<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">zldm</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Заводская лаборатория. Диагностика материалов</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Industrial laboratory. Diagnostics of materials</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1028-6861</issn><issn pub-type="epub">2588-0187</issn><publisher><publisher-name>ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.26896/1028-6861-2020-86-4-12-20</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">zldm-1187</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>SUBSTANCES ANALYSIS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Устройство управления разверткой низких энергий ионизирующих электронов для формирования совокупного масс-спектра отрицательных ионов с использованием квадрупольного масс-спектрометра</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>A device for controlling the energy of ionizing electrons in the low-energy range designed to form a complete mass spectrum of negative ions using a quadrupole mass spectrometer</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Терентьев</surname><given-names>А. Г.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Terentyev</surname><given-names>A. G.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Андрей Геннадьевич Терентьев</p><p>125047, Москва, Миусская площадь, 9</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Andrey G. Terentyev</p><p>9 Miusskaya pl., Moscow, 125047</p></bio><email xlink:type="simple">gLsp_9@muctrl.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Хатымов</surname><given-names>Р. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Khatymov</surname><given-names>R. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Рустем Владиславович Хатымов</p><p>450075, г. Уфа, пр-т Октября, 151</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Rustem V. Khatymov</p><p>151 prosp. Oktyabrya, Ufa, 450075</p><p> </p></bio><email xlink:type="simple">rustem@anrb.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мальцев</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Maltsev</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Александр Валерьевич Мальцев</p><p>424000, г. Йошкар-Ола, ул. Строителей, 94</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Alexander V. Maltsev</p><p>94 Stroiteley ul., Yoshkar-Ola, 424000</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Dmitry Mendeleev University of Chemical Technology of Russia</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт физики молекул и кристаллов Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Institute of Molecule and Crystal Physics, Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>ЗАО Специальное конструкторское бюро «Хроматэк»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>JSC SDO CHROMATEC</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2020</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>23</day><month>04</month><year>2020</year></pub-date><volume>86</volume><issue>4</issue><fpage>12</fpage><lpage>20</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Терентьев А.Г., Хатымов Р.В., Мальцев А.В., 2020</copyright-statement><copyright-year>2020</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Терентьев А.Г., Хатымов Р.В., Мальцев А.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Terentyev A.G., Khatymov R.V., Maltsev A.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.zldm.ru/jour/article/view/1187">https://www.zldm.ru/jour/article/view/1187</self-uri><abstract><p>Для масс-спектрометрических детекторов большинства газовых хромато-масс-спектрометрических комплексов (ГХ/МС) в базовой комплектации штатным является режим работы с положительными ионами, образуемыми действием электронов с высокой заданной энергией (как правило, 70 эВ), заведомо превышающей энергию ионизации молекул. Вместе с тем мы показали, что конструктивно заложенная в некоторых серийных приборах возможность понижать энергию ионизирующих электронов в доионизационную область позволяет получать также и масс-спектры отрицательных ионов (ОИ), что существенно расширяет аналитический потенциал стандартного оборудования. Образование ОИ происходит в диапазоне низких энергий электронов 0 – 15 эВ в процессах резонансного захвата электронов молекулами (РЗЭ). В отличие от положительных ионов, интенсивность образования ОИ резко (резонансным образом) зависит от энергии электронов, причем эта зависимость характеристична для каждого химического соединения. От энергии электронов существенно зависят как относительная интенсивность пиков, так и ионный состав формируемого масс-спектра ОИ. В связи с этими особенностями отрицательного ионообразования при хромато-масс-спектрометрическом анализе сложных смесей разнородных соединений возникает проблема нахождения оптимальной энергии ионизирующих электронов для одинаково эффективного масс-спектрометрического определения всех компонентов смеси. Для решения этой проблемы предложена методика получения совокупных максимально полных по ионному составу и интенсивностям масс-спектров ОИ РЗЭ путем многократной вариации энергии ионизирующих электронов в заданном диапазоне от 0 до 10 эВ. Для технической реализации этой методики в ЗАО СКБ «Хроматэк» было создано специальное электронное устройство [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>], прошедшее опытную эксплуатацию в составе комплекса газового хроматографа с квадрупольным масс-спектрометром «Хроматэк». В статье описан принцип работы устройства и представлены результаты проведенных испытаний.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Operation with positive ions formed from the impact of high energy electrons (usually 70 eV, which exceeds the ionization energy of the molecules) is a standard mode for mass spectrometric detectors of most gas chromatography-mass spectrometric complexes (GC/MS) in the basic configuration. At the same time, we have shown that the option of setting the energy of ionizing electrons (maintained in the design of some serial devices) within the pre-ionization region also allows one to obtain mass spectra of negative ions (NI) which, in turn, significantly expands the analytical potential of standard equipment. The formation of NI occurs in the low-energy range of 0 – 15 eV due to resonant capture of electrons by molecules (REC). In contrast to positive ions, the intensity of NI formation sharply (resonantly) depends on the electron energy and this dependence is characteristic of each chemical compound. Both the relative intensity of the mass-peaks and, in general, the ionic composition of the formed mass spectrum of NI significantly depend on the electron energy. The problem of choosing the optimal energy of ionizing electrons providing the same efficiency of mass-spectrometric determination of all components of complex mixtures of dissimilar compounds is also associated with the features of negative ion formation during chromatography-mass spectrometric analysis. To address the problem, we propose a technique providing generation of complete (in NI composition and intensities) mass spectra of NI through repeated variation of the energy of ionizing electrons in a given range of 0 – 10 eV. Technical implementation of the technique [<xref ref-type="bibr" rid="cit1">1</xref>] was carried out at the Design Bureau «Chromatec «(Yoshkar Ola, Russia) in the form of a special electronic device, which was tested in pilot operation as part of the gas chromatograph complex with a quadrupole mass spectrometer «Chromatec». We describe the principle of operation of the device and present the results of tests.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>масс-спектрометрия</kwd><kwd>отрицательные ионы</kwd><kwd>резонансный захват электронов</kwd><kwd>развертка энергии электронов</kwd><kwd>ГХ/МС</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>mass spectrometry</kwd><kwd>negative ions</kwd><kwd>resonant electron capture</kwd><kwd>electron energy</kwd><kwd>GC-MS</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пат. 188483 РФ, МПК H01J 49/30. Устройство питания катода масс-спектрометра переменным током для периодической вариации энергии эмитируемых электронов при регистрации масс-спектров отрицательных ионов / Терентьев А. Г., Брусенин А. А., Хатымов Р. В., Тукторов Р. Ф. Опубл. 16.04.2019.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">RF patent N 188483. Device for supplying the cathode of a mass spectrometer with an alternating current for periodic variation of the energy of emitted electrons when registering the mass spectra of negative ions / Terentyev A. G., Brusenin A. A., Khatymov R. V., Tuktarov R. F. Publ. April 16, 2019 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Терентьев А. Г., Морозик Ю. И., Рыбальченко И. В. и др. Определение структурных характеристик О-алкил-S-2-(N,N-диалкиламино)этилалкилтиофосфонатов по масс-спектрам электронной ионизации / Масс-спектрометрия. 2015. Т. 12. № 4. С. 259 – 267.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Terentyev A. G., Morozik Yu. I., Rybal’chenko I. V., et. al. Determination of the structural features of O-Alkyl-S-2-(N,N-Dialkylamino) ethyl alkylthiophosphonates from their electron ionization mass spectra / J. Anal. Chem. 2016. Vol. 71. N 13. P. 1266 – 1274. DOI: 10.1134/S1061934816130104.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хатымов Р. В., Иванова М. В., Терентьев А. Г., Рыбальченко И. В. Различение стереоизомеров 2-хлорвинилдихлорарсина и бис-(2-хлорвинил)хлорарсина по данным масс-спектрометрии отрицательных ионов и квантово-химических расчетов / Журн. общей химии. 2015. Т. 85. № 11. С. 1855 – 1863. DOI: 10.1134/S1070363215110158.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khatymov R. V., Ivanova M. V., Terentyev A. G., Rybal’chenko I. V. Discrimination of stereoisomers of 2-chlorovinyldichloroarsine and bis(2-chlorovinyl)chloroarsine from the data of negative ion mass spectrometry and quantum-chemical simulation / Rus. J. Gen. Chem. 2015. Vol. 85. N 11. P. 2596 – 2604. DOI: 10.1134/S1070363215110158.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Терентьев А. Г., Морозик Ю. И., Иванова М. В., Дудкин А. В. Идентификация и установление молекулярной структуры эфиров фосфорных кислот путем совместного применения масс-спектров электронной ионизации с регистрацией положительных и отрицательных ионов / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 2. С. 132 – 144. DOI: 10.31857/S0044450220020176.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Terentyev A. G., Morozik Yu. I., Ivanova M. V., Dudkin A. V. Identification and Determination of the Molecular Structure of Phosphate Esters by the Joint Application of Positive Ion and Negative Ion Electron Ionization Mass Spectrometry / J. Anal. Chem. 2020. Vol. 75. N 2. P. 208 – 218. DOI: 10.31857/S0044450220020176.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мазунов В. А., Щукин П. В., Хатымов Р. В., Муфтахов М. В. Масс-спектрометрия отрицательных ионов в режиме резонансного захвата электронов (учебный обзор) / Масс-спектрометрия. 2006. Т. 3. № 1. С. 11 – 32.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mazunov V. A., Schukin P. V., Khatymov R. V., Muftakhov M. V. Negative ion mass spectrometry in the resonant electron capture mode (tutorial review) / Mass-spektrometriya. 2006. Vol. 3. N 1. P. 11 – 32 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хвостенко В. И., Рафиков С. Р. Основные правила образования отрицательных ионов при диссоциативном захвате электронов многоатомными молекулами / Докл. АН СССР. 1975. Т. 220. С. 892 – 894.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khvostenko V. I., Rafikov S. R. Basic rules for the formation of negative ions during dissociative electron capture by polyatomic molecules / Dokl. AN SSSR. 1975. Vol. 220. P. 892 – 894 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хвостенко В. И., Толстиков Г. А. Применение масс-спектрометрии отрицательных ионов в органической химии / Успехи химии. 1976. Т. 45 № 2. С. 251 – 279.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khvostenko V. I., Tolstikov G. A. Application of the Mass Spectrometry of Negative Ions to Organic Chemistry / Rus. Chem. Rev. 1976. Vol. 45. N 2. P. 127 – 141.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Терентьев А. Г., Хатымов Р. В., Иванова М. В. Применение масс-спектрометрии отрицательных ионов в аналитических целях на ГХ-МС комплексе / Изв. УНЦ РАН 2014. № 3. С. 86 – 90.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Terentyev A. G., Khatymov R. V., Ivanova M. V. Application of negative ion mass spectrometry in the GC-MS apparatus for analytical purposes / Izv. Uf. NTs RAN. 2014. N 3. P. 86 – 90 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wei J., Liu S., Fedoreyev S. A., Voinov V. G. A study of resonance electron capture ionization on a quadrupole tandem mass spectrometer / Rapid Commun. Mass Spectrom. 2000. Vol. 14. N 18. P. 1689 – 1694. DOI: 10.1002/1097-0231(20000930)14:18&lt;1689::AID-RCM75&gt;3.0.CO;2-G.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wei J., Liu S., Fedoreyev S. A., Voinov V. G. A study of resonance electron capture ionization on a quadrupole tandem mass spectrometer / Rapid Commun. Mass Spectrom. 2000. Vol. 14. N 18. P. 1689 – 1694. DOI: 10.1002/1097-0231(20000930)14:18&lt;1689::AID-RCM75&gt;3.0.CO;2-G.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Пат. 158407 РФ, МПК H01J 49/00. Устройство для сохранения катода масс-спектрометра при работе с малыми энергиями ионизации / Тереньтьев А. Г., Иванова М. В., Хатымов Р. В., Дудкин А. В. Опубл. 27.12.2015.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">RF Pat. N 158407. Device for saving the cathode of a mass spectrometer when working with low ionization energies / Terentyev A. G., Ivanova M. V., Khatumov R. V., Dudkin A. B. Publ. December 27, 2015 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Самохин А. С., Ревельский А. И., Ревельский И. А. Сопоставление масс-спектров ионизации электронами ряда органических соединений (ММ &lt;200 Да), зарегистрированных с помощью различных типов масс-спектрометров / Масс-спектрометрия. 2011. Т. 8. № 2. С. 106 – 110.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Samokhin A. S., Revel’skii A. I., Revel’skii I. A. Comparison of electron ionization mass spectra of some organic compounds (MW &lt;200 Da) recorded on mass spectrometers of various types / J. Anal. Chem. 2011. Vol. 66. N 14. P. 1432 – 1436 DOI: 10.1134/S1061934811140176.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">База данных масс-спектров отрицательных ионов токсичных химикатов (varhbz). Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2015621486 от 24.09.2015 г.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Database of mass spectra of negative ions of toxic chemicals (varhbz). Certificate of registration of database N 2015621486 from Sept. 24, 2015.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">База данных спрогнозированных масс-спектров отрицательных ионов соединений групп: алкилдихлорфосфатов, диалкилхлорфосфатов, V-газов, О-алкилалкилфторфосфонатов «LibNegMS 1.0». Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2016621328 от 28.09.2016 г.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Database of predicted negative ion mass spectra «LibNegMS 1.0». Certificate of registration of database N 2016621328 from Sept. 28, 2016.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Терентьев А. Г., Хатымов Р. В., Легков М. А. и др. Интерпретация и прогнозирование масс-спектров отрицательных ионов некоторых групп фосфорсодержащих элементоорганических соединений / Масс-спектрометрия. 2016. Т. 13. № 3. С. 193 – 202.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Terentyev A. G., Khatymov R. V., Lyogkov M. A., et al. Interpretation and simulation of negative ion mass spectra of some phosphorus organoelement compounds / J. Anal. Chem. 2017. Vol. 72. N 13. P. 1322 – 1330. DOI: 10.1134/S1061934817130135.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Прогнозирование масс-спектров отрицательных ионов соединений: алкилдихлорфосфатов, диалкилхлорфосфатов, V-газов, О-алкилалкилфторфосфонатов «PRONEGMS 1.0». Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016661049 от 28.09.2016 г.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Prediction of negative ion mass spectra «PRONEGMS 1.0». Certificate of registration of IBM software N 2016661049 from Sept. 28, 2016.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Терентьев А. Г., Дудкин А. В., Морозик Ю. И. Получение аналитической информации о соединении для проведения структурно-группового анализа по масс-спектрам отрицательных ионов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 8. С. 8 – 15. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-8-8-15.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tererntyev A. G., Dudkin A. V., Morozik Yu. I. Gaining of analytical information about the compound for structural group analysis using mass spectra of negative ions / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2019. Vol. 85. N 8. P. 8 – 15 DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-8-8-15 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хвостенко В. И. Масс-спектрометрия отрицательных ионов в органической химии. — М.: Наука, 1981. С. 163.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khvostenko V. I. Mass-spectrometry of the Negative Ions in Organic Chemistry. — Moscow: Nauka, 1981. P. 163 [in Russian].</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
