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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Protonentransfer-Reaktions Massenspetrometrie

PTR-MS

Die Arbeitsgruppe "Heterogene Reaktionen" besitzt eine langjährige Expertise in der Anwendung von Protonentransfer-Reaktions Massenspetrometrie (PTR-MS) zur Untersuchung von Quellen, Senken und dem chemischen Abbau von Spurengasen in der Atmosphäre. Die Forschungsaktivitäten umfassen

  • die Untersuchung des photochemischen Abbaus von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in der Atmosphärensimulationskammer SAPHIR,
  • Untersuchungen zur Verteilung von semi-flüchtigen Kohlenstoffverbindungen zwischen Gas- und Partikelphase,
  • die Messung pflanzlicher Emissionen von VOC,
  • die Bestimmung der Kohlenstoffbilanz in geschlossenen heterogenen Reaktionssystemen.

Die PTR-MS Technik beruht auf einer sanften, chemischen Ionisation der Spurengase. Diese werden durch den Transfer eines Protons von dem Reaktand-Ion H3O+ auf das Spurengas (M) in Produktionen überführt (siehe Reaktionsgleichung). Die Produkt-Ionen werden mittels eines Massenspektrometers identifiziert und entsprechen in der Regel der protonierten Molekülmasse (MH+):

H3O+  +  M   ->   MH+  +  H2O

Zwei verschiedene PTR-MS Instrumenttypen werden in der Arbeitsgruppe verwendet; ein Quadrupol-Massenspektrometer (PTR-Quad-MS) und ein Flugzeitmassenspektrometer (PTR-TOF-MS, Fa. Ionicon), das eine hohe Massenauflösung aufweist und somit die Unterscheidung isobarer Spurengase in einer Mischung ermöglicht. Beide PTR-Systeme bieten zusätzlich eine umschaltbare Ionenquelle zur Erzeugung weiterer Reaktand-Ionen (NO+, O2+) zur Messung und Identifikation einer Vielzahl von Spurengasen.

Quadrupol-Massenspektrometer und Flugzeitmassenspektrometer


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