वास्तविक समय में प्रत्यक्ष विश्लेषण

मास स्पेक्ट्रोमेट्री में, वास्तविक समय में प्रत्यक्ष विश्लेषण (डीएआरटी) एक आयन स्रोत है जो इलेक्ट्रॉनिक रूप से या वाइब्रॉनिक रूप से उत्तेजित अवस्था का उत्पादन करता है। हीलियम, आर्गन, या नाइट्रोजन जैसी गैसों से उत्साहित-राज्य प्रजातियां जो वायुमंडलीय अणुओं या डोपेंट अणुओं को आयनित करती हैं। वायुमंडलीय या डोपेंट अणुओं से उत्पन्न आयन विश्लेषण आयनों का उत्पादन करने के लिए नमूना अणुओं के साथ आयन-अणु प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं। कम आयनीकरण ऊर्जा वाले विश्लेषणों को सीधे आयनित किया जा सकता है। बाहर निकलने वाले इलेक्ट्रोड पर लागू क्षमता के आधार पर DART आयनीकरण प्रक्रिया सकारात्मक या नकारात्मक आयन उत्पन्न कर सकती है।

यह आयनीकरण बैंक नोट, टैबलेट, शारीरिक तरल पदार्थ (रक्त, लार और मूत्र), पॉलिमर, कांच, पौधों की पत्तियों, फलों और सब्जियों, कपड़ों और जीवित जीवों जैसी सतहों से सीधे उजाड़ने वाली प्रजातियों के लिए हो सकता है। DART का उपयोग वायुमंडलीय दबाव और खुले प्रयोगशाला वातावरण में विभिन्न प्रकार के नमूनों के तेजी से विश्लेषण के लिए किया जाता है। इसे एक विशिष्ट नमूना तैयार करने की आवश्यकता नहीं है, इसलिए इसका उपयोग उनके मूल राज्य में ठोस, तरल और गैसीय नमूनों के विश्लेषण के लिए किया जा सकता है।

DART की सहायता से, उच्च-रिज़ॉल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमीटर के साथ सटीक द्रव्यमान माप तेजी से किया जा सकता है। DART मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों, फोरेंसिक अध्ययन, गुणवत्ता नियंत्रण और पर्यावरण अध्ययन में किया गया है।

इतिहास
हैंडहेल्ड रासायनिक हथियार डिटेक्टरों में रेडियोधर्मी स्रोतों को बदलने के लिए वायुमंडलीय दबाव आयन स्रोत के विकास के बारे में लारमी और कोडी के बीच बातचीत के परिणामस्वरूप DART हुआ। DART को 2002 के अंत से 2003 के प्रारंभ में कोडी और लारमी द्वारा एक नए वायुमंडलीय दबाव आयनीकरण प्रक्रिया के रूप में विकसित किया गया था, और एक अमेरिकी पेटेंट आवेदन अप्रैल 2003 में दायर किया गया था। हालांकि DART का विकास वास्तव में desorption इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण (DESI) से पहले हुआ आयन स्रोत, प्रारंभिक DART प्रकाशन DESI प्रकाशन के कुछ समय बाद तक प्रकट नहीं हुआ था, और जनवरी 2005 ASMS Sanibel सम्मेलन में R. G. Cooks और R. B. Cody द्वारा दोनों आयन स्रोतों को बैक-टू-बैक प्रस्तुतियों में सार्वजनिक रूप से पेश किया गया था। DESI और DART को परिवेश आयनीकरण के क्षेत्र में अग्रणी तकनीक माना जाता है, चूंकि वे खुले प्रयोगशाला वातावरण में काम करते हैं और उन्हें नमूना पूर्व उपचार की आवश्यकता नहीं होती है। डीईएसआई द्वारा उपयोग किए जाने वाले तरल स्प्रे के विपरीत, डार्ट आयन स्रोत से आयनकारी गैस में उत्तेजित राज्य प्रजातियों वाली एक सूखी धारा होती है।

मेटास्टेबल प्रजातियों का निर्माण
जैसे ही गैस (एम) आयन स्रोत में प्रवेश करती है, चमक निर्वहन उत्पन्न करने के लिए +1 से +5 केवी की सीमा में एक विद्युत क्षमता लागू होती है। चमक निर्वहन प्लाज्मा (भौतिकी) में इलेक्ट्रॉनों, आयनों और उत्तेजक सहित अल्पकालिक ऊर्जावान प्रजातियां शामिल हैं। आयन/इलेक्ट्रॉन पुनर्संयोजन से प्लाज्मा आफ्टरग्लो क्षेत्र में लंबे समय तक रहने वाले उत्तेजित-राज्य तटस्थ परमाणुओं या अणुओं ( metastability प्रजाति, एम *) का निर्माण होता है। डार्ट गैस को कमरे के तापमान (आरटी) से 550 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जा सकता है ताकि विश्लेषण करने वाले अणुओं के विशोषण को सुगम बनाया जा सके। ताप वैकल्पिक है लेकिन सतह या रासायनिक विश्लेषण के आधार पर आवश्यक हो सकता है। गैसीय मेटास्टेबल प्रजातियों की गर्म धारा एक झरझरा निकास इलेक्ट्रोड से होकर गुजरती है जो 0 से 530V की सीमा में सकारात्मक या नकारात्मक क्षमता के लिए पक्षपाती है। जब एक सकारात्मक क्षमता के लिए पक्षपाती होता है, तो आयन / इलेक्ट्रॉन पुनर्संयोजन और आयन हानि को रोकने के लिए निकास इलेक्ट्रोड गैस धारा से पेनिंग आयनीकरण द्वारा गठित इलेक्ट्रॉनों और नकारात्मक आयनों को हटाने के लिए कार्य करता है। यदि निकास इलेक्ट्रोड एक नकारात्मक क्षमता के लिए पक्षपाती है, तो सतह पेनिंग आयनीकरण द्वारा इलेक्ट्रोड सामग्री से सीधे इलेक्ट्रॉनों को उत्पन्न किया जा सकता है। आयन स्रोत के टर्मिनल सिरे पर एक इंसुलेटर (बिजली) कैप ऑपरेटर को नुकसान से बचाता है।



DART का उपयोग ठोस, तरल या गैसीय नमूनों के विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। तरल पदार्थ का आमतौर पर एक वस्तु (जैसे कांच की छड़) को तरल नमूने में डुबाकर और फिर इसे DART आयन स्रोत के सामने पेश करके विश्लेषण किया जाता है। वाष्प को सीधे DART गैस स्ट्रीम में पेश किया जाता है।

धनात्मक आयन निर्माण
एक बार जब मेटास्टेबल वाहक गैस परमाणु (M*) स्रोत से मुक्त हो जाते हैं, तो वे नाइट्रोजन, वायुमंडलीय जल और अन्य गैसीय प्रजातियों के पेनिंग आयनीकरण की शुरुआत करते हैं। हालांकि कुछ यौगिकों को पेनिंग आयनीकरण द्वारा सीधे आयनित किया जा सकता है, DART के लिए सबसे आम सकारात्मक-आयन गठन तंत्र में वायुमंडलीय पानी का आयनीकरण शामिल है।



हालांकि सटीक आयन निर्माण तंत्र स्पष्ट नहीं है, पानी को सीधे पेनिंग आयनीकरण द्वारा आयनित किया जा सकता है। एक अन्य प्रस्ताव यह है कि पानी को उसी तंत्र द्वारा आयनित किया जाता है जिसे वायुमंडलीय-दबाव रासायनिक आयनीकरण के लिए प्रस्तावित किया गया है।



आयनीकृत पानी आगे आयन-अणु प्रतिक्रियाओं से प्रोटोनेटेड जल ​​समूहों का निर्माण कर सकता है.

प्रोटोनेटेड जल ​​समूहों की धारा द्वितीयक आयनकारी प्रजातियों के रूप में कार्य करती है और वायुमंडलीय दबाव पर रासायनिक आयनीकरण तंत्र द्वारा विश्लेषण आयन उत्पन्न करता है। यहां प्रोटोनेशन, अवक्षेपण, डायरेक्ट चार्ज ट्रांसफर और एडिक्शन आयन फॉर्मेशन हो सकता है।
 * मेटास्टेबल आर्गन परमाणुओं में पानी को आयनित करने के लिए पर्याप्त आंतरिक ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए आर्गन गैस के साथ DART आयनीकरण के लिए डोपेंट के उपयोग की आवश्यकता होती है।
 * मेटास्टेबल आर्गन परमाणुओं में पानी को आयनित करने के लिए पर्याप्त आंतरिक ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए आर्गन गैस के साथ DART आयनीकरण के लिए डोपेंट के उपयोग की आवश्यकता होती है।
 * मेटास्टेबल आर्गन परमाणुओं में पानी को आयनित करने के लिए पर्याप्त आंतरिक ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए आर्गन गैस के साथ DART आयनीकरण के लिए डोपेंट के उपयोग की आवश्यकता होती है।
 * मेटास्टेबल आर्गन परमाणुओं में पानी को आयनित करने के लिए पर्याप्त आंतरिक ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए आर्गन गैस के साथ DART आयनीकरण के लिए डोपेंट के उपयोग की आवश्यकता होती है।
 * मेटास्टेबल आर्गन परमाणुओं में पानी को आयनित करने के लिए पर्याप्त आंतरिक ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए आर्गन गैस के साथ DART आयनीकरण के लिए डोपेंट के उपयोग की आवश्यकता होती है।
 * मेटास्टेबल आर्गन परमाणुओं में पानी को आयनित करने के लिए पर्याप्त आंतरिक ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए आर्गन गैस के साथ DART आयनीकरण के लिए डोपेंट के उपयोग की आवश्यकता होती है।
 * मेटास्टेबल आर्गन परमाणुओं में पानी को आयनित करने के लिए पर्याप्त आंतरिक ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए आर्गन गैस के साथ DART आयनीकरण के लिए डोपेंट के उपयोग की आवश्यकता होती है।

नकारात्मक आयन निर्माण
नकारात्मक-आयन मोड में, निकास ग्रिड इलेक्ट्रोड की क्षमता को नकारात्मक क्षमता पर सेट किया जा सकता है। पेनिंग इलेक्ट्रॉन O उत्पन्न करने के लिए वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ इलेक्ट्रॉन कैप्चर से गुजरते हैं2-. ओ2 − रेडिकल आयन उत्पन्न करेगा। विश्लेषण के आधार पर कई प्रतिक्रियाएं संभव हैं।



DART गैसों की नकारात्मक आयन संवेदनशीलता पेनिंग आयनीकरण द्वारा इलेक्ट्रॉनों को बनाने में दक्षता के साथ भिन्न होती है, जिसका अर्थ है कि मेटास्टेबल प्रजातियों की आंतरिक ऊर्जा के साथ नकारात्मक आयन संवेदनशीलता बढ़ जाती है, उदाहरण के लिए नाइट्रोजन ᐸneonᐸhelium।

विश्लेषक इंटरफ़ेस का स्रोत
पेनिंग और रासायनिक आयनीकरण के दौरान परिवेशी दबाव दबाव में विश्लेषण आयन बनते हैं। मास स्पेक्ट्रोमेट्री विश्लेषण, तथापि, उच्च निर्वात स्थिति में होता है। इसलिए, द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर में प्रवेश करने वाले आयन, पहले एक स्रोत-से-विश्लेषक इंटरफ़ेस ( खालीपन इंटरफ़ेस) के माध्यम से जाते हैं, जिसे वायुमंडलीय दबाव क्षेत्र को मास स्पेक्ट्रोमीटर वैक्यूम को पाटने के लिए डिज़ाइन किया गया था। यह स्पेक्ट्रोमीटर संदूषण को भी कम करता है।

DART के लिए उपयोग किए जाने वाले मूल JEOL वायुमंडलीय दबाव इंटरफ़ेस में, आयनों को (बाहरी) और (आंतरिक) के माध्यम से आयन गाइड के लिए निर्देशित किया जाता है, उनके बीच थोड़ा संभावित अंतर लागू करके स्किमर छिद्र होते हैं: छिद्र में: 20 V और छिद्र में: 5 V तटस्थ संदूषण को फंसाने और उच्च-वैक्यूम क्षेत्र की रक्षा करने के लिए दो छिद्रों का संरेखण कंपित है। आवेशित प्रजातियाँ (आयन) एक मध्यवर्ती बेलनाकार इलेक्ट्रोड (रिंग लेंस) के माध्यम से दूसरे छिद्र की ओर निर्देशित होती हैं, लेकिन तटस्थ अणु एक सीधे रास्ते में यात्रा करते हैं और इस प्रकार आयन गाइड में प्रवेश करने से अवरुद्ध हो जाते हैं। तटस्थ संदूषण को पंप द्वारा हटा दिया जाता है।

डार्ट स्रोत सतह desorption मोड या ट्रांसमिशन मोड में संचालित किया जा सकता है। सामान्य सतह desorption मोड में, नमूना एक तरह से तैनात किया जाता है, जो प्रतिक्रियाशील डार्ट अभिकर्मक आयन धारा को सतह पर प्रवाहित करने में सक्षम बनाता है, जबकि desorbed विश्लेषण आयनों के इंटरफ़ेस में प्रवाह की अनुमति देता है। इसलिए, इस मोड के लिए आवश्यक है कि गैस धारा नमूना सतह को पकड़ ले और द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर नमूनाकरण छिद्र में गैस प्रवाह को अवरुद्ध न करे। इसके विपरीत, ट्रांसमिशन मोड DART (tm-DART) कस्टम-निर्मित नमूना धारक का उपयोग करता है और एक निश्चित ज्यामिति पर नमूना प्रस्तुत करता है।

जुदाई तकनीक के साथ युग्मन
DART को कई जुदाई तकनीकों के साथ जोड़ा जा सकता है। पतली परत क्रोमैटोग्राफी  (TLC) प्लेटों को सीधे DART गैस स्ट्रीम में रखकर उनका विश्लेषण किया गया है।  गैस वर्णलेखन  को गर्म इंटरफ़ेस के माध्यम से सीधे DART गैस स्ट्रीम में गैस क्रोमैटोग्राफी कॉलम जोड़कर किया गया है। एक उच्च दबाव तरल क्रोमैटोग्राफ (एचपीएलसी) से एल्युएट को डार्ट स्रोत के प्रतिक्रिया क्षेत्र में भी पेश किया जा सकता है और विश्लेषण किया जा सकता है। DART को केशिका वैद्युतकणसंचलन (CE) के साथ जोड़ा जा सकता है और CE के eluate को DART आयन स्रोत के माध्यम से मास स्पेक्ट्रोमीटर के लिए निर्देशित किया जाता है।

मास स्पेक्ट्रा
सकारात्मक आयन मोड में, DART मुख्य रूप से प्रोटोनेटेड अणु [M+H] पैदा करता है+ और ऋणात्मक-आयन मोड में अवक्षेपित अणु [M-H] -. DART के नकारात्मक और सकारात्मक दोनों प्रकार अपेक्षाकृत सरल द्रव्यमान स्पेक्ट्रा प्रदान करते हैं। विश्लेषण के प्रकार के आधार पर, अन्य प्रजातियों का गठन किया जा सकता है, जैसे कि कई आवेशित जोड़। DART को सॉफ्ट आयनीकरण तकनीक के रूप में वर्गीकृत किया गया है। कुछ अणुओं के लिए विखंडन शायद ही कभी देखा जा सकता है। पारंपरिक तरीकों की तुलना में DART का उपयोग नमूना राशि को कम करता है, नमूना तैयार करना, निष्कर्षण चरणों को समाप्त करता है, पहचान और विश्लेषण समय की सीमा कम करता है। साथ ही यह एक व्यापक श्रेणी की संवेदनशीलता, मल्टी-ड्रग एनालिटिक्स का एक साथ निर्धारण और सूत्रीकरण निर्धारण के लिए पर्याप्त द्रव्यमान सटीकता प्रदान करता है।

DART आयन स्रोत एक प्रकार का गैस-चरण आयनीकरण है, और इसमें विश्लेषण आयनों के ऊष्मीय रूप से असिस्टेड डिसोर्शन का समर्थन करने के लिए विश्लेषण की कुछ प्रकार की अस्थिरता की आवश्यकता होती है। यह अणुओं के आकार की सीमा को सीमित करता है जिसका DART द्वारा विश्लेषण किया जा सकता है अर्थात m/z 50 से 1200। DART-MS अर्ध-मात्रात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण करने में सक्षम है। सतह से नमूना रिलीज में तेजी लाने के लिए, DART गैस धारा को आमतौर पर 100-500 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म किया जाता है और इस ऑपरेशन को तापमान-निर्भर विश्लेषण के लिए नियोजित किया जा सकता है।

अनुप्रयोग
सुगंध उद्योग, दवा उद्योग, खाद्य पदार्थ और मसाले, फोरेंसिक विज्ञान और स्वास्थ्य, सामग्री विश्लेषण आदि सहित कई क्षेत्रों में डार्ट लागू किया जा रहा है।

फोरेंसिक विज्ञान में, DART का उपयोग विस्फोटक, रासायनिक युद्ध एजेंट, ड्रग्स, स्याही और यौन हमले के साक्ष्य के विश्लेषण के लिए किया जाता है। क्लिनिकल और फार्मास्युटिकल क्षेत्र में, DART का उपयोग शरीर के द्रव विश्लेषण जैसे रक्त, प्लाज्मा, मूत्र आदि के लिए किया जाता है और पारंपरिक दवाओं का अध्ययन करता है। साथ ही डार्ट गोली के रूप में दवा में संघटन का पता लगा सकता है क्योंकि इसके लिए कुचलने या निकालने जैसे नमूना तैयार करने की कोई आवश्यकता नहीं है। खाद्य उद्योग में, DART भोजन की गुणवत्ता और प्रामाणिकता के मूल्यांकन का आश्वासन देता है। यह पेय पदार्थों में माइकोटॉक्सिन के विश्लेषण में भी प्रयोग किया जाता है, कैफीन का अर्ध-मात्रात्मक विश्लेषण, वनस्पति तेलों के ताप त्वरित अपघटन की निगरानी और कई अन्य खाद्य सुरक्षा विश्लेषण। निर्माण उद्योग में, कपड़े और बालों और वस्त्रों में रंजक जैसी सतहों पर सुगंध के जमाव और रिलीज को निर्धारित करने के लिए, DART का अक्सर उपयोग किया जाता है। DART का उपयोग पर्यावरण विश्लेषण में किया जाता है। उदाहरण के लिए, पानी में कार्बनिक यूवी फिल्टर, मिट्टी में प्रदूषकों, पेट्रोलियम उत्पादों और एयरोसोल आदि का विश्लेषण। डार्ट जैविक अध्ययन में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह पौधों और जीवों के रासायनिक प्रोफाइल का अध्ययन करने में सक्षम बनाता है।

यह भी देखें

 * परिवेश आयनीकरण
 * Desorption इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण
 * इलेक्ट्रिक ग्लो डिस्चार्ज
 * वायुमंडलीय दबाव रासायनिक आयनीकरण
 * वायुमंडलीय दबाव photoionization
 * Desorption वायुमंडलीय दबाव photoionization

पेटेंट

 * रॉबर्ट बी. कोडी और जेम्स ए. लारमी, "वायुमंडलीय दबाव आयनीकरण की विधि" 27 सितंबर 2005 को जारी किया गया। (प्राथमिकता तिथि: अप्रैल 2003)।
 * जेम्स ए. लारमी और रॉबर्ट बी. कोडी "वायुमंडलीय दबाव विश्लेषण आयोनाइजेशन के लिए विधि" 26 सितंबर 2006 को जारी किया गया।

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