mass spectrometers or ion mobility spectrometers. In this study, a recently developed flexible microtube plasma (FμTP) is applied as an ionization source for a custom-made drift tube ion mobility spectrometer (IMS) for the first time. The FµTP is based on a highly miniaturized, robust and a small-footprint dielectric barrier discharge design with an outstanding ionization efficiency. In this study, the experimental setup of the FµTP was further improved upon to achieve optimal coupling conditions in terms of the ion mobility spectrometry sensitivity and the plasma gas consumption. One major focus of this study was the adjustment of the electrical operation parameters, in particular, the high voltage amplitude, frequency and duty cycle, in order to minimize the electric field disturbances and yield higher signals. Additionally, the consumption of helium plasma gas was reduced by refining the FµTP. It was found that the ionization efficiency could be significantly enhanced by increasing the plasma high voltage and through application of a duty cycle up to 90:10. Plasma gas flows could be reduced down to 3 mL min-1 by increasing the plasma high voltage amplitude. Furthermore, a smaller wire electrode design enables the operation of the FµTP with nitrogen and clean air. Moreover, detection limits of a homologous series of ketones in the range of 330 pptv (N2-FµTP, 2-decanone) down to 20 pptv (He-FµTP, 2-octanone) could be reached in the optimized setup. To sum up, this feasibility study demonstrates the potential of the optimized FµTP as a powerful ionization source for ion mobility spectrometry especially with regard to ionization efficiency.Graphical abstractDownload : Download high-res image (138KB)Download : Download full-size image

بهینه‌سازی بنیادی یک میکرو تیوب انعطاف‌پذیر (FμTP)به عنوان یک منبع یونیزاسیون برای اندازه‌گیری پتانسیل انتقال خون

نقاط برجسته پلاسما میکروتیوب انعطاف‌پذیر را به عنوان منبع یونیزاسیون برای طیف‌سنج تحرک یون لوله رانش معمولی معرفی می‌کنند. فرآیند بهینه‌سازی گام‌به‌گام پارامترهای عملیات الکتریکی برای حداکثر حساسیت در نتیجه کاهش مصرف گاز. گاز پلاسما (هلیم، نیتروژن، هوای پاک)با سرعت جریان کم‌تر از ۳ میلی‌لیتر بر دقیقه با موفقیت مشتعل شد. * LOD های ۳۳۰ pptv (Fمیکرومتر - گاز: نیتروژن)تا ۲۰ pptv (هلیوم)برای یک سری کتون های هومولوگ به دست آمدند. پتانسیل بسیار زیاد این منبع یونی خلاق و نقش کلیدی انطباق افراد با هندسه IMS به اثبات رسید. در این مطالعه، یک پلاسمای میکروتیوب انعطاف‌پذیر (FμTP)به عنوان یک منبع یونیزاسیون برای اسپکترومتر تحرک یون لوله رانش سفارشی (IMS)برای اولین بار استفاده شده‌است. Fمیکرومتر مبتنی بر یک طرح تخلیه سد دی‌الکتریک کوچک، بسیار کوچک‌سازی شده، مقاوم و دارای جای پای کوچک با بازده یونیزاسیون قابل‌توجه است. در این مطالعه، راه‌اندازی آزمایشی FµTP با رسیدن به شرایط کوپلینگ بهینه از نظر حساسیت به طیف‌سنجی حرکت یونی و مصرف گاز پلاسما، بیشتر بهبود یافت. یکی از تمرکز اصلی این مطالعه، تنظیم پارامترهای عملیات الکتریکی، به ویژه دامنه ولتاژ بالا، فرکانس و چرخه کاری، به منظور به حداقل رساندن اختلالات میدان الکتریکی و تولید سیگنال‌های بالاتر بود. علاوه بر این، مصرف گاز پلاسمای هلیم با تصفیه FμTP کاهش یافت. مشخص شد که بازده یونیزاسیون می‌تواند به طور قابل‌توجهی با افزایش ولتاژ بالای پلاسما و با استفاده از یک چرخه کاری تا ۹۰: ۱۰ افزایش یابد. با افزایش دامنه ولتاژ بالای پلاسما، جریان گاز پلاسما می‌تواند به ۳ میلی‌لیتر بر دقیقه کاهش یابد. علاوه بر این، طراحی یک الکترود سیمی کوچک‌تر، عملکرد FμTP را با نیتروژن و هوای تمیز امکان پذیر می‌سازد. علاوه بر این، محدودیت‌های تشخیص یک سری از کتون های هومولوگ در دامنه ۳۳۰ pptv (N۲ - FμTP، ۲ - decanone)تا ۲۰ pptv (he - FμTP، ۲ - octanone)را می توان در راه‌اندازی بهینه بدست آورد. برای جمع‌بندی، این مطالعه امکان‌سنجی، پتانسیل FμTP بهینه‌شده را به عنوان یک منبع یونیزاسیون قدرتمند برای طیف‌سنجی تحرک یونی به خصوص با توجه به کارایی یونیزاسیون نشان می‌دهد. دانلود جامع: تصاویر بالا را دانلود کنید (۱۳۸ کیلوبایت): دانلود تصویر تمام ابعاد
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Environmental Chemistry
  • ترجمه مقاله Environmental Chemistry
  • مقاله شیمی محیط‌‌ زیست
  • ترجمه مقاله شیمی محیط‌‌ زیست
  • مقاله Analytical Chemistry
  • ترجمه مقاله Analytical Chemistry
  • مقاله شیمی تجزیه
  • ترجمه مقاله شیمی تجزیه
  • مقاله Biochemistry
  • ترجمه مقاله Biochemistry
  • مقاله بیوشیمی
  • ترجمه مقاله بیوشیمی
  • مقاله Spectroscopy
  • ترجمه مقاله Spectroscopy
  • مقاله اسپکتروسکوپی
  • ترجمه مقاله اسپکتروسکوپی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.