Selected ion flow tube mass spectrometry, SIFT-MS

Abstract

Tato práce shrnuje experimenty, na nichž jsem pracovala během svého postgraduálního studia zaměřeného na aplikaci hmotnostní spekrometrie v proudové trubici s vybranými ionty (SIFT-MS) v interdisciplinárním výzkumu. SIFT-MS je metoda, která v reálném čase umožňuje stanovení stopových koncentrací plynných látek a par v okolní atmosféře a lidském dechu. Disertace je rozdělena do několika částí. Úvodní dvě kapitoly stručně shrnují historii hmotnostní spektrometrie a vymezují kvantitativní metody PTR-MS a SIFT-MS. Třetí část práce se detailně věnuje historii vzniku SIFT-MS počínaje principy techniky proudové trubice (SIFT), která byla používána ke studiu reakcí iontů s molekulami v plynné fázi a která rovněž tvoří základ metody SIFT-MS. V následující kapitole jsou shrnuty základy iontové chemie tří prekurzorů H3O+ , NO+ a O2 + , které jsou používány k ionizaci neutrálních molekul vzorku v hmotnostním spektrometru Profile 3 SIFT-MS. Čtvrtá kapitola je zaměřena na těkavé organické látky a jejich různorodý původ: bakteriální, rostlinný a metabolity lidského dechu, jež mohou být analyzovány v reálném čase pomocí SIFT-MS. Kapitola "Výsledky a Diskuse" je rozdělena do několika podkapitol, které jsou koncipovány jako komentáře již publikovaných výsledků v impaktovaných časopisech. První podkapitola se...

This thesis describes research that has been carried out during the years 2009-2013 as a part of my PhD project related to the method of selected ion flow tube mass spectrometry (SIFT-MS) and its application in interdisciplinary areas of research. SIFT-MS is a method that allows accurate quantification of trace gases and vapours presented in humid air with the focus on human breath; without any sample preparation and in real time. The thesis is divided into several parts. The first part reviews the history of mass spectrometry as a background for the quantitative analytical methods as PTR-MS and SIFT-MS. The second part discusses the detailed history of development of SIFT-MS, starting from principles of selected ion flow tube (SIFT) technique that has been used for study of ion-molecule reactions in the gas phase and forms the basis of SIFT-MS. The next part discusses volatile organic compounds of different biological origin: bacterial, plant and human breath metabolites that can be analyzed in real time using SIFT-MS. The main part "Results and Discussion" is divided into several subsections that serve as commentaries to the enclosed research papers published in peer reviewed journals. The first is a detailed step by step overview of the kinetics of ion molecule reactions which is the basis of...