面向下一代原位太空尘埃分析的高分辨率 Orbitrap 质谱

宇宙和行星尘埃蕴含着理解太阳系化学演化的关键线索，但原位分析其分子和元素组成技术上仍具挑战性。本文介绍了 HANKA（High-resolution mass Analyzer for Nano-scale Kinetic Astro materials）的实验室结果，这是一套面向通用太空尘埃探测器开发的紧凑型 Orbitrap 质谱仪器。我们采用红外激光剥离和真空下等离子体形成，对代表月球、火星和陨石材料的固态样品进行分析。得到的质谱以 R=60000 的分辨率记录，揭示复杂但具有特征性的元素混合物。结果表明 HANKA 具备单事件灵敏度，分辨率能够解析复杂质谱并可能区分不同行星体的地球化学特征。3-4 数量级的动态范围使得即使检测到微量化合物也不在矮言下。最小化的冲击采样方法使仪器能够在无需复杂样品前处理的情况下进行快速、高精度的成分分析，适用于预期尘埃冲击的轨道、表面或飞掠任务。我们的系统由红外激光系统模拟来自太空的纳米至微米尺寸固态尘埃和冰粒子的冲击。因此，它允许进行所谓的类比实验在实验室中进行。我们得出结论，红外激光脉冲对固态材料的冲击不仅适合作为冰粒子冲击的类比实验，也是固态粒子冲击太空尘埃探测器电极的良好类比实验。此外，仅用于最佳类比实验模拟冲击事件的红外激光在太空上的飞行器中并非必需。