Name: Wizualizacja spektrometrii mas otoczenia z wykorzystaniem fotografii Schlierena (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 49 s
Description: Poznaj wizualizację strumienia gazu ze źródła jonizacji otoczenia przy użyciu fotografii Schlierena. Ta metoda umożliwia optymalizację spektrometrii mas i zrozumienie zjawisk fizycznych związanych z efektywnością jonizacji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy pragną podziękować Caitlin Kowalewski za pomoc w edycji i formatowaniu tej publikacji.

1. Fotografia Schlierena
<ol>
	<li>Ustanowienie Regionu Testowego 
	nuta: Obszar testowy znajduje się bezpośrednio przed lustrem.
	<ol>
		<li>Zamocuj sferyczne wklęsłe zwierciadło (średnica 150 mm, ogniskowa 1 500 mm) w statywie pierścieniowym clamp wystarczająco duży, aby podeprzeć lustro. Przymocuj stojak pierścieniowy clamp z lustrem do stojaka pierścieniowego prostopadłego do podłogi. W obecnym badaniu wykorzystano stojak pierścieniowy o długości 3 stóp, ale można użyć dowolnej wysokości, o ile jest wystarczająco wysoki, aby móc wyśrodkować lustro w viewokno źródła.</li>
		<li>Umieść podstawkę pierścieniową i lustro z boku źródła spektrometru mas. Ustaw powierzchnię lustra równolegle do źródła i na tej samej wysokości.</li>
		<li>Ustaw lustro tak, aby jego środek był wyrównany ze środkowym obszarem źródłowym spektrometru masowego. Wystąpi pewne nakładanie się instrumentu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Odcięcie, kamera i źródło światła
	<ol>
		<li>Odcięcia
		<ol>
			<li>Przymocuj metalową płytkę do górnej części statywu. Płyta posłuży jako platforma do trzymania zarówno żyletki, jak i źródła światła. Żyletka działa jak tak zwane "odcięcie" w fotografii schlierena.</li>
			<li>Przymocuj żyletkę do metalowej płytki za pomocą magnesu tak, aby ostra krawędź była pionowa.</li>
			<li>Ustaw statyw w jednej linii z lustrem na dwukrotnie większej ogniskowej niż lustro, 3,000 mm. Ustaw żyletkę prostopadle do ścieżki światła odbitego od lustra.</li>
			<li>Ręcznie wyreguluj wysokość statywu tak, aby ostra krawędź żyletki była w przybliżeniu wyrównana ze środkiem lustra. 
			UWAGA: Precyzyjna regulacja nastąpi później.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>kamera
		<ol>
			<li>Zamontuj aparat cyfrowy z teleobiektywem 300 mm na osobnym statywie.</li>
			<li>Ustaw aparat tak, aby obiektyw (przy pełnym zoomie) znajdował się 4 cm bezpośrednio z tyłu i na tej samej wysokości co żyletka. Nie zdejmuj w tym momencie pokrywy obiektywu.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Opcjonalny monitor
		<ol>
			<li>Podłącz wyjście wideo kamery do monitora komputerowego lub telewizora, aby łatwo view zjawisko schlierena w czasie rzeczywistym. 
			UWAGA: Jest to zalecany proces. Ta procedura może się różnić w zależności od typu używanego aparatu.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Otworkowe źródło światła
		<ol>
			<li>Wywierć mały otwór (o średnicy około 0,6 mm) w środku pokrywy (w tym przypadku użyto nasadki na fiolkę o tej samej średnicy latarki), którą można przymocować/przykleić taśmą do źródła światła. Upewnij się, że osłona ma wystarczającą średnicę, aby całkowicie zakryć soczewkę latarki.</li>
			<li>Przymocuj pokrowiec do latarki LED o mocy 200 lumenów za pomocą taśmy foliowej. 
			UWAGA: Latarka nagrzeje się i zalecana jest taśma o wysokiej temperaturze.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Pozycjonowanie źródła światła
		<ol>
			<li>Najpierw użyj wskaźnika laserowego, aby wyrównać źródło światła z lustrem, żyletką i aparatem, aby zapewnić prawidłowe ustawienie źródła światła.</li>
			<li>Umieść wskaźnik laserowy na metalowej płytce obok żyletki.</li>
			<li>Ręcznie przesuń wskaźnik laserowy tak, aby wiązka uderzała w środek lustra. W razie potrzeby wyreguluj, aby odbita wiązka przecinała się prostopadle do żyletki, tak aby około połowa wiązki była zablokowana.</li>
			<li>Ręcznie wyreguluj położenie lustra, aby skierować wiązkę wskaźnika laserowego bezpośrednio na żyletkę, jeśli wyrównanie wiązki nie zostało osiągnięte w 1.2.5.3. 
			ostrożność! Nie patrz bezpośrednio we wskaźnik laserowy ani odbitą wiązkę.</li>
			<li>Upewnij się, że wiązka lasera jest wyśrodkowana na obiektywie, trzymając pokrywkę obiektywu na aparacie.</li>
			<li>Zamień wskaźnik laserowy na zakrytą latarkę, gdy wszystko jest wyrównane. Upewnij się, że latarka jest w tej samej orientacji co wskaźnik laserowy.</li>
			<li>Włącz latarkę i za pomocą kawałka białego papieru obserwuj odbite światło w miejscu odcięcia. Upewnij się, że wiązka jest małym skupionym punktem w punkcie odcięcia.</li>
			<li>Dokonaj wszelkich korekt pionowych niezbędnych do zablokowania około połowy odbitej wiązki światła z odcięciem.</li>
			<li>Zdejmij pokrywę obiektywu z aparatu i ustaw ostrość na lustrze. 
			UWAGA: Zaleca się używanie aparatu/obiektywu w trybie ręcznego ustawiania ostrości.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przykładowy obiekt testowy: Źródło jonizacji spektrometrii mas
<ol>
	<li>Ręcznie ustawić źródło jonów spektrometrii mas w obszarze testowym, zachowując odległość 10 mm między końcem dyszy a wlotem spektrometru masowego.</li>
	<li>Ręcznie otwórz zawór iglicowy do źródła otoczenia, umożliwiając przepływ azotu przez źródło.</li>
	<li>Otwórz oprogramowanie używane do sterowania spektrometrem mas. W tym badaniu użyto oprogramowania "SQ driver". Kliknij plik -otwórz-, a następnie wybierz odpowiedni plik strojenia.</li>
	<li>Zastosuj wszystkie voltages i temperatury do źródła otoczenia po otwarciu strojenia ręcznego. Każdy spektrometr masowy będzie miał własne oprogramowanie do tego etapu. W przypadku bieżącego badania, po otwarciu ręcznego strojenia, kliknij przycisk "Źródło voltage jest wyłączone" i przycisk "Wszystkie gazy i grzejniki są wyłączone", aby wykonać to zadanie.</li>
	<li>Obserwuj wygląd przepływu wychodzącego z dyszy za pomocą aparatu Schliierena na view ekran aparatu cyfrowego wraz ze wzrostem temperatury. Obserwuj strumień gazu (patrz opis w sekcji "Wyniki") wychodzący z końca dyszy. Strumień gazu można oglądać z tyłu kamery lub bezpośrednio na monitorze LCD.</li>
	<li>Zbierz obraz, nagrywając wideo z kamery lub robiąc zdjęcie strumienia gazu, gdy żądane obrazy zostaną wyświetlone na żywo w kamerze.</li>
	<li>Przenieś zebrane zdjęcia do komputera za pomocą karty pamięci aparatu lub złącza USB i wyświetl obraz za pomocą wybranego oprogramowania.</li>
</ol>
3. Wyznaczanie kąta połowy oprysku na podstawie zebranego obrazu
<ol>
	<li>Otwórz zebrany obraz za pomocą oprogramowania do przeglądania obrazów i wydrukuj zebrane obrazy.</li>
	<li>Narysuj linię na wydrukowanym obrazie (obrazach) wyznaczającą oś środkową strumienia gazu równoległą do kierunku przepływu za pomocą linijki.</li>
	<li>Narysuj linię wzdłuż krawędzi wizualizowanego strumienia gazu na wydrukowanym obrazie (obrazach) za pomocą linijki. Można to lepiej zobrazować na podstawie nagranego wideo dzięki migotaniu, które jest obecne w formacie wideo; Użyj tego, aby ułatwić identyfikację krawędzi na drukowanych obrazach. Zaznacz zewnętrzne krawędzie strumieni gazu, aby uzyskać zakres kąta połówkowego natrysku.</li>
	<li>Zmierz kąt wytworzony między osią środkową a linią narysowaną w 3.2 za pomocą kątomierza.</li>
</ol>

<ol><li>Settles, G. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSettles%2C+GS+%22Schlieren+and+Shadowgraph+Techniques%3A+Visualization+Phenomena+in+Transparent+Media%22">Schlieren and Shadowgraph Techniques: Visualization Phenomena in Transparent Media</a>. , 1st, Springer-Verlag. Germany. (2001).</li>
<li>Strawa, A. W., Chapman, G. T., Arnold, J. O., Canning, T. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ballistic+range+and+aerothermodynamic+testing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Aircraft%22%5BJournal%5D)">Ballistic range and aerothermodynamic testing.</a> J. Aircraft. 28 (7), 443-449 (1991).</li>
<li>Settles, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+gas+leaks+by+using+schlieren+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Pipeline+%26+Gas+Journal%22%5BJournal%5D)">Imaging gas leaks by using schlieren optics.</a> Pipeline & Gas Journal. 226 (9), 28-30 (1999).</li>
<li>Takagi, T., Kubota, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+schlieren+optics+for+detection+of+protein+bands+and+other+phenomena+in+polyacrylamide+gel+electrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">The application of schlieren optics for detection of protein bands and other phenomena in polyacrylamide gel electrophoresis.</a> Electrophoresis. 11 (5), 361-366 (1990).</li>
<li>Clark, I. G., Cruz, J. R., Huges, M. F., Ware, J. S., Madlangbayan, A., Braun, R. D. Aerodynamic and Aeroelastic Characteristics of a Tension Cone Inflatable Aerodynamic Decelerator. Proceedings from the 20th AIAA Aerodynamic Decelerator Systems Technology Conference and, May 7, 2009, Seattle, , (2009).</li>
<li>Froome, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Refractive+Indices+of+Water+Vapour%2C+Air%2C+Oxygen%2C+Nitrogen+and+Argon+at+72+kMc%2Fs%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Phys.+Soc.+B%22%5BJournal%5D)">The Refractive Indices of Water Vapour, Air, Oxygen, Nitrogen and Argon at 72 kMc/s.</a> Proc. Phys. Soc. B. 68, 833-835 (1955).</li>
<li>Winter, G. T., Wilhide, J. A., LaCourse, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+a+Direct+Sample+Analysis+%28DSA%29+Ambient+Ionization%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Characterization of a Direct Sample Analysis (DSA) Ambient Ionization.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 26 (9), 1502-1507 (2015).</li>
<li>Pfeuffer, K. P., Schaper, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Halo-Shaped+Flowing+Atmospheric+Pressure+Afterglow%3A+A+Heavenly+Design+for+Simplified+Sample+Introduction+and+Improved+Ionization+in+Ambient+Mass+Spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Halo-Shaped Flowing Atmospheric Pressure Afterglow: A Heavenly Design for Simplified Sample Introduction and Improved Ionization in Ambient Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. , 7512-7518 (2013).</li>
<li>Pfeuffer, K. P., Shelley, J. T., Ray, S. J., Hieftje, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+Mass+Transport+and+Heat+Transfer+in+the+FAPA+Ambient+Ionization+Source%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Anal.+At.+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Visualization of Mass Transport and Heat Transfer in the FAPA Ambient Ionization Source.</a> J. Anal. At. Spectrom. 28 (379-387), 379-387 (2013).</li>
<li>Pfeuffer, K. P., Ray, S. J., Hieftje, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+and+Visualization+of+Mass+Transport+for+the+Flowing+Atmospheric+Pressure+Afterglow+%28FAPA%29+Ambient+Mass-Spectrometry+Source%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Measurement and Visualization of Mass Transport for the Flowing Atmospheric Pressure Afterglow (FAPA) Ambient Mass-Spectrometry Source.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (5), 800-808 (2014).</li>
<li>Keelor, J. D., Dwivedi, P., Fernández, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Effective+Approach+for+Coupling+Direct+Analysis+in+Real+Time+with+Atmospheric+Pressure+Drift+Tube+Ion+Mobility+Spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">An Effective Approach for Coupling Direct Analysis in Real Time with Atmospheric Pressure Drift Tube Ion Mobility Spectrometry.</a> J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (9), 1538-1548 (2014).</li>
</ol>

W tym artykule nie ma konkurencyjnych interesów finansowych.

Istnieje kilka kwestii, które należy wziąć pod uwagę przed przystąpieniem do korzystania z tego protokołu. Oprócz przestrzeni wokół spektrometru mas dla źródła i zwierciadła, musi być dostępna wystarczająca ilość otwartej przestrzeni, aby pomieścić odległość równą dwukrotności ogniska zwierciadła. Co więcej, o wielkości lustra ostatecznie decyduje rozmiar badanego źródła. Jeśli lustro jest zbyt małe, źródło nie będzie w pełni zobrazowane. Ważne jest, aby pamiętać, że niektóre, jeśli nie wszystkie, okładki źródłowe muszą ...

Spektrometria mas, narzędzie analityczne dostępne do identyfikacji masy cząsteczkowej, stała się jedną z najpotężniejszych technik analitycznych do tej pory. W ciągu ostatniej dekady do wykrywania za pomocą spektrometrii mas dostępnych stało się wiele nowych źródeł jonizacji otoczenia. W przypadku danych zebranych w tym manuskrypcie wykorzystano źródło Bezpośredniej Analizy Próbki (DSA). Chociaż źródła te są niezwykle wszechstronne, do jego optymalizacji i rozszerzenia celu potrzebna jest bardziej szczegółowa wiedza na temat procesu jonizacji fizycznej. Celem tego eksperymentu jest lepsze zrozumienie procesu jonizacji w obrębie źródeł otoczenia poprzez wizualizację strumienia azotu na urządzeniu przy użyciu techniki zwanej fotografią Schlierena.
Badania naukowe często rozpoczynają się od obserwacji, co jest trudne, jeśli obiekt badań jest przezroczysty gołym okiem. Fotografia Schlierena to technika, która pozwala na to, co niewidoczne, staje się widzialne poprzez poleganie na zmianach współczynnika załamania światła w przezroczystych ośrodkach1. Niejednorodność współczynników załamania światła powoduje zniekształcenie światła, co pozwala na wizualizację. Technika Schlierana jest rutynowo stosowana w różnych dziedzinach specjalistycznych, w tym w modelowaniu balistycznym, inżynierii lotniczej, ogólnym wykrywaniu gazów i monitorowaniu przepływu, a czasami do wizualizacji pasm białkowych w elektroforezie żelowej2-5.
Większość źródeł jonizacji otoczenia wykorzystuje strumień gazu w celu ułatwienia jonizacji. Dla opcji źródła może istnieć szeroki zakres warunków, jednak parametry tego eksperymentu muszą obejmować wykorzystanie gazu o współczynniku załamania światła, który różni się od otaczającego powietrza laboratoryjnego. W tym konkretnym badaniu wykorzystuje się gorący azot. Należy zauważyć, że obserwuje się tylko niewielką różnicę w współczynniku załamania światła między czystym azotem ze strumienia gazu a powietrzem o temperaturze RT6, głównie dlatego, że powietrze składa się głównie z azotu. Problem ten został w tym przypadku rozwiązany ze względu na wysokie temperatury czystego azotu w strumieniu gazu, które powodują wystarczająco znaczącą zmianę współczynnika załamania światła, aby gaz można było zaobserwować.
Inne źródła spektrometrii mas, takie jak desorpcja atmosferycznej jonizacji chemicznej (DAPCI)7, płynna poświata atmosferyczna (FAPA)8-10 i bezpośrednia analiza w czasie rzeczywistym (DART)11 korzystały z fotografii schlierena. Intencją tego protokołu jest omówienie sposobu badania jonizacji otoczenia przy użyciu podstawowej konfiguracji fotografii Schliarena. Technika ta ma jednak zastosowanie do wielu różnych technik analitycznych, które obejmują strumienie gazów.

<table><tbody><tr><td>Latarka</td><td>EAGTAC</td><td>D25A Ti</td><td>lub równoważna&nbsp;</td></tr><tr><td>Sferyczne wklęsłe lustro</td><td>Kotwica Optyka</td><td>27633</td><td></td></tr><tr><td>Rebel EOS T2i</td><td>Canon</td><td>4462B001</td><td>lub odpowiednik&nbsp;</td></tr><tr><td>Teleobiektyw 300 mm</td><td>Canon</td><td>6473A003</td><td>lub odpowiednik&nbsp;</td></tr><tr><td>Bezpośrednia analiza próbki (DSA) Źródło jonizacji</td><td>PerkinElmer</td><td>MZ300560</td><td>lub równoważne&nbsp;</td></tr><tr><td>Sq 300 MS z oprogramowaniem SQ Driver</td><td>PerkinElmer</td><td>N2910801</td><td>lub równoważny&nbsp;</td></tr><tr><td>Stojak na pierścionki</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-474-207</td><td>lub równoważny&nbsp;</td></tr><tr><td>Wskaźnik laserowy</td><td>Apollo</td><td>MP1200</td><td>lub odpowiednik&nbsp;</td></tr><tr><td>żyletka</td><td>Blue Hawk</td><td>34112</td><td>lub równoważna&nbsp;</td></tr><tr><td>małe wiertło #73</td><td>CML Supply</td><td>503-273</td><td>lub równoważne&nbsp;</td></tr><tr><td>Kątomierz</td><td>Sterling&nbsp;</td><td>582</td><td>lub równoważny&nbsp;</td></tr><tr><td>Opaska zaciskowa</td><td>Trident</td><td>720-6000L</td><td>lub odpowiednik&nbsp;</td></tr></tbody></table>

wizualizacja spektrometrii mas otoczenia z wykorzystaniem fotografii schlierena

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

Ten manuskrypt opisuje, jak wizualizować źródła jonizacji otoczenia za pomocą fotografii schlierena. Aby właściwie zoptymalizować spektrometr masowy, konieczne jest scharakteryzowanie i zrozumienie zasad fizycznych działania źródła. Większość komercyjnych źródeł jonizacji otoczenia wykorzystuje strumienie azotu, helu lub powietrza atmosferycznego, aby ułatwić jonizację analitu. W związku z tym fotografia Schlierena może być wykorzystywana do wizualizacji strumieni gazu, wykorzystując różnice w współczynniku załamania światła między strumieniami a otaczającym powietrzem do wizualizacji w czasie rzeczywistym. Podstawowa konfiguracja wymaga aparatu, lustra, latarki i żyletki. Po prawidłowym skonfigurowaniu obraz źródła w czasie rzeczywistym jest obserwowany poprzez obserwację jego odbicia. Pozwala to na wgląd w mechanizm działania w źródle i wyjaśnienie ścieżek jego optymalizacji. Rzuca światło na niewidoczną w inny sposób sytuację.

Schemat układu schlierenowskiego, obejmujący źródło jonizacji spektrometrii mas, znajduje się na Rysunku 1. Gdy wszystkie elementy układu schlierenowskiego są prawidłowo ustawione, gazy w obszarze badawczym są widoczne jako kontrastujące ciemne i jasne obszary. Rysunek 2 ilustruje, w jaki sposób kontrast ten może być wykorzystany do obserwacji zmian kształtu strumienia azotu z dyszy źródła spektrometrii mas wraz ze zmniejszaniem rozmiaru dyszy.
<p cla...

Ten artykuł przedstawia protokół wizualizacji strumieni gazowych źródła jonizacji otoczenia za pomocą fotografii Schlierena i spektrometrii mas.

Wizualizacja spektrometrii mas otoczenia z wykorzystaniem fotografii Schlierena

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest wizualizacja strumienia gazu źródła jonizacji otoczenia stosowanego w spektrometrii mas, w celu zrozumienia i optymalizacji tego źródła. Metoda ta może pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie spektrometrii mas z jonizacją w otoczeniu, takie jak zależność wydajności jonizacji od położenia źródła. Główną zaletą tej techniki jest wykorzystanie wizualizowanych strumieni gazu w źródle jonizacji otoczenia do lepszego zrozumienia zjawisk fizycznych związanych z techniką detekcji.Choć metoda ta może dostarczyć cennych informacji w zakresie spektrometrii mas w fazie gazowej (ambient mass spectrometry), można ją zastosować również do innych systemów, takich jak zjawiska fizyczne obejmujące strumienie gazu. Przykładem może być dziedzina aerodynamiki. Zazwyczaj osoby początkujące w stosowaniu tej metody napotykają trudności, ponieważ na początku trudno jest ustalić, jak ręcznie dostroić system, aby uzyskać prawidłowe ustawienie kamery.Najpierw zamocuj sferyczne zwierciadło wklęsłe w zacisku statywu laboratoryjnego, który jest wystarczająco duży, aby podtrzymać zwierciadło. Przymocuj zacisk statywu wraz ze zwierciadłem do statywu o wysokości trzech stóp, ustawionego prostopadle do podłogi. Umieść statyw i zwierciadło z boku źródła spektrometru mas.Ustaw powierzchnię lustra tak, aby była równoległa do źródła i znajdowała się na tej samej wysokości. Następnie wypozycjonuj lustro tak, aby jego środek był wyrównany ze środkowym obszarem źródła spektrometru mas. Na koniec przymocuj metalową płytkę do górnej części statywu.Przymocuj ostrze żyletki, pełniące funkcję przesłony (cut off), do metalowej płytki za pomocą magnesu w taki sposób, aby krawędź tnąca była ustawiona pionowo. Umieść statyw w jednej linii z lustrem, w odległości równej dwukrotności ogniskowej lustra. Następnie ustaw ostrze żyletki prostopadle do drogi światła odbitego od lustra.Ręcznie dostosuj wysokość statywu tak, aby ostra krawędź żyletki znajdowała się mniej więcej na wysokości środka lustra. Następnie zamontuj aparat cyfrowy z teleobiektywem 300 mm na osobnym statywie. Ustaw aparat tak, aby obiektyw znajdował się cztery centymetry bezpośrednio za żyletką i na tej samej wysokości co ona.Podłącz wyjście wideo kamery do monitora komputera, aby łatwo obserwować zjawisko Schlierena w czasie rzeczywistym. Wywierć mały otwór o średnicy około 0,6 mm w środku zakrętki od probówki, aby móc przymocować ją do latarki. Przymocuj zakrętkę do latarki LED o mocy 200 lumenów, używając wysokotemperaturowej taśmy aluminiowej.Eksperyment powiodzie się tylko wtedy, gdy wszystkie komponenty zostaną prawidłowo wyrównane. Należy zadbać o ich odpowiednie rozmieszczenie. Aby zapewnić właściwe ustawienie latarki, należy umieścić wskaźnik laserowy na metalowej płytce obok żyletki.Ręcznie przesuń wskaźnik laserowy tak, aby wiązka uderzała w środek lustra. Dostosuj ustawienia w razie potrzeby, aby upewnić się, że odbita wiązka przecina się prostopadle do ostrza żyletki, tak aby zablokowano około połowy wiązki. Jeśli wiązka nie jest wyrównana, ręcznie dostosuj położenie lustra, aby skierować wiązkę wskaźnika laserowego bezpośrednio na ostrze żyletki.Po upewnieniu się, że wiązka lasera jest wycentrowana na soczewce, zastąp wskaźnik laserowy osłoniętą latarką, zachowując dotychczasowe ustawienie. Następnie włącz latarkę. Używając białego arkusza papieru, zaobserwuj odbite światło w punkcie odcięcia, upewniając się, że wiązka tworzy małą, skupioną plamkę.Wykonaj niezbędne korekty w pionie, aby przesłoną zablokować około połowy odbitego wiązki światła. Następnie zdejmij osłonę obiektywu kamery i ustaw ostrość na lustrze. Ręcznie ustaw źródło jonów spektrometru mas w obszarze testowym, zachowując odległość 10 milimetrów pomiędzy końcem dyszy a wlotem spektrometru mas.Następnie należy ręcznie otworzyć zawór iglicowy prowadzący do źródła zewnętrznego, umożliwiając przepływ azotu. Uruchom oprogramowanie służące do sterowania spektrometrem mas. Kliknij Plik i wybierz Otwórz strojenie (Open Tune).Następnie wybierz odpowiedni plik Tune. Po otwarciu ręcznego trybu Tune, przyłóż wszystkie napięcia i temperatury do źródła otoczenia. Obserwuj pojawienie się przepływu wydostającego się z dyszy za pomocą aparatury Schlierena na ekranie podglądu kamery cyfrowej wraz ze wzrostem temperatury.Gdy na obrazie z kamery pojawi się pożądany widok, zarejestruj go, wykonując zdjęcie strumienia gazu. Następnie otwórz otrzymany obraz w programie do przeglądania obrazów i wydrukuj go. Za pomocą ołówka i linijki narysuj ręcznie na wydrukowanym obrazie linię wyznaczającą oś środkową strumienia gazu, równoległą do kierunku przepływu.Używając linijki, narysuj ręcznie linię wzdłuż krawędzi zwizualizowanego strumienia gazu na wydrukowanym obrazie. Zaznacz zewnętrzne krawędzie strumienia gazu, aby wyznaczyć zakres połowy kąta rozpylania. Na koniec, za pomocą kątomierza, zmierz kąt powstały między osią środkową a narysowaną linią.Gdy wszystkie komponenty w układzie Schlierena są prawidłowo ustawione, gazy w obszarze testowym są widoczne jako kontrastujące ciemne i jasne regiony. Kontrast ten można wykorzystać do obserwacji, w jaki sposób zmienia się kształt strumienia azotu zstępującego ze źródła spektrometrii mas przy zmniejszaniu rozmiaru dyszy. Pełny, nieprzycięty obraz Schlierena źródła oraz przepływu gazu ilustruje orientację obiektów testowych względem lustra i pokazuje, jakiego efektu należy oczekiwać po odcięciu odpowiedniej ilości światła.Jeśli punkt odcięcia będzie zbyt wysoki lub zbyt niski, uzyskane obrazy będą słabej jakości. Przy stałej wielkości dyszy kąt połowiczny zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia, co oznacza ogólne zwiększenie rozmiaru strumienia gazu. Kąt połowiczny zwiększa się przy większej średnicy dyszy i stałym ciśnieniu, co oznacza ogólne skalowanie rozmiaru strumienia azotu wypływającego ze źródła wraz ze zwiększaniem średnicy dyszy.Po opanowaniu tej techniki, przy prawidłowym wykonaniu, procedura zajmuje od jednej do dwóch godzin. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo dobrze rozumieć, w jaki sposób wizualizować strumień gazu w źródle jonizacji otoczeniowej. Należy pamiętać, że praca z wskaźnikami laserowymi może być niezwykle niebezpieczna, dlatego podczas wykonywania tej procedury zawsze należy nosić okulary ochronne.

visualization-ambient-mass-spectrometry-with-use-schlieren

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Laserowa ablacja z jonizacją elektrosprayową (LAESI) jest źródłem jonów dla spektrometrii mas pracującym pod ciśnieniem atmosferycznym. W trybie obrazowania laser średniofalowy w podczerwieni bada rozkład cząsteczek w przekroju tkanki lub biofilmie. Technika ta stanowi nowe podejście do różnorodnych badań bioanalitycznych prowadzonych w natywnych warunkach doświadczalnych.

Obrazowanie molekularne tkanek biologicznych i biofilmów w ciśnieniu atmosferycznym przy użyciu spektrometrii mas LAESI

Wiązka molekularna sprzężona z przestrajalnym próżniowym spektrometrem masowym fotojonizacji ultrafioletowej w synchrotronie dostarcza wygodnego narzędzia do badania struktury elektronowej izolowanych cząsteczek i klastrów fazy gazowej. Za pomocą tej techniki wyjaśniono mechanizmy transferu protonów w dimerach zasad DNA.

Spektrometria mas wiązki molekularnej z przestrajalnym próżniowym promieniowaniem synchrotronowym ultrafioletowym (VUV)

W tym artykule przedstawiono procedurę ilościowego określania parametrów transportu masowego substancji chemicznych w różnych materiałach.  Proces ten polega na zastosowaniu modelu dyfuzji opartego na analizie odwrotnej do profili emisji par zarejestrowanych za pomocą spektrometrii mas w czasie rzeczywistym w wysokiej próżni.

Podejście oparte na analizie odwrotnej do charakterystyki transportu chemicznego w farbach

Tutaj prezentujemy protokoły do wykonywania zarówno obrazowania tkanek za pomocą spektrometrii mas otoczenia (MSI), jak i analizy MS na żywo (SCMS) in situ przy użyciu pojedynczej sondy, która jest zminiaturyzowanym wielofunkcyjnym urządzeniem do analizy MS.

Zastosowania pojedynczej sondy: obrazowanie spektrometrią mas i analiza pojedynczych komórek w warunkach otoczenia

Źródło obrazowania spektrometrią mas (MSI) działające pod ciśnieniem atmosferycznym zostało opracowane przez sprzężenie desorpcji laserowej w średniej podczerwieni i post-jonizacji elektrorozpylania. Egzogenna matryca lodowa została wykorzystana jako matryca pochłaniająca energię, aby ułatwić rezonansową desorpcję materiału związanego z tkanką. Ten manuskrypt zawiera protokół krok po kroku do wykonywania IR-MALDESI MSI u noworodków całego ciała.

Obrazowanie spektrometrii mas całego ciała za pomocą jonizacji elektronatryskowej z desorpcją laserową wspomaganą matrycą w podczerwieni (IR-MALDESI)

Dla małych gatunków chiralnych, Coulomb Explosion Imaging dostarcza nowego podejścia do określania ręczności pojedynczych molekuł.

Obrazowanie eksplozji kulombowskiej jako narzędzie do rozróżniania stereoizomerów

Nowatorska metoda przygotowania próbek została zademonstrowana do analizy makrokolonii bakteryjnych na bazie agaru za pomocą matrycowej desorpcji/jonizacji laserowej spektrometrii mas.

Badanie współpracy mikrobiologicznej poprzez obrazową analizę spektrometrii mas kolonii bakteryjnych hodowanych na agarze i w tkance podczas infekcji

Multimodalny, szybki system obrazowania hiperspektralnego został opracowany w celu uzyskania szerokopasmowych obrazów generowania oscylacyjnej sumy częstotliwości (VSFG), wraz z modalnościami obrazowania jasnego pola i generacji drugiej harmonicznej (SHG). Ze względu na to, że częstotliwość podczerwieni rezonansuje z drganiami molekularnymi, ujawnia się mikroskopijna wiedza o morfologii strukturalnej i mezoskopowej próbek dopuszczonych do symetrii.

Multimodalne nieliniowe hiperspektralne obrazowanie chemiczne przy użyciu mikroskopii generacji drgań i częstotliwości ze skanowaniem liniowym

Konformacja i dynamika białek są kluczem do zrozumienia związku między strukturą a funkcją białka. Wymiana wodorowa w połączeniu ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości jest wszechstronną metodą badania dynamiki konformacyjnej białek, a także charakteryzowania interakcji białko-ligand i białko-białko, w tym interfejsów kontaktowych i efektów allosterycznych.

Analiza dynamiki białek za pomocą spektrometrii mas wymiany wodorowej

Przedstawiono charakterystykę kompleksów powstałych w różnych względnych proporcjach tetrapeptydów rtęci(II) do tetrapeptydów dicysteinylu za pomocą spektrometrii mas orbitrap z jonizacją elektrorozpylającą.

Badanie kompleksacji rtęci(II) z tetrapeptydami dicysteinylowymi za pomocą spektrometrii mas z jonizacją elektrorozpylania

Poznaj wizualizację strumienia gazu ze źródła jonizacji otoczenia przy użyciu fotografii Schlierena. Ta metoda umożliwia optymalizację spektrometrii mas i zrozumienie zjawisk fizycznych związanych z efektywnością jonizacji.

Wizualizacja spektrometrii mas otoczenia z wykorzystaniem fotografii Schlierena

Przeglądaj więcej filmów