Проведены конструкторско-технологические исследования и разработан принцип многопараметрического распознавания органических соединений с использованием поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров. Разработаны лабораторные макеты приборов двух типов: для детектирования органических соединений с их распознаванием по трем физико-химическим параметрам органических молекул и шести-восьми физико-химическим параметрам. Приборы предназначены для использования в области экологического мониторинга, в медицине, биохимии, пищевой промышленности, для решения досмотровых задач при пресечении незаконного оборота наркотических, взрывчатых и отравляющих веществ.
поверхностная ионизация, анализ органических соединений, термоэмиттеры ионов, дрейф-спектрометры, экологический мониторинг, незаконный оборот наркотических, взрывчатых и отравляющих веществ
Введение
Одним из перспективных и интенсивно развивающихся направлений внелабораторных методов анализа является создание дрейф-спектрометрических приборов, в которых идентификация органических соединений осуществляется по параметрам дрейфовой подвижности ионов органических соединений в воздухе атмосферного давления. Для ионизации органических соединений во входной части приборов применяют различные методы - радиоизотопную ионизацию, ионизацию в коронном разряде, ионизацию с использованием лазерного излучения, спрей-ионизацию, матричную ионизацию и т.д. [1-3]. Начиная с 1998 г. по указанной проблематике выходит специализированный научный журнал (International Journal for Ion Mobility Spectrometry), раз в 2 года проходят международные конференции по спектрометрии ионной подвижности, регулярно публикуются обзорные статьи по данной тематике [2-3], выходят монографии, посвященные различным модификациям дрейф-спектрометрии [4-6].
В частности, в монографии [4] подведены итоги развития спектрометрии ионной подвижности, которая в определенной мере является аналогом времяпролетной масс-спектрометрии. Данный метод позволяет определять параметры дрейфовой подвижности ионов в области малой напряженности электрического поля. В данном случае величина дрейфовой подвижности ионов не зависит от величины напряженности электрического поля, поэтому определяемые величины подвижности ионов можно назвать «параметрами линейной дрейфовой подвижности ионов». В отечественной литературе метод обычно называют «Времяпролетная Спектрометрия Ионной Подвижности» (ВСИП), в зарубежной литературе - «Ion Mobility Spectrometry» (IMS). По своей научной идеологии данный метод дрейф-спектрометрии восходит к научным результатам, изложенным в известной монографии [7].
В монографии [5] подведены итоги развития метода спектрометрии приращения ионной подвижности, позволяющего определять параметры дрейфовой подвижности ионов в области большой напряженности электрического поля. В данном случае величина дрейфовой подвижности ионов зависит от величины напряженности электрического поля, поэтому определяемые величины можно назвать «параметрами нелинейной дрейфовой подвижности ионов». В отечественной литературе метод обычно называют «Спектрометрия Приращения Ионной Подвижности» (СПИП), в зарубежной литературе - «High-field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry» (FAIMS), причем в основе метода лежит известное изобретение [8].
В развитие тандемных методов анализа химических объектов в монографии [6] описаны современные достижения в области создания приборов, в которых первой ступенью прибора является дрейф-спектрометр, осуществляющий предварительную сепарацию ионов по параметрам их дрейфовой подвижности со сравнительно небольшой разрешающей способностью. При этом основной анализ химических объектов осуществляется во второй ступени прибора, выполненной на основе масс-спектрометра высокого разрешения.
В литературе имеется большое число публикаций и по другому перспективному методу тандемной дрейф-спектрометрии, в котором первая ступень прибора выполнена на основе поликапиллярной хроматографической колонки, а вторая - на основе спектрометра ионной подвижности [9]. И хотя разрешающая способность как поликапиллярных хроматографических колонок, так и спектрометров ионной подвижности невелики, метод позволяет, по существу, проводить анализ химических объектов в трехмерном пространстве - «время прохождения поликапиллярной колонки - время прохождения дрейф-спектрометра - интенсивность сигнала». Поэтому можно ожидать появления в ближайшее время монографии по научно-техническим достижениям и в данной области приборостроения. Вообще же по данным работы [9] на 2010 г. в мире в различных областях науки и промышленности используется более 90 000 дрейф-спектрометров различных типов и модификаций.
С начала 70-х годов прошлого века в различных лабораториях мира проводились исследования по созданию селективных поверхностно-ионизационных детекторов органических соединений азота, в частности аминов, к классу которых относятся наркотические вещества [10-15], а с появлением дрейф-спектрометрических приборов - исследования, направленные на создание селективных поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров [16]. Однако вплоть до настоящего времени, по нашим данным, промышленность так и не освоила серийный выпуск коммерческих поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров.
Данная работа посвящена созданию макетов поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров, позволяющих реализовать многопараметрический характер распознавания органических соединений.
Принцип многопараметрического распознавания органических соединений
Можно сформулировать следующие принципиальные отличия поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров от дрейф-спектрометров с другими типами источников ионов:
- селективность ионизации органических соединений на основе азота, фосфора, мышьяка и серы;
- отсутствие чувствительности к колебаниям влажности воздуха, прокачиваемого через прибор;
- возможность определения до трех независимых физико-химических параметров органических соединений в блоке источника ионов, которые могут быть использованы для идентификации органических соединений;
- возможность определения до четырех независимых физико-химических параметров органических соединений в блоке дрейф-камеры;
- принципиальная возможность определения массы ионов;
- возможность корректной расшифровки тонкой структуры дрейф-спектров с использованием методов корреляционного анализа, т.е. возможность идентификации смесей органических веществ.
Ранее в литературе предлагались методы выделения тонкой структуры дрейф-спектров при традиционных способах ионизации органических соединений [17-18] путем разложения пиков дрейф-спектров на Гауссовы функции. Однако при коронной, лазерной или изотопной ионизации органических молекул в составе ионного пучка присутствуют ионы с положительным и отрицательным зарядом, что может привести к неоднозначным результатам расшифровки дрейф-спектров.
В рамках цикла комплексных исследований и конструкторско-технологических разработок, проведенных авторами, были разработаны новые физические методы поверхностно-ионизационного детектирования органических соединений [19-35], новые технологии материалов термоэмиттеров ионов [36-42], новые конструкции поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров и их основных узлов [43-61].
В табл. 1 в качестве примера приведены сводные данные по физико-химическим параметрам типичного представителя третичных аминов - триэтаноламина, которые были определены нами с использованием поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра и которые могут быть использованы в качестве идентификационных параметров органических молекул. Масса иона методом дрейф-спектрометрии высокого разрешения нами не определялась, так как это является отдельной достаточно сложной математической задачей.
Поверхностно-ионизационный дрейф-спектрометр, по существу, является тандемным прибором, состоящим из блока источника ионов и собственно дрейф-камеры, при этом блок источника ионов может быть использован в качестве самостоятельного аналитического устройства. Точность измерения каждого физико-химического параметра органических молекул составляет 1-2%, что соответствует разрешающей способности не менее 50 по каждому параметру. В этом случае эффективная разрешающая способность приборов при измерении нескольких параметров может достигать 5-10 тыс. При этом по типу табл. 1 может быть создана база данных по идентификационным параметрам органических соединений с использованием, например, источника тестового потока органических соединений [19].
Таблица 1
Физико-химические параметры триэтаноламина
На рис. 1 приведена фотография участка исследования характеристик и испытания лабораторных макетов поверхностно-ионизационных приборов различных типов и назначений Студенческого конструкторского бюро «Технические средства экологического мониторинга» Московского государственного технического университета информационных технологий, радиотехники и электроники (МИРЭА).
Рис. 1. Участок исследования характеристик и испытания макетов приборов
На рис. 1 слева направо расположены макеты приборов:
- стенд для исследования закономерностей поверхностной ионизации органических соединений, разработки методик измерения дрейфовой подвижности ионов в области источника ионов и методик определения параметров термической десорбции органических соединений;
- лабораторный макет трехпараметрического прибора на основе источника ионов с инверсным газовым потоком для анализа жидких проб, а также вытяжек твердых проб;
- лабораторный макет трехпараметрического прибора на основе источника ионов с инверсным газовым потоком для анализа атмосферы воздуха;
- лабораторный макет поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра для анализа проб, испаряемых со спирали или салфетки. Прибор предназначен для разработки методик определения всего комплекса идентификационных параметров органических соединений.
Приборы для определения трех физико-химических параметров органических соединений
Трехпараметрические приборы на основе поверхностно-ионизационного источника ионов предназначены для мониторинга воздуха, воды и почвы и могут найти применение во многих областях народного хозяйства, как показано в табл. 2.
Таблица 2
Потенциальные области применения трехпараметрических приборов
|
№ п/п |
Заинтересованные |
Решаемые задачи |
|
1 |
Органы государственного, |
Системы пожарно-охранной |
|
2 |
Министерства |
Системы пожарно-охранной |
|
3 |
Министерство |
Системы пожарно-охранной сигнализации в больницах, санаториях и т.д. |
|
4 |
Министерство по делам |
Системы пожарно-охранной сигнализации на спортивных сооружениях, |
|
5 |
Министерство |
Системы пожарно-охранной сигнализации в аэропортах, на железнодорожных вокзалах, автовокзалах. Досмотровые системы. |
|
6 |
Минпромторг |
Системы пожарно-охранной сигнализации на крупных предприятиях |
|
7 |
Минпромторг |
Системы контроля вредных выбросов |
|
8 |
Минприроды |
Экологический мониторинг |
|
9 |
Министерство по чрезвычайным ситуациям |
Противопожарный и экологический |
|
10 |
Министерство |
Экологический мониторинг перерабатывающих предприятий и предприятий пищевой промышленности |
|
11 |
Министерство обороны |
Утечка жидких ракетных топлив и загрязнения ими воды и почвы. Детектирование отравляющих веществ |
|
12 |
Министерство внутренних дел |
Портативные детекторы отравляющих и взрывчатых веществ |
Наиболее значительным и принципиальным недостатком известных систем пожарно-охранной сигнализации является невозможность определения степени опасности продуктов горения. Известно, что многие современные строительные и отделочные материалы при горении выделяют токсичные продукты, в том числе продукты на основе органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы. Опасная для человека концентрация таких продуктов составляет (10-4-10-5) мг/л, что на несколько порядков меньше величины чувствительности оптоэлектронных датчиков. При этом тепловые датчики возгорания не реагируют на наличие данных веществ в газообразном состоянии при отсутствии теплового фактора.
Таким образом, задача создания датчиков-анализаторов продуктов горения, обеспечивающих определение степени опасности продуктов возгорания и предназначенных для построения принципиально новых систем пожарно-охранной сигнализации в общественных зданиях и сооружениях - в детских садах, школах, спортивных сооружениях, в административных зданиях, в аэропортах, на железнодорожных вокзалах и т.д. - является весьма актуальной, значимой и востребованной. Кроме того, такие датчики-анализаторы могли бы найти эффективное применение и в области экологического мониторинга воздушной среды для детектирования и анализа утечек физиологически опасных веществ из классов органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы. При этом модификация прибора, содержащая устройство для ввода и испарения проб воды и вытяжки из проб почвы, могла бы быть использована и для экологического мониторинга воды и почв на наличие физиологически опасных веществ из класса органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы.
Трехпараметрический прибор для анализа атмосферы воздуха
На рис. 2 показан внешний вид лабораторного макета трехпараметрического прибора
Рис. 2. Макет трехпараметрического прибора для мониторинга воздуха
Прибор предназначен для непрерывного мониторинга атмосферы воздуха на наличие следовых количеств органических соединений азота, серы, фосфора и мышьяка. В состав макета прибора входит датчик-анализатор на основе поверхностно-ионизационного источника ионов с инверсным газовым потоком, включающий концентратор-термодесорбер и завихритель потока газа, создающий область разрежения воздуха в области концентратора-термодесорбера. Периодическая очистка входных каналов анализатора осуществляется реверсом потока воздуха, прокачиваемого через прибор, при включенном термоэмиттере ионов.
Все платы питания прибора имеют встроенные микропроцессоры, обеспечивающие управление режимами работы от внешнего компьютера. Возможно управление режимами нагрева термоэмиттера и термодесорбера, установки ускоряющего напряжения, работы насосов и входного вентилятора, а также числом накоплений при регистрации тока коллектора. На рис. 3 в качестве примера показано окно регистрации результатов анализа в режиме испарения пробы с накопителя-термодесорбера.
Рис. 3. Окно регистрации результатов анализа в режиме испарения пробы с накопителя-термодесорбера
Разработанный лабораторный макет прибора имеет следующие технические характеристики:
- определение 3-х идентификационных параметров органических соединений;
- коэффициент преобразования источника ионов - 1-100 Кл/ моль в зависимости от типа соединения;
- эффективная разрешающая способность датчика - до 500-1000;
- чувствительность - до 10-12-10-14 г/см3 в зависимости от типа органического соединения;
- время детектирования и анализа - до 30 с;
- питание - ≈ 220 В, 50 Гц;
- условия эксплуатации: температура - от 5 до 40°С, влажность - до 95%.
Идентификационные параметры органических соединений и особенности макета прибора:
- величина энергии активации десорбции органических соединений с поверхности материала концентратора-термодесорбера;
- величина энергии активации поверхностной ионизации органических соединений;
- дрейфовая подвижность ионов органических соединений;
- помехозащищенность от колебаний влажности воздуха;
- селективность детектирования органических соединений азота, фосфора, мышьяка, серы.
На основе макета прибора может быть создана стационарная система детектирования и анализа органических соединений в составе атмосферы воздуха, которая может содержать до 25 датчиков, соединенных в сеть центральным компьютером.
Трехпараметрический прибор для анализа жидких проб
На рис. 4 приведен внешний вид макета трехпараметрического прибора для анализа жидких проб и вытяжек из твердых проб на наличие органических соединений азота, серы, фосфора и мышьяка.
Основу прибора составляет датчик-анализатор прибора рис. 2, но без накопителя-термодесорбера. Для генерации паров анализируемых жидких проб используется испаритель в виде планарного нагревателя, снабженного датчиком температуры и образующего дно стаканчика для жидких проб. Испаритель с помощью шагового двигателя может перемещаться из положения забора пробы в положение испарения пробы перед завихрителем датчика-анализатора.
Рис. 4. Макет трехпараметрического прибора для анализа жидких проб
На рис. 5 в качестве примера показано окно регистрации результатов анализа в режиме испарения пробы из испарителя.
Рис. 5. Окно регистрации результатов анализа в режиме испарения пробы из планарного испарителя
Прибор содержит систему очистки входных каналов потоком горячего воздуха путем реверса потока воздуха при включенном термоэмиттере ионов. Прибор может быть использован в области экологического мониторинга окружающей среды, в области химической и пищевой промышленности, в аналитической химии, медицине, для контроля отходов промышленных производств. Основные технические характеристики прибора аналогичны характеристикам прибора для мониторинга атмосферы воздуха.
Приборы для определения шести-восьми физико-химических параметров органических соединений
Переносной поверхностно-ионизационный дрейф-спектрометр
На рис. 6 приведен внешний вид макета переносного поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра, являющегося основой газоаналитической досмотровой системы для детектирования и многопараметрического анализа следовых количеств наркотических, взрывчатых и отравляющих веществ. В состав системы входят дрейф-спектрометрический детектор с селективным поверхностно-ионизационным источником ионов органических соединений, устройства для сбора пылевых проб и устройство для программного нагрева проб. После создания баз данных по идентификационным характеристикам органических соединений, система может обеспечить автоматическое распознавание органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы по трем параметрам, регистрируемым в области источника ионов, дополнительно по четырем параметрам, регистрируемым в области дрейф-камеры, а также по массе ионов.
Рис. 6. Макет переносной многопараметрической газоаналитической системы
На рис. 7 показан пульт управления работой блока источника ионов, а на рис. 8 - пульт управления работой дрейф-камеры.
Рис. 7. Пульт управления работой источника ионов
Рис. 8. Пульт управления работой дрейф-камеры
Пульт управления работой источника ионов аналогичен пультам управления стенда для исследования поверхностно-ионизационных свойств материалов, а также пультам управления трехпараметрических приборов. Пульт управления работой дрейф-камеры позволяет устанавливать требуемые значения фокусирующих потенциалов, величину амплитуды высоковольтных импульсов, режим развертки дрейф-спектров, число накоплений сигнала при регистрации тока второго коллектора.
Разработанный лабораторный макет прибора имеет следующие технические характеристики:
- определение 7 идентификационных параметров органических соединений;
- коэффициент преобразования источника ионов - 1-100 Кл/ моль в зависимости от типа органического соединения;
- эффективная разрешающая способность системы - до 5000-10 000;
- чувствительность - до 10-10-10-12 г в зависимости от типа органического соединения;
- время анализа: экспресс-анализ - 30 с, полный анализ - 180 с;
- питание - ≈ 220 В, 50 Гц / = 24 В;
- условия эксплуатации: температура - от 5 до 40°С, влажность - до 95%.
Идентификационные параметры органических соединений и особенности прибора:
- величины энергии активации десорбции и энергии активации поверхностной ионизации органических соединений;
- дрейфовая подвижность, величины дипольного, квадрупольного и октупольного электрических моментов ионов органических соединений;
- молекулярная масса ионов органических соединений;
- помехозащищенность от колебаний влажности воздуха;
- селективность детектирования органических соединений азота, фосфора, мышьяка, серы.
Стационарный поверхностно-ионизационный дрейф-спектрометр
На рис. 9 приведен внешний вид лабораторного макета стационарного поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра.
Рис. 9. Внешний вид лабораторного макета стационарного поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра
Основу прибора составляет дрейф-спектрометрический модуль прибора и блок забора воздуха. Пульты управления прибором аналогичны пультам управления стационарного прибора.
Спектрометр предназначен для использования в составе стационарных систем контроля незаконного перемещения наркотических, взрывчатых и физиологически опасных веществ. В состав спектрометра входят дрейф-спектрометрический детектор с селективным поверхностно-ионизационным источником ионов органических соединений, устройство непрерывного или периодического забора проб воздуха, снабженное системой очистки входного канала от следов предыдущих проб, и система управления на базе встроенных микропроцессоров, управляемых от внешнего компьютера. Стационарная система контроля может быть выполнена на основе одного спектрометра в виде «транспортного коридора» с выводом информации на внешний ноутбук или содержать до 25 «транспортных коридоров», соединенных в сеть центральным компьютером. Технические характеристики прибора аналогичны техническим характеристикам стационарного поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра.
Малогабаритный поверхностно-ионизационный дрейф-спектрометр
На рис. 10 показан внешний вид малогабаритного поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра, который можно назвать портативной газоаналитической досмотровой системой.
Рис. 10. Внешний вид малогабаритного поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра
Портативная газоаналитическая досмотровая система предназначена для многопараметрического анализа воздуха на наличие следовых количеств паров наркотических, взрывчатых и физиологически опасных веществ. В состав спектрометра входят дрейф-спектрометрический детектор с селективным поверхностно-ионизационным источником ионов органических соединений, устройство непрерывного или периодического забора проб воздуха, снабженное системой очистки входного канала от следов предыдущих проб, и система управления блоками спектрометра на базе встроенных микропроцессоров. Управление работой системы и вывод информации может осуществляться с использованием ноутбука.
Набор идентификационных характеристик органических соединений, которые могут быть определены с использованием малогабаритного прибора, а также основные технические характеристики прибора аналогичны параметрам стационарного и переносного приборов.
1. Проблемы аналитической химии. Том 13: Внелабораторный химический анализ/ Под ред. академика РАН Ю.А. Золотова. - 2010. - М.: Наука. - 564 с.
2. Baumbach J.I. Ion mobility spectrometry in scientific literature and in the International Journal for Ion Mobility Spectrometry (1998-2007) // Int. J. Ion Mobil. Spec. - 2008. - № 11. - P. 3-11.
3. Буряков И.А. Российские публикации 1991-2010 годов, посвященные методу спектрометрии ионной подвижности // Журнал аналитической химии. - 2011. - Том. 66, № 11. - С. 1210-1217.
4. Eiceman G.A., Karpas Z. Ion Mobility Spectrometry, Second Edition. - 2010. - CRC Press. - 370 p.
5. Shvartsburg A.A. Differential Ion Mobility Spectrometry: Nonlinear Ion Transport and Fundamentals of FAIMS. - 2009.- CRC Press. - 322 p.
6. Wilkins C.L., Trimpin S. Ion Mobility Spectrometry - Mass Spectrometry: Theory and Applications. - 2010. - CRC Press. - 374 p.
7. Мак-Даниэль И., Мэзон Э. Подвижность и диффузия ионов в газах. Пер. с англ. - 1976. - М.: Мир. - 424 с.
8. Горшков М.П. Метод анализа примесей в газах. Авторское свидетельство СССР № 966583. МКИ G01n27/62. Опубл. в бюлл. № 38, 1982 г.
9. Bunkowski A. Software tool for coupling chromatographic total ion current dependencies of GC/MSD and MCC/IMS // Int. J. Ion Mobil. Spec. - 2010. - № 13. - Р. 169-175.
10. Зандберг Э.Я., Расулев У.Х., Халиков Ш.М. Эмиттеры для поверхностно-ионизационных детекторов органических соединений // ЖТФ. - 1976. - Том XLVI, № 4. - С. 832 - 837.
11. Зандберг Э.Я., Назаров Э.Г., Расулев У.Х. Окисленные вольфрамовые ленты как эмиттеры ионов для поверхностной ионизации органических соединений // ЖТФ. - 1980. - Том. 50, № 4. - С. 796 - 803.
12. Зандберг Э.Я., Назаров Э.Г., Расулев У.Х. Термоэмиттеры положительных ионов из окисленных рениевых пленок // ЖТФ. - 1981. - Том. 51, № 1. - С. 1242 - 1247.
13. Rasulev U.K. A study of a surface-ionization source for IMS // Int. J. Ion Mobility Spectrom. - 2001. - Vol. 4. - Р. 13-16.
14. Rasulev U.K. et al. Atmosphere pressure surface ionization indicator of narcotics // Int. J. Ion Mobility Spectrom. - 2001 - Vоl. 4, № 2. - Р. 212-225.
15. Бурханов Г.С., Дементьев В.А., Кореновский Н.Л., Клюева Н.Е. Материал поверхностно-ионизационных эмиттеров для обнаружения аминов // Металлы. - 2009. - № 2. - С. 100-104.
16. Буряков И.А., Крылов Е.В., Макась А.Л. и др. Дрейф-спектрометр для контроля следовых количеств аминов в атмосфере воздуха // Журнал аналитической химии. - 1993. - Том 48, № 1. - С. 156 - 165.
17. Разваляев А.Ю. Методы быстрого поиска параметров гауссовых функций в сигналах спектрометра ионной подвижности //Научная сессия МИФИ-2004: Сб. научных трудов. Из-во МИФИ, 2004. Том. 1, С. 98-99.
18. Разваляев А.Ю. Математическая обработка сигнала с целью повышения чувствительности спектрометра ионной подвижности //Научная сессия МИФИ-2003: Сб. научных трудов. Из-во МИФИ, 2003. Том. 1, С. 106.
19. Банных О.А., Поварова К.Б., Капустин В.И., Петров В.С. Физические методы обнаружения паров взрывчатых веществ. Перспективные материалы. 2000, №5. - С. 87 - 94.
20. Капустин В.И. Физико-химические основы создания многокомпонентных оксидсодержащих катодных материалов. Перспективные материалы. 2000, № 2. - С. 5 - 17.
21. Физикохимия поверхностной ионизации некоторых типов органических молекул / О. А. Банных, К. Б. Поварова, В. И. Капустин и др. // Доклады Академии наук. - 2002. - Т. 385, № 2. - С. 200-204.
22. Bannykh O.A., Povarova K.B., Kapustin V.I., Bobrov A.A., Petrov V.S. Physical chemistry of surface ionization of some types of organic molecules. Doklady physical chemistry, 2002, vol. 385, N 1-3, p. 154-157.
23. Банных О.А., Поварова К.Б., Капустин В.И. Новый подход к поверхностной ионизации и дрейф-спектроскопии органических молекул // Журнал технической физики. - 2002. - Т. 72. Вып. 12. - С. 88-93.
24. Bannykh O.A., Povarova K.B., Kapustin V.I. New approach to the surface ionization and drift spectroscopy of the organic molecules. J. Tech. Ph., 2002, vol. 47, № 12, p. 1570-1575.
25. Банных О.А., Поварова К.Б., Капустин В.И. и др. Новый дрейф-спектрометр с поверхностной ионизацией органических молекул. Наукоемкие технологии. 2002, т. 3. - С. 37 - 40.
26. Капустин В.И., Петров В.С., Черноусов А.А. Параметры ионизации некоторых нитросоединений на поверхности оксидной бронзы щелочного металла // Письма ЖТФ. - 2004. - Т. 30. Вып. 17. - С. 19-22.
27. Kapustin V.I., Petrov V.S., Chernousov A.A. Ionization parameters of nitro compounds on the surface of alkali metal oxide bronze. J. “Technical Physics Letters”. 2004, Vol. 30, No. 9, pp. 717-718.
28. Капустин В.И., Нагорнов К.О., Чекулаев А.Л. Новые физические методы идентификации органических соединений с использованием поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра // ЖТФ. 2009. Т. 79, вып. 5. С. 109-116.
29. Kapustin V.I., Nagornov K. O., Chekulaev A. L. New Physical Methods of Organic Compound Identification Using a Surface Ionization Drift Spectrometer. J. Technical Physics. - 2009. - Vol. 54, No. 5. - pp. 712-718.
30. Масс-спектрометрические исследования механизма ионизации органических соединений азота на поверхности микролегированного сплава молибдена / В. И. Капустин, О.Н. Харыбин, Е.Н. Николаев и др. // ЖХФ. - 2011. - Т. 30, № 7. - С. 1-14.
31. Kapustin V.I., Nagornov K.O., Kharybin O. N., Nikolaev E. N. Mass spectrometric study of the mechanism of the ionization of nitrogen containing compounds on the surface of a molybdenum microalloyed alloy. Russian Journal of Physical Chemistry B, 2011, Vol. 5, No. 4, pp. 689-700.
32. Капустин В.И., Солнцев С.А. Спектрометрия линейной и нелинейной дрейфовой подвижности ионов органических соединений. Наукоемкие технологии. 2012, т.13, № 2, с. 47 - 54.
33. Патент 2260869 РФ. Материал термоэмиттера для поверхностной ионизации органических соединений на воздухе и способ активации термоэмиттера / Капустин В.И. Заявл. 12.04.2004, опубл. 20.09.2005. Б.И. № 26.
34. Патент 2262697 РФ. Способ контроля термоэмиссионного состояния поверхностно-ионизационного термоэмиттера ионов. / Капустин В.И. Заявл. 17.05.2004, опубл. 20.10.2005. Б.И. № 29.
35. Патент 2265835 РФ. Способ анализа органических соединений в составе атмосферы воздуха / Капустин В.И. Заявл. 19.04.2004, опубл. 10.12.2005. Б.И. № 34.
36. Капустин В.И. Высокочистые ультрадисперсные порошки оксидов: оборудование, технологии, применение. Перспективные материалы. 1998, №5. - С.54-62.
37. Капустин В.И., Захаров А.К., Попов В.Ю. и др. Новые материалы и технологии для подогревателей термоэмиттеров ионов органических соединений. Перспективные материалы. 2006, №6. - С. 5 - 9.
38. Капустин В.И., Захаров А.К., Гилязов М.С. и др. Физические основы контроля качества поверхностно-ионизационных термоэмиттеров ионов. Перспективные материалы. 2006. № 3. - С. 76-81.
39. Капустин В.И., Чекулаев А.Л., Богданов А.С. и др. Нано- и роботизированные технологии в производстве поверхностно-ионизационных термоэмиттеров ионов. Наукоемкие технологии. 2007. № 4. - С. 35 - 37.
40. Кинетика окисления и поверхностно-ионизационные свойства микролегированных сплавов молибдена / Капустин В.И. [и др.] // Перспективные материалы. - 2010. - №1. - С. 33-40.
41. Патент 2186384 РФ. Способ обнаружения и анализа следовых количеств органических молекул в атмосфере воздуха / Капустин В.И. и др. Заявл. 21.12.1999, опубл. 27.07.2002. Б.И. № 21.
42. Патент РФ 2105379. Способ получения сплошной пленки с алмазоподобной структурой и устройство для его осуществления /Капустин В.И. и др. Заявл. 12.06.1998.
43. Коржавый А.П., Капустин В.И., Козьмин Г.В. Методы экспериментальной физики в избранных технологиях защиты природы и человека. 2012. - М.: Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 352 с.
44. Капустин В.И., Сигов А.С. Материаловедение и технологии электроники: Учебное пособие. - М.: ИНФРА-М, 2014, - 427 с.
45. Капустин В.И., Коржавый А.П. Поверхностно-ионизационная дрейф-спектрометрия. М.: ИНФРА-М. - 2015. - 286 с.
46. Патент 2528548 РФ. Термоэмиттер ионов органических соединений /Капустин В.И. Заявл. 17.10.2012, опубл. 27.04.14.Б.И. № 12.
47. Патент 2329563 РФ. Способ и устройство для распознавания органических соединений /Капустин В.И. Заявл. 25.12.2006, опубл. 20.07.2008. Б.И. № 20.
48. Патент 2357239 РФ. Способ идентификации органических молекул / Капустин В.И. Заявл. 08.11.2007, опубл. 27.05.2009. Б.И. № 15.
49. Патент 2444730 РФ. Способ идентификации атомов и молекул /Капустин В.И. Заявл. 22.12.2010, опубл. 10.02.2012. Б.И. № 7.
50. Патент 2389011 РФ. Способ анализа органических соединений / Капустин В.И. Заявл. 30.12.2008, опубл. 10.05.2010. Б.И. № 13.
51. Патент 2293976 РФ. Поверхностно-ионизационный источник ионов органических соединений / Капустин В.И. Заявл. 30.03.2004, опубл. 20.02.2007. Б.И. № 5.
52. Патент 2293973 РФ. Источник ионов органических соединений / Капустин В.И. Заявл. 18.04.2005, опубл. 20.02.2007. Б.И. № 5.
53. Патент 2293977 РФ. Спектрометр ионной подвижности / Капустин В.И. Заявл. 21.02.2005, опубл. 10.08.2006. Б.И. № 5.
54. Патент 2293975 РФ. Блок коллектора ионов спектрометра ионной подвижности / Капустин В.И. Заявл. 30.03.2004, опубл. 20.07.2007. Б.И. № 5.
55. Патент 2293974 РФ. Спектрометр дрейфовой подвижности ионов / Капустин В.И. Заявл. 18.04.2005, опубл. 20.07.2007. Б.И. № 5.
56. Патент 2293978 РФ. Блок коллектора спектрометра дрейфовой подвижности ионов / Капустин В.И. Заявл. 18.04.2005, опубл. 20.02.2007. Б.И. № 5.
57. Патент 2263996 РФ. Способ контроля состояния спектрометра ионной подвижности с поверхностно-ионизационным термоэмиттером ионов / Капустин В.И. Заявл. 25.05.2004, опубл. 10.11.2005. Б.И. № 31.
58. Патент 2354963 РФ. Способ идентификации органических молекул / Капустин В.И. Заявл. 08.11.2007, опубл. 10.05.2009. Б.И. № 13.
59. Патент 2390748 РФ. Система для дистанционного отбора и анализа воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов / Капустин В.И. Заявл. 22.12.2008, опубл. 27.05.2010. Б.И. № 15.
60. Патент 2327982 РФ. Генератор потока пара органических веществ / Капустин В.И. Заявл. 25.12.2006, опубл. 27.06.2008. Б.И. № 18.
61. Патент 2447429 РФ. Система для дистанционного отбора и анализа воздушных проб / Капустин В.И. Заявл. 22.12.2010, опубл. 10.04.2012. Б.И. № 10.
