In uno spettrometro di massa TOF una sorgente di radiazione viene utilizzata per ionizzare il campione. A seconda dei canali energetici associati al processo, dalla dissociazione del parente molecolare si generano una serie di frammenti, ovvero vengono prodotte una o più specie cariche e neutre
hv + M --> m1+ + m2 + e-
Elettroni e ioni generati nella regione di estrazione vengono accelerati verso i rispettivi rivelatori, un channeltron e uno spettrometro TOF, rispettivamente. Il segnale relativo all’arrivo dell’elettrone sul channeltron, indice dell’evento di ionizzazione, agisce da trigger per la misura del tempo di volo degli ioni. La misura corrisponde quindi ad un esperimento di coincidenza elettrone-ione, senza risoluzione in energia cinetica degli elettroni.SPECIFICHE TECNICHE
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Lo spettrometro di massa TOF è equipaggiato con:
- Camera da alto vuoto (pressione limite in camera pari a 10-9 mbar);
- Analizzatore Wiley-McLaren time-of-flight (TOF) (risoluzione pari a 1 amu fino a m/z 100);
- Rivelatori : electron channel multiplier (CEM) e microchannel plates (MCP);
- Forno di acciaio inossidabile scaldabile con un riscaldatore Thermocoax (fino a 300°C);
il forno può contenere un crogiolo per sublimare campioni in stato solido, o una linea per trasferire campioni in stato gassoso o liquido con sufficiente pressione di vapore situati all’esterno della camera da vuoto;- Lampada a scarica di gas rari VUV come sorgente di fotoni
Gas Pressione (mbar) Energia (eV) Corrente (pA) He 3x10-1 21.22 5 Ne 3x10-2 16.67 3 Ar 1x10-2 11.62 0.2 Kr 1x10-2 10.00 0.2 Xe 2.5x10-3 8.43 0.05
- Lampada a scarica di gas rari VUV come sorgente di fotoni
- Elettronica ed elaborazione del segnale (standard NIM)
- Convertitore time-to-digital con capacità multi-hit (ACAM)
- Sistema di riscaldamento per il bake-out dell’apparato
- Se richiesto può essere implementata un’estrazione pulsata
TECNICHE DISPONIBILI
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Spettrometria di massa in fase gassosa nel range del VUV.
- La spettrometria di massa è un eccellente strumento analitico per caratterizzare composti e determinare la loro struttura individuandone i frammenti, per determinare la composizione di miscele, per identificare qualitativamente molecole e per studiare i pattern di frammentazione indotti da radiazione ionizzante.
Può essere utilizzata per caratterizzare campioni in fase gassosa e campioni in fase solida/liquida evaporabili in fase gassosa.
CAMPIONI
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Piccole molecole in fase gassosa e solida/liquida che possono essere evaporate/sublimate senza decomporsi.
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Massima temperatura di sublimazione pari a circa 300°C.
UTILIZZATO PER
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Caratterizzazione di spettri di massa di specie molecolari (m/z < 300).
ESEMPI APPLICATIVI
La fotoframmentazione di alometano e la chimica dell'atmosfera.
Le specie alogene sono specie antropiche che possono vivere a lungo nell'atmosfera terrestre raggiungendo anche gli strati più alti, con un impatto potenzialmente dannoso sullo strato di ozono. Lo studio della fotoframmentazione delle molecole di CH2X2 (X = F, Cl, Br, I) e dei cloro-metani (CHnCl4 − n con n = 0–3) nel VUV può fornire preziose informazioni sui processi di chimica ionica dell’alta atmosfera.
I risultati hanno mostrato che la molecola di CH2F2 ha un comportamento peculiare tra tutti i dialometani, essendo l'unica specie che dissocia attraverso il canale di perdita di idrogeno e la formazione dello ione CHF2+, con rilevanti implicazioni atmosferiche.
Infatti, l'atomo di idrogeno, essendo molto reattivo, può influenzare l'ambiente atmosferico attraverso diverse reazioni chimiche con molecole importanti normalmente presenti nell’atmosfera, come l'ozono.
Si veda: J. Chem. Phys. 140, 184307 (2014)
I fosfati alchilici sono utilizzati nell'industria chimica e una volta rilasciati nell'ambiente, possono diventare fonte di inquinamento ambientale. Sono stati proposti diversi approcci per la loro degradazione, tra cui l’irraggiamento con luce UV / VUV.
Questo lavoro studia i meccanismi di frammentazione dei fosfati alchilici nella regione del VUV. I risultati mostrano che tutte le sostanze studiate hanno schemi di frammentazione simili caratterizzati dalla frammentazione sequenziale del legame C-O, che connette le catene alchiliche al gruppo fosfato, portano alla formazione di esteri con un numero inferiore di catene laterali alchiliche e terminate dall'acido ortofosforico protonato.
Si veda: Journal of Photochemistry & Photobiology A: Chemistry 365 (2018) 13–22
Studio in fase gassosa del processo di formazione/distruzione del legame peptidico.
Poiché questi processi si basano sul meccanismo di formazione e rottura del legame peptidico, abbiamo iniziato uno studio in fase gassosa, attraverso esperimenti di fotoionizzazione, per indagare la natura di questo legame e della sua formazione/distruzione, prendendo in esame i peptidi più semplici, ovvero dipeptidi lineari (ℓ-) e ciclici (c-).
I risultati preliminari di fotoframmentazione sulle specie lineari suggeriscono che queste specie potrebbero subire un processo di ciclizzazione, che potrebbe essere generata nella fase condensata dall’aumento di temperatura per la sublimazione, dalle forze elettrostatiche nello zwitterione instabile prodotto durante la sublimazione o dal riarrangiamento rapido del catione altamente reattivo generato in seguito al processo di ionizzazione.
Schema dei dipeptidi lineari e ciclici presi in esame in questo studio.
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