Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Цыбин Юрий Олегович

Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии
<
Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Цыбин Юрий Олегович. Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.04 : Санкт-Петербург, 2003 198 c. РГБ ОД, 61:04-1/89-3

Содержание к диссертации

Введение 5

Методы исследований и аппаратура 27

1.1 Масс-спектрометр на ионном циклотронном резонансе 27

  1. Источник макромолекулярных ионов 28

  2. Система транспортировки ионов 32

  3. Ионная ловушка Пеннинга. Регистрация ионов 34

  4. Система инжекции электронов 36

  5. Система одновременной инжекции электронов и фотонов 39

  6. Моделирование движения ионов и электронов 42

  1. Время-пролетные масс-спектрометры 53

  2. Методы структурного анализа макромолекул 59

  1. Структура фрагментов макромолекул 59

  2. Столкновительная фрагментация макромолекулярных ионов.. 61

  3. Фрагментация макромолекулярных ионов при захвате фотонов 67

  4. Фрагментация макромолекулярных ионов при захвате электронов 68

1.4 Метод определения энергии ионизации макромолекулярных

* ионов 69

  1. Экспериментальные приборы 70

  2. Выводы 71

2. Взаимодействие макромолекулярных ионов с электронами 72

  1. Повышение скорости реакции фрагментации при захвате электронов низких энергий 73

  2. Анализ процессов инжекции низкоэнергетичных электронов

в ионную ловушку 90

  1. Определение потенциалов ионизации макромолекулярных ионов 102

  2. Анализ влияния параметров траектории иона на эффективность фрагментации 110

  3. Выводы 119

3. Исследование столкновительной фрагментации
макромолекулярных ионов в радиочастотной ионной
ловушке
121

  1. Столкновительный режим без учета объемного заряда 123

  2. Зависимость кинетической энергии и радиального положения макромолекулярных ионов от объемного заряда и средней длины свободного пробега 126

  1. Зависимость кинетической энергии и радиального положения макромолекулярных ионов от массы, заряда и амплитуды радиочастотного напряжения 134

  2. Экспериментальное наблюдение процесса накопления макромолекулярных ионов в гексапольной ловушке 139

3.5. Выводы 142

4 Комбинированное воздействие электронов и фотонов на

состояние макромолекулярных ионов 144

4.1. Комбинирование методов фрагментации макромолекулярных

ионов в газовой фазе 144

* 4.2. Особенности фрагментации активированных макромолекулярных
ионов в газовой фазе 149

4.3. Совместное действие электронов и фотонов на молекулярные
ионы на поверхности в вакууме 159

4.4. Выводы 168

Выводы и заключение 169

Основные публикации по теме диссертации 173

Библиографический список литературы 177

Список использованных аббревиатур 198

Введение к работе

Исследование макромолекул является одним из важнейших направлений современной науки [1-3]. Особый интерес представляет изучение белковых макромолекул или белков, играющих ключевую роль в жизнедеятельности человека. Исследования белков методами масс-спектрометрии получили интенсивное развитие в результате ряда открытий 1980-х годов в области мягкой ионизации крупных молекул -электроспрей ионизации (или, что более соответствует сущности механизма образования ионов, «экстракции ионов при атмосферном давлении») [4,5] и лазерной десорбции/ионизации [6]. Возможность получения ионов макромолекул в газовой фазе ускорила развитие техники масс-спектрометрии. Были значительно улучшены аналитические возможности масс-спектрометров, что позволило дополнить фундаментальные исследования прикладными. Успехи аналитического приборостроения, ионной физики, химической физики, физической электроники и информатики открыли новые пути развития современной медицины, биологии, экологии и других наук.

Однако, для выяснения функциональных особенностей белков и их роли в жизнедеятельности организма человека информации только о молекулярном весе, определяемом масс-спектрометрией, недостаточно.

Необходимы сведения о структуре макромолекул, включая положение и типы пост-трансляционных модификаций [7-9]. Особое значение в последние годы приобрели методы структурного анализа макромолекул с использованием тандемной, или многоступенчатой во времени или пространстве, масс-спектрометрии [10-15]. Основанные на фрагментации макромолекулярных ионов (МИ), они позволяют получать важную фундаментальную и прикладную информацию. В совокупности с информацией о молекулярном весе МИ полная, или частичная, информация о первичной структуре МИ позволяет определение неизвестных белков используя компьютерный поиск в базах данных

# белков [3]. Освоены и используются три типа основных реакций,
приводящих к фрагментации МИ [16]:

столкновительная на атомах газа, остаточного или напускаемого в вакуумный объем, а также на поверхностях мишеней [17-20];

взаимодействие с электронами низких (1-10 эВ) и средних (10 - 100 эВ) энергий [21-24];

взаимодействие с фотонами ИК и УФ диапазонов [25-27].

Тандемная масс-спектрометрия на основе столкновительной фрагментации получила наибольшее распространение во время-

* пролетной масс-спектрометрии (ВП МС, [11,12]). Основными факторами

явились простота и распространенность данного типа масс-анализаторов в сочетании с возможностью анализа МИ в широком диапазоне масс. В рамках данной работы эти качества ВП МС были использованы для развития метода столкновительной фрагментации МИ на поверхности твердого тела в вакууме. Однако, применение тандемной масс-спектрометрии для анализа белковых макромолекул с массами более 10 кДа потребовало использования масс-анализаторов с высокой разрешающей способностью. В настоящее время наиболее высокие характеристики измерений (разрешение по массам, точность определения масс, чувствительность и т.д.) обеспечивает масс-спектрометр на ионном циклотронном резонансе с преобразованием Фурье (МС ИЦР ПФ, [28-30]). Уникальность МС ИЦР ПФ для тандемной масс-спектр о метри и состоит в возможности проведения и исследования газофазных реакций взаимодействия МИ с электронами и фотонами. В целях развития методов структурного анализа МИ используемый в данной работе МС ИЦР ПФ был модифицирован для обеспечения требуемых режимов ионно-электронных и ионно-фотонных взаимодействий в соответствии с целями и задачами работы.

Методы фрагментации МИ с использованием лазерного излучения и столкновений с атомами газов широко применяются в МС ИЦР ПФ для

изучения структур белковых макромолекул, однако им свойственны фундаментальные ограничения, типичные для методов медленного нагрева [18]. Происходит селективная фрагментация, теряется информация о положении лабильных групп (пост-трансляционных модификаций) в структуре МИ. Недостаточно изучены реакции фрагментации при столкновениях МИ с атомами газа в радиочастотных полях, что сдерживает применение столкновительной фрагментации в МС ИЦРПФ[31].

Метод фрагментации МИ при взаимодействии с низкоэнергетичными электронами, или электронный диссоциативный захват (ЭДЗ) характеризуется большим временем реакции и низкой воспроизводимостью [32]. Отсутствие данных о значениях потенциалов ионизации препятствует совершенствованию метода. Обозначенные проблемы метода ЭДЗ связаны, возможно, с недостаточным качеством потока низкоэнергетичных электронов, высоким разбросом электронов по энергиям, низкой плотностью потока электронов, малым перекрытием ионного и электронного облаков в ионной ловушке МС ИЦР ПФ. На основе аналитических расчетов сделан вывод о том, что для развития методов фрагментации на основе ЭДЗ в масс-спектрометрии целесообразно усовершенствовать систему инжекции электронов, повысить качество

потока инжектируемых электронов, выявить возможности комбинирования различных методов фрагментации, использования их в единой конфигурации, а также осуществить поиск новых типов реакций фрагментации МИ.

Известны исследования фрагментирующих взаимодействий МИ с поверхностью твердого тела (как вакуумно чистой, так и покрытой слоями молекул [20]), но имеющихся данных недостаточно для прикладного использования реакций фрагментации данного типа. Это обуславливается тем, что фундаментальные физические процессы взаимодействия МИ с поверхностью твердого тела сложны и многообразны (например, [33, 34] и др.). Реализация различных сценариев преобразования состояния частиц на поверхности позволяет осуществить десорбцию, ионизацию, нейтрализацию, фрагментацию и, возможно, другие виды реакций. Современный арсенал возможных методов десорбции и ионизации на поверхности включает термодесорбцию [35], переходы в сильном электрическом поле [36-38], лазерные [39-41], бомбардировку быстрыми и медленными частицами [42], ионизацию на нагретых поверхностях [43-45], электродинамическое возбуждение [46, 47]. Перечисленные примеры поверхностных реакций основаны на диссипации подводимой энергии в ансамбле адсорбированных частиц, находящихся в прекурсорной или

латеральной стадии. Поверхности металлических образцов имеют распределенную сеть дефектов, концентрация которых достигает 107-1010 см"2, размер шероховатостей в среднем составляет 0.1 мкм [48]. Эффективность взаимодействия электронов проводимости с поверхностью пропорциональна «коэффициенту дефектности», который характеризуется степенью заполнения поверхности локальными дефектами, в том числе адсорбированными частицами [49]. Совместное действие горячих электронов (передача энергии активирующего электрического импульса в электронную подсистему) и возбужденных фононов (акустической волны) должно выражаться в возрастании

* интенсивности процессов преобразования состояния ионов на
поверхности [50].

Основные факторы формирования потока десорбируемых ионов [46, 47]:

роль горячих электронов: а) образование отрицательных ионов (электронный захват на поверхности, в т.ч. диссоциативный); б) десорбция нейтралов; в) туннельная нейтрализация десорбируемых положительных ионов;

роль акустической волны: г) ударно-волновой механизм десорбции; д) неупругие ионизационные столкновения атомов (ионов) подложки

* с адсорбатом.

Электродинамическое активирование поверхности представляется перспективным способом фрагментации молекулярных ионов, взаимодействующих с горячими электронами и акустическими фононами.

Проведенный анализ литературных данных позволяет заключить, что, несмотря на широкое применение, эффективность известных методов фрагментации МИ недостаточна для решения многих современных задач. В связи с ростом сложности изучаемых объектов, требованием уменьшения количества анализируемого материала, увеличения содержания примесей в исследуемых пробах, требуется дальнейшее развитие методов тандемной м асе-спектрометрии: увеличение темпов реакции, повышение чувствительности и воспроизводимости методов. В физической электронике XX века накоплен значительный опыт изучения процессов ионно-электронных, ионно-фотонных, и ионно-молекулярных взаимодействий относящихся, однако, преимущественно к атомам и небольшим молекулам [51]. Современные исследования макромолекул находятся в начальной стадии, имеющихся данных недостаточно. Сказанное выше обуславливает важность и актуальность исследований, направленных на разработку или усовершенствование методов, позволяющих повысить информативность исследований строения и свойств макромолекул.

Основными целями диссертации явились:

развитие ЭДЗ метода фрагментации МИ путем улучшения параметров инжектируемого электронного пучка: увеличение частоты фрагментирующих ионно-электронных взаимодействий, улучшение восп роизвод и мости;

определение потенциалов ионизации МИ при повышении степени ионизации МИ электронным ударом;

создание метода и выявление возможностей комбинированного фрагменти рующего воздействия электронов низких энергий и фотонов И К диапазона на МИ в газовой фазе и на поверхности твердого тела в вакууме;

развитие метода корпускулярной и поверхностной столкновительнои фрагментации МИ: выявление особенностей фрагментации при различных параметрах возбуждения МИ.

В соответствии с указанными целями определены основные задачи:

обоснование требований к устройствам инжекции электронов и
фотонов и их реализация для повышения эффективности
фрагментации МИ в масс-спектрометре на ионном циклотронном

резонансе с преобразованием Фурье (МС ИЦР ПФ) и время-пролетном масс-спектрометре (ВП МС);

получение с помощью усовершенствованных устройств инжекции в МС ИЦР ПФ основных экспериментальных характеристик процессов взаимодействия МИ с потоком электронов низкой энергии;

измерение потенциалов ионизации некоторых МИ при повышении степени ионизации МИ с помощью усовершенствованных устройств инжекции электронов в МС ИЦР ПФ;

выявление характеристик взаимодействия электронов и фотонов с нейтральными и заряженными молекулами в газовой фазе и на

щ поверхности в вакууме;

проведение теоретического (на основе компьютерного моделирования)
и экспериментального анализа столкновительной фрагментации МИ в
радиочастотной гексапольной ловушке в электроспрей ионном
источнике МС ИЦР ПФ;

Научная новизна полученных и представленных в диссертации результатов работы. В ней впервые:

1. Получена ускоренная, устойчиво воспроизводимая фрагментация МИ

при захвате электронов низких энергий в МС ИЦР ПФ. Впервые

* достигнуто снижение времени фрагментации на несколько порядков, до

~1 мс, использованы жидкостная хроматография и капиллярный электрофорез в режиме реального времени в тандемной МС ИЦР ПФ [А1-АЗ].

  1. Выявлена линейная зависимость значений энергий ионизации ИЭ протонированных полипептидов от заряда z (z=1...5) в диапазоне масс (1.0 - 3.5) кДа вида H3(z)=[9.8+1.1z±0.5l (эВ) [А4].

  2. Совмещены быстрая электронная и фотонная фрагментации МИ в МС ИЦР ПФ. Показано, что комбинированные фрагментационные масс-спектры содержат новую информацию о структуре МИ, в том числе о пост-трансляционных модификациях. При комбинированном действии

* электронов и фотонов выявлены не изученные ранее процессы, с
помощью которых осуществлен структурный анализ МИ [А5-А7].

  1. Теоретически и экспериментально выявлено, что эффективная столкновительная фрагментация МИ на атомах газа в радиочастотной гексапольной ловушке достигается в режиме увеличенного объемного заряда ионов и радиальной стратификации, в котором ионы с большими значениями отношений масса/заряд испытывают существенное действие поля пространственного заряда [А8].

  2. Выявлена импульсная активированная фрагментация МИ на

* поверхности металлических и полупроводниковых образцов в ВП МС

при комбинированном воздействии низкоэнергетичных электронов и

лазерного излучения [А9-А14].

Достоверность полученных результатов обеспечена

использованием широкого набора различных экспериментальных установок и приборов, тщательной отработкой комплекса различных методик исследования, многократной проверкой получаемых данных, соответствием данным, имеющимся в научно-технической литературе.

Научная значимость диссертационной работы состоит в том, что в ней получили развитие физические представления, относящиеся к энергетическим возбуждениям и структурным преобразованиям МИ при взаимодействии с электронами, фотонами и нейтральными частицами. Развиты новые методические решения, которые существенно расширили возможности исследований фрагментации МИ.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что ее результаты позволили получить более широкую и подробную научную информацию о структуре исследованных МИ. В дальнейшем они нашли непосредственное применение в мае с-спектрометри и макромолекул для проведения структурного анализа отдельных частиц и их смесей [52-58]. Указанные результаты используются также в учебных курсах и в научных исследованиях в СПбГПУ.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Ускоренная, устойчиво воспроизводимая фрагментация МИ реализуется при инжекции оптимизированного потока электронов низких энергий в МС ИЦР ПФ. При этом время фрагментации снижается на несколько порядков, вплоть до -1 мс, что обеспечивает использование в тандемной МС ИЦР ПФ жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза в режиме реального времени.

  2. Зависимость значений энергий К высоких степеней ионизации протонированных полипептидов от заряда z (z=1...5) в диапазоне масс (1.0 - 3.5) кДа вида K(z)=[9.8+1.1z±0.5] (эВ) имеет линейный характер.

  3. Масс-спектры, полученные в режиме совмещения быстрой электронной и фотонной фрагментации МИ в МС ИЦР ПФ, содержат новую информацию о структуре МИ, в том числе о пост-трансляционных модификациях. При комбинированном действии электронов и фотонов возникают специфические процессы фрагментации, с помощью которых осуществляется структурный анализ МИ.

4. Кинетическая энергия МИ, участвующих в столкновительной
фрагментации на атомах газа в радиочастотной гексапольной ловушке,
существенно возрастает в режиме увеличенного объемного заряда ионов
и радиальной стратификации, в котором ионы с большими значениями

отношений масса/заряд испытывают существенное действие поля пространственного заряда. 5. Импульсная активированная поверхностная фрагментация МИ осуществляется при инжекции электронов в тонкие металлические и полупроводниковые образцы в ВП МС. Апробация работы

Материалы диссертации прошли апробацию в виде лекций и докладов на более чем 10 научных конференциях в России и за рубежом, в том числе: 6ая научно-техническая конференция «Фундаментальные исследования в технических университетах», СПб, СПбГПУ, Июнь 2003;

* 49ая, 50ая и 51ая ASMS конференции по масс-спектрометрии, США -

Канада, 2001 - 2003 гг.; Европейская конференция по физике, Страсбург, Франция, Июнь 2001; 15ая Конференция по активации и диссоциации ионов, Санибел, США, Январь 2003; Конференции «Десорбция» 2000 (Франция) и 2002 (США); Конференция по масс-спектрометрии в медицине, биологии и экологии, Москва, Апрель 2002; 15ая международная конференция по взаимодействиям ионов с поверхностью, Звенигород, Август 2001. Публикации

4 Основные материалы диссертации опубликованы в 14 работах, в том

ЬММЙ

числе 3 статьи в журналах (Известия АН - серия физическая, Journal of Mass Spectrometry, European Journal of Mass Spectrometry), 11 публикаций в трудах конференций. Основные публикации по теме диссертации приведены в списке литературы.

Исследования, представленные в диссертации, выполнены в СПбГТУ-СПбГПУ в период приблизительно с 1999 года по настоящее время. Кроме того, циклы измерений проведены в Ангстрем Лаборатории (Университет Уппсала, Швеция). Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения,
* списков основных публикаций (14 наименований) и цитируемой

литературы (129 наименований). Общий объем диссертации - 198 страниц, включая 53 рисунка и таблицы.

Кроме приведенного выше краткого обзора современного состояния проблемы, обсуждение или использование имеющихся литературных данных по изучаемым вопросам проводится при анализе результатов, полученных в настоящей работе. Важнейшие результаты суммируются в выводах к главам.

Первая глава содержит описание экспериментальных методов и 4 аппаратуры, используемых в работе. Приведены характеристики методов

фрагментации МИ, используемых в МС для изучения структуры молекул, а также параметры экспериментальных установок, изготовленных на основе МС ИЦР ПФ и ВП МС. Основываясь на физической природе взаимодействий МИ, приводящих к структурным превращениям, разработана методика комплексного исследования процессов взаимодействия МИ с электронами низких (1-10 эВ) и средних (10-100 эВ) энергий, лазерным излучением ИК и УФ диапазонов, атомами газов в объеме и на поверхности в вакууме. Рассмотрены стимулированные реакции, в результате которых происходят изменения зарядового состояния или структуры МИ. Используя компьютерные программы SIMION и EGUN разработаны программы расчета параметров электронных и ионных пучков в используемых экспериментальных установках с учетом внесенных изменений в конфигурацию электродов. Описана методика исследования структурных превращений молекул и МИ на поверхности твердого тела в вакууме, основанная на раздельном и комбинированном действии электронного и лазерного пучков на частицы, взаимодействующие с поверхностью твердого тела.

Вторая глава посвящена теоретическому и экспериментальному анализу процесса взаимодействия МИ с электронами. Обсуждаются результаты экспериментальных исследований взаимодействия МИ,

захваченных в ловушку Пеннинга МС ИЦР ПФ, с электронами, инжектированными с помощью устройств, разработанных на основе теоретического анализа. Использовались два режима получения электронов. В первом средняя энергия инжектируемых электронов в ловушке не превышала нескольких эВ, во втором случае использовались электроны более высоких энергий (10 - 20 эВ и выше). В зависимости от энергии электронов исследовались реакции фрагментации МИ или ионизации электронным ударом. Осуществлено развитие методов фрагментации МИ в МС ИЦР ПФ, основанных на взаимодействии МИ с электронами в ловушке Пеннинга МС ИЦР ПФ, в частности, с помощью разработанного устройства инжекции электронов существенно повышен темп реакции фрагментации МИ при захвате электронов низких энергий в МС ИЦР ПФ.

Получены данные о параметрах взаимодействия МИ с электронами низких энергий: зависимости от энергии электронов, времени облучения электронами, распределения продольных и поперечных скоростей электронов, начальных характеристик ионов. Выявлены условия эффективной фрагментации МИ, проведены эксперименты по определению первичной структуры ряда МИ в диапазоне масс 1-29 кДа. Экспериментально и теоретически изучена связь параметров траекторий

ионов в ловушке Пеннинга с эффективностью ЭДЗ фрагментации МИ. Выявлены параметры режима, соответствующего максимальной эффективности реакции ЭДЗ.

Сопоставлением экспериментальных результатов и теоретических расчетов показано, что минимальное время реакции фрагментации (ЭДЗ) может составить величину порядка 1(Г3 с при значении сечения захвата порядка 10"12см2.

В тандемной МС ИЦР ПФ с усовершенствованной системой инжекции электронов использовано комбинирование метода ЭДЗ и разделения смесей макромолекул в режиме реального времени с помощью жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза.

Получена линейная зависимость значений энергии ионизации К протонированных полипептидов от заряда z (z=1...5) в диапазоне масс 1.0 - 3.5 кДа вида tf(z)=[9.8+1.1z±0.5] (эВ). Показано, что значения энергии ионизации не зависят от способа получения МИ в газовой фазе. Этот результат может быть использован при разработке методов генерации многозарядных ионов в ионных источниках с лазерной десорбцией/ионизацией, а также в экспериментах по постионизации.

Третья глава посвящена теоретическому и экспериментальному анализу процесса фрагментации МИ в радиочастотной гексапольной ионной ловушке, установленной в электроспрей ионном источнике в МС ИЦР ПФ. Приводятся результаты вычислений зависимостей кинетических энергий захваченных ионов от обьемного заряда, средней длины свободного пробега, амплитуды радиочастотного напряжения, массы и зарядового состояния ионов. Обнаружено, что средняя кинетическая энергия ионов возрастает при увеличении суммарного объемного заряда, средней длины свободного пробега и заряда иона. Однако, для иона, захваченного в поле купоновских сил, его масса, а также амплитуда приложенного радиочастотного напряжения не влияют на среднюю кинетическую энергию. Полученные результаты рассматриваются в применении к диссоциации МИ при накоплении в мультипольной ионной ловушке электроспрей ионного источника. За счет действия эффекта радиальной стратификации ионов происходит предпочтительное возбуждение ионов с большим отношением масса/заряд. Эффективная столкновительная фрагментация МИ в газовой фазе в радиочастотной гексапольной ловушке в МС ИЦР ПФ достигается в режиме увеличенного объемного заряда ионов. Эти результаты позволили сформировать более

полное понимание процесса столкновительной фрагментации МИ при накоплении в гексапольной ловушке МС ИЦР ПФ.

Результаты вычислений и экспериментов позволили построить эмпирическую зависимость средней кинетической энергии иона (для типичных условий эксперимента):

^,И=^1-10",+(6,7±0,3)-10Ю-Є + (1,4±1,0).10Ї.4

где о - суммарный пространственный заряд ионов, содержащихся в гексаполе (в Кл), я - средняя длина свободного пробега (в мм). Была определена эмпирическая зависимость значения кинетической энергии к,

ионов, вовлеченных в процесс фрагментации в гексаполе, от заряда иона z: Kf = 0,025-z, эВ. Данное значение кинетической энергии сравнимо со

значением энергии одиночного фотона ИК диапазона, а также со значением кинетической энергии ионов, вовлеченных в процесс столкновительной фрагментации в ловушке Пеннинга. Это соответствие позволило объяснить идентичность типов фрагментов, получаемых в данных реакциях.

Четвертая глава посвящена обобщению и сопоставлению экспериментальных результатов по взаимодействию МИ и нейтральных молекул с электронами и фотонами в газовой фазе и на поверхности в МС. Приведены результаты исследования комбинированного

взаимодействия МИ в ловушке Пеннинга МС ИЦР ПФ с электронами низких энергий и фотонами ИК диапазона. Рассмотрены различные режимы активации и фрагментации МИ при использовании пучков электронов и фотонов последовательно или одновременно. Указаны преимущества предложенной системы комбинирования электронного и лазерного излучений. Обнаружены новые реакции образования фрагментов, возможные только при комбинированном действии, что сделало структурный анализ МИ в МС более информативным. Впервые получены данные о комбинированном взаимодействии электронов и фотонов с атомами и молекулами, адсорбированными на поверхности в вакууме. В результате исследования комбинированного воздействия электронов и фотонов на МИ в газовой фазе и на поверхности в вакууме развиты методы фрагментации МИ в масс-спектрометрии, в частности: создан метод получения структурной информации о МИ с помощью комбинированного использования электронного диссоциативного захвата и многофотонной диссоциации; показана принципиальная возможность определения наличия и положения пост-трансляционных модификаций в МИ с помощью совместного использования электронного диссоциативного захвата и многофотонной диссоциации; развит метод предварительного активирования МИ фотонами И К диапазона или электронами низких

энергий, позволивший повысить эффективность реакций электронного диссоциативного захвата и многофотонной диссоциации; осуществлен быстрый анализ динамики трехмерной структуры МИ с помощью ускоренной реакции электронного диссоциативного захвата в сочетании с активированием МИ фотонами И К диапазона. Комбинация двух методов фрагментации использована для анализа пост-трансляционных модификаций (фосфориляции) в пептидах и белках.

Проведены исследования процессов фрагментации МИ на электропроводящих поверхностях металлов и полупроводников, поддерживаемых в среднем при нормальной температуре, в условиях раздельного или комбинированного воздействия низкоэнергетичных электронов или фотонов УФ диапазона. Выполнено сравнение параметров поверхностной фрагментации частиц с фрагментацией МИ в газовой фазе.

Рассмотрены результаты исследования процессов фрагментации МИ на электропроводящих поверхностях металлов и полупроводников в условиях раздельного или комбинированного воздействия низкоэнергетичных электронов или фотонов УФ диапазона. Выполнено сравнение параметров поверхностной фрагментации частиц с фрагментацией МИ в газовой фазе.

В заключении сформулированы основные научные результаты диссертационной работы.

Похожие диссертации на Развитие методов фрагментации молекулярных ионов в масс-спектрометрии