Selected ion flow tube mass spectrometry, SIFT-MS

Abstract

3 Abstrakt Tato práce shrnuje výzkum, který byl v letech 2009-2013 řešen jako součást mého posgraduálního studia zaměřeného na aplikaci hmotnostní spekrometrie v proudové trubici s vybranými ionty (SIFT-MS) v interdisciplinárním výzkumu. SIFT-MS je metoda, která umožňuje kvantitativní stanovení stopových koncentrací plynných látek a par v okolní atmosféře a lidském dechu v reálném čase. Disertace je rozdělena do několika částí. První část stručně shrnuje historii hmotnostní spektrometrie s důrazem na kvantitativní metody jako PTR-MS nebo SIFT-MS. Druhá část 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. Čtvrtá kapitola je úvodem do Další část je zaměřena na těkavé organické látky a jejich původ: bakteriální, rostlinný a metabolity lidského dechu, jež mohou být analyzovány v reálném čase pomocí SIFT-MS. Hlavní část "Výsledky a Diskuse" je rozdělena do několika podkapitol, které jsou koncipovány jako komentáře již publikovaných výsledků v impaktovaných časopisech. První podkapitola se detailně věnuje iontové chemii v SIFT-MS, výpočtu rychlostních konstant reakcí prekurzorových iontů H3O+ , NO+ a O2 + s neutrálními molekulami vzorku (fytogenní...

4 Abstract 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...