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Il fascino della tecnologia al plasma: come creare ioni utilizzando la scarica elettrica?
Nell'attuale esplorazione scientifica, la tecnologia di ionizzazione sta gradualmente dimostrando il suo valore unico nell'analisi della spettrometria di massa. In particolare, la tecnologia al plasma non solo consente di analizzare rapidamente i campioni, ma consente anche di generare direttamente ioni senza la necessità di pretrattare il campione. Il fascino di questa tecnologia risiede nella sua efficienza e praticità. Esploriamo in profondità i principi operativi e le applicazioni di questa tecnologia.
La base della tecnologia di estrazione
Un importante ramo della ionizzazione ambientale è l'estrazione solido-liquido, in cui uno spray carico viene prima introdotto sulla superficie del campione per formare una pellicola liquida. Ciò fa sì che le molecole sulla superficie del campione entrino nel solvente e, quando le goccioline primarie colpiscono la superficie, vengono prodotte goccioline secondarie. Queste goccioline secondarie sono la fonte di ioni per l'analisi della spettrometria di massa.
"La ionizzazione elettrospray a desorbimento (DESI) è una classica sorgente di ionizzazione ambientale che utilizza una sorgente elettrospray per creare goccioline cariche che interagiscono direttamente con campioni solidi."
Oltre al DESI, esiste la fotoionizzazione a pressione atmosferica con desorbimento (DAPPI), che utilizza una combinazione di vapore di solvente caldo e luce ultravioletta per analizzare direttamente campioni di particelle sulla superficie. Questo processo non solo migliora l'accuratezza dell'analisi, ma amplia anche la gamma di campioni che possono essere analizzati.
Applicazione della tecnologia di base del plasma
Il plasma si basa sul principio della scarica elettrica, che può produrre ioni reattivi nel gas in flusso e ionizzare chimicamente le sostanze volatili nel campione. Alcune tecniche utilizzano l'eccitazione di Leiner o termica in una scarica di elio per consentire la ionizzazione nella fase gassosa; questi ioni possono reagire con l'analita per generare gli ioni necessari per la spettrometria di massa.
"Il processo di protonazione intrinseca da parte di cluster di acqua ambiente in una scarica di elio è un percorso importante per la ionizzazione del plasma."
Questo metodo non è limitato al rilevamento di ioni positivi. Per alcuni campioni, può essere utilizzata anche la modalità a ioni negativi. Ciò è particolarmente efficace quando si rilevano molecole con un'acidità in fase gassosa più elevata, come gli acidi carbossilici.
Vantaggi della ionizzazione assistita da laser
La ionizzazione ambientale assistita da laser comporta innanzitutto il desorbimento o la vaporizzazione di un campione mediante un laser pulsato e poi l'interazione di tale materiale con uno spray o un plasma per creare ioni. Questo approccio aumenta la flessibilità dell'analisi dei campioni e amplia i tipi di composti che possono essere analizzati.
"La ionizzazione elettrospray a desorbimento laser (ELDI) combina i vantaggi dei laser UV e IR per desorbire efficacemente i materiali nella nuvola elettrospray e generare ioni altamente carichi."
Questo metodo è stato abbinato per la prima volta alla spettrometria di massa nell'analisi dei metalli e i suoi campi di applicazione sono stati costantemente ampliati nelle ricerche successive.
Metodi emergenti non laser in due fasi
Nel metodo di ionizzazione in due fasi non laser, la rimozione del materiale e la ionizzazione sono fasi separate. Ad esempio, la ionizzazione elettrospray della sonda (PESI) combinata con un ago solido affilato, che può migliorare la tolleranza all'elevata salinità e ridurre notevolmente il consumo di campione, rappresenta una nuova possibilità.
Ionizzazione in fase gassosa e reazioni chimiche
Gli analiti generati dalla fase gassosa, siano essi respiro, odori o composti organici volatili (COV), possono ora essere rilevati in modo efficace con una sensibilità crescente. Questo processo si realizza solitamente attraverso reazioni chimiche in fase gassosa, utilizzando agenti di carica che entrano in collisione con le molecole dell'analita e ne trasferiscono la carica.
"La ionizzazione a spruzzo secondaria (SESI) utilizza nanoelettrospray a temperature elevatissime per generare piccole goccioline che evaporano rapidamente, rendendola efficace per l'analisi di sostanze volatili."
Questo metodo mostra i suoi vantaggi unici nell'analisi del tracciamento di gas misti e di altre sostanze poco volatili.
Confronto tecnico completo
Con il progresso della tecnologia, la tecnologia di ionizzazione ambientale è stata classificata in varie tecnologie quali "estrazione", "plasma", "doppio passaggio", "laser", "acustica", ecc. Ogni metodo ha le sue caratteristiche. e scenari applicativi.
Oggi, la combinazione di plasma e altre tecnologie di ionizzazione fornisce una soluzione più completa per la ricerca scientifica e le applicazioni industriali. L'uso di queste tecnologie nell'analisi di una varietà di campioni renderà la ricerca futura più accurata ed efficiente. Quando pensiamo alle applicazioni e al potenziale di queste tecnologie, senti anche le infinite possibilità della tecnologia nel cambiare il nostro mondo?
