В течение многих десятилетий спектрометры массы предлагали относительно быстрый и очень чувствительный способ проанализировать и обнаружить химические соединения. Но их большой размер был помехой, ограничив их потенциал участка.Но после пребывания в течение 12 лет, исследуя проблему, преподаватель химии BYU Дэниел Остин, к которому присоединяется электротехнический преподаватель Аарон Хокинс и другие коллеги, разработал намного меньший спектрометр, у которого все еще есть возможности его более крупных коллег.«Цель состояла в том, чтобы взять то, что иначе будет огромным, настольным инструментом к чему-то, что это достаточно маленькое, чтобы нести с Вами», сказал Остин, результаты команды которого были недавно изданы в Журнале американского Общества Масс-спектрометрии.
Хотя спектрометры меньшего размера были разработаны в прошлом, они обычно были менее чувствительными и более вероятными сломаться. Но маленький спектрометр, способность которого и сила не минимизированы ее размером, Остин сказал, открывает мир возможного применения, включая следующее:Миниатюризированный массовый спектрометр мог обнаружить и найти химическое оружие, минимизировав опасность для солдат в данном регионе.
В сфере национальной безопасности миниатюризированные массовые спектрометры могли помочь обнаружить взрывчатые вещества в аэропортах или в другом месте.Для судебных следователей портативные спектрометры могли помочь с диапазоном локальных потребностей, включая определение, является ли белый порошок запрещенным наркотиком или чем-то мягким.«Поскольку массовые спектрометры типично большие и дорогие и требуют, чтобы технический персонал действовал, не, многие люди могут получить доступ к ним», сказал Юань Тянь, соавтор исследования и недавний доктор философии химии BYU градиент. «Но миниатюризированные массовые спектрометры стремятся преодолевать эти традиционные проблемы, уменьшая их физический размер, вес и стоят».Это, в свою очередь, «обеспечивает более быстрый и более простой путь к составному анализу», добавил поддерживающий соавтор и доктор философии химии градиент Эйлин Ли.
Спектрометры массы ловушки иона, как правило, работают металлическими электродами, создающими электрическое поле. Тому электрическому полю относились к сигналу радиочастоты это, который заманивает ионы в ловушку.
Ученые собирают образцы, ионизируют их, заманивают ионы в ловушку и затем изгоняют и обнаруживают те ионы на основе их масс, который тогда говорит им химический состав образца.Остин и его коллеги используют процесс, названный микролитографией на керамических и стеклянных пластинах, чтобы миниатюризировать ловушки иона. Пространство между пластинами – меньше чем миллиметр и, «где действие происходит», сказал Остин, добавив, что получающееся устройство в сто раз легче и меньшего размера, чем обычная ловушка иона.Этот определенный проект финансировался частично Национальным научным фондом, и связанное исследование было также финансировано НАСА и американским Министерством обороны.
За спектрометром команды теперь следят для коммерческого развития.«Портативная масс-спектрометрия позволит много заявлений, которые Вы просто не можете сделать прямо сейчас», сказал Остин. «Есть большая новая наука, которая может быть сделана с инструментом, который может быть взят где угодно.
Вместо того, чтобы послать образцы в отдаленную лабораторию и ждать результатов, портативный инструмент может дать непосредственные результаты, позволив быстрые решения».