Product Ion Distributions using H <sub>3</sub> O <sup>+</sup> PTR-ToF-MS: Mechanisms, Transmission Effects, and Instrument-to-Instrument Variability
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Proton-transfer-reaction mass spectrometry (PTR-MS) using hydronium ion (H3O+) ionization is widely used for the measurement of volatile organic compounds (VOCs) both indoors and outdoors. Unlike more energetic ionization methods (e.g., electron impact), H3O+ ionization can leave a target VOC molecule mostly intact and thus a VOC in a PTR-MS mass spectrum can be identified by its mass-to-charge ratio corresponding to the proton-transfer product (MH+). However, H3O+ ionization, and associated chemistry in the ion molecule reactor, is known to generate other product ions besides the proton-transfer product. The product ion distributions (PIDs) created during ionization include ions resulting from charge transfer reactions, water clustering, and fragmentation, all of which can create ambiguity when interpreting PTR-MS mass spectra. A standardized method of evaluating and quantifying the possible influence of PIDs on PTR-MS mass spectra is limited in part due to an incomplete understanding of the formation mechanisms and effects of instrument settings on measured PIDs, as well as the reasons for instrument-to-instrument variability. We present a method, using gas-chromatography pre-separation, for quantifying PIDs from PTR-MS measurements of nearly 100 VOCs of different functional types including alcohols, ketones, aldehydes, acids, aromatics, halogens, and alkenes. Using this method we highlight major contributions of water cluster and fragment product ions to the PIDs of oxygenated VOCs. We characterize the influence of ion-molecule reactor conditions, ion transmission effects from quadrupole and ion optic tuning, and inlet capillary configuration on measured PIDs. We find that reactor conditions have the strongest impact on measured PIDs, but ion optic voltage differences and inlet capillary configuration can also affect PIDs. Through an interlaboratory comparison of PIDs measured from calibration cylinders we characterize the variability of PID production from the same model of PTR-MS across seven participating laboratories. A subset of VOCs measured by the different laboratories had standard deviations (1 σ) associated with product ions that varied no more than 20 % thus providing a constraint for predicting PIDs across instruments operating under different conditions. We highlight the potential for misidentification of VOCs in PTR-MS mass spectra with a case study measurement of restroom air. We propose methods for identifying likely product ions and constraining the influence of PIDs on PTR-MS mass spectra. Finally, we present a library of H3O+ PIDs, from measurements acquired as part of this study, to be publicly available and updated periodically with user-provided data for the continued investigation into instrument-to-instrument variability of PIDs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».