Testování nového zařízení na principu iontové mobility

Ing. Martin Pavlačka

Disertační práce

Testing new device based on ion mobility

Anotace:

Cílem této práce je rozbor problematiky nových analytických metod založených na principu iontové mobilitní spektrometrie (IMS). Práce se zabývá teoretickým popisem iontové mobility, rozborem nízkonapěťových i vysokonapěťových technik. Práce obsahuje informace o instrumentálních možnostech IMS a to i ve spojení s dalšími instrumentálními analytickými technikami včetně používaných ionizačních technik. Dále je popsána problematika analýzy exploziv a narkotik i analýza těchto látek s využitím přenosných přístrojů. Výhodou IMS přístrojů je nízký limit detekce a možnosti miniaturizace přístrojů. Typický problém miniaturizace přístrojů spočívá ve ztrátě citlivosti. Citlivost tzv. desktop IMS přístrojů využívaných na letištích je okolo jednoho nanogramu pro exploziva. Citlivost miniaturizovaných IMS přístrojů je řádově stokrát horší. Hlavním důvodem ztráty citlivosti je použití radioaktivního zdroje 63Ni, který generuje méně iontů než zdroje běžně používané u desktop zařízení. Experimentální část se zabývá vysokonapěťovou IMS a jejím uplatněním ve forenzní chemii. Exploziva byla zkoumána pomocí DMS technologie. Na základě DMS záznamů bylo detekováno a charakterizováno osm různých exploziv. Na základě měření na DMS a FAIMS prototypů byl vyvinut nový ruční přenosný přístroj využívající DMS technologii. Tento nově navržený přístroj vyvinutý za spolupráce s RS Dynamics s.r.o. (Praha, Česká republika) a byl úspěšně aplikován na dvanáct zkoumaných narkotik.

Abstract:

Aim of this study is an analysis of a new analytical method based on ion mobility spectrometry (IMS). This work offers theoretical description of ion mobility, low fielded and high fielded ion mobility spectrometry technique. It also includes information about instrumentation of IMS as well as IMS coupled with other analytical technique and ionization technique which was used. Next part provides information about explosives and narcotics and their analysis by handheld instruments. Advantage of IMS instruments is a low detection limit and a possibility of miniaturization. However, downsizing of instrument is often accompanied by a loss in sensitivity. Sensitivity of desktop instruments which are used at the airport is about one nanogram for explosives. Sensitivity of miniaturized IMS instruments is around one hundredth of the value of their desktop counterparts. The main reason for losing sensitivity is 63Ni used as an ionization source, which produces less ions than ionization sources routinely used in desktop instruments. Experimental part deals with high fielded IMS and its application in forensic chemistry. Explosives were analysed using differential mobility spectrometry (DMS). Based on DMS data detection and characterization of eight explosives was published. Based on measurements on DMS and FAIMS prototypes new handheld DMS instrument was developed. This new instrument was developed in a cooperation with RS Dynamics ltd. (Prague, Czech Republic) and was successfully applied for twelve different narcotics.

Klíčová slova

iontová mobilitní spektrometrie, kompenzační napětí, alfa koeficient, exploziva, narkotika

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 10. 2017

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 10. 2017

Univerzita Pardubice

Fakulta chemicko-technologická

Doktorský studijní program / obor:
Analytická chemie / Analytická chemie