Молекулярная масс-спектрометрии ширина с перестраиваемой вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) синхротронного излучения

Резюме

Молекулярного пучка связана с перестраиваемой вакуумного ультрафиолета фотоионизации масс-спектрометра на синхротроне предоставляет удобный инструмент для исследования электронной структуры изолированного газовой фазы молекул и кластеров. Протон механизмы передачи в димеры оснований ДНК были выяснены с этой техникой.

Аннотация

Перестраиваемые мягкой ионизации связана с масс-спектроскопия является мощным методом для исследования изолированных молекул, комплексов и кластеров и их спектроскопии и динамики ^1-4. Фундаментальные исследования процессов фотоионизации биомолекул предоставить информацию об электронной структуре этих систем. Кроме определения энергии ионизации и другие свойства биомолекул в газовой фазе не являются тривиальными, и эти опыты обеспечивают платформу для создания этих данных. Мы разработали метод теплового испарения в сочетании с сверхзвуковых молекулярных пучков, что обеспечивает мягкий способ транспортировки этих видов в газовой фазе. Разумное сочетание источника газа и температуры позволяет образование димеров и более кластеров оснований ДНК. В центре внимания данной работы о влиянии нековалентных взаимодействий, т. е. водородные связи, укладки, и электростатическими взаимодействиями, с энергией ионизации иперенос протона отдельных биомолекул, их комплексов и на микро-гидратации воды на ^{1, 5-9.}

Мы провели экспериментальное и теоретическое характеристика динамики фотоионизации в газовой фазе урацила и 1,3-dimethyluracil димеры с использованием молекулярных пучков в сочетании с синхротронного излучения на Beamline химической динамики расположены в ¹⁰ Advanced Light Source и экспериментальные детали визуализируются здесь. Это позволило нам наблюдать за перенос протона в 1,3-dimethyluracil димеры, системы с пи укладки геометрия и без водородных связей ^1. Молекулярные пучки обеспечивают очень удобный и эффективный способ изолировать образца интерес с экологической возмущения которые в свою очередь позволяет точно сравнению с расчеты электронной структуры ^{11, 12.} По настройке энергия фотона из синхротрона, эффективности фотоионизации (PIE) кривая может быть построена который информирует нас о катионныйэлектронных состояний. Эти значения могут быть по сравнению с теоретическими моделями и расчетами и, в свою очередь, подробно объяснить, электронной структуры и динамики исследованных видов ^{1, 3.}

протокол

1. Примеры Загрузка

1. Снимите заднюю фланцев и разобрать 3/8 "трубки из нержавеющей сопла из аппарата (см. Рисунок 1 и Рисунок 2) и убедитесь, что она чистая и 100 мм отверстие ясно (это можно сделать, глядя на источник света через его). Для чистки, заполнения трубы с ~ 1 мл этанола и кустарников внутри с помощью ватного советы. Также можно разместить сопла в ультразвуковую ванну, наполненную водой с мылом или этаноле в течение 20 мин. Затем сухим сжатым воздухом.
2. С помощью небольшой, чистый шпатель, место около 250 мг образца в передней части сопла, рядом с отверстием, но не блокирует его. Хороший способ избежать отверстия от того, чтобы их является размещение небольшой шар из алюминиевой фольги или стеклянной ваты в передней части отверстие, а затем добавить образца порошка. Используйте ватный наконечник, чтобы нажать на образец в пробирку, чтобы убедиться, что он находится в передней 25 мм трубки. Это передняя часть будет состоять из нагретогозоны.
3. Снова насадки на аппарат осторожно, чтобы избежать перемещения образца порошком внутри. Затем приложите птичья клетка адаптера (см. Рисунок 2), блок нагревателя и термопары (см. Рисунок 3).
4. Перед закрытием вакуумной камере, измерить расстояние от поверхности фланца до кончика сопла, чтобы быть 22,5 дюйма, это позволит 0,5 дюйма между соплом и скиммер.
5. Когда вакуумная камера закрыта, проверьте картридж нагревателя и термопары соединения, чтобы убедиться, что они хорошо связан с проходными разъемами.
6. Убедитесь, что вход газа-носителя клапан закрыт.
7. Закройте клапан вентиляции (если она используется).
8. Медленно начинаем насосной камеры с использованием чернового насосы (4 клапанами), и, когда давление в камере <1 Торр, начать турбомолекулярные насосов (5 насосов).
9. Когда давление в камере <10 ^-6 Торр, применять напряжение в ионной оптикиНа момент полета масс-спектрометр, а микроканальной пластины детектора (напряжение на последнем должен быть включен постепенно) (см. рисунок 1 для различных напряжений).
10. Откройте затвор VUV чтобы фотонного пучка в камере.
11. Откройте входной клапан газа-носителя и установите регулятор давления на поддержку 460 (это вакуумный регулятор, измерения в отрицательной шкале от 0 до -760 мм.рт.ст., следовательно, при установке до 460 она будет регулировать давление в линии до 300 мм рт.ст.) .
12. В этих условиях давление в камерах источник и масс-спектрометра должны быть ~ 1 х 10 ^-6 Торр и ~ 1 х 10 ^-6 Торр, соответственно.

2. Приобретение Масс-спектр

1. Начало быстрая карта (номер модели P7889, 100 пс / БИН) программное обеспечение на компьютер и запустить в фоновом режиме.
2. Откройте приобретение Labview данные программы: "Общая Interface.vi" * (рис. 4)

(* Это программное обеспечение и другие коды Labview были разработаны в beamline и доступны делиться ни по стоимости от соответствующих автора)

3. На закладке ALS управления в программном обеспечении Labview, установить энергия фотона в нужную длину волны.
4. На вкладке масштабирования, установить количество единиц времени, чтобы быть вместе сегментирования (обычно 32), диапазон (число контейнеров) и зачисток (число масс-спектров добавил друг на друга, чтобы сформировать окончательный масс-спектра), то Нажмите Принять, так что эти значения будут сохранены и использованы.
5. Затем нажмите кнопку получить данные, чтобы начать сбор данных. При приобретении закончился, масс-спектре появится на экране.
6. Сохранить масс-спектр, нажав на кнопку Сохранить. (Оси Х полученного спектра соответствует ионной время полета в 100 единиц пс)

TLE "> 3. Приобретение кривая эффективности фотоионизации (PIE)

1. На закладке ALS Scan (рис. 5) в программном обеспечении Labview, можно получить данные при настройке одной из beamline двигателей. В этом случае, выберите двигателя "Mono T3 энергии" настроиться на различных энергий фотона (ОИ внутри синхротрона будет двигаться автоматически в соответствии с желаемой длины волны). Установить энергии фотонов в нужное значение (в эВ).
2. Введите начальную и конечную энергию (в эВ), а также размер шага.
3. Не входите в число зачисток - это будут обновляться автоматически по значению, введенному в пункте 2.4.
4. Нажмите Читать ток от K486 читать фототок измеряется фотодиодом.
5. Далее, нажмите кнопку Пуск, чтобы начать сканирование. Вам будет предложено выбрать имя файла, где будут храниться данные в конце пробега.
6. В первой колонке в кон файла данныхTain номер ячейки (Bin #) и должны быть преобразованы в единицы массы ^13. Типичные значения: Вес = 0,6 + 1xE-3 (Bin #) + 5xe-7 (Bin #) ^ 2 (более точную массу калибровки можно сделать с помощью известных смеси газов или даже воздуха в помещении, т.е. главным образом O _2, N ₂ и H ₂ O смеси и установки времени своего прибытия в полином второго порядка)
7. Сохраните файл данных с первого столбца преобразуется в массу.
8. Для построения кривой PIE, самый простой способ состоит в использовании вторую программу Labview называется «ALS энергии scan.vi", которая предназначена для анализа данных сканирования и производить пироги.

4. Построение кривых эффективности фотоионизации (PIE)

1. Как отмечалось выше, анализ может быть сделано с помощью "ALS энергии scan.vi" (см. Рисунок 6), однако мы также будем здесь описывать шаги, необходимые для анализа данных и без него.
2. При запуске программы вам будет предложено выбрать файл containinг данные. Это файл, сохраненный на шаге 3.7 и содержат массу в первом столбце и рассчитывает ионов при различных энергиях фотонов в следующей колонны. Отметим, что первый и второй строки в файле указывают на энергию фотона и фототока данных в этом столбце, соответственно.
3. В верхней панели есть 2D графика данных, перемещения красной горизонтальных маркера выбирает масс-спектров в определенной энергией фотона, который будет отображаться в нижней панели.
4. Следующий шаг заключается в интеграции ионов пунктам удельная масса каждого фотона в энергию, вычитания фонового сигнала. В нижней панели двумя вертикальными красными маркерами должны быть установлены вокруг масса пика должны быть интегрированы в то время как два синих маркеров вокруг соседнего региона нет данных, которые могут служить в качестве справочного значения. Программа будет представлена ​​комплексная данных минус фона в панели справа.
5. Чтобы представить истинную кривую PIE надо исправить ионов рассчитывает в тот или иной поток фотоновт каждый шаг. Это делается автоматически с помощью программного обеспечения. Если вы решите пропустить эту коррекцию, нажмите кнопку, чтобы выключить кнопку текущего поправки к правой верхней панели. Если вы решили сделать этот шаг вручную, квантовой эффективности фотодиодов на энергию фотона должна быть рассмотрена, а также (получено с фотодиода производителя и доступны через соответствующий автора), см. формулу 1. В противном случае, все это делается автоматически с помощью программного обеспечения.

6. Нажмите кнопку сохранить спектра в нижнем правом углу, чтобы сохранить исправленный PIE кривой.

Результаты

На рисунке 7 показан типичный масс-спектр сверхзвукового расширения 1,3-dimethyluracil пары (А) и PIE кривых трех основных характеристик (мономера при м / з 140, протонирована мономера в т / г 141, и 1 ,3-dimethyluracil димера в м / з 280), как извлечь из VUV сканирования от 8 эВ и 10 эВ (B). Серая тень стандартно?...

Обсуждение

Мономеры и димеры образуются в сверхзвуковой струе расширение которых приводит к молекулярного пучка. Небольшой образец ДНК база находится в тепловых источников испарения и нагревают до генерировать достаточное давление пара. Аргон несет паров через 100 мкм отверстие и проходит 2 мм С?...

Материалы

Урацил	Sigma	U0750
1,3-Dimethyluracil	Aldrich	349801