Ionisation laser à pression atmosphérique – Wikipedia wiki

Ionisation laser de pression atmosphérique est une méthode d’ionisation de pression atmosphérique pour la spectrométrie de masse (MS). La lumière laser dans la gamme UV est utilisée pour ioniser les molécules dans un processus d’ionisation multiphoton sur la résonance (REMPI). Il s’agit d’une méthode d’ionisation sélective et sensible pour les composés aromatiques et polyaromatiques. ^[d’abord] La photosphérique photosphérique est le dernier développement des méthodes d’ionisation atmosphérique. ^[2]

Principe d’ionisation [ modifier ]]

Mécanisme d’ionisation d’apli: une molécule M est amené de l’état fondamental électronique dans un état excité électroniquement UN par l’absorption d’un photon si l’énergie du photon s’adapte à l’énergie d’un état excité. La molécule se détend par la suite ou par l’absorption d’un deuxième photon à des flux de photons suffisamment élevés, le potentiel d’ionisation est atteint: un électron est retiré de la molécule et une cation radicale est formée. Pour une ionisation efficace par l’absorption de deux photons, une densité élevée des états électroniques dans la région intermédiaire est nécessaire.

L’excitation des électrons dans les atomes et les molécules par l’absorption d’un ou plusieurs photons peut être suffisante pour la séparation spatiale de l’électron et de l’atome ou de la molécule. Dans la phase gazeuse, ce processus est appelé photoionisation. L’énergie combinée des photons absorbés dans ce processus doit être supérieure au potentiel d’ionisation de l’atome ou de la molécule.

Dans le cas le plus simple, un seul photon a une énergie suffisante pour surmonter le potentiel d’ionisation. Ce processus est donc appelé ionisation par photon unique, c’est le principe de base de la photosphère de la photoshionisation de la pression atmosphérique (APPI).
Pour des densités de puissance suffisamment élevées de la lumière incidente, des processus d’absorption non linéaires comme l’absorption d’au moins deux photons dans une séquence rapide via des états virtuels ou réels peuvent se produire. Si l’énergie combinée des photons absorbés est plus élevée que le potentiel d’ionisation, ce processus d’absorption multiphoton peut également conduire à l’ionisation de l’atome ou de la molécule. Ce processus est appelé ionisation multi-photon (MPI).

Les sources de lumière laser utilisée dans l’apli ont des densités de puissance qui permettent une ionisation multiphotons via des états électroniques stables de la molécule ou de l’atome.
La densité de puissance requise doit être suffisamment élevée, de sorte qu’au cours de la première état électronique atteint, qui se trouve dans la plage de quelques nanosecondes, un deuxième photon peut être absorbé avec une probabilité raisonnable.
Ensuite, un cation radical est formé:

${displayStyle {mathsf {m -> [{hnu (5 {ce {ev}})] m ^ {ast} -> [{hnu (5 {ce {vi}})] m ^ c ^ {+.}} + e ^ {-}}}}} -.$

λ = 248 nm ) et la fréquence quadruplée au laser ND: YAG ( λ = 266 nm ). ^{[ citation requise ]]}

Caractéristiques [ modifier ]]

Apli a des caractéristiques spéciales en raison de l’ionisation avec la lumière UV-laser: ^{[ citation requise ]]}

Couplage aux sources d’ions de pression atmosphérique [ modifier ]]

L’apli peut être couplé à une source d’ions de pression atmosphérique existante (AP) avec apli. En principe, seul la lumière laser ionisante doit être couplée dans la source d’ions existante via des fenêtres transparentes UV.

Accouplements avec des méthodes de séparation comme la chromatographie fluide supercritique (SFC) ^[3] et puce-électrospray (Chip-esi) ^[4] ont également été démontrés avec apli.

Sélectivité [ modifier ]]

L’apli est une méthode d’ionisation sélective, car l’ionisation REMPI 1 + 1 nécessite un état intermédiaire électronique existant adéquat et les deux transitions électroniques doivent être mécaniquement autorisées. L’accordabilité UV et les états d’énergie discrets de l’analyte permettent une amélioration d’ionisation avec un signal de fond réduit. ^[5]

En particulier, les composés aromatiques polynucléaires répondent aux exigences spectroscopiques pour 1 + 1 REMPI, donc l’apli est une méthode d’ionisation idéale pour la détection d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).

La sélectivité est également un inconvénient, si l’ionisation directe d’une molécule d’analyte n’est pas possible avec apli. Dans ce cas, la molécule d’analyte pourrait être chimiquement couplée à une molécule d’étiquette sensible à l’apli. Si une telle réaction de dérivatisation est disponible, la sélectivité de l’apli peut être élargie à d’autres classes de molécules.

Haute sensibilité [ modifier ]]

Les coupes transversales d’absorption d’azote, d’oxygène et de certains solvants LC courants aux énergies d’ionisation de l’APPI (10 eV) et d’apli (5 eV). La lumière utilisée par l’APPI est fortement absorbée par les substances dans la source d’ions (oxygène et vapeur de solvant)

Par rapport à l’ionisation par photon unique (APPI) avec la lumière ultraviolette sous vide (λ = 128 nm), l’apli est beaucoup plus sensible, en particulier dans les applications avec chromatographie liquide (LC-MS) ^[6] .La sélectivité de l’apli est un facteur contribuant à la sélectivité, mais dans des conditions LC, l’APPI souffre d’un autre effet: la lumière VUV utilisée par l’APPI ne pénètre pas profondément dans la géométrie de la source d’ions, car les solvants utilisés par LC, qui sont présents Comme vapeur dans la source d’ions, absorbe fortement la lumière VUV. Pour la lumière UV de l’apli, les solvants LC sont pratiquement transparents, APLI permet donc à la génération d’ions dans tout le volume de la source d’ions.

Indépendance de la formation d’ions à partir des champs électriques [ modifier ]]

Contrairement à d’autres méthodes d’ionisation telles que l’ionisation par électrospray (ESI) et l’ionisation chimique de la pression atmosphérique (APCI), l’apli permet la génération d’ions indépendants des champs électriques, car la zone de formation d’ions n’est régie que par la lumière laser.
Cela permet certaines méthodes spéciales, comme la mesure du signal d’ion résolu spatial (distribution de l’acceptation d’ions – DIA) avec l’apli par exemple, qui est appliqué dans le développement de nouvelles sources d’ions. ^[7]

Littérature [ modifier ]]

• Stefan Droste; Marc Schellenträger; Marc Constapel; Siegmar Gäb; Matthias Lorenz; Klaus J Brockmann; Thorsten Benter; Dieter Lubda; Oliver J Schmitz (2005). “Une colonne monolithique à base de silice dans le HPLC capillaire et le CEC couplées à l’ESI – MS ou à l’électrospray – atmosphérique à pression laser-ms”. Électrophorèse . 26 (21): 4098–4103. est ce que je: 10.1002 / elps.200500326 . PMID 16252331 .
• R. Schiewek; M. Schellenträger; R. Mönnikes; M. Lorenz; R. Giese; K. J. Brockmann; S. Gäb; E. Benter; O. J. Schmitz (2007). “Détermination ultrasensible des composés aromatiques polycycliques avec ionisation laser-pression atmosphérique comme interface pour GC / MS”. Chimie analytique . 79 (11): 4135–4140. est ce que je: 10.1021 / ac0700631 . PMID 17472342 .

Les références [ modifier ]]

1. ^ M. Constapel; M. Schellenträger; O. J Schmitz; S. Gäb; K. J Brockmann; R. Giese; Th Benter (2005). “Ionisation laser à pression atmosphérique: une nouvelle méthode d’ionisation pour la chromatographie liquide / spectrométrie de masse”. Communications rapides dans la spectrométrie de masse . 19 (3): 326–336. est ce que je: 10.1002 / rcm.1789 . PMID 15645511 .
2. ^ Raffaelli, Andrea; Saba, Alessandro (2003-09-01). “Spectrométrie de masse de photoonisation de la photoonisation de la pression atmosphérique”. Revues de spectrométrie de masse . 22 (5): 318–331. est ce que je: 101002 / MAS.10060 . ISSN 1098-2787 . PMID 12949917 .
3. ^ D. Klink; O. Schmitz (2016). “SFC-APLI- (TOF) MS: Hypothèse de la chromatographie du fluide supercritique à la spectrométrie de masse de la pression du laser à pression atmosphérique”. Chimie analytique . 88 (1): 1058–1064. est ce que je: 10.1021 / acs.analchem.5b04402 . PMID 26633261 .
4. ^ P. Schmitt-Kopplin; M. Englmann; R. Rosello-Mora; R. Schiewek; K.J. Brockmann; T. Benter; O. Schmitz (2008). “Combinant Chip-esi avec apli (Cesili) comme source multimode pour l’analyse de mélanges complexes avec spectrométrie de masse à ultra-résolution”. Chimie analytique et bioanalytique . 391 (8): 2803–2809. est ce que je: 10.1007 / S00216-008-2211-9 . HDL: 10261/100000 . PMID 18566804 .
5. ^ BOS, Suzanne J.; Leeuwen, Suze M. Van; Karst, Uwe (2005-09-02). “Des principes fondamentaux aux applications: développements récents dans la spectrométrie de masse de photosphérique de la photoonisation de la pression atmosphérique”. Chimie analytique et bioanalytique . 384 (1): 85. doi: 10.1007 / s00216-005-0046-1 . ISSN 1618-2642 .
6. ^ Thiäner, Jan B.; Achten, Christine (2017-03-01). “Chromatographie liquide-atmosphérique Pression laser ionisation – spectrométrie de masse (LC-APLI-MS) Analyse d’hydrocarbures aromatiques polycycliques avec 6 à 8 anneaux dans l’environnement”. Chimie analytique et bioanalytique . 409 (7): 1737–1747. est ce que je: 10.1007 / S00216-016-0121-9 . ISSN 1618-2642 . PMID 28005157 .
7. ^ Matthias Lorenz; Ralf Schiewek; Klaus J. Brockmann; Oliver J. Schmitz; Siegmar Gäb; Thorsten Benter (2008). “La distribution de l’acceptation des ions dans les sources d’ions de pression atmosphérique: mesures d’apli résolues spatialement” . Journal de l’American Society for Mass Spectrométrie . 19 (3): 400–410. est ce que je: 10.1016 / j.jasms.2007.11.021 . PMID 18187335 .