Die Autoren sind dankbar für die finanzielle Unterstützung von der ERC unter Grant Nummer 259619 Foto EM und Grant Nummer 620298 Foto Luft (Proof of Concept).

1. Zusammensetzung der VOC Permeation Röhren und Festsetzung des Steuersatzes diffusion
<ol><li>
Make-up von 2-Propanol Permeation Röhren Hinweis: Um Kontaminationen zu vermeiden, tragen Sie Handschuhe dabei. Vorsicht: 2-Propanol ist entzündlich und reizend. Führen Sie diese Prozedur entfernt keine offenen Flammen. Tragen Sie Handschuhe beim Umgang mit 2-Propanol. Nähere Informationen erhalten Sie MSDS von 2-Propanol.<ol>
<li>Messen Sie aus und schneiden Sie eine 14 cm Länge von PTFE-Schläuche.</li>
		<li>Versiegeln und ein Ende des Rohres durch Einfügen einer 2 cm Länge von PTFE Stab in das Ende des PTFE-Schläuche, und dann mit einem 2 cm Metall Crimp für crimp</li>
		<li>Legen Sie die PTFE-Schläuche, Stab Crimp in der Crimp-Werkzeug und legen Sie diese in einen Schraubstock. Drehen Sie den Schraubstock spannen so weit wie möglich um die PTFE-Schlauch mit dem Falz zu versiegeln.</li>
		<li>Pipette in die Open-End das PTFE-Rohr einen Betrag von 2-Propanol, sodass der PTFE-Schlauch etwa 1/3 ist voll (ca. 3-4 mL).</li>
		<li>Wiederholung 1.1.2 - 1.1.3 zu versiegeln und crimp-das offene Ende der Permeation Röhre; die Permeation Quelle ist dann abgeschlossen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bestimmung der Diffusionsgeschwindigkeit der VOC in der Permeation Röhre
	<ol>
<li>Wiegen Sie die Permeation Rohr, mit einer geeichten Waage auf mindestens 4 Dezimalstellen, feststellend, dass das Gewicht und die Uhrzeit.</li>
		<li>Versorgung (im Idealfall medizinischem Druckluft oder gleichwertig), Verbindung von einer Druckluft Schlauch (PTFE Schlauch, Durchmesser 1/8 Zoll, Innendurchmesser 0,063 In) in Linie Druckregler. Von der Regulierungsbehörde zu verbinden, mit den gleichen Durchmesser PTFE Schlauch an einen der Anschlüsse der GL45 4-Anschluss mit einer Glasflasche 250 mL GL45 verschraubt. Zwei Ports, Sperren Sie ab und verbinden Sie eine Länge von PTFE-Schlauch mit dem endgültigen Anschluss und führen Sie diesen Ausgang zu einem Abzug.</li>
		<li>Positionieren Sie den Permeation Schlauch in die Flasche GL45, und sicherzustellen Sie, dass eine Konstante Dampfleistung Druckluft mit einer Durchflussrate von 2,5 L min-1ist. Alternativ, positionieren Sie das Rohr in der Verdünnung Kammer des Systems wie in Abbildung 1 dargestellt, und in Abschnitt 2.1 beschrieben.</li>
		<li>In bestimmten Zeitabständen (zB. täglich) wiederholen Sie die Gewichtsmessung (1.2.1) und den Ort zurück in das System (1.2.2). Wenn der Rückgang Gewicht nicht nachweisbar, Verwendung der Waage ist, erhöhen Sie das Zeitintervall zwischen wiegen die Permeation Röhre (zB. wöchentlich, zweiwöchentlich). Beachten Sie, dass diese Kalibrierung, abhängig von der Diffusionsrate einen Zeitraum von ein paar Monate dauern kann.</li>
		<li>Die Diffusionsgeschwindigkeit mit der Zeit in Minuten auf der x-Achse und der Masseverlust in Nanogramm (ng) auf der y-Achse im Diagramm anzeigen. Zeichnen Sie eine gerade Linie zwischen den Punkten; unter Verwendung der linearen Gleichung (y = Mx + c), die Steigung (m) der Linie zu bestimmen. Dies ist die Permeation in ng min-1.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Foto-Oxidations-Reaktion
<ol><li>
Aufbau der Geräte für den Einsatz in der Blank und Foto-Oxidation Reaktion (Abbildung 1)
	<ol>
<li>Schlauch anschließen (PTFE Schlauch, Durchmesser 1/8 Zoll, Innendurchmesser 0,063 In) aus einer komprimierten Luft zu versorgen, in Linie Druckregler. Verbinden Sie aus diesem Grund eine Feuchtigkeit Falle, um sicherzustellen, dass eine niedrige gleichbleibende Feuchtigkeit tritt das Setup. Von hier aus verbinden Sie die PTFE-Schläuche, Wäscher, weiter die Druckluft reinigen.</li>
		<li>Von der Feuchtigkeit Trap oder Wäscher zu verbinden, mit den gleichen Durchmesser PTFE Schlauch um eine Glasflasche, die Verdünnung Kammer, die verwendet wird, um die Permeation Rohre (GL45, 500 mL) zu halten. Um eine dichte Verbindung von Gas zu gewährleisten, verwenden einen Schraubverschluss HPLC, GL45 4-Port-Anschluss, komplett mit Silikon-Dichtungen: zwei der Häfen zu blockieren, und verbinden Sie den Schlauch aus dem Wäscher oder feuchter Falle mit einem der anderen zwei Anschlüsse, sicherzustellen, dass die Verbindung fest. Schraubverschluss GL 45 HPLC auf 500 mL-Glasflasche aufschrauben.</li>
		<li>PTFE-Schlauch mit dem letzten Port oder der Schraubkappe GL45 HPCL verbinden, und dann an einem zweiten HPLC GL45 4-Anschluss anschließen. Wie bei 2.1.2, aus zwei der Ports blockieren. Schrauben Sie diese HPLC FG45 Schraubverschluss an einer Glasflasche (GL 45, 250 mL), die als die Reaktionskammer verwendet wird.</li>
		<li>PTFE-Schlauch mit dem endgültigen Anschluss der HPLC GL45 Schraubverschluss zu verbinden und daraus, verbinden Sie den Schlauch mit FAIMS-Gasanalysator, Swagelok mit 1/8 gas enge Armaturen. Sicherstellen Sie, dass die externe Port des Analysegeräts geführt wird, zu einem Abzug um sicherzustellen, dass keine Verunreinigungen in den Labor Arbeitsbereich kommt.</li>
		<li>Die Reaktionskammer zu positionieren, so dass die Mitte der Kammer 15 cm aus UV-Licht ist (zB. eine UV-Lampe, bestehend aus 2 x 8 W Röhrenlampen, mit einer Spitzenwellenlänge Photon Emission von 356 nm). Vorsicht: UV-Licht ist gefährlich für die Augen; Sicherstellen der Lampe und der Reaktor ist umgeben von einer metallischen Schild um den Lichteinfall zu vermeiden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Foto-Oxidation von 2-propanol
	<ol>
<li>Legen Sie zwei 2-Propanol Permeation Röhren bereits montiert (1.1) in der Verdünnung Kammer des oben beschriebenen Setups. Legen Sie den Katalysator (zB., einem Titandioxid-basierte Filz Abmessungen 55 x 25 x 1 mm) in der Reaktion Kammer und der Katalysator ist mit Blick auf die UV Lampe zu gewährleisten. Schalten Sie den Luftstrom und passen Sie an, so dass die Strömung 2,5 L min-1, und der Druck 1 Bar beträgt.</li>
		<li>Schalten Sie das FAIMS Instrument, und das Gerät so richten Sie ein, dass die Ionen-Strom von 2-Propanol gesehen werden kann. Mit Software für das FAIMS-Gerät konfiguriert, erhöhen Sie die RF-Wellenform, damit verschiedene Ionen-Gipfel auf dem Spektrum von FAIMS Instruments produziert gesehen werden können.</li>
		<li>Mit Hilfe der Software für das FAIMS-Gerät konfiguriert, überwachen Sie und zeichnen Sie der Ionenstrom auf, die von den verschiedenen Ionen-Gipfeln auf dem Spektrum, produziert von der FAIMS für einen bestimmten Zeitraum hinweg mit dem Katalysator in der Dunkelheit gesehen ausstrahlt. Der Gipfel werden 2-Propanol und Wasser. Bei einem Sollwert (zB. nach über Nacht verlassen), schalten Sie die UV-Lampe und überwachen das FAIMS Spektrum für 2-Propanol und Wasser Ionen Ströme, plus zusätzliche Signale von intermediate VOC wie Aceton. Verwendung von System-Software, erhöhen oder verringern der RF-Wellenform um neue Signale aus der Mittelstufen Ionen zu bestimmen. Vorsicht: Stellen Sie sicher, sowohl UV-Licht und Reaktor mit einem metallischen Schild abgedeckt werden, bevor die Lampe beleuchtet wird, und dass das Schild in der gesamten UV-Lichts Reaktion vorhanden ist.</li>
		<li>Bei einem Sollwert (zB. nach 4 Stunden), schalten Sie die UV Lampe und weiterhin das FAIMS Spektrum für 2-Propanol und zusätzliche Spitzen zu überwachen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Wang, S. B., Ang, H. M., Tade, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volatile+organic+compounds+in+indoor+environment+and+photocatalytic+oxidation:+State+of+the+art.">Volatile organic compounds in indoor environment and photocatalytic oxidation: State of the art.</a> Environ. Int. 33 (5), 694-705 (2007).</li><li>Shah, J. J., Singh, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+Volatile+Organic-Chemicals+in+Outdoor+and+Indoor+Air+-+a+National+Vocs+Data-Base.">Distribution of Volatile Organic-Chemicals in Outdoor and Indoor Air - a National Vocs Data-Base.</a> Environ. Sci. Technol. 22 (12), 1381-1388 (1988).</li><li>Jones, A. 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Rev. 42 (6), 2294-2320 (2013).</li><li>Paz, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+TiO2+photocatalysis+for+air+treatment:+Patents'+overview.">Application of TiO2 photocatalysis for air treatment: Patents' overview.</a> Appl. Catal., B. 99 (3-4), 448-460 (2010).</li><li>Herrmann, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalysis+fundamentals+revisited+to+avoid+several+misconceptions.">Photocatalysis fundamentals revisited to avoid several misconceptions.</a> Appl. 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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+treatment+of+indoor+air:+Optimization+of+2-propanol+removal+using+a+response+surface+methodology+(RSM).">Photocatalytic treatment of indoor air: Optimization of 2-propanol removal using a response surface methodology (RSM).</a> Appl. Catal., B. 94 (3-4), 303-310 (2010).</li><li>Vildozo, D., Portela, R., Ferronato, C., Chovelon, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+oxidation+of+2-propanol/toluene+binary+mixtures+at+indoor+air+concentration+levels.">Photocatalytic oxidation of 2-propanol/toluene binary mixtures at indoor air concentration levels.</a> Appl. Catal., B. 107 (3-4), 347-354 (2011).</li></ol>

Die Autoren Lauren Brown und Russell Paris sind Mitarbeiter der Owlstone Nanotechnology, die Firma, die dem Analysegerät FAIMS herstellt, die in diesem Artikel verwendet wird.

Das Protokoll beschreibt ein wirksames Mittel zur Bestimmung der Wirksamkeit des Katalysators Titan oxid basiert, durch die Bestimmung seines Verhaltens in unwürdigen ein Modell VOC, 2-Propanol, unter UV-Beleuchtung. Mit FAIMS, kann die Menge von 2-Propanol kontinuierlich während der Reaktion, neben anderen VOC-Produkte überwacht werden, die bei der Reaktion bei Konzentrationen vergleichbar mit Raumluft hergestellt werden konnten. Diese kontinuierliche Natur unterscheidet sich deutlich von Gaschromatographie, traditionell zur photokatalytischen indoor Luftreinigung, überwachen die Batch-Prozess verwendet. Eine teure und empfindliche GC/MS-System ist in der Regel erforderlich, um die Konzentration der flüchtigen organischen Verbindungen in so geringen Konzentrationen bestimmen, und detaillierte Analyse der Photooxidation Produkte erfordert in der Regel die Weiterverarbeitung der Photooxidation Produkte, wie z.B. adsorbierenden Produkte auf Aktivkohle und plötzliches sie dann in das Massenspektrometer. Während die Massenspektrometrie in der Lage, alle Produkte zu erkennen ist, ist eine Einschränkung des FAIMS, dass nur Produkte mit einer hohen Proton Affinität erkannt werden können. FAIMS ist hervorragend bei niedrigen Konzentrationsbestimmung VOC, aber bei höheren Konzentrationen gesättigt werden kann, beschränkt das System Raumluft Ebene Konzentration Anwendungen. Die Vorteile der FAIMS macht, die das System hier eine effektive und einfache Werkzeug, die bieten Einblicke in die Photokatalytische Reaktionen, die gas-Chromatographie ist beschrieben dabei begrenzt.
Mit dem hier beschriebenen FAIMS-System wird als der Strom Gas medizinischem Luft verwendet. Mit dem FAIMS-System ist so empfindlich ist eine hohe Güteklasse der Luft entscheidend darin, dass die Photooxidation analysiert werden. Dies gewährleistet, dass keine Produkte erkannt von der Foto-Oxidation. Ebenso ist es wichtig, um sicherzustellen, gibt es keine Leckage im System als Labor Luft in der Regel VOC bei Konzentrationen enthält der FAIMS ist in der Lage zu erkennen. Die Verbrauchsmaterialien für das Setup des Systems aufgeführt bieten ein zuverlässiges System und kontinuierliche Überwachung über einen Zeitraum von Tagen hat darauf hingewiesen, keine nachweisbaren VOC, wenn kein Katalysator oder Permeation Rohr vorhanden ist.
Während das System einfach ist, es auch sehr flexibel ist-Alternative VOC auf diese Weise getestet werden kann, indem man einfach eine Permeation Wanne, enthält die alternative VOC, wie Ethanol, Aceton oder Toluol und im Anschluss an das Protokoll. Photokatalytische Reaktionen werden oft durch Feuchtigkeit beeinflusst. Hier entwickelte System arbeitet unter niedrige Luftfeuchtigkeit; aber testen bei höher erfolgen kann kaufen Luftfeuchtigkeiten einen Luftbefeuchter in das System einzuführen. Abhängig von der VOC verwendet es kann dazu führen, dass die Empfindlichkeit der FAIMS reduziert, aber effektive Tests durchgeführt werden kann. 16
Den kontinuierliche Charakter des FAIMS herausstellt einen Vorteil gegenüber Gaschromatographie, die traditionell die Photocatalyst Wirksamkeit in reinigende Luft zu bestimmen. 16 , 17 Gaschromatographie verwendet einen Batch-Prozess zu sammeln und Analysieren von Luftproben; FAIMS, ermöglicht mit seiner kontinuierlichen Natur, einen genaueren Blick auf die Kinetik der photokatalytischen Reaktion, die schwierig sein kann, mit der Batch-Gaschromatographie-Technik zu interpretieren. Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit der FAIMS. Zur Durchführung der Funktionentheorie mehrerer VOC FAIMS ist in der Lage, Gaschromatographen mit einem Massenspektrometer können teuer sein und erfordert zusätzliche Bearbeitung verknüpft werden müssen. Darüber hinaus wäre ein teures automatisiertes System zur Durchführung der langfristigen Reaktionen mit einem Gaschromatographen erforderlich oder Labor intensive Probenahme; Dies gilt nicht für FAIMS.
Die kontinuierliche Natur des FAIMS bietet wesentliche Vorteile gegenüber Gas-Chromatographie, die genutzt werden können, um ein besseres Verständnis für die Photokatalyse-Prozess bei dieser ppb Konzentrationen zu gewinnen. Darüber hinaus ist das einfache Setup hier abgebildeten flexibel, so dass alternative photokatalysatoren und VOC unter vergleichbaren Bedingungen, weitere Verbesserung des Verständnisses der photokatalytischen Prozess getestet werden.

Die Qualität der Innenraumluft ist vor kurzem in den Vordergrund gekommen. Vielleicht überraschend, enthält Raumluft eine größere Anzahl von flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (VOC) und in höheren Konzentrationen als die Außenluft. 1 mit Menschen verbringen mehr als 80 % ihrer Zeit in Innenräumen, in Orten wie Wohnhäuser, Arbeitsplätze und Transport, einschließlich Autos, Züge und Flugzeuge, Luftqualität kann ein echtes Problem sein. Viele der VOC in Innenräumen häufig mutagene oder krebserregend,2,3 und so die Entfernung dieser ist eine wichtige Priorität, zumal die Phänomene der "sick-Building-Syndrom" zu gesundheitlichen und Produktionsausfälle durch Freistellung von der Arbeit führen kann . 1 Luft-Reinigung-Geräte können ein Photocatalyst gehören wo ein Halbleiter, ausnahmslos Titandioxid (TiO2), mit UV-Licht aktiviert die VOC durch einen Prozess der Photooxidation degradiert. Photokatalyse ist ein wachsender Bereich der Forschung, mit Anwendungen in der Wasserspaltung für Wasserstoff-Erzeugung und Schadstoff Abbau4,5,6,7; Luftreinigung ist ein besonders aktives Gebiet aufgrund der wirtschaftlichen Tragfähigkeit dieser Anwendung8. Jedoch ist die Erkennung von VOCs in Konzentrationen, die in der Raumluft (in der Regel ppb) sind, anspruchsvoll. Mit der Kinetik der photokatalytischen Reaktion ist folgenden Langmuir Sprengstofffabrik Kinetik9, die Wirksamkeit der Photocatalyst in erniedrigender VOC bei hohen Konzentrationen nicht repräsentativ für seine Wirksamkeit bei niedrigen Konzentrationen. Hier beschreiben wir ein vielseitiges System und ein Protokoll für die Bestimmung der Wirksamkeit der photokatalysatoren auf erniedrigende VOC bei so niedrigen Konzentrationen Feld asymmetrische Ion Mobilität Spektroskopie (FAIMS), illustriert dies mit einem TiO2 basierend Photokatalysator, und das Modell VOC 2-Propanol.
Ionisierende Strahlung ein Gasstrom, FAIMS trennt und chemische Ionen anhand ihrer Mobilität unter einem unterschiedlichen elektrischen Feld bei atmosphärischem Druck10,11,12identifiziert. Moleküle mit einer hohen Proton-Affinität, wie z. B. VOC eignen sich gut getrennt und von FAIMS, mit Teilen pro Milliarde (ppb) Auflösung und bei ppb Konzentrationen13erkannt werden. Kontinuierliche Überwachung mehrerer VOC gleichzeitig, kann es eine ideale Analyse in Photokatalytische Luftreinigung testen, denn neben den Überwachung der VOC als Schadstoff verwenden. FAIMS erkennen auch Zwischenprodukte oder andere VOC-Produkte mit einer hohen Proton Affinität aus der photokatalytischen Reaktion, eine wesentliche Voraussetzung zu beweisen, dass die Photocatalyst ist effektiv, als wenn der Abbau unvollständig ist, einige der VOC produziert kann als giftig oder toxischer als die VOC abgebaut.
FAIMS hat erst vor kurzem zum ersten Mal in Photokatalytische Luft Reinigung Anwendungen14verwendet worden, und obwohl nicht darauf hindeutet, dass FAIMS Gaschromatographie überlegen ist, bietet es eindeutig eine vielseitige Alternative, die das Potenzial hat, ein potenter werden Werkzeug bei der Untersuchung der Luftreinigung. Hier zeigen wir diese Technik mit einem Protokoll mit der Foto-Oxidation von 2-Propanol mit einem Photokatalysator Titandioxid-Basis. 2-Propanol in der Raumluft zu generieren sind Ebene Konzentrationen Permeation Röhren verwendet15. Bestehend aus einer PTFE-Röhrchen mit Flüssigkeit VOC, das ist versiegelt und an beiden Enden unter einen konstanten Fluss gekräuselt diffundiert die VOC enthaltenen versiegelte PTFE Permeation Rohr mit einer Konstanten Rate bei Konzentrationen vergleichbar mit Raumluft. Diese Strömung wird dann übergeben in einer Reaktionskammer mit Filz, und dann in der FAIMS-Analyzer, wo die Identität und die Quantifizierung der VOC ermittelt werden. FAIMS erlaubt die Konzentration von 2-Propanol bestimmt werden und über eine Bibliothek von Spektren der VOC, die Identität des zusätzlichen VOC produziert während der Foto-Reaktion wie z. B. Aceton bestimmt durch Vergleich der Spektren mit der Bibliothek kennen. Ein entscheidender Vorteil dieser Technik ist die Flexibilität: durch einfaches Ändern der Permeation Rohr oder Katalysator, alternative VOC und Katalysatoren können getestet werden.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>PTFE Tubing</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>58699 SUPELCO&#160;</td>
			<td>L x OD x ID 50 ft x 1/8 in x 0063 in</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>In-line pressure regulator</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>23882 SUPELCO</td>
			<td>High purity version (outlet pressure 0-100 psi, 1/8 in stainless steel fittings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Moisture trap</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>N9301193</td>
			<td>70 ml 1/8 fittings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw Cap HPLC, GL 45</td>
			<td>VWR</td>
			<td>554-3002</td>
			<td>4 ports complete with silicone seals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duran GL 45 Glass Bottle</td>
			<td>Scientific Laboratory Supplies</td>
			<td>BOT5206</td>
			<td>250 ml&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duran GL 45 Glass Bottle</td>
			<td>Scientific Laboratory Supplies</td>
			<td>BOT5208</td>
			<td>500 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Permeation tube making kit</td>
			<td>Owlstone Nanotechnology</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-propanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10477070</td>
			<td>&#160;Isopropanol, extra pure, SLR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartzel PCO Felt</td>
			<td>Saint Gobain</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UVIlite&#160; Lamp</td>
			<td>UVItec Limited</td>
			<td>LI-208BL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swage Fittings</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>SS-202-1 / SS-200-SET</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lonestar Portable Analyzer</td>
			<td>Owlstone Nanotechnology</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

analyzing the photo-oxidation of 2-propanol at indoor air level concentrations using field asymmetric ion mobility spectrometry

Wir zeigen ein vielseitiges Protokoll verwendet werden, für die Bestimmung der Wirksamkeit von photokatalysatoren in erniedrigender Raumluft Konzentration (ppb) flüchtige organische Kohlenwasserstoffe (VOC), illustriert dies mit Katalysator Titandioxid-Basis und die VOC-2-Propanol. Das Protokoll nutzt Feld asymmetrische Ion Mobilität Spektroskopie (FAIMS), ein Analyse-Tool, die in der Lage, kontinuierlich Identifizierung und Überwachung der Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen wie 2-Propanol und Aceton auf den ppb-Ebene ist. Die kontinuierliche Natur der FAIMS ermöglicht detaillierte kinetische Analyse und langfristige Reaktionen, bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber Gaschromatographie, ein Batch-Prozess, die traditionell in Luft Reinigung Charakterisierung verwendet. Die Verwendung von FAIMS in Photokatalytische Luftreinigung wird erst vor kurzem zum ersten Mal, und mit dem Protokoll, das hier abgebildete, die Flexibilität ermöglicht alternative VOC und photokatalysatoren zu testenden über vergleichbare Protokolle bietet ein einzigartiges System zur photokatalytischen Luft Reinigung Reaktionen bei niedrigen Konzentrationen zu erhellen.

FAIMS-Gasanalysator produziert kontinuierlich Spektren der Ionenstrom vs. kompensationsspannung im Laufe der Oxidationsreaktion Foto in 2.2, Verwendung von zwei 2-Propanol Permeation Röhren in der Verdünnung Kammer beschrieben und ein Titandioxid basierte Filz Photokatalysator in die Reaktionskammer. Spektren, die in der Regel vom FAIMS Analyzer produziert, der Filz in der Dunkelheit ist, als wenn der Filz leuchtet sind in Abbildung 2a dargestellt. Um die Spektren mit dem FAIMS Instrument zu erhalten, wird die RF-Wellenform auf dem Instrument auf 64 % des Maximums festgelegt. Bei diesem RF-Wellenform-Wert Protolyse Ionen (Wassercluster), Aceton Monomere, 2-Propanol Monomere, die aus der Ionisierung FAIMS Instrument gebildet werden können den Melder in der FAIMS bei unterschiedlichen Entschädigung Spannungen (cv) zu erreichen und so getrennt sind, auf die Spektren. Fließen die einzelnen Gase ausschließlich durch das FAIMS System kann verwendet werden, um festzustellen, die Spektren und Korrekturwerte für jedes gas16. Auf dem Spektrum ist der Gipfel mit einer Entschädigung-Spannung von-2.15 V Protolyse Ion, ein Wasser-Cluster-Ion gebildet, wenn Feuchtigkeit in die Luft ionisiert wird. Der Peak bei einem Lebenslauf von-0.14 V ist der 2-Propanol14. Der Ionenstrom ist direkt proportional zu, dass die Konzentration von 2-Propanol, und so mit die Diffusionsgeschwindigkeit (1.2), die Konzentration von 2-Propanol, Eingabe der FAIMS ermittelt werden kann. In ähnlicher Weise gemessen mit Aceton, Auftritt bei einem Lebenslauf des-1.44 V. Figur 2 b zeigt den Ionenstrom an die spezifischen Peaks identifiziert als 2-Propanol und Aceton in den Spektren mit der RF-Wellenform mit 64 % des Maximums, als Funktion der Zeit im gesamten Photooxidation Protokoll in Abschnitt 2.2 beschrieben. Als subtile Veränderungen im Fluss und Feuchtigkeit der Verschiebung des Ionen-aktueller Lebenslauf Spitzenwert positiv oder negativ auswirken können, dient die Peakhöhe bei einem CV-Wert von ± 0,2 V.
Die Menge von 2-Propanol in der FAIMS-Analyzer mit der Reaktionskammer in den dunklen erhöht im Laufe der Zeit. Als 2-Propanol betritt ist die Verdünnung Kammer, 2-Propanol auf der Oberfläche des Katalysators, adsorbiert die erste geringe Menge von 2-Propanol in der FAIMS ausmacht. Da Mal, dass darauf hinweist, dass eine höhere Ionenstrom aufgenommen wurde weiter, betritt ein höherer Betrag von 2-Propanol der FAIMS. Dies deutet darauf hin, dass die Oberfläche des Filzes ist mit 2-Propanol bedeckt wird, daher Adsorption auf der Katalysator rückläufig ist.
Wenn die Reaktorkammer beleuchtet ist, gibt es eine sofortige Erhöhung in 2-Propanol in der FAIMS. Dies bedeutet, dass ein Betrag von 2-Propanol von der Oberfläche des Filzes desorbs und den FAIMS Analyzer betritt. Gleichzeitig ist eine Zunahme der Ionenstrom vom Gipfel CV-1.44 V, die zuvor als Aceton, darauf hinweist, dass der Filz unter Beleuchtung Foto oxidiert 2-Propanol, Aceton hat identifiziert wurde. Als Zeit, den Betrag von 2-Propanol sinkt auf ein Niveau deutlich unter dem Niveau an der ersten Stelle der Beleuchtung fortfährt, und Aceton weiterhin mit beiden Ionen Ströme konsequent über einen Zeitraum von ca. 3 Stunden erkannt werden. Dies bedeutet, dass 2-Propanol konsequent Foto oxidiert, Aceton, oder Kohlendioxid und Wasser wird. 2-Propanol absorbiert auf die Oberfläche ist Foto oxidiert, und die Produkte desorbieren und geben Sie die FAIMS, wo Aceton wird aufgezeichnet. Nachdem das Licht ausgeschaltet ist, erhöht 2-Propanol Ionenstrom, während das Aceton Ionenstrom verringert impliziert die Photooxidation aufgehört hat.
Die Ergebnisse sind repräsentativ für die Konzentration von 2-Propanol und Aceton, bei ppb Konzentrationen kontinuierlich überwacht. Durch den Vergleich des Steady-State-2-Propanol-Stroms unter Beleuchtung mit 2-Propanol aktuellen Eingabe der FAIMS vor der Beleuchtung, die Wirksamkeit des Katalysators zu sehen ist, mit eine stärkere Abnahme in 2-Propanol betreten die FAIMS Anzeichen für eine überlegene Photokatalysator. Die Überwachung der zusätzlichen VOC ermöglicht auch eine bessere Beurteilung der Wirksamkeit der Photokatalysator. In Air-Anwendungen Reinigung sollte im Idealfall die VOC zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden. Zusätzliche Verbindungen erkannt zeigen eine unwirksame Katalysator oder schlechte Luft Reinigung Strategie (Volumenströme, Lichtintensität, Luftfeuchtigkeit). FAIMS können die Foto-Reaktion, zu überwachen und so belegen die Wirksamkeit des Katalysators und Luft Reinigung Setup.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/54209/54209fig1.jpg"> Abbildung 1: Der Reaktor Setup. Diagramm zur Veranschaulichung der Photokatalyse-Setup für den Einsatz mit dem FAIMS Gas Analyzer entwickelt (siehe 2.1). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54209/54209fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/54209/54209fig2.jpg"> Abbildung 2: Typische Ergebnisse. (a) typische Spektren, die von der FAIMS produziert, wenn die RF-Wellenform 64 % des Maximums, ist wenn die Reaktion mit dem Filz im Dunkeln (graue Linie) ist und wenn es beleuchtet (grüne Linie). (b) Diagramm, das Ion aktuelle Gipfel aus den Ausgleich Spannung Vs Ion aktuellen Spektren erzeugt bei der Reaktion von 2-Propanol Photooxidation, wenn die RF-Wellenform bei 64 % der maximalen ist; 2-Propanol (rote Linie) und Aceton (blaue Linie) mit der beleuchteten Reaktion hervorgehoben angezeigt. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54209/54209fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry

Ein Protokoll für die Bestimmung der Wirksamkeit der photokatalysatoren in erniedrigender Raumluft Konzentration (ppb) Modell flüchtige organische Kohlenwasserstoffe, wie 2-Propanol beschrieben wird.

Die Foto-Oxidation von 2-Propanol bei Raumluft Ebene Konzentrationen mit Feld asymmetrische Ion Mobility Spectrometry Analyse

We demonstrate a versatile protocol to be used for determining the effectiveness of photocatalysts in degrading indoor air concentration (ppb) volatile ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

8.4K Aufrufe.  University of Cambridge. Ein Protokoll für die Bestimmung der Wirksamkeit der photokatalysatoren in erniedrigender Raumluft Konzentration (ppb) Modell flüchtige organische Kohlenwasserstoffe, wie 2-Propanol beschrieben wird.

Serie: Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry

Analyzing Protein Dynamics Using Hydrogen Exchange Mass Spectrometry

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique amino acid sequence, it is only realized by the folding of the polypeptide chain into a single defined three-dimensional arrangement or more commonly into an ensemble of interconverting conformations. Investigating the connection between protein conformation and its function is therefore essential for a complete understanding of how proteins are able to fulfill their great variety of tasks. One possibility to study conformational changes a protein undergoes while progressing through its functional cycle is hydrogen-1H/2H-exchange in combination with high-resolution mass spectrometry (HX-MS). HX-MS is a versatile and robust method that adds a new dimension to structural information obtained by e.g. crystallography. It is used to study protein folding and unfolding, binding of small molecule ligands, protein-protein interactions, conformational changes linked to enzyme catalysis, and allostery. In addition, HX-MS is often used when the amount of protein is very limited or crystallization of the protein is not feasible. Here we provide a general protocol for studying protein dynamics with HX-MS and describe as an example how to reveal the interaction interface of two proteins in a complex. &#160;&#160;

Protein conformation and dynamics are key to understanding the relationship between protein structure and function. Hydrogen exchange coupled with high-resolution mass spectrometry is a versatile method to study the conformational dynamics of proteins as well as characterizing protein-ligand and protein-protein interactions, including contact interfaces and allosteric effects.

Analyse von Proteindynamik mit Wasserstoffwechsel Massenspektrometrie

All cellular processes depend on the functionality of proteins. Although the functionality of a given protein is the direct consequence of its unique ...

Forschung

Chemie

A Study of the Complexation of Mercury(II) with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, by electrospray ionization orbitrap mass spectrometry. This strategy is based on previous successful characterization of mercury-dicysteinyl complexes involving tripeptides by utilizing mass spectrometry among other techniques. Mercury(II) chloride and a dicysteinyl tetrapeptide were incubated in a degassed buffered medium at varying stoichiometric ratios. The complexes formed were subsequently analyzed on an electrospray mass spectrometer consisting of a hybrid linear ion- and orbi- trap mass analyzer. The electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) spectra were acquired in the positive mode and the observed peaks were then analyzed for distinct mercury isotopic distribution patterns and associated monoisotopic peak. This work demonstrates that an accurate stoichiometry of mercury and peptide in the complexes formed under specified electrospray ionization conditions can be determined by using high resolution ESI MS based on distinct mercury isotopic distribution patterns.

A Study of the Complexation of MercuryII with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

The characterization of complexes formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptides by electrospray ionization orbitrap mass spectrometry is presented.

Eine Studie der Komplexierung von Quecksilber (II) mit Dicysteinyl Tetrapeptide durch Elektrospray-Ionisations-Massenspektrometrie

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, ...

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, and that these chemical fingerprints can be used for plant species identification. The mass spectral data can be acquired rapidly and in a high throughput manner without the need for sample extraction, derivatization or pH adjustment steps. The use of this technique bypasses challenges presented by more conventional techniques including lengthy chromatography analysis times and resource intensive methods. The high throughput capabilities of the direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry protocol, coupled with multivariate statistical analysis processing of the data, provide not only class characterization of plants, but also yield species and varietal information. Here, the technique is demonstrated with two psychoactive plant products, Mitragyna speciosa (Kratom) and Datura (Jimsonweed), which were subjected to direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry followed by statistical analysis processing of the mass spectral data. The application of these tools in tandem enabled the plant materials to be rapidly identified at the level of variety and species.

A method for species identification of botanical material by direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry and multivariate statistical analysis is presented.

Schnelle Hochdurchsatz-Spezies Identifizierung von Pflanzen von Material mit Direktanalyse in Echtzeit hochauflösender Massenspektrometrie

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single molecule level. An electrostatic self-assembly and covalent fixation (ESA-CF) process is used for the synthesis of the cyclic poly(tetrahydrofuran) (poly(THF)). The diffusive motion of individual cyclic polymer chains in a melt state is visualized using single molecule fluorescence imaging by incorporating a fluorophore unit in the cyclic chains. The diffusive motion of the chains is quantitatively characterized by means of a combination of mean-squared displacement (MSD) analysis and a cumulative distribution function (CDF) analysis. The cyclic polymer exhibits multiple-mode diffusion which is distinct from its linear counterpart. The results demonstrate that the diffusional heterogeneity of polymers that is often hidden behind ensemble averaging can be revealed by the efficient synthesis of the cyclic polymers using the ESA-CF process and the quantitative analysis of the diffusive motion at the single molecule level using the MSD and CDF analyses.

A protocol for the synthesis and characterization of diffusive motion of cyclic polymers at the single molecule level is presented.

Synthese cyclischer Polymere und Charakterisierung ihrer Diffusionsbewegung im geschmolzenen Zustand auf der Einzelmolekülebene

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single ...

An HS-MRM Assay for the Quantification of Host-cell Proteins in Protein Biopharmaceuticals by Liquid Chromatography Ion Mobility QTOF Mass Spectrometry

The analysis of low-level (1-100 ppm) protein impurities (e.g., host-cell proteins (HCPs)) in protein biotherapeutics is a challenging assay requiring high sensitivity and a wide dynamic range. Mass spectrometry-based quantification assays for proteins typically involve protein digestion followed by the selective reaction monitoring/multiple reaction monitoring (SRM/MRM) quantification of peptides using a low-resolution (Rs ~1,000) tandem quadrupole mass spectrometer. One of the limitations of this approach is the interference phenomenon observed when the peptide of interest has the "same" precursor and fragment mass (in terms of m/z values) as other co-eluting peptides present in the sample (within a 1-Da window). To avoid this phenomenon, we propose an alternative mass spectrometric approach, a high selectivity (HS) MRM assay that combines the ion mobility separation of peptide precursors with the high-resolution (Rs ~30,000) MS detection of peptide fragments. We explored the capabilities of this approach to quantify low-abundance peptide standards spiked in a monoclonal antibody (mAb) digest and demonstrated that it has the sensitivity and dynamic range (at least 3 orders of magnitude) typically achieved in HCP analysis. All six peptide standards were detected at concentrations as low as 0.1 nM (1 femtomole loaded on a 2.1-mm ID chromatographic column) in the presence of a high-abundance peptide background (2 &#181;g of a mAb digest loaded on-column). When considering the MW of rabbit phosphorylase (97.2 kDa), from which the spiked peptides were derived, the LOQ of this assay is lower than 50 ppm. Relative standard deviations (RSD) of peak areas (n = 4 replicates) were less than 15% across the entire concentration range investigated (0.1-100 nM or 1-1,000 ppm) in this study.

Here, we describe a chromatographic assay coupled with the ion mobility separation of peptide precursors followed by the high-resolution (~30,000) MS-detection of peptide fragments for the quantification of spiked peptide standards in a monoclonal antibody digest.

Ein HS-MRM-Assay für die Quantifizierung der Wirtszelle Proteine in Protein Biopharmazeutika durch flüssige Chromatographie Ion Mobility QTOF Massenspektrometrie

The analysis of low-level (1-100 ppm) protein impurities (e.g., host-cell proteins (HCPs)) in protein biotherapeutics is a challenging assay requiring ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental exposure in a non-invasive manner. In this work, we present a protocol to characterize the exhaled VOCs in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry (Sec-nanoESI-HRMS). The homemade Sec-nanoESI source was readily set up based on a commercial nanoESI source. Hundreds of peaks were observed in the background-subtracted mass spectra of exhaled breath, and the mass accuracy values are -4.0-13.5 ppm and -20.3-1.3 ppm in the positive and negative ion detection modes, respectively. The peaks were assigned with accurate elemental composition according to the accurate mass and isotopic pattern. Less than 30 s is used for one exhalation measurement, and it takes approximately 7 min for six replicated measurements.

A protocol for characterizing chemical composition of exhaled breath in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry is demonstrated.

Echtzeit-Atem-Analyse mithilfe von sekundären Nanoelectrospray Ionisation mit hochauflösenden Massenspektrometrie gekoppelt

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), illustrating that SIMS is a suitable technique to study the chemical distribution at a metal-paint interface. The painted Al alloy coupons are immersed in a salt solution or exposed to air only. SIMS provides chemical mapping and 2D molecular imaging of the interface, allowing direct visualization of the morphology of the corrosion products formed at the metal-paint interface and mapping of the chemical after corrosion occurs. The experimental procedure of this method is presented to provide technical details to facilitate similar research and highlight pitfalls that may be encountered during such experiments.

Time-of-flight secondary ion mass spectrometry is applied to demonstrate the chemical mapping and corrosion morphology at the metal-paint interface of an aluminum alloy after being exposed to a salt solution compared with a specimen exposed to air.

Bildkorrosion an der Metal-Paint-Schnittstelle mit zeitweiliger Ionenmassenspektrometrie

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

Ion Mobility-Mass Spectrometry Techniques for Determining the Structure and Mechanisms of Metal Ion Recognition and Redox Activity of Metal Binding Oligopeptides

Electrospray ionization (ESI) can transfer an aqueous-phase peptide or peptide complex to the gas-phase while conserving its mass, overall charge, metal-binding interactions, and conformational shape. Coupling ESI with ion mobility-mass spectrometry (IM-MS) provides an instrumental technique that allows for simultaneous measurement of a peptide&#8217;s mass-to-charge (m/z) and collision cross section (CCS) that relate to its stoichiometry, protonation state, and conformational shape. The overall charge of a peptide complex is controlled by the protonation of 1) the peptide&#8217;s acidic and basic sites and 2) the oxidation state of the metal ion(s). Therefore, the overall charge state of a complex is a function of the pH of the solution that affects the peptides metal ion binding affinity. For ESI-IM-MS analyses, peptide and metal ions solutions are prepared from aqueous-only solutions, with the pH adjusted with dilute aqueous acetic acid or ammonium hydroxide. This allows for pH dependence and metal ion selectivity to be determined for a specific peptide. Furthermore, the m/z and CCS of a peptide complex can be used with B3LYP/LanL2DZ molecular modeling to discern binding sites of the metal ion coordination and tertiary structure of the complex. The results show how ESI-IM-MS can characterize the selective chelating performance of a set of alternative methanobactin peptides and compare them to the copper-binding peptide methanobactin.

Ion mobility-mass spectrometry and molecular modeling techniques can characterize the selective metal chelating performance of designed metal-binding peptides and the copper-binding peptide methanobactin. Developing new classes of metal chelating peptides will help lead to therapeutics for diseases associated with metal ion misbalance.

Ionen-Mobilitäts-Massenspektrometrie-Techniken zur Bestimmung der Struktur und Mechanismen der Metallionenerkennung und Redox-Aktivität von Metallbindungsoligopeptiden

Electrospray ionization (ESI) can transfer an aqueous-phase peptide or peptide complex to the gas-phase while conserving its mass, overall charge, ...

Self-Assembly of Hybrid Lipid Membranes Doped with Hydrophobic Organic Molecules at the Water/Air Interface

Because of their unique properties, including an ultrathin thickness (3-4 nm), ultrahigh resistivity, fluidity and self-assembly ability, lipid bilayers can be readily functionalized and have been used in various applications such as bio-sensors and bio-devices. In this study, we introduced a planar organic molecule: copper (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine (CuPc) to dope lipid membranes. The CuPc/lipid hybrid membrane forms at the water/air interface by self-assembly. In this membrane, the hydrophobic CuPc molecules are located between the hydrophobic tails of lipid molecules, forming a lipid/CuPc/lipid sandwich structure. Interestingly, an air-stable hybrid lipid bilayer can be readily formed by transferring the hybrid membrane onto a Si substrate. We report a straightforward method for incorporating nanomaterials into a lipid bilayer system, which represents a new methodology for the fabrication of biosensors and biodevices.

We report a protocol for producing a hybrid lipid membrane at the water/air interface by doping the lipid bilayer with copper (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine (CuPc) molecules. The resulting hybrid lipid membrane has a lipid/CuPc/lipid sandwich structure. This protocol can also be applied to the formation of other functional nanomaterials.

Selbstmontage von Hybrid-Lipidmembranen, dotiert mit hydrophoben organischen Molekülen an der Wasser-Luft-Schnittstelle

Because of their unique properties, including an ultrathin thickness (3-4 nm), ultrahigh resistivity, fluidity and self-assembly ability, lipid bilayers ...

3D Depth Profile Reconstruction of Segregated Impurities Using Secondary Ion Mass Spectrometry

The presented protocol combines excellent detection limits (1 ppm to 1 ppb) using secondary ion mass spectrometry (SIMS) with reasonable spatial resolution (~1 &#181;m). Furthermore, it describes how to obtain realistic three-dimensional (3D) distributions of segregated impurities/dopants in solid state materials. Direct 3D depth profile reconstruction is often difficult to achieve due to SIMS-related measurement artifacts. Presented here is a method to identify and solve this challenge. Three major issues are discussed, including the i) nonuniformity of the detector being compensated by flat-field correction; ii) vacuum background contribution (parasitic oxygen counts from residual gases present in the analysis chamber) being estimated and subtracted; and iii)&#160;performance of all steps within a stable timespan of the primary ion source. Wet chemical etching is used to reveal the position and types of dislocation in a material, then the SIMS result is superimposed on images obtained via scanning electron microscopy (SEM). Thus, the position of agglomerated impurities can be related to the position of certain defects. The method is fast and does not require sophisticated sample preparation stage; however, it requires a high-quality, stable ion source, and the entire measurement must be performed quickly to avoid deterioration of the primary beam parameters.

The presented method describes how to identify and solve measurement artifacts related to secondary ion mass spectrometry as well as obtain realistic 3D distributions of impurities/dopants in solid state materials.