Есть прибор. Важна инфраструктура!

Знакомство с масс-спектрометром «EXPEC PlaAr MS», появившимся в 2023 году в Институте проблем промышленной экологии Севера, выросло в мини-лекцию о важности современной научной инфраструктуры.

Заведующая центром коллективного пользования ИППЭС КНЦ РАН Ирина Елизарова просит надеть бахилы и халат и убрать волосы: в помещении, где располагается масс-спектрометр, поддерживается определенный класс чистоты.

Линолеум, которым покрыты полы в лаборатории, выдерживает попадание серной, соляной, азотной и даже плавиковой кислот. Это нужно не столько для того, чтобы как можно дольше сохранить его в целости, сколько чтобы предотвратить загрязнение воздуха продуктами реакции.

– Если мы пользуемся высокочувствительными приборами, любая грязь может мешать анализу, контроль идет на уровне молекулярных загрязнений – поясняет Ирина Рудольфовна. – Для серьезных высококачественных аналитических исследований крайне важны и приборы, и системы вентиляции, и химический состав и стойкость к воздействиям всего оборудования, мебели и даже материалов, которые использовались при строительстве и отделке помещения! В лабораторном коридоре поддерживается класс частоты 7 ИСО. Это значит, что в кубометре воздуха может быть не больше 352 тысяч частиц размером в половину микрометра. В кабинете класс частоты уже выше – 5 ИСО, и частичек такого размера в том же объеме воздуха должно встречаться не более трех с половиной тысяч. Для этого необходимо поддерживать в кабинете избыточное по сравнению с коридором давление, а значит, нужна особая система вентиляции.

Ирина Елизарова показывает кабинеты, предназначенные для разных нужд: пробоподготовки, анализа на других приборах, мытья химической посуды, отдыха персонала. У каждого – свои особенности, которые нужно было учесть в проекте.

– Благодаря программе по обновлению приборной базы нам удалось купить масс-спектрометр. Приобретение прибора потребовало обновления лабораторной мебели: она очень устойчивая и при этом мобильная, выдерживает агрессивные условия и не загрязняет воздух. И вот такой вытяжной шкаф для работы в чистых условиях. Он позволяет нам уже сейчас готовить растворы проб для спектрометрии.

Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой – высокочувствительный, селективный и универсальный метод определения элементного состава вещества. Высокочастотный генератор создает магнитное поле, возбуждающее газовый разряд. Факел плазмы достигает температуры в шесть-десять тысяч градусов Кельвина! Попавший в плазму аэрозоль расщепляется на молекулы, затем на атомы, которые потом ионизируются. Детектор «считает поштучно» каждый ион, отдельно по каждой заданной атомной массе.

Метод МС ИМС – универсальный. С его помощью можно анализировать состав хвостов обогащения, поверхностных и грунтовых вод, растений, животных тканей, донных отложений, словом, практически всех объектов изучения Института проблем промышленной экологии Севера. Квадрупольный масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой «EXPEC PlaAr MS» произведен в Китае. Это не только очень точный, но и удобный в эксплуатации прибор. Блоки смонтированы так, чтобы обеспечить быстрый доступ к любому узлу, а расход всех газов регулируется с помощью компьютера. Пределы обнаружения достигают десятых и сотых долей нанограммов на литр. Можно сказать, прибор мечты!

Но чтобы новое оборудование могло работать с высокой эффективностью, нужна современная инфраструктура – пока она еще в процессе создания. Предстоит дооснастить химической лабораторной мебелью все кабинеты, обеспечить доступ к вентиляции для смены фильтров, изолировать все «фонящие» предметы, смонтировать газовые магистрали, снизить уровень шума от работающей вентиляционной системы. На это нужны и время, и немалые средства, и много организационной работы.

– Таких приборов в России всего два, – объясняет Ирина Рудольфовна. – Первый установлен в Санкт-Петербургском университете. Там помещения для эксплуатации пока подготовлены хуже. В качестве подарка производитель заменил нам «начинку» прибора на электронику следующего поколения. Надо сказать, ситуация с инфраструктурой у нас далеко не худшая среди многих научных учреждений. Но хочется идеала: чтобы все лабораторные помещения были под одной крышей, чтобы было удобно работать и выдавать качественный результат, возможно, лучший в нашей стране!