Российские учёные создали ионную ловушку для сверхточного измерителя масс молекул
Специалисты из Сколковского института науки и технологий предложили улучшить масс-спектрометр, чтобы точность определений масс частиц вещества была более высокой. Новая технология основана на использовании новой измерительной электромагнитной «ионной ловушки», позволяющей поддерживать вакуум и тем самым добиваться высочайшей точности при ультравысоких магнитных полях. Об этом исследовании было рассказано в издании Analytical Сhemistry.
Внешне «ионная ловушка» устроена достаточно просто. Это цилиндрическая конструкция из электродов, в которой возникают магнитные и электрические поля. В этих полях движутся ионы вещества, массу которых необходимо измерить. Измерения производятся на основе фиксации частот вращения частиц. Движение ионов в данном случае должно быть прогнозируемым; в данных целях электрическому полю нужно придать особую форму и сделать его сгармонизированным.
Первая ловушка такого типа – с динамичной гармонизацией (DHC) была разработана ещё в 2011 году – десять лет назад. Такое название ловушке было дано в связи с тем, что фактическое электрическое поле в ней дисгармонично, но частицы «воспринимают» его таковым из-за их ускоренного вращения. Сегодня DHC широко задействованы в масс-спектрометрах. Однако они недостаточно совершенны. По идее, точность анализа должна увеличиваться пропорционально росту магнитного поля, но фактически точность увеличивается гораздо с меньшей скоростью, чем нужно.
Сколковские учёные выдвинули теорию, что это происходит из-за того, что в ловушке недостаточно вакуума. Его не могут обеспечить в полной мере даже самые передовые современные насосы. Поэтому они произвели ловушку нового типа – открытую с двух сторон; это позволяет в максимальной степени выкачивать из неё оставшиеся газы. Устройство получило название Zig-Zag Cell.
В настоящее время исследователи работают над созданием опытного образца такой ловушки. На нём исследователи проводят проверку, насколько правильны были их догадки. Если они подтвердятся, то ловушка даст возможность воспроизвести полноценную линейную зависимость точности измерений от роста магнитного поля. Фактически это можно интерпретировать так, что на основе этой ловушки можно создать самый точный в мире масс-спектрометр.
Такие масс-спектрометры могут найти множество применений, в том числе использоваться в лабораторном оборудовании Pol-Eko. Так, целесообразно с его помощью исследовать состав нефти. Ведь это очень сложное вещество, в составе которого можно найти многие тысячи разных соединений.
