IMS, qasir għal spettroskopija tal-mobilità tal-joni, hija teknika ta 'skoperta żviluppata fl-aħħar tas-snin sittin li tuża d-differenza fil-ħin tal-mobilità tal-joni għas-separazzjoni u l-karatterizzazzjoni tal-joni, bl-għajnuna ta' kunċett simili għal ħin ta 'ritenzjoni kromatografiku, u inizjalment kienet tissejjaħ kromatografija tal-plażma.
Fis-snin sebgħin: Spettrometrija tal-mobilità tal-joni ħarġu bħala teknika ta 'separazzjoni "komparabbli mal-kromatografija tal-gass f'termini ta' effiċjenza ta 'separazzjoni", li mbagħad kienet tissejjaħ kromatografija tal-plażma; l-ispettrometrija tal-mobilità tal-joni kienet kosteffettiva u veloċi, u kienet użata prinċipalment fil-qasam tal-kejl tal-gass f'dak iż-żmien.
Bħala teknika tal-ispettrometrija tal-massa li ma teħtieġx vakwu, ġiet studjata b'mod estensiv. Peress li l-ispettrometrija tal-mobilità tal-joni ma teħtieġx sistema ta 'vakwu għalja, in-numru tal-massa tal-materjal imkejjel jista' jiġi stmat ibbażat fuq ir-relazzjoni bejn in-numru tal-massa u d-daqs molekulari; u l-prezz tal-ispettrometrija tal-massa kien għoli ħafna f'dak iż-żmien, għalhekk l-ispettrometrija tal-mobilità tal-joni ntużat bħala spettrometrija tal-massa mingħajr vakwu u bi prezz baxx. Madankollu, matul l-istess perjodu, ir-riżoluzzjoni tat-tekniki kromatografiċi żdiedet b'mod drammatiku, u l-ispettrometrija tal-mobbiltà tal-joni tħallew ħafna lura fl-applikazzjonijiet ta 'separazzjoni.
Is-snin 1980: Spettrometru tal-Mobilità tal-Ionji (IMS) intuża bħala ditekter għall-kromatografi. Minħabba l-portabbiltà, ir-robustezza u l-adegwatezza tiegħu għall-iskoperta tal-post, l-Ion Mobility Spectrometer jintuża fl-industrija militari, skoperta ta 'armi kimiċi, u oqsma oħra.
Mis-snin 1990 sal-bidu tas-seklu 21: spettrometrija tal-mobilità tal-joni intuża fil-qasam tas-sejbien ta 'marijuana, drogi u splussivi, speċjalment wara l-inċident "9/11", l-iskoperta tal-isplussivi saret aktar importanti, u d-domanda għall-ispettrometrija tal-mobilità tal-joni żdiedet. Bħalissa, aktar minn 200,000 unità ta 'dan l-istrument tal-ispettrometrija tal-mobilità tal-joni nbiegħu madwar id-dinja għal skoperta rapida fil-qasam.
Ukoll, l-ispettrometrija tal-mobilità tal-jone tista 'tiżdied mal-parti ta' quddiem tal-ispettrometri tal-massa eżistenti biex iżżid dimensjoni ta 'separazzjoni, bħal Synapt MS ta' Waters, FAIMS ta 'Thermo Scientific, u SelexION ta' AB SCIEX, li kollha huma applikazzjonijiet tal-ispettrometrija tal-mobilità tal-joni.
L-istrumenti kollha ta 'hawn fuq tal-ispettrometrija tal-mobbiltà tal-joni, madankollu, għandhom effiċjenzi ta' separazzjoni relattivament baxxi u jaħdmu b'mod simili għall-ispettrometrija tal-mobbiltà tal-joni konvenzjonali.
Il-kunċett ta 'HPIMS High-Performance Ion Mobility Spectrometry Excellims ġie propost biex jitjieb f'termini ta' riżoluzzjoni (kapaċità ta 'separazzjoni), sensittività, metodi ta' trattament minn qabel, firxa lineari, u preċiżjoni. L-istruttura tagħha tista' titqies bħala titjib tad-DTIMS b'riżoluzzjoni ta' madwar 70.
Meta mqabbla mal-ispettroskopija konvenzjonali tal-mobilità tal-joni, l-ispettroskopija tal-mobilità tal-joni ta 'prestazzjoni għolja tjiebet f'termini ta' riżoluzzjoni (kapaċità ta 'separazzjoni), sensittività, metodi ta' trattament minn qabel, firxa lineari u preċiżjoni.
| IMS konvenzjonali | HPIMS | |
|---|---|---|
| Riżoluzzjoni (kapaċità ta' separazzjoni) | 12-40 | 60-90 |
| Sensittività (limitu minimu ta' skoperta) | pg-ng livell | pg-ng livell |
| Metodu ta' teħid ta' kampjuni u jonizzazzjoni | Kampjuni solidi li jużaw riżoluzzjoni termali, sors ta 'jone radjuattiv Ni63 | Kampjuni solidi huma solvuti termalment b'sors ta 'skariku tal-korona; kampjuni likwidi huma elettrosprayed; kampjuni tal-gass jistgħu wkoll jiġu mitmugħa direttament |
| Veloċità tal-analiżi | 5-10 sekondi | 5-10 sekondi |
| Firxa lineari | 1-2 ordnijiet ta 'kobor | 2-4 ordnijiet ta 'kobor |
| Preċiżjoni | 10-15% RSD | 1-5% RSD |
IMS huwa strument analitiku tal-post sempliċi u affidabbli b'teknoloġija ta 'skoperta sensittiva ħafna għal applikazzjonijiet fl-oqsma li ġejjin.
Applikazzjonijiet Militari
L-ispettrometru tal-mobilità tal-joni tal-istrument analitiku modern huwa l-ewwel ħaġa li tiġi f'moħħna għal applikazzjonijiet militari biex jiskopru aġenti tal-gwerra kimika. L-ispettrometru tal-mobilità tal-jone huwa analizzatur tal-kamp sempliċi u affidabbli li jista’ jimmonitorja simultanjament joni pożittivi u negattivi, u b’hekk jippermetti monitoraġġ simultanju ta’ firxa wiesgħa ta’ aġenti kimiċi tal-gwerra bħal aġenti tan-nervituri, aġenti vessikanti, aġenti tad-demm, u aġenti tal-asfissija, li hija l- raġuni għall-iżvilupp mgħaġġel tat-teknoloġija IMS. Minħabba li t-tubu tad-drift jista 'jżomm temperatura kostanti u kundizzjonijiet ta' umdità baxxa, l-ispettrometru tal-mobilità tal-jone huwa adattat ħafna biex jgħammar forzi navali u tal-art għad-difiża kimika, speċjalment għat-temperatura għolja u l-ambjent ta 'umdità għolja li fih jinsabu l-unitajiet tal-vapuri navali.
Dipartiment tas-sigurtà nazzjonali
Peress li l-IMS hija teknoloġija ta 'skoperta sensittiva ħafna fil-livell molekulari, l-istrumenti korrispondenti għandhom limiti ta' sejbien estremament baxxi u jistgħu jiskopru oġġetti ta 'partikuli fi kwantitajiet traċċi biż-żieda ta' sistema ta 'injezzjoni bil-vakwu. L-IMS jista 'jiskopri splussivi f'ittri, pakketti, u pads ta' forom u daqsijiet differenti fi ftit sekondi, u jista 'jintuża wkoll għall-iskoperta ta' ġarr tal-bniedem. Id-dipartimenti tas-sigurtà nazzjonali fil-livelli kollha jistgħu jużaw it-teknoloġija ta 'skoperta sensittiva ħafna ta' IMS biex jiskopru splussivi biex jiżguraw is-sigurtà tal-pajjiż u l-ħajja tan-nies.
Dipartimenti doganali
Id-dipartimenti doganali qed jużaw dejjem aktar strumenti ta’ monitoraġġ tal-IMS biex jimmonitorjaw drogi tal-kuntrabandu bħal dugs u narkotiċi. Grazzi għat-teknoloġija avvanzata ta 'sejbien tal-IMS, il-monitoraġġ ta' merkanzija u pakketti f'gradi importanti bħad-dwana u l-ajruporti tjieb ħafna, u l-implimentazzjoni ta 'attivitajiet kriminali bħall-kuntrabandu u t-traffikar tad-droga ġiet miġġielda bil-qawwa.
Monitoraġġ ambjentali
F'dawn l-aħħar snin, intużaw monitors IMS biex jimmonitorjaw il- ambjent, nirien, kontaminazzjoni tal-ilma, ikel u gassijiet tossiċi f'impjanti kimiċi, eċċ L-IMS jista 'wkoll jiskopri injam, li jista' jkun diffiċli li ssir distinzjoni meta l-imsaġar tal-qoxra jitħalltu flimkien, iżda jistgħu jiġu distinti faċilment bl-użu tal-gassijiet emessi minn imsaġar differenti bl-użu tal-IMS. Id-database integrata tista 'tiġi modifikata mill-monitor tal-aġent kimiku biex tissodisfa l-ħtiġijiet ta' monitoraġġ ambjentali speċjali.
oqsma oħra
Bil-proliferazzjoni tat-terroriżmu internazzjonali, l-aġenti tal-gwerra nukleari, bijoloġiċi u kimiċi joħolqu theddida dejjem tikber għall-paċi dinjija u l-ambjent, kif ukoll għas-sikurezza tal-ħajja tan-nies. Is-sistemi ta’ sejbien biex jidentifikaw dawn il-batterji, viruses u patoġeni perikolużi għandhom ikunu veloċi u preċiżi biex jippermettu lin-nies jirrispondu malajr u jieħdu miżuri xierqa li jsalvaw il-ħajja f’perjodu qasir, u b’hekk jipproteġu l-ħajjiet.
il prinċipju bażiku tal-ispettrometrija tal-mobilità tal-joni hija li meta s-sors tal-jone jikkonverti l-kampjun f'joni, immexxi mill-kamp elettriku, dawn il-joni jidħlu fir-reġjun dgħajjef tad-drift tal-kamp elettriku permezz ta 'bieb tal-joni li jinfetaħ perjodikament. Fil-proċess ta 'ħabta kontinwa mal-molekuli tal-gass tad-drift newtrali kontra l-kurrent, minħabba r-rati ta' migrazzjoni differenti ta 'dawn il-jonji fil-kamp elettriku, joni differenti huma separati u suċċessivament jilħqu d-ditekter (Ion detector) biex jiġu skoperti. Il-mobilità tal-joni tista 'tiġi kkalkulata mill-ħin ta' drift użat mill-joni (il-mobilità hija definita bħala l-veloċità tad-drift tal-joni għal kull unità ta 'qawwa tal-kamp elettriku). Peress li l-mobilità tal-joni ta 'diversi sustanzi tvarja taħt ċerti kundizzjonijiet, il-ħin tad-drift ta' joni differenti permezz tal-kamp elettriku jvarja wkoll. Għalhekk, il-kampjun jista 'jiġi separat u kkaratterizzat ibbażat fuq il-kejl tal-ħin tad-drift, u n-numru ta' joni misjuba mid-ditekter tal-joni jista 'jiġi rreġistrat għal skopijiet kwantitattivi. It-teknika tal-ispettrometrija tal-mobbiltà tal-joni hija kemmxejn simili għat-teknika tal-ispettrometrija tal-massa tal-ħin tat-titjira, madankollu, l-ispettrometrija tal-massa tal-ħin tat-titjira għandha topera taħt vakwu għoli, filwaqt li l-ispettrometrija tal-mobilità tal-joni topera taħt pressjoni atmosferika.
Spettrometrija tal-mobbiltà tal-jone ta' drift-time, DTIMS
Spettrometrija tal-mobbiltà tal-jone tal-aspirazzjoni, AIMS
Spettrometrija tal-mobilità tal-jone tal-mewġ li jivvjaġġa, TWIMS
Spettrometrija tal-mobbiltà tal-jone asimmetrika tal-qasam, FAIMS
Spettrometrija tal-Mobilità tal-Ion maqbuda, TIMS
L-IMS jipproduċi migrazzjoni tal-jone għax meta jkun hemm kamp elettriku DC bejn il-metalli fiż-żewġt itruf tal-iżolatur, il-metalli fuq dawn iż-żewġ naħat isiru żewġ elettrodi, fejn in-naħa li taġixxi bħala l-anodu tijonizza u temigra mill-iżolatur lejn il-metall fuq in-naħa l-oħra (katodu) taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku. Għalhekk, l-iżolatur jinsab fi stat konduttur joniku. Ovvjament, dan se jagħmel il-prestazzjoni tal-insulazzjoni tal-iżolatur titnaqqas jew saħansitra ssir konduttur u tikkawża ħsara ta 'short-circuit.
Dan iseħħ meta jkun hemm potenzjal għal formazzjoni ta 'elettroliti fuq il-wiċċ jew ġewwa l-iżolatur ta' apparat IMS f'ambjent umdu. Dawn jinkludu t-tip ta 'iżolatur innifsu, il-kompożizzjoni, l-addittivi, il-proprjetajiet tal-fibra, il-proprjetajiet tar-reżina, eċċ.
F'termini tal-fatturi tal-kompożizzjoni tas-sottostrat, hemm tliet aspetti.
Waħda hija n-naħa tar-reżina, il-kompożizzjoni tar-reżina, gruppi funzjonali, il-grad ta 'tqaddid, konċentrazzjoni ta' joni (impuritajiet, proprjetajiet ta 'idroliżi, eċċ.), assorbiment ta' umdità.
It-tieni, in-naħa tal-fibra: id-densità tal-fibri tal-ħġieġ, l-assorbiment tal-umdità tal-fibra organika.
It-tielet, il-kondizzjonijiet ta ' l-ipproċessar: il-kondizzjonijiet tat-toqba permezz (bi jew mingħajr residwu tas-soluzzjoni tal-kisi), kondizzjonijiet tal-laminazzjoni (adeżjoni bejn ir-reżina), residwi tal-proċess ta ' l-ipproċessar (residwi ta ' roughening, kisi, eċċ.).
F'termini tal-fatturi kawżattivi fuq il-wiċċ tal-bord taċ-ċirkwit, hemm aktar fatturi. Minbarra l-fattur tas-sottostrat, hemm ukoll elettroliti li jitħallew fit-toqob tal-kisi mill-komponenti u l-komponenti tal-metall installati fuq is-sottostrat li ma jistgħux jinħaslu, istann, kolla, sustanzi suxxettibbli għall-elettroliżi, kontaminazzjoni tal-plażma tat-trab, nida, eċċ.
Minn studju aktar fil-fond, id-disinn taċ-ċirkwit u l-istruttura huwa wkoll marbut mal-okkorrenza ta 'falliment tal-migrazzjoni tal-joni. Minħabba li d-distribuzzjoni tal-kamp elettriku fuq il-bord taċ-ċirkwit u l-polarità tal-elettriku li tinġarr mill-materjali tal-metall suxxettibbli għall-ossidazzjoni huma relatati mad-disinn taċ-ċirkwit u l-istruttura. Fost l-ispazjar tal-linja u l-linja bejn il-kamp elettriku DC u l-okkorrenza ta 'migrazzjoni tal-jone għandha relazzjoni diretta, meta ż-żewġ linji adjaċenti bejn il-kamp elettriku DC jeżistu, inkluża l-eżistenza ta' differenzi potenzjali bejn l-istess fażi kurrenti, f'kundizzjonijiet umdi , huwa faċli ħafna li jseħħ fl-istat anodu tal-jonizzazzjoni tal-metall u l-migrazzjoni lejn il-katodu relattiv. Dan huwa wkoll relatat mal-proprjetajiet fiżiċi tal-materjali tal-metall użati għall-komponenti u l-apparati installati fil-linja. Pereżempju, l-enerġija tal-jonizzazzjoni tal-metall, l-idroliżi tal-joni u l-mobilità tal-joni għandhom influwenza kbira fuq l-okkorrenza tal-migrazzjoni tal-joni.
