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Jun 25, 2023

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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6059(2023) 이 기사 인용 586 액세스 측정항목 세부정보 실시간, 무주형 소형 가스 질량 분석기에 대한 초기의 중요한 결과

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6059(2023) 이 기사 인용

586 액세스

측정항목 세부정보

부분적으로 겹치는 스펙트럼을 사용하여 표적 종을 검출하는 데 있어 기둥이 없는 실시간 소형 가스 질량 분석기에 대한 초기의 중요한 결과가 보고되었습니다. 이러한 성과는 나노유체 샘플링 입구 시스템으로서의 나노규모 구멍과 강력한 통계 기술을 모두 사용하여 이루어졌습니다. 제시된 물리적 구현이 가스 크로마토그래피 컬럼과 함께 사용될 수 있더라도 높은 소형화를 위해서는 도움 없이 검출 성능을 조사해야 합니다. 연구 사례로 첫 번째 실험에서는 단일 및 복합 혼합물에서 농도가 6~93ppm 범위인 디클로로메탄(CH2Cl2)과 시클로헥산(C6H12)을 사용했습니다. 나노 오리피스 컬럼 없는 접근 방식은 NIST 참조 데이터베이스에 대해 각각 0.525 및 0.578의 상관 계수를 사용하여 60초 안에 원시 스펙트럼을 획득했습니다. 그런 다음 통계 데이터 추론을 위해 부분 최소 제곱 회귀(PLSR)를 사용하여 이 두 화합물의 알려진 서로 다른 10가지 혼합물의 320개 원시 스펙트럼에 대한 교정 데이터 세트를 구축했습니다. 이 모델은 각 종에 대해 각각 \(10.9\mathrm{\%}\) 및 \(18.4\mathrm{\%}\)의 정규화된 전체 규모 평균 제곱근 편차(NRMSD) 정확도를 보여주었습니다. 결합된 혼합물. 두 번째 실험은 간섭물질로 작용하는 두 가지 다른 가스인 자일렌과 리모넨을 포함하는 혼합물에 대해 수행되었습니다. 8개의 새로운 혼합물에 대해 추가로 256개의 스펙트럼을 얻었으며, 이로부터 CH2Cl2 및 C6H12를 예측하기 위해 두 가지 모델이 개발되어 각각 6.4%와 13.9%의 NRMSD 값을 얻었습니다.

마이크로 및 나노기술1의 최신 결과와 분석 가스 장비의 특정 평가 접근 방식이 결합되어 측정 수행 방식2이 변화하고 있습니다. MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 및 NEMS(Nano Electro-Mechanical Systems) 분야의 개발을 사용하는 새로운 세대의 분석 장비는 가스 크로마토그래피(GC)에 대해 매우 높은 수준의 소형화를 갖춘 장치에 대한 관점을 열어줍니다. 가스 크로마토그래피-질량 분석법(GC-MS) 분석 기술과 이온 이동성 분광법(IMS), 표면 음향파-질량 분석법(SAW-MS), 가스 크로마토그래피-표면 음향파와 같은 보다 표적화된 기술의 최근 발전 질량 분석법(GC-SAW)은 크기, 분석 시간, 설치 및 배포 비용을 줄이는 명확한 추세를 보여줍니다. 따라서 복잡한 차동 진공 시스템, 부피가 큰 연결 및 고가의 진공 펌프가 필요한 엄격한 진공 조건이 충족되어야 합니다. 그러나 장비에 상대적으로 큰 가스 ​​유입 흐름이 필요하지 않도록 하는 것은 어렵습니다. 이러한 노력의 예는 다양한 가스가 10-200 sccm3,4,5,6,7,8 범위의 sccm 값으로 주입된 여러 최근 간행물에서 찾을 수 있습니다. 유량을 더욱 줄이기 위해 여러 연구자들에 의해 전체 시스템 크기의 감소가 연구되어 필요한 유입 처리량의 첫 번째 결과적 감소를 얻었습니다. 예를 들어 2007년 Kim et al.9는 마이크로 GC의 첫 번째 통합을 보고했습니다. 4단 가스 마이크로 펌프는 길이 25 cm의 마이크로 컬럼에 연결되었습니다. 이 시스템은 0.2~0.3sccm 사이에서 최고의 증기 분리를 얻었습니다. 최근에 Hsieh와 Kim10은 미세순환 가스 크로마토그래피 시스템을 개발하여 0.5 sccm의 고정 유속에서 작동하는 다양한 이성질체 분리에 대해 성공적으로 테스트했습니다. 나노 오리피스 멤브레인으로 생성된 평행 채널을 기반으로 하는 Knudsen Pump(KP)라는 특정 기술을 사용하여 유사한 결과가 보고되었습니다. 이 주제에 대해 Qin et al. 여러 논문11,12,13을 작성하여 각각 0.4, 0.82 및 0.15 sccm의 흐름을 갖는 소형 시스템을 개발했습니다. 일반적으로 나노기술 장치는 이러한 조치를 수행하는 방법을 대폭 변경하여 급진적이고 관련성이 높은 시스템 크기 및 전원 공급 장치를 줄일 수 있습니다. 나노미터 규모의 오리피스16를 샘플링 지점으로 사용하고 대기압에 대한 스마트 가스 인터페이스를 사용하면 시스템 단순화14,15가 크게 향상될 수 있습니다.