Ионизация молекул излучением лазерной плазмы в масс-спектрометрии летучих органических соединений

Диссертация посвящена особенностям процессов протекающих при ионизации молекул излучением лазерной плазмы в масс-спектрометрии летучих органических соединений. Важность этого направления определяется перспективными приложениями в биологии, медицине, экологии. Целью диссертационной работы являлась разработка метода лазерной масс-спектрометрии, основанного на использовании импульсного ультрафиолетового излучения лазерной плазмы, для анализа летучих органических соединений биологических образцов. Основными результатами диссертации можно считать следующие: Разработан метод лазерного масс-спектрометрического анализа летучих органических соединений, выделяемых жидкими биологическими образцами, обеспечивающий получение результатов без пробоподготовки. Создан ионный источник для анализа ЛОС. Проведен выбор параметров излучения Nd:YAG лазера для создания лазерной плазмы, обеспечивающей эффективную ионизацию ЛОС. Показано, что для разработанного источника ионов достаточна энергия в импульсе Nd:YAG лазера (λ=1.06 мкм) 250 мкДж при плотности энергии в пятне 35 Дж/см2. Определена длительность и спектральный диапазон импульса УФ излучения генерируемой лазерной плазмы. Показано, что основными каналами образования положительных ионов органических соединений под действием излучения лазерной плазмы при атмосферном давлении являются: фотоионизация, реакция передачи протона, реакция электрофильного присоединения, реакция окисления с последующей ионизацией. Показано, что эффективность образования положительных ионов ЛОС от 2 до 100 раз выше в аргоне по сравнению с азотом и воздухом. Более эффективная ионизация в аргоне обусловлена отсутствием поглощения импульсного УФ излучения с энергией кванта, превышающей потенциал ионизации молекулы Н2О. Определены основные характеристики метода: чувствительность до 4,6×104 отсчетов/ppbv и предел обнаружения от 200 ppt. Сравнение с известными методами ионизации (SIFT и PTR) показывает, что метод APLPI по чувствительности превышает указанные методы. Определена вероятность образования ионов, находящаяся в диапазоне от 7,2×10-6 до 1,5×10-5 для ряда аналитов. Получены масс-спектры ЛОС образцов биологических жидкостей животных и человека при комнатной температуре образца в аргоне при атмосферном давлении. На примере анализа образцов мочи показано, что масс-спектры ЛОС содержат информацию о патологических изменениях в организме