Language
Country/Area
No result found
سحر تكنولوجيا البلازما: كيفية إنشاء الأيونات باستخدام التفريغ الكهربائي؟
في الاستكشاف العلمي اليوم، تظهر تقنية التأين تدريجياً قيمتها الفريدة في تحليل مطياف الكتلة. وعلى وجه الخصوص، لا تستطيع تقنية البلازما تحليل العينات بسرعة فحسب، بل يمكنها أيضًا توليد الأيونات بشكل مباشر دون الحاجة إلى معالجة مسبقة للعينة. تكمن جاذبية هذه التقنية في كفاءتها وراحتها. دعونا نستكشف بعمق مبادئ تشغيل هذه التقنية وتطبيقاتها.
أساس تكنولوجيا الاستخراج
يعد استخلاص المواد الصلبة والسائلة فرعًا مهمًا من التأين المحيط، حيث يتم إدخال رذاذ مشحون أولاً إلى سطح العينة لتشكيل فيلم سائل. يؤدي هذا إلى دخول الجزيئات الموجودة على سطح العينة إلى المذيب، وعندما تصطدم القطرات الأولية بالسطح، يتم إنتاج قطرات ثانوية. هذه القطرات الثانوية هي مصدر الأيونات لتحليل مطياف الكتلة.
"تعتبر عملية التأين بالرش الكهربائي عن طريق الامتزاز (DESI) مصدر تأين محيطي كلاسيكي يستخدم مصدر رش كهربائي لإنشاء قطرات مشحونة تتفاعل مباشرة مع العينات الصلبة."
بالإضافة إلى DESI، هناك تقنية التأين الضوئي بالضغط الجوي الامتصاصي (DAPPI)، والتي تستخدم مزيجًا من بخار المذيب الساخن والضوء فوق البنفسجي لتحليل عينات الجسيمات الموجودة على السطح بشكل مباشر. لا تعمل هذه العملية على تحسين دقة التحليل فحسب، بل تعمل أيضًا على توسيع نطاق العينات التي يمكن تحليلها.
تطبيق تكنولوجيا البلازما الأساسية
يعتمد البلازما على مبدأ التفريغ الكهربائي، الذي يمكنه إنتاج أيونات تفاعلية في الغاز المتدفق وتأين المواد المتطايرة كيميائيًا في العينة. تستخدم بعض التقنيات إثارة لينر أو الإثارة الحرارية في تفريغ الهيليوم للسماح بالتأين في الطور الغازي، ويمكن لهذه الأيونات أن تتفاعل مع المحلل لتوليد الأيونات المطلوبة لقياس الطيف الكتلي.
"إن عملية البروتونات الجوهرية بواسطة مجموعات المياه المحيطة في تفريغ الهيليوم تشكل مسارًا مهمًا لتأين البلازما."
لا تقتصر هذه الطريقة على اكتشاف الأيونات الموجبة. فبالنسبة لبعض العينات، يمكن أيضًا استخدام وضع الأيونات السالبة. وهذا فعال بشكل خاص عند اكتشاف الجزيئات ذات الحموضة الأعلى في الطور الغازي، مثل الأحماض الكربوكسيلية.
مزايا التأين بمساعدة الليزر
تتضمن عملية التأين المحيط بمساعدة الليزر أولاً إزالة الامتصاص أو تبخير العينة باستخدام ليزر نبضي ثم تفاعل هذه المادة مع رذاذ أو بلازما لإنشاء أيونات. ويعمل هذا النهج على زيادة مرونة تحليل العينات وتوسيع أنواع المركبات التي يمكن تحليلها.تجمع تقنية التأين بالرش الكهربائي عن طريق الامتصاص بالليزر (ELDI) بين مزايا أشعة الليزر فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء لامتصاص المواد بشكل فعال في سحابة الرش الكهربائي لتوليد أيونات مشحونة للغاية.
تم دمج هذه الطريقة مع مطيافية الكتلة لأول مرة في تحليل المعادن، وتم توسيع مجالات تطبيقها بشكل مستمر في الأبحاث اللاحقة.
طرق ناشئة من خطوتين غير ليزرية
في طريقة التأين المكونة من خطوتين بدون استخدام الليزر، فإن إزالة المواد والتأين عبارة عن خطوتين منفصلتين. على سبيل المثال، يمثل التأين بالرش الكهربائي للمسبار (PESI) مع إبرة صلبة حادة، والذي يمكن أن يحسن تحمل الملح العالي ويقلل بشكل كبير من استهلاك العينة، إمكانية جديدة.
تأين الطور الغازي والتفاعلات الكيميائية
يمكن الآن الكشف عن المحللات الناتجة عن الطور الغازي، سواء كانت نفسًا أو روائح أو مركبات عضوية متطايرة (VOCs)، بشكل فعال مع زيادة الحساسية. يتم تحقيق هذه العملية عادة من خلال التفاعلات الكيميائية في الطور الغازي، باستخدام عوامل الشحن للتصادم مع جزيئات المحلل لنقل شحنتها.
تستخدم تقنية التأين بالرش الثانوي (SESI) رذاذًا كهربائيًا نانويًا يعمل في درجات حرارة عالية للغاية لتوليد قطرات صغيرة تتبخر بسرعة، مما يجعلها فعالة في تحليل المواد المتطايرة.
تظهر هذه الطريقة مزاياها الفريدة في تحليل وتتبع الغازات المختلطة وغيرها من المواد منخفضة التطاير.
مقارنة تقنية شاملة
مع تقدم التكنولوجيا، تم تصنيف تقنية التأين البيئي إلى تقنيات مختلفة مثل "الاستخراج"، "البلازما"، "الخطوة المزدوجة"، "الليزر"، "الصوتية"، وما إلى ذلك. كل طريقة لها خصائصها الخاصة. وسيناريوهات التطبيق.
اليوم، يوفر الجمع بين البلازما وتقنيات التأين الأخرى حلاً أكثر شمولاً للبحث العلمي والتطبيقات الصناعية. إن استخدام هذه التقنيات في تحليل مجموعة متنوعة من العينات من شأنه أن يجعل الأبحاث المستقبلية أكثر دقة وكفاءة. عندما نفكر في تطبيقات وإمكانيات هذه التقنيات، هل تشعر أيضًا بالإمكانيات اللانهائية للتكنولوجيا في تغيير عالمنا؟
