eng
Выпуск #5/2014
С.Жохов, В.Шахнович
Выставка analytica-2014: фрагменты сложной мозаики.Часть 2
Выставка analytica-2014: фрагменты сложной мозаики.Часть 2
Просмотры: 5430
Мы продолжаем рассказ о выставке analytica-2014, которая вот уже в 24-й раз прошла в Мюнхене в начале апреля. В заключительной части краткого обзора мы расскажем о продукции двух российских компаний, о новых решениях многих ведущих производителей хромато-масс-спектрометрического оборудования, решений в области атомной и молекулярной спектрометрии, рентгеновского анализа
Российские компании
ООО "ЛЕД Микросенсор НТ"
Новая российская компания "ЛЕД Микросенсор НТ" (LED Microsensor NT) разрабатывает и производит широкий спектр светоизлучающих диодов, светодиодных матриц, фотодиодов для спектрального диапазона от 1600 до 5000 нм, а также электронных устройств – драйверов для светодиодов и усилителей для фотодиодов. Эти оптоэлектронные приборы позволяют создавать спектрометрическое аналитическое и контрольно-измерительное оборудование среднего ИК-диапазона, что очень важно для молекулярной спектрометрии. О компании и ее продукции нам рассказал генеральный директор, к.ф.-м.н. Николай Стоянов.
"Компания "ЛЕД Микросенсор НТ" основана в конце 2011 года. Ее костяк составили специалисты, около 15 лет совместно работавшие в лаборатории инфракрасной оптоэлектроники Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе РАН в Санкт-Петербурге. Там мы занимались исследованием светодиодных, лазерных и фотодиодных гетероструктур на основе узкозонных полупроводниковых материалов, таких как антимонид галлия и арсенид индия. Создатели этого направления – руководитель лаборатории Ю.П.Яковлев, М.П.Михайлова, в области сенсоров – Х.М.Салихов. Структуры GaInAsSb/AlGaAsSb на подложке антимонида галлия позволяют формировать светодиоды спектрального диапазона 1600–2400 нм, а структуры InAsSb/InAsSbP на подложке арсенида индия – диапазона 2800–5000 нм. Таким образом, почти полностью удается перекрыть спектральный диапазон от 1600 до 5000 нм. Именно там, в среднем ИК-диапазоне, расположены основные линии поглощения многих химических соединений, таких как вода, углекислый газ, метан и другие углеводороды. Поэтому одно из важных применений наших оптоэлектронных приборов связано с химическим анализом.
Лаборатория инфракрасной оптоэлектроники, по сути, выступала единственным в мире научным центром, где разработали технологию изготовления свето- и фотодиодных приборов в диапазоне 1600–5000 нм. Мы подготовили инвестиционный проект, и в 2011 году с участием Роснано было создано ООО "ЛЕД Микросенсор НТ". В прошлом году мы выкупили часть доли "Роснано", что соответствует стратегии этого инвестора: создатели инноваций, получив толчок, дальше развиваются самостоятельно.
Компания невелика, но у нас есть собственное производство. Ведь с 1 см2 пластины получается около 1000 светодиодов. Поэтому, чтобы выпускать десятки тысяч приборов, нам достаточно 250 м2 площади и 33 сотрудника. Мы сами выращиваем многослойные эпитаксиальные гетероструктуры. Далее следуют постростовые операции, завершающие формирование приборов, и разделение пластин на отдельные чипы. После чего чипы монтируются в корпуса, готовые приборы проходят выходные испытания.
Мы выпускаем как отдельные свето- и фотодиоды, так и светодиодные матрицы, где в одном корпусе размещается несколько светодиодов, излучающих на различных длинах волн. Это очень удобно для анализа многокомпонентных химических веществ, возможно сканирование определенного диапазона. Такие приборы эффективны для быстрого анализа продуктов питания, алкоголя, продукции химической промышленности. С помощью подобных спектрометров за несколько секунд по одной капле можно отличить бензин с одним октановым числом от другого.
От функциональных аналогов (тепловых источников ИК-излучения) наши светодиоды отличаются низким энергопотреблением менее 1 мВт, коротким временем отклика (10–50 нс), частотой модуляции – до 100 MГц, рабочей температурой кристалла – до 150°C, гарантированным сроком службы – 80 тыс. часов. Светодиоды и светодиодные матрицы монтируются в корпуса как для поверхностного монтажа, так и выводные (ТО-5, ТО-8, ТО-18). Причем приборы могут оснащаться встроенным термоэлектрическим модулем. Возможны корпуса с параболическим рефлектором. Оптическое окно на крышке корпуса может быть как без стекла, так и со стеклом, в том числе кварцевым или сапфировым. Например, в корпусе ТО-5 мы поставляем шестиэлементные светодиодные матрицы с длинами волн 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2 и 2,3 мкм. Прибор может оснащаться термохолодильником, рабочий диапазон – -60...80°С. Выпускаются фотодиоды в специальном корпусе со встроенным предусилителем.
Помимо собственно оптоэлектронных приборов, мы производим вспомогательную электронику – драйверы светодиодов, термоконтроллеры, синхронные детекторы. Выпускаются и различные тестовые системы, оптические ячейки. Но все эти изделия мы не рассматриваем как конечные продукты – они предназначены для оценки возможностей наших оптоэлектронных приборов и ускорения разработок изделий на их основе заказчиками.
Кто выступает потребителем вашей продукции?
98% изделий продаются за рубежом – в основном в США, Западной Европе, Японии. Их покупают компании, которые сами производят системы для химического анализа, среди них, например, корпорации Honeywell и Draeger. В России, к сожалению, очень мало фирм, которые являлись бы нашими потенциальными клиентами.
За два года работы тестовые партии приборов приобрели у нас около 200 компаний. Понятно, что применение принципиально новой элементной базы, которую мы производим, требует изменения всей оптической и электронной схемы устройств. Поэтому наши потенциальные потребители сейчас находятся в стадии разработки, и процесс этот достаточно длительный, может занимать несколько лет. Кроме того, у некоторых покупателей были опасения, связанные с тем, что наша фирма выступала единственным производителем такого рода компонентов. А зависеть от одного поставщика никто не хочет. Однако в феврале на крупнейшей конференции Photonics West 2014 в Сан-Франциско компания Hamamatsu объявила, что собирается производить светодиоды в нашем диапазоне. Как ни парадоксально, мы даже рады, что появляется второй поставщик, тем более что его продукция будет существенно дороже.
Уже есть примеры промышленного использования систем на основе наших приборов. Например, в Японии при производстве бумаги ее влажность контролируется сенсорами на базе наших светодиодных матриц. В США при конвейерном производстве пластиковых бутылок с помощью наших светодиодов по уровню поглощения контролируется толщина пластика. И это только начало.
Вы не задумывались о собственном производстве аналитических приборов?
Конечно, мы думали об этом. Подобная деятельность имеет свои плюсы и минусы. Выпуск конечных изделий потребует кардинального увеличения штата и масштабов компании. Кроме того, мы выйдем из области, где являемся мировыми лидерами, и можем начать конкурировать с нашими же заказчиками. Поэтому пока мы намерены концентрироваться на элементной базе и предпочли бы в России сотрудничать с партнерскими компаниями, которые занимаются конечной продукцией. Здесь поле деятельности огромно – это и контроль утечек бытового газа, и газоанализ в шахтах, и контроль влажности различных объектов, диагностика выдоха пациента, неинвазивное определение концентрации глюкозы в крови. Все области применения подобных устройств трудно даже представить".
ЗАО "Ламинарные системы"
Компания "Ламинарные системы" (Lamsystems) работает почти 15 лет. Это крупнейший российский производитель специального лабораторного оборудования, такого как боксы микробиологической безопасности от I до III классов защиты, ламинарные укрытия, вытяжные шкафы, ПЦР-боксы. По индивидуальным проектам компания создает чистые зоны и чистые помещения. О представленной продукции нам рассказала начальник отдела рекламы Оксана Суханова.
"Из всего многообразия продукции на выставке мы представляем бокс микробиологической безопасности II класса Neoteric ("Ламинар-С"). Недавно в Гамбурге успешно завершились сертификационные испытания этого бокса в центре TUV NORD. Бокс соответствует и требованиям российского ГОСТ Р ЕН 12469-2010 "Биотехнология. Технические требования к боксам микробиологической безопасности". Причем инициаторами внедрения этого стандарта выступила компания "Ламинарные системы". Это наша целенаправленная политика – мы не только производим оборудование, но и стремимся расширить нормативную базу, дополнить ее европейскими стандартами. До внедрения ГОСТ Р ЕН 12469 в России не было документа, регламентирующего конструкцию боксов микробиологической безопасности, используемые материалы, методы испытаний и т.д. ГОСТ 12469 – это фактически аутентичный перевод европейского стандарта EN 12469.
Боксы серии Neoteric предназначены для защиты оператора, продукции и окружающей среды при работе с патогенными агентами и микроорганизмами, передающимися воздушно-капельным путем. Это боксы с передним окном, через которое оператор может производить манипуляции. Конструкция бокса обеспечивает защиту оператора, максимально снижает риск загрязнения образцов – как перекрестного, так и внешними примесями. Для этого в переднем окне формируется воздушная завеса. Внутри бокса создается однонаправленный нисходящий ламинарный воздушный поток. Фильтры HEPA, установленные в верхней части бокса, эффективно улавливают частицы с осевшими на них микроорганизмами.
Боксы Neoteric обладают рядом конструктивных особенностей и интересных новшеств. В случае любого сбоя в защите – нарушения скорости воздушного потока, случайно открытого фронтального окна, попадания каких-либо объектов на перфорацию столешницы и т.п. – срабатывает светозвуковая сигнализация, на дисплее при этом отображается причина проблемы.
Практически все посетители нашего стенда – а их немало – отмечали оригинальную удобную конструкцию выдвижного блока с лампой бактерицидного ультрафиолетового облучения (УФО). Он расположен под столешницей, не мешает работе, не создает преград для воздушных потоков, его детали не подвержены заражению биологическими образцами. В рабочем положении блок УФО выдвигается и закрывает рабочий проем. Конструкция блока УФО – разработанная и запатентованная нами система. И это только одно из ряда интересных решений.
Отмечу, что мы выпускаем достаточно широкий ассортимент продукции. В России она хорошо известна, у нас действует широкая дилерская сеть. Поэтому сейчас мы начинаем активно продвигать свою продукцию в Европу. И analytica-2014 – уже третья европейская выставка, на которой мы демонстрируем свои решения. Интерес к нашей продукции очень велик, многие подходят, смотрят, даже удивляются, что это российское оборудование. В плане маркетинга сейчас наша основная задача – найти дилеров оборудования Lamsystems в странах Европы".
Хромато-масс-спектрометрия и не только
Компания LECO
Компания LECO была создана как семейная фирма в 1936 году. Она широко известна своими решениями в области элементного анализа, спектрометрии, двумерной газовой хроматографии, а c недавнего времени – и в области времяпролетной масс-спектрометрии высокого разрешения. Примечательно, что последнее направление во многом связано с работами российских специалистов и удостоено золотой медали Pittcon-2011. О продукции компании, ее планах на российском рынке нам рассказали вице-президент LECO по Европе Ральф Лошер (Ralf Loscher) и директор по исследованию рынка и маркетингу в Европе Игорь Борисов.
Р.Лошер. Исторически визитной карточкой компании LECO в области аналитического приборостроения были системы газоанализа для определения элементного состава газообразующих примесей в различных объектах: металлах, сплавах, руде, угле и любых других образцах. Позднее появилось направление газовой хроматографии и масс-спектрометрии. На выставке мы демонстрируем свои последние разработки в этих двух направлениях.
Если говорить о новых продуктах, мы должны вернуться в 2011 год, когда впервые было представлено новое поколение в области элементного газоанализа, объединенное единой программной платформой Cornerstone. Очевидно, что с момента анонса до подлинного распространения продукции должно пройти некоторое время. Мы поставили ряд установок, в том числе и в Россию, получили отзывы от пользователей и постарались их учесть. В результате к 2014 году мы обновили полную линейку приборов для газоанализа. Она включает различные системы серий 800 и 700 для определения углерода, водорода, азота, кислорода серы и других газообразующих примесей в металлах, сплавах и твердых образцах. Линейка объединена общей программной платформой Cornerstone, предназначенной для управления оборудованием и обработки результатов измерений. Впервые в таком типе приборов применен инновационный пользовательский интерфейс с большим сенсорным экраном, что позволяет исследователям легко работать с большим объемом информации. Кстати, все программное обеспечение предлагается на русском языке.
Наши приборы по анализу газов в металлах получили новый вид, новые функциональные возможности, обновленное программное обеспечение и полностью доступны заказчикам.
И.Борисов. На стенде представлены некоторые наиболее интересные анализаторы. Например, система CS744 представляет собой новое поколение хорошо известных анализаторов компании LECO для определения углерода и серы в металлах, рудах и других неорганических образцах. Образец попадает в тигель, который нагревается до 2500–3000°, металл плавится, образуется газовая фаза, которая анализируется детектором – в данном случае ИК-спектрометром. Концентрации определяются на уровне ppm всего за 40 секунд.
Для одновременного определения кислорода, водорода и азота в неорганических материалах служит анализатор ONH836. В нем плавление происходит в графитовом тигле в среде инертного газа, для детектирования используется тройная ИК-ячейка и датчик теплопроводности. Система предназначена для анализа железных сплавов и цветных металлов, огнеупорных материалов и т.п.
Для определения углерода, водорода, азота в органических материалах – от продуктов питания и почв до топлива и отходов производства – предназначен анализатор CHN628. В нем используется двухкамерная система сжигания образцов в атмосфере чистого кислорода при температуре до 1050°С. Дополнительные модули позволяют проводить анализ серы и кислорода.
Еще один наш уникальный прибор – анализатор RC612, позволяющий определять углерод во всех его формах, а также влагу в различных образцах. Он может анализировать содержание органического, неорганического углерода, а также общего элементарного углерода. При измерениях температура печи плавно возрастает от комнатной до 1100°С, различные формы углерода окисляются при разной температуре и детектируются ИК-детектором. Прибор позволяет проводить как количественный, так и качественный анализ, используется как для рутинных анализов, так и в научных исследованиях. Он широко применяется в цементной промышленности, для исследования почв, в том числе при нефтяной разведке. Это уже четвертое поколение приборов такого рода.
Отмечу и систему термогравиметрического анализа TGA701 для определения влаги, золы и летучих веществ. Принцип работы основан на изменении массы образца как функции от температуры и окружающей атмосферы. В анализаторе TGA701 образцы нагреваются до 1000°С в различных атмосферах – азота, кислорода или воздуха. Такие приборы весьма широко используются в горнорудной и угольной промышленности, а в последнее время и на предприятиях пищевой промышленности для автоматизации ручных рутинных измерений.
Что нового вы представляете в области хромато-масс-спектрометрии?
Р.Лошер. В этой области с 1980-х годов компания LECO специализируется в двух направлениях – двумерная газовая хроматография и времяпролетная масс-спектрометрия. В 2011 году была анонсирована новейшая разработка – времяпролетные масс-спектрометры высокого разрешения HRT, которые удостоились золотой медали Pittcon Editors' Awards 2011 года.
Pegasus GC-HRT – наш флагманский продукт в области хромато-масс-спектрометрии. И здесь мы предлагаем прибор с характеристиками, которых никто из наших уважаемых конкурентов еще не достиг. Это разрешение 50000 по половине высоты пика, точность определения масс лучше 1 ppm, скорость обработки данных – до 200 спектров в секунду. Так как прибор позволяет регистрировать полные масс-спектры с большой скоростью, с высокой точностью измерения масс и неискаженным изотопным распределением, то за один цикл анализа можно получить исчерпывающую информацию о составе образца с высокой степенью достоверности полученных результатов.
За прошедшие несколько лет Pegasus GC-HRT был внедрен во многих лабораториях Европы, в том числе в Германии, Англии, Италии, Чехии. Много приборов в Америке и в других странах. Мы получили отзывы первых заказчиков и учли их в ходе доработок прибора. Сегодня мы предлагаем полностью функциональную систему Pegasus GC-HRT, с полным набором приложений и методик, опробованных в различных лабораториях.
Отмечу и другой прибор – Pegasus 4D GCxGC-TOFMS. Это высокопроизводительный времяпролетный масс-спектрометр, соединенный с двумерным (GCxGC) газовым хроматографом. Он позволяет регистрировать до 500 спектров в секунду, благодаря чему можно комбинировать высочайшую эффективность хроматографического разделения в сочетании с селективным и высокочувствительным масс-спектрометрическим детектированием. LECO – одна из очень немногих компаний, которые могут предложить такую технологию. Важно, что благодаря большому накопленному опыту мы можем предложить огромное количество методик в этой области. Прежде всего речь идет о работе со сложными многокомпонентными матрицами, например, разнообразными нефтепродуктами, биотопливом. Детальный компонентный анализ нефтепродуктов позволяет сделать вывод об эффективности того или иного метода переработки, объяснить приемистость топлива к присадкам, установить идентичность происхождения или различие источников нефтепродуктов. Наши приборы широко используются в области идентификации душистых веществ, профилирования ароматов, при создании ингредиентов для парфюмерии, косметики и продуктов питания. Очень активно применяются наши системы в табачной промышленности, чтобы характеризовать табачный дым – важно найти такой состав, чтобы курильщик остался доволен, но при этом исключить наиболее вредные компоненты. Есть немало областей, где бессильны другие методы, а двумерная газовая хроматография позволяет получать результат. Это соответствует кредо компании LECO – когда аналитические возможности у других заканчиваются, наши только начинаются.
Как строится работа LECO на российском рынке?
И.Борисов. Компания хорошо известна на российском рынке. Первые приборы LECO начали поставляться еще в 1970-е годы, а наше постоянное представительство в России работает с 1991 года. Сегодня у нас в России два офиса – в Москве и в Екатеринбурге. А пункты технической поддержки есть в различных регионах: в Кузбассе, на Урале, в Поволжье и т.д. Приборы LECO уже много лет работают практически на всех российских предприятиях горнодобывающей, угольной и металлургической промышленности, в машиностроении, во многих других областях.
Много лет мы в основном концентрировались на оборудовании для элементного газоанализа, а направление масс-спектрометрии продвигалось в России не так активно. Поэтому сегодня основной вопрос – как принести наши уникальные приборы на российский рынок? Это очень важно для компании, поэтому мы вкладываем в развитие данного направления значительные средства. В России мы серьезно инвестируем в персонал, привлекаем новых сотрудников. Мы уже провели ряд внутренних тренингов, организуем семинары и вебинары, активно участвуем в конференциях и выставках, полностью обновили наш интернет-сайт. Мы стараемся более активно представлять масс-спектрометрическое оборудование LECO в России.
Несколько наших систем уже установлены и прекрасно работают в Московском и Санкт-Петербургском государственных университетах (МГУ и СПбГУ), а также в научно-исследовательских институтах. Первый прибор нового поколения Pegasus GC-HRT уже отгружается заказчику в России. Так что начало положено. И мы будем только наращивать обороты.
Насколько важен российский рынок в общемировом бизнесе LECO?
Р.Лошер. Он очень важен. С точки зрения размеров рынка и темпов роста Россия в последние годы демонстрировала высочайший потенциал. Сейчас в Европе два тесно конкурирующих за лидерство рынка – Россия и Германия. Германия, где исторически у нас крупнейшая дочерняя структура, всегда была флагманом наших европейских продаж. Но в последние годы Россия стала вровень с немецким рынком по объемам и уверенно идет по пути к первой позиции. С учетом того, что европейский рынок составляет существенную долю в нашем общемировом обороте, Россия играет важнейшую роль в нашем бизнесе. Мы очень внимательно смотрим на Россию как на развивающийся рынок, инвестируем в обучение, персонал, как уже было сказано. И постоянно думаем: что мы можем сделать для еще более полного охвата?
Важно учитывать, что LECO – это семейная фирма уже в третьем поколении, сегодня ей владеет семья Уоррен (Warren), и этим семейным духом пронизан весь наш бизнес. Мы не выходим на биржу, не гонимся за немедленной прибылью. Наша задача – обеспечивать заказчиков наилучшим оборудованием и наилучшей поддержкой, порой даже в ущерб сиюминутной прибыли. Масс-спектрометры LECO – это недешевое оборудование, предназначенное для исследований, где нужно получить нетривиальное решение, найти ненайденное и увидеть невидимое. В России, как и во всем мире, немало таких нестандартных аналитических задач.
Компания Thermo Fisher Scientific
Компания Thermo Fisher Scientific – ведущий мировой производитель оборудования для клинической лабораторной диагностики и научных исследований в различных областях биологии, медицины и промышленности. Это одна из крупнейших мировых корпораций, которая образовалась в результате слияния компаний Thermo Electron and Fisher Scientific в 2006 году, а около года назад к ней присоединилась не менее известная корпорация Life Technologies. Сегодня Thermo Fisher Scientific представляет более 300 брендов, среди которых Dionex Corporation, Fermentas, Labsystem. Сотрудники компании имеют обширный опыт работы в самых разных областях, поэтому в решениях компании удачно комбинируются подходы и технологии, которые могут казаться несовместимыми. На выставке analytica-2014 компания Thermo Fisher Scientific представила более 10 новых решений. Центральное место принадлежит масс-спектрометрам нового поколения, а также системам жидкостной и ионной хроматографии.
Наибольший интерес, несомненно, представляет новый настольный масс-спектрометр сверхвысокого разрешения Orbitrap Fusion, использующий передовую технологию орбитальной ловушки ионов. Масс-спектрометр называется трибридным, так как в нём объединены сразу три масс-анализатора – квадрупольный фильтр, линейная ионная ловушка и орбитальная ловушка. Каждый из них усиливает возможности двух других.
О приборе нам рассказал д-р Петер Зюммхен (Peter Sümmchen). "Впервые Orbitrap Fusion был представлен в июне 2013 года в Миннеаполисе, на ежегодном собрании Американского масс-спектрометрического общества. Также он был отмечен наградой выбора учёных (Scientists' Choice Award) как лучший из новых приборов 2013 года в области спектроскопии. К его созданию нас подтолкнули растущие требования к точности, чувствительности, динамическому диапазону. Стремительно развиваются новые дисциплины – протеомика, метаболомика, молекулярная фармакология, биологический скрининг. Они ставят перед исследователями задачи анализа сложных многокомпонентных смесей. Представьте себе, в нашей крови тысячи различных белков, и каждый из них может подвергаться тысячам модификаций. Варианты белковых молекул исчисляются миллионами, многие из них содержатся в предельно малых концентрациях. Естественно, любой исследователь интересуется полным набором этих молекул и стремится определить их как можно больше. Если масс-спектрометры предыдущего поколения позволяли идентифицировать не более 30% белков биосистем, то с появлением Orbitrap Fusion этот показатель увеличился до 40–50% и продолжит неуклонно расти. Чем больше белков, пептидов, липидов, сахаров удается однозначно определить – тем больше шансов найти новые биомаркеры болезней и патологий, диагностировать их и победить.
Орбитальная ионная ловушка представляет собой уникальную комбинацию двух электродов специальной формы. Внутренний электрод выполнен в форме веретена. Он расположен во внутренней полости внешнего электрода бочкообразной формы. Между электродами циркулируют ионы. Принцип действия орбитальной ловушки прост: ионы электростатически притягиваются к внутреннему электроду, а центробежная сила циркуляции уравновешивает это притяжение. Здесь нет ни магнитных полей, ни радиочастот, как в магнитно-секторных или квадрупольных анализаторах. Помимо циркуляции ионов вокруг электрода, происходит их осцилляция вдоль оси ловушки – в итоге получаются сложные спиралеобразные траектории.
Ионы могут детектироваться непосредственно в ловушке. Осцилляция ионов вдоль оси ловушки наводит ток на внешнем электроде. Этот ток можно зарегистрировать, поскольку у внешнего электрода точно посередине есть разделяющая прослойка диэлектрика. Отношения m/z всех присутствующих ионов вычисляются путём фурье-преобразования полученных сигналов. Ионы с определённым m/z можно удалять из ловушки, изменяя разность потенциалов между электродами. Выводимые из ловушки ионы могут детектироваться электронным умножителем или подвергаться дальнейшей фрагментации.
Благодаря такой конструкции диапазон определяемых отношений массы к заряду расширен вплоть до 6000. Разрешение до 450 тыс. (по ширине пика на полувысоте) практически полностью исключает перекрывание пиков. Частота сканирований составляет до 15–20 в секунду.
Особое внимание при разработке прибора было уделено тандемной масс-спектрометрии. Число возможных циклов фрагментации ионов увеличено до десяти. Квадрупольная ловушка способна отбирать до 10 ионов-предшественников, фрагментируемых за один скан. Фрагментация может проводиться тремя методами – индуцированная столкновениями (CID), индуцируемая электронным переносом (ETD), а также высокоэнергетическими столкновениями (HCD). Последний способ реализуется только в приборах с орбитальной ловушкой, при этом фрагментация происходит в специальной столконовительной (коллизионной) ячейке с мультиполем. Комбинации различных способов фрагментации используются для оптимизации результатов в зависимости от класса молекул. Так, ионы гликопептидов лучше всего фрагментировать методом HCD, затем ETD, а ионы небольших молекул методом HСD, после чего CID.
Также мы демонстрируем тройной квадрупольный масс-спектрометр TSQ Quantiva – прибор с возможностями, превосходящими все самые строгие аналитические требования. Как и Orbitrap Fusion, он впервые был представлен в 2013 году в Миннеаполисе. Его принципиальное новшество – комплексная технология активного управления ионами, разработанная нашей компанией. Она обеспечивает максимально эффективную передачу ионов на всём пути от источника к детектору, исключает основные источники шумов, изолирует ионы анализируемых соединений с высокой точностью для достижения наилучших результатов количественного анализа. Между источником ионов и квадруполями расположены электродинамическая ионная воронка и трубка-проводник ионных пучков, снабжённая блокиратором нейтральных частиц. Квадрупольные ионные ловушки выполнены по технологии HyperQuad, с асимметричным радиочастотным полем.
Эти и другие технологические преимущества позволили существенно повысить производительность прибора. Селективный мониторинг реакций может осуществляться cо скоростью 500 сканирований в секунду с высоким разрешением 0,2 а.е.м. Ещё важнее, что пределы обнаружения и количественного определения веществ снижены до минимально возможного на сегодняшний день уровня. Определяются даже сверхнизкие концентрации веществ в сложных матрицах и плохо разделяемых смесях. Чувствительность прибора находится на уровне аттограмов (10-18 г), то есть нескольких тысяч молекул. Мы уверены, что прибор не будет иметь достойных конкурентов в областях, где действительно требуется такая высокая чувствительность – на биофармацевтическом производстве, в метаболомике, количественном определении белков и пептидов.
Конечно, в своем развитии мы не ограничиваемся только масс-спектрометрическими технологиями. Активно развивается и хроматографическое направление. В частности, мы демонстрируем аналитическую систему с хроматографическим разделением посредством УВЭЖХ UltiMate 3000, где в качестве анализаторов можно использовать как масс-спектрометры, так и новый хроматографический детектор Corona Veo. Детектор Corona Veo основан на принципе аэрозольного распыления. Технология аэрозольного распыления была разработана в 2005 году компанией Dionex Corporation, ныне входящей в состав Thermo Fisher Scientific. На её основе был выпущен детектор Corona Charged Aerosol Detector, предшественник нынешнего прибора, который в том же году завоевал серебряную награду Pittcon Editors' Award. Новый детектор Corona Veo отличается от предыдущего более высокой производительностью при хроматографии в малых объёмах, с низкими скоростями потока, а также лучшими результатами при анализе полулетучих веществ.
На первой стадии происходит распыление элюата, поступающего с колонки, на капли. Наиболее крупные капли удаляются, а в более мелких выпаривается растворитель, оставляя сухие частицы анализируемых веществ. Частицы поступают в реакционную камеру, где бомбардируются положительно заряженными ионами газа, и сами приобретают заряд. Величина принимаемого заряда зависит от размера частицы, который, в свою очередь, пропорционален концентрации вещества в элюате. Затем поток заряженных частиц переносится в коллектор, проходя по пути через ионную ловушку, где удаляются непрореагировавшие ионы газа. В коллекторе поступивший заряд измеряется электрометром, и сигнал передаётся в компьютер.
С помощью Corona Veo можно наблюдать даже молекулы, не поглощающие ни в ультрафиолетовой, ни в видимой области спектра, которые недоступны традиционным оптическим детекторам. Это прежде всего алифатические углеводороды и полиэтиленгликоли. Детектор предназначен для нелетучих и полулетучих веществ. Его можно использовать в системах ультрапроизводительной жидкостной хроматографии, он совместим с градиентными условиями элюции, легко соединяется с обычными или микрокапиллярными колонками".
О системе ионной хроматографии Dionex ICS 5000+ DP рассказал д-р Йорг Шютельн (Jorg Schüteln):
"Система Dionex ICS 5000+ DP – первая в мире система высокопроизводительной ионной хроматографии, позволяющая работать как в аналитических и полупрепаративных масштабах, так и в масштабах капиллярной хроматографии. Она создана на основе системы Dionex ICS 5000, которая была впервые представлена в Мюнхене на выставке analytica-2010 и почти сразу же удостоилась двух высоких наград – бронзовой звезды GIT Innovations Award и R&D 100. Система Dionex ICS 5000+ DP (Dual Pump) – её усовершенствованная модификация, представленная в январе 2012 года. Она снабжена двумя насосами, один из которых позволяет эффективно проводить аналитическую хроматографию, второй – капиллярную.
Ионная хроматография – вариант ионообменной хроматографии, применяемый для анализа органических и неорганических ионов, не поглощающих ультрафиолетовое и видимое излучение. Необходимость анализа таких ионов возникает практически везде – в нефтехимии, фармацевтике, производстве пищи и напитков, исследованиях окружающей среды. Наши системы способны анализировать хлориды, сульфаты, нитраты, катионы лёгких металлов – ионы практически всех элементов, кроме некоторых тяжёлых металлов.
Основное преимущество Dionex ICS 5000+ – наличие системы Reagent Free: подвижная фаза готовится и регенерируется автоматически. Всё, что нужно для анализа – деионизованная вода, а далее система сама приготовит нужную подвижную фазу в необходимом для анализа количестве и концентрации. Больше не нужно каждый раз готовить свежие растворы или вводить регенерирующие добавки. Кроме того, игла автосамплера, петля и соединительные шланги выполнены из полиэфиркетона, что полностью предотвращает загрязнение высокочувствительных образцов частицами металлов.
Система отличается высоким быстродействием. Один анализ занимает всего 3–5 минут – это в несколько раз быстрее традиционных методик. Рабочее давление может достигать 5000 psi, однако при давлениях свыше 3000 psi требуется приобретение дополнительных узлов, не входящих в стандартный комплект.
Система позволяет проводить анализы на стандартных аналитических или полупрепаративных колонках, а также на капиллярных колонках. В аналитическом масштабе можно проводить как изократическую, так и градиентную элюцию. Наилучшие результаты были получены с использованием колонок Dionex IonPac с размером частиц 4 мкм; такие колонки выпускаются длиной 150 и 250 мм.
При капиллярной хроматографии объём образца и растворителей меньше в 10–100 раз. Скорость потока – всего 0,01 мл/мин, при этом расход воды при постоянно включённой системе составляет 15 мл в сутки, что позволяет поддерживать систему постоянно готовой к использованию, не меняя ёмкости с водой несколько месяцев. Имеются два хроматографических канала, в обоих из них могут быть установлены как аналитические, так и капиллярные колонки".
О масс-спектрометре для онлайн-контроля Prima BT рассказал нам менеджер по продажам компании Майк Маннелли (Mike Munnelly):
"Настольный масс-спектрометр Prima BT разработан прежде всего для непрерывного контроля химических и других процессов в режиме онлайн. Он будет крайне полезен в лабораториях, занимающихся разработкой процессов. Масс-спектрометр имеет магнитный секторный анализатор, работающий по сканирующей технологии. Его главное преимущество – наличие многоканального автосамплера, подающего одновременно до 15 входящих потоков образцов в газовой фазе. Для автоматической калибровки прибора предусмотрен порт, подающий одновременно до шести потоков. Поскольку прибор является настольным аналогом высокоточного оборудования, применяемого ныне для онлайн-контроля в производстве материалов и экологическом мониторинге, он обеспечивает столь же высокую точность, производительность и стабильность измерений".
Компания представила ещё целый ряд новых приборов. Например, Orbitor RS – робот для автоматического перемещения лабораторных планшетов с образцами из одного прибора в другой. Робот выполнен в виде вертикального цилиндра, в котором стопкой могут храниться до 72 планшетов. Двусторонний телескопический держатель может выдвигать планшет до 40 сантиметров в любую сторону, под любым углом – доступное пространство охватывает все 360°. Поэтому вокруг робота можно создать кластер из четырёх приборов. Если нужно больше приборов, можно установить несколько роботов подряд, и они будут последовательно передавать планшет друг другу. Система работает плавно и в то же время быстро – перемещение планшета занимает менее 5 с.
Дитер Вагнер (Dieter Wagner), менеджер по продукции, рассказал про новый автоматический инкубатор Cytomat 10. Он может применяться как для выращивания клеточных культур, так и для инкубации при лабораторных анализах. Внутри инкубатора находится поворотный столик с держателями для микропланшетов. Доступ к любому из микропланшетов занимает менее 10 с. Использована принципиально новая система увлажнения – резервуар с водой находится не внутри инкубатора, а снаружи, и для испарения воды применяется ультразвуковая технология. Это предотвращает дополнительный нагрев образцов от источника тепла, который испаряет увлажняющую воду. Кроме того, пополнять резервуар теперь можно, не открывая инкубатор. Наконец, благодаря системе термической дезинфекции во много раз снижается риск загрязнения клеточных культур любыми микроорганизмами. Такая система уже была использована в инкубаторах серии Heracell.
Доктор Поль Уптон (Paul Upton) представил систему SampleSeal Heat Sealer для хранения биологических и других образцов в небольших объёмах, что очень удобно при создании банков биообразцов. Образцы вводятся в прямоугольные одноразовые микропробирки, помещённые в держатель в формате стандартного 96- или 384-луночного планшета. Затем каждая из пробирок плотно запечатывается алюминиевой фольгой и маркируется двумерным штрихкодом для автоматической идентификации образца. Такие упаковки устойчивы в широком диапазоне температур, вплоть до температуры жидкого азота. В то же время, при отборе образца она легко прокалывается обычной микропипеткой. Хранение образцов в малых объёмах, которые могут быть целиком использованы в одном анализе, предотвращает загрязнение и нежелательные циклы замораживания-оттаивания.
Интересен принтер Virtuoso, который может печатать метки как прямо на стеклянных флаконах, так и на заводских наклейках. Он может автоматически нумеровать флаконы, печатать автоматически распознаваемые штрихкоды и даже картинки из графических файлов. В машину можно передавать информацию через USB-порт или устройство Bluetooth. Напечатанные метки устойчивы к большинству растворителей, используемых в лаборатории.
Компания PerkinElmer
В 1937 году два астронома-любителя – Ричард Перкин, брокер с Уолл-стрит, и Чарльз Элмер, судебный обозреватель, – создали компанию Perkin-Elmer, первоначально ориентированную на производство оптических приборов. Но со временем, следуя тенденциям рынка, компания начала производство серийных приборов, а после ряда поглощений и слияний уже корпорация PerkinElmer превратилась в одного из ведущих игроков на рынке аналитического оборудования и биотехнологий с заводами-изготовителями по всему миру.
Сегодня PerkinElmer в области аналитического оборудования предлагает широкий выбор приборов и расходных материалов для атомной и молекулярной спектрометрии, хроматографии, масс-спектрометрии и термоанализа.
О наиболее интересных решениях компании нам рассказала Ирина Горохова, зам. главы представительства в России компании "Шелтек АГ" – авторизованного дистрибьютора аналитического оборудования PerkinElmer в странах СНГ.
"Сегодня компания PerkinElmer специализируется на производстве аналитического и биомедицинского оборудования, в том числе для генетического скрининга. Все разработки PerkinElmer направлены в первую очередь на повышение качества жизни. На выставке представлено аналитическое оборудование общего назначения, которое с успехом применяется для контроля окружающей среды, анализа продуктов питания, в медицине, в химической и фармацевтической промышленности, для геологических исследований, нефтяного и нефтегазового сектора и во многих других отраслях.
В 2009 году корпорация PerkinElmer приобрела компанию Analytica of Branford, основанную в 1987 году Крейгом Уайтхаусом (Craig Whitehouse) для дальнейшего продвижения инновационных решений в области масс-спектрометрии на мировом рынке. Крейг Уайтхаус был разработчиком одного из первых источников ионизации методом распыления в электростатическом поле (электроспрея), а сооснователем фирмы Analytica of Branford выступил Джон Фенн – лауреат Нобелевской премии 2002 года за создание метода "электроспрей". После слияния все патенты Analytica of Branford перешли к PerkinElmer и успешно используются при производстве новых приборов.
Так, летом 2013 года на конференции Американского масс-спектрометрического общества компания PerkinElmer представила новый газовый хромато-масс-спектрометр AxION iQT GC/MS/MS. Его серийное производство началось только в марте 2014 года. Прибор выгодно отличается внешним дизайном и представляет собой комбинацию квадруполей и времяпролетного анализатора. Таким образом компании удалось объединить в одном приборе высочайшую чувствительность тройного квадруполя для количественного анализа с возможностями идентификации на времяпролетных детекторах. В системе реализовано множество функций самотестирования и калибровки. AxION iQT позволяет анализировать более 500 соединений за 1 секунду. Прибор действительно необходим современным лабораториям, которые проводят многокомпонентный анализ в сложных матрицах. В Европе уже работает несколько таких приборов. Надеемся, в этом году они появятся и в России.
В течение нескольких последних лет на нашем рынке хорошо зарекомендовали себя также одноквадрупольные масс-спектрометры серии Clarus SQ 8 GC/MS. С газовыми хроматографами серий Clarus 680 и 580, с приставками для дозирования равновесного пара и для термодесорбции эти надежные приборы используются для широкого спектра анализов.
Компания предлагает решения и для жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии (ЖХ-МС). На рынке хорошо известны наши жидкостные хроматографы линейки Flexar. В 2010 году мы представили систему Flexar SQ 300 MS – жидкостный хроматограф и масс-спектрометр с одним квадруполем. Хроматограф серии Flexar поддерживает как режим обычной ВЭЖХ, так и ультраВЭЖХ для сверхбыстрой хроматографии. Однако наиболее интересные решения связаны с масс-спектрометром. Мы гордимся тем, что в приборе используется система ионизации электрораспылением, основанная на разработках Нобелевского лауреата Дж.Фенна. Возможно применение трех типов ионных источников – Ultraspray (электроспрей), Ultraspray2 (источник с двумя каналами ввода проб) и системы химической ионизации при атмосферном давлении (APCI). Чрезвычайно мягкая ионизация в ионных источниках позволяет сохранить структуры даже очень "хрупких" крупных молекул. Отмечу, что такие ионные источники PerkinElmer по лицензии поставляет другим производителям. Для фрагментации используется камера соударений, причем капиллярный интерфейс между источником ионов и камерой повышает эффективность и воспроизводимость диссоциации молекул. Перед тем, как попасть в аналитический квадруполь, ионы предварительно проходят через фокусирующий гекасполь с трехступенчатым снижением давления. Это существенно повышает эффективность доставки ионов и чувствительность системы в целом.
Развитием линейки ЖХ-МС стал времяпролетный масс-спектрометр AxION 2 TOF MS, впервые представленный три года назад. Прибор создан для работы с жидкостными хроматографами Flexar и прежде всего предназначен для анализа неизвестных соединений. Мы ожидаем, что он будет популярен в криминалистике и токсикологии при определении неизвестных наркотиков и примесей, в пищевой промышленности, для быстрого экспресс-анализа.
Новые возможности работы с этим времяпролетным масс-спектрометром открывает система прямого анализа образцов – AxION DSA (Direct Sample Analysis). Она предназначена для быстрого анализа образцов, без пробоподготовки и хроматографического разделения. Это внешний модуль, легко стыкующийся с масс-спектрометром AxION 2 TOF. Работа системы прямого анализа основана на уникальной технологии ионной пушки, аналогичной нашей системе химической ионизации при атмосферном давлении APCI. Образцы помещаются на сетки автоматического дозатора (рассчитан на 13 проб). При анализе сетка с пробой оказывается в потоке азота, предварительно нагретого и ионизированного коронным разрядом. Под воздействием ионов азота молекулы аналита ионизируются и переносятся газовым потоком в масс-спектрометр. Такая технология радикально – в десятки раз – сокращает общее время анализа. Например, анализ пестицидов в апельсиновом соке вместо 25 минут при традиционной схеме ЖХ-МС-анализа занимает лишь 25 секунд. Достаточно просто пипеткой ввести пробу, закрыть крышку и нажать кнопку "Пуск". Там, где за 10 минут посредством ЖХ-МС выполнятся один анализ, система AxION DSA – TOF позволяет анализировать 40 образцов. Скрининг 500 проб воды вместо 42,5 часов длится всего 2,5 часа. Поскольку нет предварительного ЖХ-разделения, месячная экономия растворителей может составить тысячи долларов.
Традиционно PerkinElmer предлагает ряд приборов для неорганического анализа. Это атомно-абсорбционные спектрометры, спектрометры с индуктивно связанной плазмой и масс-спектрометры с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС). Так, четыре года назад мы представили линейку ИСП-МС NexION 300. Благодаря низким пределам обнаружения и высокой скорости анализа эти установки очень хорошо зарекомендовали себя в геологии и экологическом мониторинге, они очень популярны в России. Сейчас мы демонстрируем совсем новый прибор серии NexION 350. В нем используется тройной квадруполь и уникальная трехконусная система ввода ионов с поворотом потока на 90°. Динамический диапазон нового прибора составляет 10 порядков, скорость обработки данных – до 100 тыс. выборок в секунду.
Конечно, компания продолжает развивать и другие аналитические направления, в частности, линейку молекулярных ИК-фурье-спектрометров. ИК-спектрометрией компания PerkinElmer занимается свыше 65 лет, накоплен огромный опыт. В частности, заслуживает внимания наш спектрометр Spectrum Two, работающий в среднем ИК-диапазоне. У этой системы есть две интересные особенности, делающие ее привлекательной для пользователей. Во-первых, это портативность и возможность работать от бортовой сети электропитания автомобиля или от аккумулятора, что позволяет проводить анализы прямо на месте забора проб и в полевых условиях. Вторая особенность – при управлении и обработке данных может использоваться внешний компьютер, в том числе планшет с сенсорным экраном, подключенный по каналу Wi-Fi. Программа управления Spectrum 10 позволяет отображать измеренные спектры непосредственно в процессе анализа. Она работает под управлением ОС Windos – от XP до Windos 7. Причем ПО русифицировано производителем, язык выбирается автоматически в зависимости от языка самой операционной системы. Этот прибор – один из самых популярных в России ИК-спектрометров на фармацевтическом рынке.
Еще одно очень интересное и востребованное сегодня решение – система совмещенного анализа. На выставке мы демонстрируем систему, в которую входит установка термического анализа STA 6000, последовательно соединенная с ИК-фурье-спектрометром Frontier и ГХ-МС Clarus SQ 8. Система STA 6000 позволяет одновременно проводить термогравиметрический анализ и дифференциальную сканирующую калориметрию. Образующаяся газовая фаза анализируется на ИК-фурье-спектрометре и ГХ-МС. Такая система, в частности, используется для анализа полимеров при исследовании веществ, выделяющихся при температурной деструкции. Это очень важно для экологических и материаловедческих задач.
Конечно, перечень продукции компании очень обширен. Так, можно отметить представленную в этом году лучшую в своем классе систему микроволнового разложения Titan MPS, предназначенную для пробоподготовки трудноразлагаемых соединений в сложных матрицах, например, таких как геологические пробы.
Наряду с приборами PerkinElmer выпускает широкий ассортимент расходных материалов – от колонок, крышек для виал для газовой хроматографии до специализированных тиглей для совмещенных методов анализа.
Perkin Elmer – крупная глобальная компания. Насколько для нее значим российский рынок?
Очень значим. Приборы PerkinElmer продаются в России с 1960-х годов. На Россию приходится большая доля европейских продаж. Российский рынок не уступает немецкому и итальянскому. И все новые решения PerkinElmer очень быстро оказываются в России.
Компания Agilent Technologies
Компания Agilent Technologies – один из мировых лидеров в области аналитического оборудования – обладает широчайшей линейкой решений в различных направлениях хромато-масс-спектрометрии, атомной и молекулярной спектроскопии и др. В ноябре 2014 года должно завершиться разделение компании: направление электронных измерений выделилось в независимую фирму Keysight Technologies, а Agilent полностью сосредотачивается в области наук о жизни, диагностики и прикладных направлений.
С какими инновационными решениями компания входит в новую для себя эпоху?
Agilent Technologiеs традиционно выступает одним из мировых лидеров в области систем хромато-масс-спектрометрии. О новом решении в этой сфере нам рассказал д-р Ральф Фалтер (Ralf Falter), специалист по масс-спектрометрическому оборудованию Agilent.
На выставке мы представляем новую разработку компании – систему Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF. Это тандемный масс-спектрометр с квадруполем и времяпролетным детектором (Q-TOF), на входе которого установлена система разделения на основе ионной подвижности (IM). Спектрометрия ионной подвижности позволяет получить информацию не только о массе и заряде ионов, но и об их структуре, что недостижимо для методов разделения на основе хроматографии или электрофореза. В системе разделения по ионной подвижности ионный поток дискретными порциями поступает в дрейфовую камеру, где перемещается под воздействием тянущего однородного электрического поля. Камера заполнена буферным инертным газом. Из-за соударений с молекулами газа подвижность ионов снижается, причем пропорционально эффективному сечению соударений, которое, в свою очередь, зависит от размеров и структуры ионов. Таким образом, можно проводить предварительное разделение изомеров, что существенно повышает разрешение всего анализа.
В системе IM используется наша технология ионных воронок – после системы ионизации, на входе и выходе из дрейфовой трубы – которая существенно повышает чувствительность, поскольку в значительной мере позволяет избежать потери ионов перед масс-спектрометром. Метод ионной подвижности позволяет разделять смеси на компоненты в следовых концентрациях, что недоступно для хроматографических методов. Причем время разделения составляет единицы миллисекунд. Система 6560 IM Q-TOF используется совместно с нашим последним ультравысокоэффективным жидкостным хроматографом 1290 Infinity. Совокупность этих методов – УВЭЖХ (UHPLC), спектрометрии ионной подвижности и масс-спектрометрии – обеспечивает одновременно очень высокие показатели разрешения системы. Совокупное эффективное разрешение масс ионов в системе UHPLC-IM-QTOP превышает 106. Причем немаловажно, что в процессе измерения за 1 мс мы можем переключиться из обычного режима Q-TOF в режим IM-Q-TOF.
Анализатор 6560 IM Q-TOF – это действительно новое решение. Сам метод спектрометрии ионной подвижности известен достаточно давно, однако на современном уровне только в 2006 году и только компания Waters представила масс-спектрометр с предварительным разделением на основе ионной подвижности (SYNAPT). Мы анонсировали прибор 6560 IM Q-TOF летом 2013 года, осенью начался его промышленный выпуск, состоялись первые продажи. Могу сказать, что мы достигли втрое большего разрешения и фактически в 10 раз большей чувствительности по сравнению с уважаемыми конкурентами. В частности, эксперименты с системой 6560 IM Q-TOF показали, что новая технология позволяет обнаруживать в образцах в 3–5 раз больше липидов и гликопептидов по сравнению с традиционными системами ЖХ-МС".
Менеджер по продажам спектрометрического оборудования в Европе Джером Дарроуз (Jerom Darrouzes) рассказал о последних достижениях Agilent в области спектрометрии.
"В 2010 году произошло одно из крупнейших в отрасли слияний – Agilent Technologies поглотила компанию Varian, что существенно расширило наше портфолио в области спектроскопии. Исторически Agilent концентрировала свои усилия в направлениях масс-спектроскопии и хроматографии. У нас были решения в области масс-спектрометрии с ионизацией посредством индуктивно-связанной плазмы (ИСП-МС, ICP-MS). Поглощение компании Varian дало нам много новых технологий, в частности, полные линейки атомно-абсорбционных спектрометров, а также оптических эмиссионных спектрометров с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-ОЭС, ICP-OES). За минувшие с момента слияния три года наше портфолио в области атомной спектрометрии пополнилось десятком новых продуктов, сегодня мы представляем ряд новых решений.
Прежде всего создан совершенно новый прибор – атомно-эмиссионный спектрометр с СВЧ-плазмой 4200 MP-AES. Он был представлен в январе 2014 года. В нем используется микроволновая плазма, причем возбуждаемая в азоте, а не в аргоне, как в традиционных ИСП-спектрометрах. Одно это существенно снижает эксплуатационные расходы. По быстродействию и пределу обнаружения Agilent 4200 MP-AES превосходит пламенные атомно-абсорбционные спектрометры, по сути, полностью их заменяет. Причем он не нуждается в ацетилене или других горючих газах, необходимых для работы атомно-абсорбционных приборов. Сокращаются эксплуатационные расходы, снижаются требования по взрыво-пожаробезопасности, повышается эффективность, поскольку прибор полностью автономен. В частности, Agilent 4200 MP-AES очень эффективен в направлениях, связанных с металлургией и горнодобывающей промышленностью.
Еще одно интересное решение, которое мы представили менее двух лет назад, – масс-спектрометр с ИСП и тройным квадруполем Agilent 8800 ICP-QQQ. Это первый в мире ИСП-масс-спектрометр с тройным квадруполем. В нем использована тандемная схема: между двумя квадрупольными масс-фильтрами расположена реакционно-столкновительная ячейка – октупольно-реакционная система третьего поколения (ОRS3). В первом квадруполе отсеиваются нецелевые ионы, поэтому анализируемая матрица может быть сколь угодно сложной. В реакционно-коллизионной ячейке возможны различные режимы – без газа, в среде гелия, с реакционными газами. Тем самым достигается очень высокая селективность при тяжелых матрицах, можно исследовать образцы в очень сложных смесях, устраняя самые сложные интерференции. Agilent 8800 может работать и в стандартных режимах квадрупольных ИСП-масс-спектрометров.
В январе мы представили совсем новый прибор – масс-спектрометр Agilent 7900 ICP-MS с одним квадруполем. Он стал преемником нашего мирового бестселлера – системы 7700 ICP-MS. В новом приборе в 10 раз вырос динамический диапазон (до 1011), на порядок улучшено соотношение "сигнал – шум". В спектрометре используется ячейка соударений в среде гелия, что позволяет устранять нежелательные интерференции. Значительно увеличилась скорость анализа – до 10 тыс. измерений в секунду. И что очень существенно – кардинально расширились возможности работы с высокосолевыми растворами. В 7900 ICP-MS используется новая система для анализа проб с высоким содержанием матричных элементов (UHMI), которая позволяет напрямую анализировать пробы с концентрацией растворенных веществ до 250 г/л. В результате Agilent 7900 ICP-MS способен анализировать пробы в высокосолевых средах, причем переменного состава, определяя широкий круг элементов в следовых концентрациях. Для сравнения, в наших ИСП-МС предыдущего поколения предел допустимых концентраций был на уровне 30 г/л, а ИПС-масс-спектрометры других производителей не работают с пробами, содержащими элементы с суммарной концентрацией выше 2–3 г/л.
Таким образом, сегодня мы представляем на рынке совершенно уникальное портфолио решений для атомной спектроскопии. В то же время, слияние с Varian пополнило и нашу линейку приборов для молекулярной спектроскопии. Мы можем предложить заказчикам разнообразные решения в области спектроскопии видимого и УФ-диапазонов, а также ИК-фурье-спектрометры как в настольном, так и в портативном исполнении. Эти приборы активно используются для анализа полимеров, композитов, стекол, различных покрытий. Отмечу, что методики с использованием оборудования для молекулярной спектрометрии получили широкое распространение на российском рынке, в частности, они активно используются в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в металлургии и т.д.
Например, ИК-фурье-спектрометр Cary 630 позволяет работать как с твердыми пробами, так и с жидкостями. Для различных типов проб и техник измерения используются сменные интерфейсные модули. К примеру, предусмотрены модули на основе нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) с алмазным или германиевым кристаллом и модуль диффузного отражения. Для анализа жидкостей используется уникальный модуль DialPath. Для управления, накопления и обработки результатов прибор может подключаться к внешнему компьютеру.
Недавно мы представили портативный ИК-фурье-спектрометр 4300 Handheld FTIR, выполненный в форме пистолета. Он позволяет проводить измерения непосредственно на объекте. Например, наши пользователи применяли такой прибор для анализа уплотнителей иллюминаторов самолетов.
В области молекулярной спектрометрии УФ- и видимого диапазонов создан новый спектрометр с диодно-матричным детектором Cary 8454. Он прост и надежен, поэтому с успехом применяется для рутинных анализов, в учебных лабораториях вузов, на химическом производстве и т.п.
Конечно, у нас очень много новых интересных решений, обо всех за один раз рассказать невозможно. Отмечу лишь, что Agilent выступает лидером в ряде направлений аналитического оборудования, например, в хроматографии и масс-спектрометрии, и мы намерены укреплять свои позиции, инвестируя средства в создание новых приборов и технологий".
Компания Waters
Компания Waters, основанная в 1958 году, – всемирно известный производитель аналитического оборудования, которое активно используется в лабораториях более 60 государств мира. В нашу страну компания поставляет системы жидкостной хроматографии, масс-спектрометры и лабораторное программное обеспечение уже более 30 лет. В 2004 году Waters разработала систему сверхпроизводительной жидкостной хроматографии Acquity UPLC, которая произвела настоящую революцию в хроматографии и открыла перед специалистами новые возможности. Главной причиной блестящего успеха UPLC стал переход к использованию сорбентов из микрочастиц диаметром около 1,7 микрометра. Достижения Waters были отмечены самыми престижными международными наградами, в том числе R&D 100 Award и Pittcon Editors’ Gold Award.
И вот новый успех. В октябре 2013 года компания объявила о создании масс-спектрометрического детектора для хроматографических систем Acquity QDa. Впервые он был представлен на Питтсбургской международной выставке в марте 2014 года и сразу удостоился высокой награды Pittcon Editors’ Silver Award. Там же компания Waters впервые представила другую новинку – систему ionKey/MS. Выставка analytica-2014 – европейская премьера для Acquity QDa и ionKey/MS. О них нам рассказал старший специалист по оборудованию компании Waters д-р Карстен Весс (Carsten Wess).
"Масс-хроматографический детектор Acquity QDa служит дополнением к основному оптическому детектору хроматографической системы. Он может быть подсоединён практически к любому хроматографическому оборудованию фирмы Waters, включая системы Acquity UPLC классов M и H и все существующие HPLC-системы. Система Acquity QDa обеспечивает совместимость оптического и масс-спектрометрического детектирования, что позволяет использовать сразу несколько каналов получения информации об анализируемых веществах. Это сводит к минимуму риск того, что какое-то вещество останется незамеченным в случае, когда оно элюируется вместе с другим веществом, концентрация которого в исходном образце гораздо выше. C его помощью можно однозначно определять наличие веществ даже в следовых количествах, вплоть до 0,1 нг. В отличие от большинства других масс-спектрометрических детекторов, Acquity QDa не требует специальной настройки под каждый конкретный образец. Он разработан для специалистов, которым нужно ежедневно проводить масс-спектрометрические исследования. Прибор очень компактен, его размеры не превышают габариты обычного оптического детектора.
В Acquity QDa применен квадрупольный анализатор. Допустимо использовать ионизацию электрораспылением или химическую ионизацию при атмосферном давлении. Регистрацию можно проводить в режиме полного сканирования или селективной регистрации определённого иона. В одном анализе может регистрироваться до 1024 выбранных ионов. Диапазон регистрируемых масс 30–1250, точность определения ±0,2. Во всем диапазоне измерений цифровой динамический диапазон детектирования – до 4∙106. Такие характеристики обеспечивают надёжное решение большинства химических задач. Детектор полностью совместим с программным обеспечением, разработанным корпорацией Waters на платформах Empower и MassLynx.
Хроматографические системы Waters, оснащённые детектором Acquity QDa, открывают новые возможности для научных и экологических исследований, лабораторий фармацевтических компаний, при анализах пищевой продукции, создании новых материалов, для лакокрасочной промышленности.
Также мы представляем новый ионный источник – систему ionKey/МS. Она объединяет систему жидкостной хроматографии ACQUITY UPLC M-Class с масс-спектрометрами Xevo TQ-S серий Xevo G2 и Synapt G2 компании Waters. Источник представляет собой уникальное решение для жидкостной хроматографии UPLC с масс-спектрометрическим анализом данных, не имеющее аналогов среди продукции других компаний. Основное новшество – интеграция процесса хроматографического разделения в ионный источник, что устраняет необходимость соединительных капилляров между колонкой и интерфейсом ионизации.
Это стало возможным благодаря разработке портативного сменного устройства iKey, напоминающего по форме ключ, которое вставляется в ионный источник. Внутри него имеется канал для хроматографического разделения диаметром 150 мкм, заполненный частицами UPLC-сорбента диаметром 1,7 мкм. Цилиндрическая колонка как таковая отсутствует. В этом же устройстве непосредственно на выходе из разделяющего канала расположен интерфейс, где вещества ионизируются методом электрораспыления, после чего ионы поступают в ионный источник через специальное сопло в торце iKey. Кроме того, устройство содержит нагревательный элемент для термостатирования хроматографического разделения, вводы для жидкостей (образца и растворителей) и ионизирующего газаносителя, а также необходимую электронику и электрические контакты для управления процессами. Подобно большинству других систем UPLC компании Waters, устройство iKey использует технологию eCord Intelligent Chip – все протоколы проведённых хроматографических анализов автоматически регистрируются на специальном микрочипе, который сохраняется в течение всего срока службы устройства.
Вставки iKey выпускаются в двух модификациях – длиной 50 и 100 мм. Сорбенты, на которых происходит разделение, предлагаются самые разнообразные, прежде всего HSS T3 (высокоаффинный кремний) и BEH C4 (мостиковый этил-гибрид) с диаметром частиц 1,7 мкм. Тесты воспроизводимости между различными устройствами iKey показали исключительно хорошие результаты – разница во времени удержания не превышала 2%.
Основное преимущество системы ionKey – возможность микроанализа образцов. Требуемый объём образца всего лишь 0,5–1 мкл, скорость потока менее 10 мкл/мин. Эффективное распыление вещества в интерфейсе ионизации обеспечивает высокую чувствительность разделения даже при таких низких скоростях потока. Экономия растворителей превышает 80–90% по сравнению с другими современными технологиями ЖХ/МС. Малые объёмы, вводимые в систему, также позволяют экономить дорогостоящие стандарты. Эффективность разделения в канале 150 мкм не хуже, чем на стандартных колонках UPLC диаметром 2,1 мм, а отношение сигнала к шуму в несколько раз выше. При этом требуется в 40–50 меньше образца и растворителей по объёму.
Другое бесспорное преимущество системы – простота использования. До появления данной технологии микроанализы представляли собой сложность – требовалась очень точная подгонка соединения микрокапилляров колонки и масс-спектрометра. Даже небольшая неточность в настройке соединения могла привести к плохому распылению частиц в интерфейсе ионизации или же к выходу колонки из строя из-за её блокирования. Безусловно, это требовало высокой квалификации персонала. Сейчас всё, что требуется, – вставить портативное устройство iKey в интерфейс источника ионов и зафиксировать его поворотом специальной ручки. Как говорят наши специалисты, это так же просто, как вставить ключ в замок. Теперь анализы высокого уровня доступны любому начинающему лаборанту и даже студенту".
Компания AB SCIEX
Компания AB SCIEX более 40 лет занимается производством систем масс-спектрометрии, высокоэффективной жидкостной хроматографии и другого аналитического оборудования. Компания входит в состав концерна Danaher Corporation наряду с Beckman Coulter, Leica Biosystems и рядом других ведущих производителей аналитического оборудования. О некоторых новых продуктах компании нам рассказал старший директор по маркетингу и развитию в регионе EMEA компании AB SCIEX д-р Доминик Гостик (Dominic Gostick).
"В конце 2013 года было принято решение перевести производство оборудования для разделения веществ, в частности, капиллярного электрофореза, из компании Beckman Coulter в AB SCIEX. Это было вполне логично, поскольку капиллярный электрофорез и масс-спектрометрия хорошо дополняют друг друга, а AB SCIEX имеет богатый опыт разработки масс-спектрометрического оборудования, который будет полезен при создании комбинированных систем. В результате в компании AB SCIEX было создано подразделение SCIEX Separations, которое продолжает развивать решения для разделения веществ.
На выставке analytica-2014 мы представляем установку капиллярного электрофореза Beckman Coulter CESI 8000, разработанную специально для разделения веществ с последующим масс-спектрометрическим анализом. Коммерческие поставки системы CESI 8000 начались только в 2014 году. Это первая система для капиллярного электрофореза от AB SCIEX. Однако создавалась она еще в рамках Beckman Coulter, впервые была представлена от имени этой компании и сразу вызвала большой интерес. Поскольку бренд Beckman Coulter очень популярен, мы воспользовались возможностью сохранить в названии это имя.
Установка CESI 8000 была разработана на основе системы PA800 plus, представленной в 2010 году. Она предназначена в первую очередь для биофармацевтической промышленности. Система чрезвычайно удобна для разделения и анализа белков с посттрансляционными модификациями, что необходимо при создании терапевтических препаратов на основе белков, а также метаболомных исследований и метаболического профилирования. Капиллярный электрофорез сам по себе предоставляет большие возможности для разделения белков с посттрансляционными модификациями, и решения компании Beckman Coulter в своё время позволили серьезно продвинуться в разработке лекарственных средств на белковой основе. Однако существовавшие ранее системы с оптическим детектированием позволяли только разделять модифицированные белки между собой, но не определять типы модификаций. С помощью масс-спектрометрического анализа разделяемых белков можно детально изучать их состав. Это открывает принципиально новые возможности для обнаружения и разработки терапевтических средств на основе белков.
Технология CESI – это сочетание технологий капиллярного электрофореза (СЕ) и ионизации распылением в электрическом поле (ESI). Принципиальное новшество технологии CESI в том, что ионизация веществ методом электрораспыления происходит непосредственно в концевой части разделяющего капилляра – пористом сегменте длиной 3 см. При этом сам капилляр имеет длину 80–100 см и внутренний диаметр 30 мкм. Таким образом, процессы разделения и ионизации интегрируются, между ними отсутствует "мёртвый объём". Ионный источник оптимизирован для чрезвычайно низких рабочих скоростей потока – подавление пиков не наблюдается даже при скорости менее 10 нл/мин.
CESI 8000 может работать с различными масс-спектрометрами, не только компании AB SCIEX, но и других производителей. На стенде мы демонстрируем систему с масс-спектрометром AB SCIEX TripleTOF 5600. Для присоединения к масс-спектрометру достаточно лишь вставить выход системы, имеющий форму конуса, в гнездо масс-спектрометра. Чувствительность определения измеряется в пикомолях, в ряде случаев определяются даже субпикомолярные количества (порядка 0,3 пмоль). Стационарная фаза разделяющего капилляра позволяет работать с пептидами самых разных молекулярных масс: маленькие пептиды не проскакивают, а большие не задерживаются надолго. По сравнению с жидкостной хроматографией с масс-спектрометрическим детектированием система CESI 8000 даёт выигрыш во времени в 5–10 раз при той же чувствительности и качестве разделения. При изучении смесей нескольких сотен пептидов было показано, что капиллярный электрофорез способен идентифицировать вещества, которые не определяются при жидкостной хроматографии, и наоборот. Таким образом, данные подходы дополняют друг друга при исследовании многокомпонентных смесей. О значимости нового решения – совокупность технологии CESI и масс-спектрометрии (CESI-MS) – говорит тот факт, что оно было удостоено бронзовой медали Pittcon Editors' Awards 2014 года.
Еще одно решение AB SCIEX, заслуживающее внимания – масс-спектрометрический анализатор IVD-MS (in vitro diagnostic mass spectrometer), предназначенный для диагностики in vitro в клинических и медицинских лабораториях. Он представляет собой комбинацию системы жидкостной хроматографии серии Eksigent с тандемными масс-спектрометрами AB SCIEX. Наибольшая эффективность достигается при использовании масс-спектрометров с квадрупольной ионной ловушкой. На выставке анализатор демонстрируется в виде комбинации системы Eksigent Ultra LC 100 и масс-спектрометра AB SCIEX Triple Quad 4500. Прибор дает существенный выигрыш в чувствительности, точности и надёжности получаемых результатов по сравнению с традиционными лабораторными анализами, например, тестами с использованием антител. Компанией было разработано программное обеспечение SCIEX ClearCore MD, обеспечивающее, кроме исключительной простоты анализа данных, возможность разработки хроматографических и масс-спектрометрических методик отдельно друг от друга.
Анализатор IVD-MS официально зарегистрирован как диагностическое оборудование в странах Европейского Союза. Пока его использование ограничено рядом европейских стран, в Россию он не поставляется из-за отсутствия официальной медицинской регистрации. Однако наша компания прилагает соответствующие усилия, вероятно, в течение года регистрация будет получена, и поставки IVD-MS в Россию начнутся.
Кроме медицинской диагностики, анализатор можно применять при тестировании пищевых продуктов. Так, он был успешно использован при решении вопроса идентификации и проверки подлинности мясных изделий. Различные сорта мяса имеют свой характерный набор пептидов, выявляемых анализатором IVD-MS, и таким образом можно идентифицировать или установить подлинность того или иного сорта. Возможно множество других применений этой системы".
Не масс-спектрометрией единой...
Компания Ocean Optics
Компания Ocean Optics разрабатывает и поставляет на рынок оптическое оборудование практически для всех видов спектроскопии, которые применяются в настоящее время. Около 20 лет назад компания разработала первый в мире миниатюрный спектрометр, до сих пор имеющий огромный успех на потребительском рынке – было произведено свыше 200 тыс. таких приборов. Продукция компании удостоена известных международных наград, среди которых Food Innovation Award, Laboratory Equipment Reader Choice Award. Неудивительно, что новые разработки Ocean Optics всегда вызывают большой интерес специалистов.
О новых решениях от компании Ocean Optics нам рассказал д-р Оливер Лишченко (Oliver Lischtschenko).
"Компания Ocean Optics уделяет особое внимание разработке систем лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния света (рамановской спектроскопии). В последние годы рамановская спектроскопия находит все более широкое применение среди методов оптической спектроскопии, активно используемых при анализе материалов, пищевых продуктов, лекарств, в биомедицинских и химико-технологических исследованиях, в экологическом мониторинге. Она обладает рядом бесспорных преимуществ как мощный метод неразрушающего и бесконтактного исследования, которое можно проводить с веществами в любом агрегатном состоянии без специальной пробоподготовки. Современные раман-спектрометры, оснащенные конфокальными микроскопами, позволяют изучать гетерогенные образцы, определяя распределение примесей по их поверхностям. При анализе жидкостей, растворов и газов нет необходимости использовать кварцевые кюветы – можно проводить измерения в обычных стеклянных контейнерах. Чувствительность метода исключительно высока, что позволяет получать спектры высокого качества на микрограммовых количествах образца и непосредственно сравнивать их с библиотеками спектров, различая молекулы очень близкого строения.
На выставке мы представляем настольный спектрометр ID Raman Reader, а также миниатюрный спектрометр ID Raman Mini размером с обычный смартфон. Основное технологическое преимущество этих систем – растрово-орбитальное сканирование (ROS). Лазерный луч не фокусируется в одной точке образца, а перемещается по его поверхности вокруг заданной точки, оставаясь при этом хорошо сфокусированным. Большинство портативных спектрометров фокусируют лазерный луч лишь в одной точке, и высока вероятность не попасть в место, где анализируемое вещество присутствует в определяемой концентрации, или попасть в точку на участке с неплоским рельефом. Увеличение же размера луча ведёт к потере разрешения.
Технология растрово-орбитального сканирования решает все эти проблемы. За одно измерение сканируется множество точек. Это существенно повышает надёжность результатов, особенно при анализе неоднородных образцов. Кроме того, предотвращает избыточный нагрев образца, который мог бы привести к его повреждению. Энергия, поглощаемая каждой отдельной точкой поверхности, столь мала, что можно исследовать даже взрывчатые вещества, такие как тринитротолуол, без малейшей опасности взрыва.
Миниатюрный спектрометр ID Raman Mini впервые был представлен в 2013 году в США и уже получил награду Readers' Choice Awards. Создавая прибор, мы следовали принципу компании – нести не образец к прибору, а прибор к образцу. Его можно взять с собой в любое место проведения анализа – от химического комбината до медицинского учреждения. Он весит всего 330 г и может работать от двух элементов питания АА более 11 часов. Одно измерение занимает не более 9 с. Объём автономной памяти составляет 2 или 4 гигабайта, в зависимости от модели, что позволяет сохранять множество спектров, а также сравнивать полученные спектры с библиотеками известных соединений ещё до переноса данных в компьютер. Мы разработали собственный алгоритм анализа данных, обеспечивающий высокую надёжность определения пиков, сравнения со спектральными библиотеками. Вероятность ложноположительных и ложноотрицательных результатов сведена к минимуму.
Система ID Raman Reader – лабораторный настольный раман-спектрометр. По сравнению с миниатюрной системой, он обеспечивает несколько лучшую точность измерений и работает на четырех длинах волн возбуждающего луча – 532, 638, 785 и 808 нм, в то время как миниатюрный прибор – только на длине волны 785 нм.
Очень важно, что спектрометр ID Raman Reader оптимизирован для работы с производимыми компанией подложками для получения эффекта гигантского комбинационного рассеяния. Явление многократного усиления интенсивности комбинационного рассеяния – гигантское комбинационное рассеяние (SERS, Surface-enhanced Raman scattering, поверхностно-усиленное рамановское рассеяние) было открыто в середине 1970-х годов. При нанесении образца на неоднородную шероховатую поверхность серебра или золота или на частицы коллоидного золота интенсивность линий рамановского спектра возрастает на 10 порядков! Это открывает возможность регистрировать спектры отдельных молекул.
Компания Ocean Optics изготавливает специальные SERS-подложки из мельчайших частиц золота и серебра, которые фиксируются на различных носителях – стеклянных пластинах, пластиковых палочках, в микрофлаконах, в ячейках планшетов для титрования. Мы разработали технологию, которая позволяет "печатать" SERS-подложки в огромных масштабах – можно изготавливать квадратные метры таких поверхностей. Поэтому цены наших SERS-подложек гораздо ниже, чем у многих конкурентов, которые предлагают аналогичные подложки ценой в десятки евро на каждый анализируемый образец. Немаловажно, что наши SERS-подложки можно хранить долгое время при комнатной температуре и обычной влажности.
Ещё один продукт, входящий в серию IDRaman – микроскоп IDRaman Micro. Это первый в мире микроскоп, оптимизированный специально для измерения рамановских спектров. По своей конструкции он существенно отличается от обыкновенного оптического микроскопа, оснащённого устройством регистрации раман-спектров. Благодаря нашей технологии OneFocus измерение спектров происходит строго в той же фокальной плоскости, в которой ведётся оптическое наблюдение. Большинство аналогичных систем, выпускаемых другими компаниями, имеют технологический недостаток – небольшое несоответствие плоскости регистрации спектров и плоскости оптического наблюдения. Здесь оно полностью устранёно, и можно чётко наблюдать именно тот слой образца, с которого регистрируются спектральные данные. Микроскоп оснащен системой лазерного возбуждения на двух длинах волн – 532 и 785 нм. Исследуемый образец может находиться как в кюветах, так и в стеклянных микрофлаконах.
Кроме серии продукции IDRaman, мы представили совсем новый продукт – миниатюрный оптический спектрометр QE Pro, способный измерять поглощение, пропускание, отражение и комбинационное рассеяние света с повышенной точностью и чувствительностью. Сейчас это самый производительный из всех миниатюрных спектрометров, имеющихся на рынке. Главное его преимущество – наличие автономного микрокомпьютера, позволяющего быстро записывать данные. Обычный персональный компьютер, подключённый к спектрометру, не всегда успевает внести в память данные в момент измерения. Из-за этого точки спектра могут теряться – а при измерениях спектров, как всем известно, важна каждая точка. Несвоевременная запись данных особенно критична при кинетических исследованиях с частыми повторениями. Представленный нами спектрометр благодаря своей автономности может проводить регистрацию и сохранение спектров каждые 8 мс, т.е. 125 измерений в секунду. Автономная память позволяет сохранять до 15 тыс. спектров.
Система имеет 18-разрядный аналого-цифровой преобразователь, обеспечивающий широкий динамический диапазон, благодаря которому существенно повышается чувствительность и производительность прибора. Ещё одна важная отличительная черта – наличие электронной системы охлаждения детектора. Постоянная температура детектора снижает тепловой шум и обеспечивает стабильность при длительных измерениях.
Компания поставляет спектрометры QE Pro как в полном комплекте, так и в виде отдельных блоков. Можно приобрести отдельно сам спектрометр, источник света или гнездо для кюветы с образцом. Доступны гнёзда со щелями размером от 5 до 200 мкм или без щели. При желании пользователь может самостоятельно собрать систему из составляющих блоков в удобной конфигурации, с учётом специфики исследований".
Компания Hamamatsu Photonics
Компания Hamamatsu Photonics – ведущий мировой производитель оптоэлектронных компонентов, устройств и систем. Продукция Hamamatsu охватывает широкий круг применений – от бытовой электроники до медицинского и аналитического приборостроения. В частности, компания выпускает видеокамеры для научных исследований, оптоэлектронные компоненты и модули для создания спектрометрического оборудования. Из всего многообразия мы сконцентрировали внимание на видеокамерах. С ними нас познакомил Сёнке Кляйнер (Söhnke Kleiner), инженер по продажам.
"На выставке мы демонстрируем две видеокамеры для научных исследований. Это камера ImageEM X2, оснащенная ПЗС-матрицей с внутренним электронным умножением (EM-CCD). Как известно, такие матрицы обеспечивают высочайшую чувствительность, на уровне регистрации отдельных фотонов. Это очень важно, например, для микробиологических исследований, когда наблюдается собственное свечение биологических объектов.
Разработанная Hamamatsu камера ImageEM X2 – быстрейшая среди современных EM-СCD-камер. Она обеспечивает скорость съемки 70 кадров в секунду на полном кадре. В камере используется видеоматрица размером 8,19×8,19 мм, 512×512 пикселей, 16-разрядная шина АЦП. Частота опроса пикселей – 22 МГц. Для передачи данных в компьютер предусмотрен интерфейс FireWire B (IEEE 1394).
Камера оснащена системой охлаждения ПЗС-матрицы до -100°С, благодаря чему достигнут очень низкий уровень темнового тока (порядка 5∙10-4 электрон/пиксель/с при -80°С), а следовательно, низкий уровень шумов и высокое отношение сигнала к шуму при фиксации объектов с низкой яркостью и при очень короткой экспозиции. Возможны различные режимы работы, в том числе отключение режима электронного усиления, что важно для работы с низкоконтрастными объектами. Предусмотрен режим биннинга (объединения нескольких пикселей в суперпиксель), что позволяет увеличивать скорость съемки до 1076 кадров в секунду – разумеется, при снижении эффективного количества пикселей. В целом, камера ImageEM X2 – очень мощный инструмент для различных исследований.
Наш совсем новый продукт – камера ORCA-Flash4.0 LT с научной КМОП-матрицей второго поколения. Эта технология совершенно отличается от ПЗС-камер. Используемая в камере КМОП-матрица несколько уступает в чувствительности ПЗС-матрицам, зато обладает гораздо большим разрешением (2048×2048 пикселей), более высокой скоростью считывания, большим полем зрения, более высоким отношением сигнала к шуму. Квантовая эффективность нашей КМОП-матрицы превышает 70% (на длине волны 600 нм). Стандартная скорость съемки составляет 30 кадров в секунду. Для связи с компьютером предусмотрен интерфейс USB 3.0. Такая камера эффективна в очень широком диапазоне задач – от съемки хорошо освещенных объектов до флюоресцирующих образцов, от живых клеток до фиксированных тканей, от рутинных работ до прорывных исследований. Камера создана, чтобы быть надежной "рабочей лошадкой" для многих исследователей".
Компания Rigaku
Компания Rigaku, основанная в 1951 году в Японии, является мировым лидером в производстве оборудования для методов, использующих рентгеновское излучение – в первую очередь, рентгеновской кристаллографии, рентгеновской спектрометрии, дифрактометрии и дефектоскопии. Продукция компании дважды удостаивалась награды R&D 100 Award, а также награды за наиболее инновационную новую технологию от European Laboratory Robotics Interest Group. На этой выставке компания представила два миниатюрных настольных прибора – дифрактометр MiniFlex 600 и рентгенофлуоресцентный спектрометр SuperMini 200, аналоги которых от других компаний имеют гораздо большие размеры и менее удобны в эксплуатации. О них нам рассказал генеральный менеджер по продажам европейского представительства Rigaku Уве Преквинкель (Uwe Precjwinkel).
"Мы демонстрируем линейку настольных рентгеновских дифрактометров MiniFlex. Первый прибор этой серии был выпущен еще в 1973 году, и с тех пор компания следует своему неизменному правилу – прибор должен быть настолько прост в обращении, чтобы начинающий пользователь мог получать такие же качественные результаты, как и опытный эксперт. Сегодня мы демонстрируем прибор уже пятого поколения – настольный рентгеновский дифрактометр MiniFlex 600.
Благодаря мощному рентгеновскому источнику (600 Вт) дифрактометр Rigaku MiniFlex 600 обладает вдвое большей производительностью, чем наиболее мощные настольные приборы от других компаний. Поставляется и модификация MiniFlex 300 c источником мощностью 300 Вт. Преимущество этой "облегченной" модификации в том, что прибору не нужна внешняя система охлаждения, что существенно облегчает и удешевляет эксплуатацию.
MiniFlex 600 имеет монохроматор на дифрагированный пучок, отсекающий паразитное флуоресцентное излучение. Прибор оснащён высокоскоростным полупроводниковым детектором D/teX, измеряющим одновременно широкий угловой диапазон – сбор данных ведётся очень быстро. Кроме детектора, есть классический сцинтилляционный счётчик. MiniFlex – единственный рентгеновский дифрактометр с приставкой для автоматической смены до шести образцов, который позволяет проводить последовательный анализ образцов без участия оператора, например, ночью. Прибор эффективен во многих областях, начиная от рутинных анализов контроля качества продукции до идентификации состава образцов. Вследствие своей простоты он идеально подходит для обучения студентов в университетах и колледжах.
Заслуживает внимания и настольный рентгенофлуоресцентный спектрометр Rigaku SuperMini 200 – чрезвычайно удобное решение для элементного анализа содержания любых элементов – от кислорода до урана. Rigaku SuperMini 200 – единственный в своём классе прибор, предоставляющий преимущества волнодисперсионной системы, в то же время обладающий небольшими размерами, типичными для энергодисперсионных спектрометров. В волнодисперсионном спектрометре в каждый момент времени в детектор поступает излучение лишь одной длины волны – остальное отсекается монохроматором на основе дифракционной решётки. Такой принцип обеспечивает значительно лучшее разрешение линий, чем в энергодисперсионном приборе, когда на детектор поступают сразу все испускаемые длины волн, анализируемые затем с помощью многоканального анализатора. Как следствие, волнодисперсионные системы более чётко различают элементы с перекрывающимися линиями, поэтому требуется значительно меньше предварительных знаний об исследуемых образцах.
Прибор обладает высокой чувствительностью – вплоть до миллионных долей содержащегося элемента. Производительность прибора обеспечивают высокая мощность источника излучения (200 Вт) и особая оптическая система – уникальная разработка компании. Для расширения диапазона анализируемых элементов предусмотрены два детектора – проточно-пропорциональный газовый детектор для анализа лёгких элементов и сцинтилляционный детектор для тяжёлых. Можно анализировать твёрдые, жидкие, порошкообразные образцы и тонкие плёнки. Система автоматической смены образцов, имеющая 12 позиций, позволяет добавлять или удалять образцы, не прерывая процесса текущего измерения. Анализ может проводиться не только в вакууме, но и в среде гелия или в воздушной атмосфере.
Прибор был впервые представлен ещё в 2008 году на выставке Pittcon в Новом Орлеане, однако он до сих пор не имеет аналогов, сочетающих столь же высокую производительность и небольшие размеры. Как и дифрактометр MiniFlex 600, данный прибор отличают исключительная простота установки, обращения и низкая стоимость эксплуатации. Единственный расходуемый компонент – смесь аргона и метана (90%:10%) для проточно-пропорционального детектора. В отличие от многих аналогичных систем, при эксплуатации прибора не требуется его охлаждение водой или жидким азотом".
***
Мы показали лишь часть продуктов, решений некоторых ведущих мировых компаний. Но даже из этого краткого, мозаичного обзора видно, сколь интенсивно развивается аналитическое приборостроение. К сожалению, на этом празднике жизни среди экспонентов нашлось место всего четырем отечественным компаниям – при том, что многие из увиденных решений созданы при самом непосредственном участии бывших российских специалистов. Будет ли ситуация меняться?
ООО "ЛЕД Микросенсор НТ"
Новая российская компания "ЛЕД Микросенсор НТ" (LED Microsensor NT) разрабатывает и производит широкий спектр светоизлучающих диодов, светодиодных матриц, фотодиодов для спектрального диапазона от 1600 до 5000 нм, а также электронных устройств – драйверов для светодиодов и усилителей для фотодиодов. Эти оптоэлектронные приборы позволяют создавать спектрометрическое аналитическое и контрольно-измерительное оборудование среднего ИК-диапазона, что очень важно для молекулярной спектрометрии. О компании и ее продукции нам рассказал генеральный директор, к.ф.-м.н. Николай Стоянов.
"Компания "ЛЕД Микросенсор НТ" основана в конце 2011 года. Ее костяк составили специалисты, около 15 лет совместно работавшие в лаборатории инфракрасной оптоэлектроники Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе РАН в Санкт-Петербурге. Там мы занимались исследованием светодиодных, лазерных и фотодиодных гетероструктур на основе узкозонных полупроводниковых материалов, таких как антимонид галлия и арсенид индия. Создатели этого направления – руководитель лаборатории Ю.П.Яковлев, М.П.Михайлова, в области сенсоров – Х.М.Салихов. Структуры GaInAsSb/AlGaAsSb на подложке антимонида галлия позволяют формировать светодиоды спектрального диапазона 1600–2400 нм, а структуры InAsSb/InAsSbP на подложке арсенида индия – диапазона 2800–5000 нм. Таким образом, почти полностью удается перекрыть спектральный диапазон от 1600 до 5000 нм. Именно там, в среднем ИК-диапазоне, расположены основные линии поглощения многих химических соединений, таких как вода, углекислый газ, метан и другие углеводороды. Поэтому одно из важных применений наших оптоэлектронных приборов связано с химическим анализом.
Лаборатория инфракрасной оптоэлектроники, по сути, выступала единственным в мире научным центром, где разработали технологию изготовления свето- и фотодиодных приборов в диапазоне 1600–5000 нм. Мы подготовили инвестиционный проект, и в 2011 году с участием Роснано было создано ООО "ЛЕД Микросенсор НТ". В прошлом году мы выкупили часть доли "Роснано", что соответствует стратегии этого инвестора: создатели инноваций, получив толчок, дальше развиваются самостоятельно.
Компания невелика, но у нас есть собственное производство. Ведь с 1 см2 пластины получается около 1000 светодиодов. Поэтому, чтобы выпускать десятки тысяч приборов, нам достаточно 250 м2 площади и 33 сотрудника. Мы сами выращиваем многослойные эпитаксиальные гетероструктуры. Далее следуют постростовые операции, завершающие формирование приборов, и разделение пластин на отдельные чипы. После чего чипы монтируются в корпуса, готовые приборы проходят выходные испытания.
Мы выпускаем как отдельные свето- и фотодиоды, так и светодиодные матрицы, где в одном корпусе размещается несколько светодиодов, излучающих на различных длинах волн. Это очень удобно для анализа многокомпонентных химических веществ, возможно сканирование определенного диапазона. Такие приборы эффективны для быстрого анализа продуктов питания, алкоголя, продукции химической промышленности. С помощью подобных спектрометров за несколько секунд по одной капле можно отличить бензин с одним октановым числом от другого.
От функциональных аналогов (тепловых источников ИК-излучения) наши светодиоды отличаются низким энергопотреблением менее 1 мВт, коротким временем отклика (10–50 нс), частотой модуляции – до 100 MГц, рабочей температурой кристалла – до 150°C, гарантированным сроком службы – 80 тыс. часов. Светодиоды и светодиодные матрицы монтируются в корпуса как для поверхностного монтажа, так и выводные (ТО-5, ТО-8, ТО-18). Причем приборы могут оснащаться встроенным термоэлектрическим модулем. Возможны корпуса с параболическим рефлектором. Оптическое окно на крышке корпуса может быть как без стекла, так и со стеклом, в том числе кварцевым или сапфировым. Например, в корпусе ТО-5 мы поставляем шестиэлементные светодиодные матрицы с длинами волн 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2 и 2,3 мкм. Прибор может оснащаться термохолодильником, рабочий диапазон – -60...80°С. Выпускаются фотодиоды в специальном корпусе со встроенным предусилителем.
Помимо собственно оптоэлектронных приборов, мы производим вспомогательную электронику – драйверы светодиодов, термоконтроллеры, синхронные детекторы. Выпускаются и различные тестовые системы, оптические ячейки. Но все эти изделия мы не рассматриваем как конечные продукты – они предназначены для оценки возможностей наших оптоэлектронных приборов и ускорения разработок изделий на их основе заказчиками.
Кто выступает потребителем вашей продукции?
98% изделий продаются за рубежом – в основном в США, Западной Европе, Японии. Их покупают компании, которые сами производят системы для химического анализа, среди них, например, корпорации Honeywell и Draeger. В России, к сожалению, очень мало фирм, которые являлись бы нашими потенциальными клиентами.
За два года работы тестовые партии приборов приобрели у нас около 200 компаний. Понятно, что применение принципиально новой элементной базы, которую мы производим, требует изменения всей оптической и электронной схемы устройств. Поэтому наши потенциальные потребители сейчас находятся в стадии разработки, и процесс этот достаточно длительный, может занимать несколько лет. Кроме того, у некоторых покупателей были опасения, связанные с тем, что наша фирма выступала единственным производителем такого рода компонентов. А зависеть от одного поставщика никто не хочет. Однако в феврале на крупнейшей конференции Photonics West 2014 в Сан-Франциско компания Hamamatsu объявила, что собирается производить светодиоды в нашем диапазоне. Как ни парадоксально, мы даже рады, что появляется второй поставщик, тем более что его продукция будет существенно дороже.
Уже есть примеры промышленного использования систем на основе наших приборов. Например, в Японии при производстве бумаги ее влажность контролируется сенсорами на базе наших светодиодных матриц. В США при конвейерном производстве пластиковых бутылок с помощью наших светодиодов по уровню поглощения контролируется толщина пластика. И это только начало.
Вы не задумывались о собственном производстве аналитических приборов?
Конечно, мы думали об этом. Подобная деятельность имеет свои плюсы и минусы. Выпуск конечных изделий потребует кардинального увеличения штата и масштабов компании. Кроме того, мы выйдем из области, где являемся мировыми лидерами, и можем начать конкурировать с нашими же заказчиками. Поэтому пока мы намерены концентрироваться на элементной базе и предпочли бы в России сотрудничать с партнерскими компаниями, которые занимаются конечной продукцией. Здесь поле деятельности огромно – это и контроль утечек бытового газа, и газоанализ в шахтах, и контроль влажности различных объектов, диагностика выдоха пациента, неинвазивное определение концентрации глюкозы в крови. Все области применения подобных устройств трудно даже представить".
ЗАО "Ламинарные системы"
Компания "Ламинарные системы" (Lamsystems) работает почти 15 лет. Это крупнейший российский производитель специального лабораторного оборудования, такого как боксы микробиологической безопасности от I до III классов защиты, ламинарные укрытия, вытяжные шкафы, ПЦР-боксы. По индивидуальным проектам компания создает чистые зоны и чистые помещения. О представленной продукции нам рассказала начальник отдела рекламы Оксана Суханова.
"Из всего многообразия продукции на выставке мы представляем бокс микробиологической безопасности II класса Neoteric ("Ламинар-С"). Недавно в Гамбурге успешно завершились сертификационные испытания этого бокса в центре TUV NORD. Бокс соответствует и требованиям российского ГОСТ Р ЕН 12469-2010 "Биотехнология. Технические требования к боксам микробиологической безопасности". Причем инициаторами внедрения этого стандарта выступила компания "Ламинарные системы". Это наша целенаправленная политика – мы не только производим оборудование, но и стремимся расширить нормативную базу, дополнить ее европейскими стандартами. До внедрения ГОСТ Р ЕН 12469 в России не было документа, регламентирующего конструкцию боксов микробиологической безопасности, используемые материалы, методы испытаний и т.д. ГОСТ 12469 – это фактически аутентичный перевод европейского стандарта EN 12469.
Боксы серии Neoteric предназначены для защиты оператора, продукции и окружающей среды при работе с патогенными агентами и микроорганизмами, передающимися воздушно-капельным путем. Это боксы с передним окном, через которое оператор может производить манипуляции. Конструкция бокса обеспечивает защиту оператора, максимально снижает риск загрязнения образцов – как перекрестного, так и внешними примесями. Для этого в переднем окне формируется воздушная завеса. Внутри бокса создается однонаправленный нисходящий ламинарный воздушный поток. Фильтры HEPA, установленные в верхней части бокса, эффективно улавливают частицы с осевшими на них микроорганизмами.
Боксы Neoteric обладают рядом конструктивных особенностей и интересных новшеств. В случае любого сбоя в защите – нарушения скорости воздушного потока, случайно открытого фронтального окна, попадания каких-либо объектов на перфорацию столешницы и т.п. – срабатывает светозвуковая сигнализация, на дисплее при этом отображается причина проблемы.
Практически все посетители нашего стенда – а их немало – отмечали оригинальную удобную конструкцию выдвижного блока с лампой бактерицидного ультрафиолетового облучения (УФО). Он расположен под столешницей, не мешает работе, не создает преград для воздушных потоков, его детали не подвержены заражению биологическими образцами. В рабочем положении блок УФО выдвигается и закрывает рабочий проем. Конструкция блока УФО – разработанная и запатентованная нами система. И это только одно из ряда интересных решений.
Отмечу, что мы выпускаем достаточно широкий ассортимент продукции. В России она хорошо известна, у нас действует широкая дилерская сеть. Поэтому сейчас мы начинаем активно продвигать свою продукцию в Европу. И analytica-2014 – уже третья европейская выставка, на которой мы демонстрируем свои решения. Интерес к нашей продукции очень велик, многие подходят, смотрят, даже удивляются, что это российское оборудование. В плане маркетинга сейчас наша основная задача – найти дилеров оборудования Lamsystems в странах Европы".
Хромато-масс-спектрометрия и не только
Компания LECO
Компания LECO была создана как семейная фирма в 1936 году. Она широко известна своими решениями в области элементного анализа, спектрометрии, двумерной газовой хроматографии, а c недавнего времени – и в области времяпролетной масс-спектрометрии высокого разрешения. Примечательно, что последнее направление во многом связано с работами российских специалистов и удостоено золотой медали Pittcon-2011. О продукции компании, ее планах на российском рынке нам рассказали вице-президент LECO по Европе Ральф Лошер (Ralf Loscher) и директор по исследованию рынка и маркетингу в Европе Игорь Борисов.
Р.Лошер. Исторически визитной карточкой компании LECO в области аналитического приборостроения были системы газоанализа для определения элементного состава газообразующих примесей в различных объектах: металлах, сплавах, руде, угле и любых других образцах. Позднее появилось направление газовой хроматографии и масс-спектрометрии. На выставке мы демонстрируем свои последние разработки в этих двух направлениях.
Если говорить о новых продуктах, мы должны вернуться в 2011 год, когда впервые было представлено новое поколение в области элементного газоанализа, объединенное единой программной платформой Cornerstone. Очевидно, что с момента анонса до подлинного распространения продукции должно пройти некоторое время. Мы поставили ряд установок, в том числе и в Россию, получили отзывы от пользователей и постарались их учесть. В результате к 2014 году мы обновили полную линейку приборов для газоанализа. Она включает различные системы серий 800 и 700 для определения углерода, водорода, азота, кислорода серы и других газообразующих примесей в металлах, сплавах и твердых образцах. Линейка объединена общей программной платформой Cornerstone, предназначенной для управления оборудованием и обработки результатов измерений. Впервые в таком типе приборов применен инновационный пользовательский интерфейс с большим сенсорным экраном, что позволяет исследователям легко работать с большим объемом информации. Кстати, все программное обеспечение предлагается на русском языке.
Наши приборы по анализу газов в металлах получили новый вид, новые функциональные возможности, обновленное программное обеспечение и полностью доступны заказчикам.
И.Борисов. На стенде представлены некоторые наиболее интересные анализаторы. Например, система CS744 представляет собой новое поколение хорошо известных анализаторов компании LECO для определения углерода и серы в металлах, рудах и других неорганических образцах. Образец попадает в тигель, который нагревается до 2500–3000°, металл плавится, образуется газовая фаза, которая анализируется детектором – в данном случае ИК-спектрометром. Концентрации определяются на уровне ppm всего за 40 секунд.
Для одновременного определения кислорода, водорода и азота в неорганических материалах служит анализатор ONH836. В нем плавление происходит в графитовом тигле в среде инертного газа, для детектирования используется тройная ИК-ячейка и датчик теплопроводности. Система предназначена для анализа железных сплавов и цветных металлов, огнеупорных материалов и т.п.
Для определения углерода, водорода, азота в органических материалах – от продуктов питания и почв до топлива и отходов производства – предназначен анализатор CHN628. В нем используется двухкамерная система сжигания образцов в атмосфере чистого кислорода при температуре до 1050°С. Дополнительные модули позволяют проводить анализ серы и кислорода.
Еще один наш уникальный прибор – анализатор RC612, позволяющий определять углерод во всех его формах, а также влагу в различных образцах. Он может анализировать содержание органического, неорганического углерода, а также общего элементарного углерода. При измерениях температура печи плавно возрастает от комнатной до 1100°С, различные формы углерода окисляются при разной температуре и детектируются ИК-детектором. Прибор позволяет проводить как количественный, так и качественный анализ, используется как для рутинных анализов, так и в научных исследованиях. Он широко применяется в цементной промышленности, для исследования почв, в том числе при нефтяной разведке. Это уже четвертое поколение приборов такого рода.
Отмечу и систему термогравиметрического анализа TGA701 для определения влаги, золы и летучих веществ. Принцип работы основан на изменении массы образца как функции от температуры и окружающей атмосферы. В анализаторе TGA701 образцы нагреваются до 1000°С в различных атмосферах – азота, кислорода или воздуха. Такие приборы весьма широко используются в горнорудной и угольной промышленности, а в последнее время и на предприятиях пищевой промышленности для автоматизации ручных рутинных измерений.
Что нового вы представляете в области хромато-масс-спектрометрии?
Р.Лошер. В этой области с 1980-х годов компания LECO специализируется в двух направлениях – двумерная газовая хроматография и времяпролетная масс-спектрометрия. В 2011 году была анонсирована новейшая разработка – времяпролетные масс-спектрометры высокого разрешения HRT, которые удостоились золотой медали Pittcon Editors' Awards 2011 года.
Pegasus GC-HRT – наш флагманский продукт в области хромато-масс-спектрометрии. И здесь мы предлагаем прибор с характеристиками, которых никто из наших уважаемых конкурентов еще не достиг. Это разрешение 50000 по половине высоты пика, точность определения масс лучше 1 ppm, скорость обработки данных – до 200 спектров в секунду. Так как прибор позволяет регистрировать полные масс-спектры с большой скоростью, с высокой точностью измерения масс и неискаженным изотопным распределением, то за один цикл анализа можно получить исчерпывающую информацию о составе образца с высокой степенью достоверности полученных результатов.
За прошедшие несколько лет Pegasus GC-HRT был внедрен во многих лабораториях Европы, в том числе в Германии, Англии, Италии, Чехии. Много приборов в Америке и в других странах. Мы получили отзывы первых заказчиков и учли их в ходе доработок прибора. Сегодня мы предлагаем полностью функциональную систему Pegasus GC-HRT, с полным набором приложений и методик, опробованных в различных лабораториях.
Отмечу и другой прибор – Pegasus 4D GCxGC-TOFMS. Это высокопроизводительный времяпролетный масс-спектрометр, соединенный с двумерным (GCxGC) газовым хроматографом. Он позволяет регистрировать до 500 спектров в секунду, благодаря чему можно комбинировать высочайшую эффективность хроматографического разделения в сочетании с селективным и высокочувствительным масс-спектрометрическим детектированием. LECO – одна из очень немногих компаний, которые могут предложить такую технологию. Важно, что благодаря большому накопленному опыту мы можем предложить огромное количество методик в этой области. Прежде всего речь идет о работе со сложными многокомпонентными матрицами, например, разнообразными нефтепродуктами, биотопливом. Детальный компонентный анализ нефтепродуктов позволяет сделать вывод об эффективности того или иного метода переработки, объяснить приемистость топлива к присадкам, установить идентичность происхождения или различие источников нефтепродуктов. Наши приборы широко используются в области идентификации душистых веществ, профилирования ароматов, при создании ингредиентов для парфюмерии, косметики и продуктов питания. Очень активно применяются наши системы в табачной промышленности, чтобы характеризовать табачный дым – важно найти такой состав, чтобы курильщик остался доволен, но при этом исключить наиболее вредные компоненты. Есть немало областей, где бессильны другие методы, а двумерная газовая хроматография позволяет получать результат. Это соответствует кредо компании LECO – когда аналитические возможности у других заканчиваются, наши только начинаются.
Как строится работа LECO на российском рынке?
И.Борисов. Компания хорошо известна на российском рынке. Первые приборы LECO начали поставляться еще в 1970-е годы, а наше постоянное представительство в России работает с 1991 года. Сегодня у нас в России два офиса – в Москве и в Екатеринбурге. А пункты технической поддержки есть в различных регионах: в Кузбассе, на Урале, в Поволжье и т.д. Приборы LECO уже много лет работают практически на всех российских предприятиях горнодобывающей, угольной и металлургической промышленности, в машиностроении, во многих других областях.
Много лет мы в основном концентрировались на оборудовании для элементного газоанализа, а направление масс-спектрометрии продвигалось в России не так активно. Поэтому сегодня основной вопрос – как принести наши уникальные приборы на российский рынок? Это очень важно для компании, поэтому мы вкладываем в развитие данного направления значительные средства. В России мы серьезно инвестируем в персонал, привлекаем новых сотрудников. Мы уже провели ряд внутренних тренингов, организуем семинары и вебинары, активно участвуем в конференциях и выставках, полностью обновили наш интернет-сайт. Мы стараемся более активно представлять масс-спектрометрическое оборудование LECO в России.
Несколько наших систем уже установлены и прекрасно работают в Московском и Санкт-Петербургском государственных университетах (МГУ и СПбГУ), а также в научно-исследовательских институтах. Первый прибор нового поколения Pegasus GC-HRT уже отгружается заказчику в России. Так что начало положено. И мы будем только наращивать обороты.
Насколько важен российский рынок в общемировом бизнесе LECO?
Р.Лошер. Он очень важен. С точки зрения размеров рынка и темпов роста Россия в последние годы демонстрировала высочайший потенциал. Сейчас в Европе два тесно конкурирующих за лидерство рынка – Россия и Германия. Германия, где исторически у нас крупнейшая дочерняя структура, всегда была флагманом наших европейских продаж. Но в последние годы Россия стала вровень с немецким рынком по объемам и уверенно идет по пути к первой позиции. С учетом того, что европейский рынок составляет существенную долю в нашем общемировом обороте, Россия играет важнейшую роль в нашем бизнесе. Мы очень внимательно смотрим на Россию как на развивающийся рынок, инвестируем в обучение, персонал, как уже было сказано. И постоянно думаем: что мы можем сделать для еще более полного охвата?
Важно учитывать, что LECO – это семейная фирма уже в третьем поколении, сегодня ей владеет семья Уоррен (Warren), и этим семейным духом пронизан весь наш бизнес. Мы не выходим на биржу, не гонимся за немедленной прибылью. Наша задача – обеспечивать заказчиков наилучшим оборудованием и наилучшей поддержкой, порой даже в ущерб сиюминутной прибыли. Масс-спектрометры LECO – это недешевое оборудование, предназначенное для исследований, где нужно получить нетривиальное решение, найти ненайденное и увидеть невидимое. В России, как и во всем мире, немало таких нестандартных аналитических задач.
Компания Thermo Fisher Scientific
Компания Thermo Fisher Scientific – ведущий мировой производитель оборудования для клинической лабораторной диагностики и научных исследований в различных областях биологии, медицины и промышленности. Это одна из крупнейших мировых корпораций, которая образовалась в результате слияния компаний Thermo Electron and Fisher Scientific в 2006 году, а около года назад к ней присоединилась не менее известная корпорация Life Technologies. Сегодня Thermo Fisher Scientific представляет более 300 брендов, среди которых Dionex Corporation, Fermentas, Labsystem. Сотрудники компании имеют обширный опыт работы в самых разных областях, поэтому в решениях компании удачно комбинируются подходы и технологии, которые могут казаться несовместимыми. На выставке analytica-2014 компания Thermo Fisher Scientific представила более 10 новых решений. Центральное место принадлежит масс-спектрометрам нового поколения, а также системам жидкостной и ионной хроматографии.
Наибольший интерес, несомненно, представляет новый настольный масс-спектрометр сверхвысокого разрешения Orbitrap Fusion, использующий передовую технологию орбитальной ловушки ионов. Масс-спектрометр называется трибридным, так как в нём объединены сразу три масс-анализатора – квадрупольный фильтр, линейная ионная ловушка и орбитальная ловушка. Каждый из них усиливает возможности двух других.
О приборе нам рассказал д-р Петер Зюммхен (Peter Sümmchen). "Впервые Orbitrap Fusion был представлен в июне 2013 года в Миннеаполисе, на ежегодном собрании Американского масс-спектрометрического общества. Также он был отмечен наградой выбора учёных (Scientists' Choice Award) как лучший из новых приборов 2013 года в области спектроскопии. К его созданию нас подтолкнули растущие требования к точности, чувствительности, динамическому диапазону. Стремительно развиваются новые дисциплины – протеомика, метаболомика, молекулярная фармакология, биологический скрининг. Они ставят перед исследователями задачи анализа сложных многокомпонентных смесей. Представьте себе, в нашей крови тысячи различных белков, и каждый из них может подвергаться тысячам модификаций. Варианты белковых молекул исчисляются миллионами, многие из них содержатся в предельно малых концентрациях. Естественно, любой исследователь интересуется полным набором этих молекул и стремится определить их как можно больше. Если масс-спектрометры предыдущего поколения позволяли идентифицировать не более 30% белков биосистем, то с появлением Orbitrap Fusion этот показатель увеличился до 40–50% и продолжит неуклонно расти. Чем больше белков, пептидов, липидов, сахаров удается однозначно определить – тем больше шансов найти новые биомаркеры болезней и патологий, диагностировать их и победить.
Орбитальная ионная ловушка представляет собой уникальную комбинацию двух электродов специальной формы. Внутренний электрод выполнен в форме веретена. Он расположен во внутренней полости внешнего электрода бочкообразной формы. Между электродами циркулируют ионы. Принцип действия орбитальной ловушки прост: ионы электростатически притягиваются к внутреннему электроду, а центробежная сила циркуляции уравновешивает это притяжение. Здесь нет ни магнитных полей, ни радиочастот, как в магнитно-секторных или квадрупольных анализаторах. Помимо циркуляции ионов вокруг электрода, происходит их осцилляция вдоль оси ловушки – в итоге получаются сложные спиралеобразные траектории.
Ионы могут детектироваться непосредственно в ловушке. Осцилляция ионов вдоль оси ловушки наводит ток на внешнем электроде. Этот ток можно зарегистрировать, поскольку у внешнего электрода точно посередине есть разделяющая прослойка диэлектрика. Отношения m/z всех присутствующих ионов вычисляются путём фурье-преобразования полученных сигналов. Ионы с определённым m/z можно удалять из ловушки, изменяя разность потенциалов между электродами. Выводимые из ловушки ионы могут детектироваться электронным умножителем или подвергаться дальнейшей фрагментации.
Благодаря такой конструкции диапазон определяемых отношений массы к заряду расширен вплоть до 6000. Разрешение до 450 тыс. (по ширине пика на полувысоте) практически полностью исключает перекрывание пиков. Частота сканирований составляет до 15–20 в секунду.
Особое внимание при разработке прибора было уделено тандемной масс-спектрометрии. Число возможных циклов фрагментации ионов увеличено до десяти. Квадрупольная ловушка способна отбирать до 10 ионов-предшественников, фрагментируемых за один скан. Фрагментация может проводиться тремя методами – индуцированная столкновениями (CID), индуцируемая электронным переносом (ETD), а также высокоэнергетическими столкновениями (HCD). Последний способ реализуется только в приборах с орбитальной ловушкой, при этом фрагментация происходит в специальной столконовительной (коллизионной) ячейке с мультиполем. Комбинации различных способов фрагментации используются для оптимизации результатов в зависимости от класса молекул. Так, ионы гликопептидов лучше всего фрагментировать методом HCD, затем ETD, а ионы небольших молекул методом HСD, после чего CID.
Также мы демонстрируем тройной квадрупольный масс-спектрометр TSQ Quantiva – прибор с возможностями, превосходящими все самые строгие аналитические требования. Как и Orbitrap Fusion, он впервые был представлен в 2013 году в Миннеаполисе. Его принципиальное новшество – комплексная технология активного управления ионами, разработанная нашей компанией. Она обеспечивает максимально эффективную передачу ионов на всём пути от источника к детектору, исключает основные источники шумов, изолирует ионы анализируемых соединений с высокой точностью для достижения наилучших результатов количественного анализа. Между источником ионов и квадруполями расположены электродинамическая ионная воронка и трубка-проводник ионных пучков, снабжённая блокиратором нейтральных частиц. Квадрупольные ионные ловушки выполнены по технологии HyperQuad, с асимметричным радиочастотным полем.
Эти и другие технологические преимущества позволили существенно повысить производительность прибора. Селективный мониторинг реакций может осуществляться cо скоростью 500 сканирований в секунду с высоким разрешением 0,2 а.е.м. Ещё важнее, что пределы обнаружения и количественного определения веществ снижены до минимально возможного на сегодняшний день уровня. Определяются даже сверхнизкие концентрации веществ в сложных матрицах и плохо разделяемых смесях. Чувствительность прибора находится на уровне аттограмов (10-18 г), то есть нескольких тысяч молекул. Мы уверены, что прибор не будет иметь достойных конкурентов в областях, где действительно требуется такая высокая чувствительность – на биофармацевтическом производстве, в метаболомике, количественном определении белков и пептидов.
Конечно, в своем развитии мы не ограничиваемся только масс-спектрометрическими технологиями. Активно развивается и хроматографическое направление. В частности, мы демонстрируем аналитическую систему с хроматографическим разделением посредством УВЭЖХ UltiMate 3000, где в качестве анализаторов можно использовать как масс-спектрометры, так и новый хроматографический детектор Corona Veo. Детектор Corona Veo основан на принципе аэрозольного распыления. Технология аэрозольного распыления была разработана в 2005 году компанией Dionex Corporation, ныне входящей в состав Thermo Fisher Scientific. На её основе был выпущен детектор Corona Charged Aerosol Detector, предшественник нынешнего прибора, который в том же году завоевал серебряную награду Pittcon Editors' Award. Новый детектор Corona Veo отличается от предыдущего более высокой производительностью при хроматографии в малых объёмах, с низкими скоростями потока, а также лучшими результатами при анализе полулетучих веществ.
На первой стадии происходит распыление элюата, поступающего с колонки, на капли. Наиболее крупные капли удаляются, а в более мелких выпаривается растворитель, оставляя сухие частицы анализируемых веществ. Частицы поступают в реакционную камеру, где бомбардируются положительно заряженными ионами газа, и сами приобретают заряд. Величина принимаемого заряда зависит от размера частицы, который, в свою очередь, пропорционален концентрации вещества в элюате. Затем поток заряженных частиц переносится в коллектор, проходя по пути через ионную ловушку, где удаляются непрореагировавшие ионы газа. В коллекторе поступивший заряд измеряется электрометром, и сигнал передаётся в компьютер.
С помощью Corona Veo можно наблюдать даже молекулы, не поглощающие ни в ультрафиолетовой, ни в видимой области спектра, которые недоступны традиционным оптическим детекторам. Это прежде всего алифатические углеводороды и полиэтиленгликоли. Детектор предназначен для нелетучих и полулетучих веществ. Его можно использовать в системах ультрапроизводительной жидкостной хроматографии, он совместим с градиентными условиями элюции, легко соединяется с обычными или микрокапиллярными колонками".
О системе ионной хроматографии Dionex ICS 5000+ DP рассказал д-р Йорг Шютельн (Jorg Schüteln):
"Система Dionex ICS 5000+ DP – первая в мире система высокопроизводительной ионной хроматографии, позволяющая работать как в аналитических и полупрепаративных масштабах, так и в масштабах капиллярной хроматографии. Она создана на основе системы Dionex ICS 5000, которая была впервые представлена в Мюнхене на выставке analytica-2010 и почти сразу же удостоилась двух высоких наград – бронзовой звезды GIT Innovations Award и R&D 100. Система Dionex ICS 5000+ DP (Dual Pump) – её усовершенствованная модификация, представленная в январе 2012 года. Она снабжена двумя насосами, один из которых позволяет эффективно проводить аналитическую хроматографию, второй – капиллярную.
Ионная хроматография – вариант ионообменной хроматографии, применяемый для анализа органических и неорганических ионов, не поглощающих ультрафиолетовое и видимое излучение. Необходимость анализа таких ионов возникает практически везде – в нефтехимии, фармацевтике, производстве пищи и напитков, исследованиях окружающей среды. Наши системы способны анализировать хлориды, сульфаты, нитраты, катионы лёгких металлов – ионы практически всех элементов, кроме некоторых тяжёлых металлов.
Основное преимущество Dionex ICS 5000+ – наличие системы Reagent Free: подвижная фаза готовится и регенерируется автоматически. Всё, что нужно для анализа – деионизованная вода, а далее система сама приготовит нужную подвижную фазу в необходимом для анализа количестве и концентрации. Больше не нужно каждый раз готовить свежие растворы или вводить регенерирующие добавки. Кроме того, игла автосамплера, петля и соединительные шланги выполнены из полиэфиркетона, что полностью предотвращает загрязнение высокочувствительных образцов частицами металлов.
Система отличается высоким быстродействием. Один анализ занимает всего 3–5 минут – это в несколько раз быстрее традиционных методик. Рабочее давление может достигать 5000 psi, однако при давлениях свыше 3000 psi требуется приобретение дополнительных узлов, не входящих в стандартный комплект.
Система позволяет проводить анализы на стандартных аналитических или полупрепаративных колонках, а также на капиллярных колонках. В аналитическом масштабе можно проводить как изократическую, так и градиентную элюцию. Наилучшие результаты были получены с использованием колонок Dionex IonPac с размером частиц 4 мкм; такие колонки выпускаются длиной 150 и 250 мм.
При капиллярной хроматографии объём образца и растворителей меньше в 10–100 раз. Скорость потока – всего 0,01 мл/мин, при этом расход воды при постоянно включённой системе составляет 15 мл в сутки, что позволяет поддерживать систему постоянно готовой к использованию, не меняя ёмкости с водой несколько месяцев. Имеются два хроматографических канала, в обоих из них могут быть установлены как аналитические, так и капиллярные колонки".
О масс-спектрометре для онлайн-контроля Prima BT рассказал нам менеджер по продажам компании Майк Маннелли (Mike Munnelly):
"Настольный масс-спектрометр Prima BT разработан прежде всего для непрерывного контроля химических и других процессов в режиме онлайн. Он будет крайне полезен в лабораториях, занимающихся разработкой процессов. Масс-спектрометр имеет магнитный секторный анализатор, работающий по сканирующей технологии. Его главное преимущество – наличие многоканального автосамплера, подающего одновременно до 15 входящих потоков образцов в газовой фазе. Для автоматической калибровки прибора предусмотрен порт, подающий одновременно до шести потоков. Поскольку прибор является настольным аналогом высокоточного оборудования, применяемого ныне для онлайн-контроля в производстве материалов и экологическом мониторинге, он обеспечивает столь же высокую точность, производительность и стабильность измерений".
Компания представила ещё целый ряд новых приборов. Например, Orbitor RS – робот для автоматического перемещения лабораторных планшетов с образцами из одного прибора в другой. Робот выполнен в виде вертикального цилиндра, в котором стопкой могут храниться до 72 планшетов. Двусторонний телескопический держатель может выдвигать планшет до 40 сантиметров в любую сторону, под любым углом – доступное пространство охватывает все 360°. Поэтому вокруг робота можно создать кластер из четырёх приборов. Если нужно больше приборов, можно установить несколько роботов подряд, и они будут последовательно передавать планшет друг другу. Система работает плавно и в то же время быстро – перемещение планшета занимает менее 5 с.
Дитер Вагнер (Dieter Wagner), менеджер по продукции, рассказал про новый автоматический инкубатор Cytomat 10. Он может применяться как для выращивания клеточных культур, так и для инкубации при лабораторных анализах. Внутри инкубатора находится поворотный столик с держателями для микропланшетов. Доступ к любому из микропланшетов занимает менее 10 с. Использована принципиально новая система увлажнения – резервуар с водой находится не внутри инкубатора, а снаружи, и для испарения воды применяется ультразвуковая технология. Это предотвращает дополнительный нагрев образцов от источника тепла, который испаряет увлажняющую воду. Кроме того, пополнять резервуар теперь можно, не открывая инкубатор. Наконец, благодаря системе термической дезинфекции во много раз снижается риск загрязнения клеточных культур любыми микроорганизмами. Такая система уже была использована в инкубаторах серии Heracell.
Доктор Поль Уптон (Paul Upton) представил систему SampleSeal Heat Sealer для хранения биологических и других образцов в небольших объёмах, что очень удобно при создании банков биообразцов. Образцы вводятся в прямоугольные одноразовые микропробирки, помещённые в держатель в формате стандартного 96- или 384-луночного планшета. Затем каждая из пробирок плотно запечатывается алюминиевой фольгой и маркируется двумерным штрихкодом для автоматической идентификации образца. Такие упаковки устойчивы в широком диапазоне температур, вплоть до температуры жидкого азота. В то же время, при отборе образца она легко прокалывается обычной микропипеткой. Хранение образцов в малых объёмах, которые могут быть целиком использованы в одном анализе, предотвращает загрязнение и нежелательные циклы замораживания-оттаивания.
Интересен принтер Virtuoso, который может печатать метки как прямо на стеклянных флаконах, так и на заводских наклейках. Он может автоматически нумеровать флаконы, печатать автоматически распознаваемые штрихкоды и даже картинки из графических файлов. В машину можно передавать информацию через USB-порт или устройство Bluetooth. Напечатанные метки устойчивы к большинству растворителей, используемых в лаборатории.
Компания PerkinElmer
В 1937 году два астронома-любителя – Ричард Перкин, брокер с Уолл-стрит, и Чарльз Элмер, судебный обозреватель, – создали компанию Perkin-Elmer, первоначально ориентированную на производство оптических приборов. Но со временем, следуя тенденциям рынка, компания начала производство серийных приборов, а после ряда поглощений и слияний уже корпорация PerkinElmer превратилась в одного из ведущих игроков на рынке аналитического оборудования и биотехнологий с заводами-изготовителями по всему миру.
Сегодня PerkinElmer в области аналитического оборудования предлагает широкий выбор приборов и расходных материалов для атомной и молекулярной спектрометрии, хроматографии, масс-спектрометрии и термоанализа.
О наиболее интересных решениях компании нам рассказала Ирина Горохова, зам. главы представительства в России компании "Шелтек АГ" – авторизованного дистрибьютора аналитического оборудования PerkinElmer в странах СНГ.
"Сегодня компания PerkinElmer специализируется на производстве аналитического и биомедицинского оборудования, в том числе для генетического скрининга. Все разработки PerkinElmer направлены в первую очередь на повышение качества жизни. На выставке представлено аналитическое оборудование общего назначения, которое с успехом применяется для контроля окружающей среды, анализа продуктов питания, в медицине, в химической и фармацевтической промышленности, для геологических исследований, нефтяного и нефтегазового сектора и во многих других отраслях.
В 2009 году корпорация PerkinElmer приобрела компанию Analytica of Branford, основанную в 1987 году Крейгом Уайтхаусом (Craig Whitehouse) для дальнейшего продвижения инновационных решений в области масс-спектрометрии на мировом рынке. Крейг Уайтхаус был разработчиком одного из первых источников ионизации методом распыления в электростатическом поле (электроспрея), а сооснователем фирмы Analytica of Branford выступил Джон Фенн – лауреат Нобелевской премии 2002 года за создание метода "электроспрей". После слияния все патенты Analytica of Branford перешли к PerkinElmer и успешно используются при производстве новых приборов.
Так, летом 2013 года на конференции Американского масс-спектрометрического общества компания PerkinElmer представила новый газовый хромато-масс-спектрометр AxION iQT GC/MS/MS. Его серийное производство началось только в марте 2014 года. Прибор выгодно отличается внешним дизайном и представляет собой комбинацию квадруполей и времяпролетного анализатора. Таким образом компании удалось объединить в одном приборе высочайшую чувствительность тройного квадруполя для количественного анализа с возможностями идентификации на времяпролетных детекторах. В системе реализовано множество функций самотестирования и калибровки. AxION iQT позволяет анализировать более 500 соединений за 1 секунду. Прибор действительно необходим современным лабораториям, которые проводят многокомпонентный анализ в сложных матрицах. В Европе уже работает несколько таких приборов. Надеемся, в этом году они появятся и в России.
В течение нескольких последних лет на нашем рынке хорошо зарекомендовали себя также одноквадрупольные масс-спектрометры серии Clarus SQ 8 GC/MS. С газовыми хроматографами серий Clarus 680 и 580, с приставками для дозирования равновесного пара и для термодесорбции эти надежные приборы используются для широкого спектра анализов.
Компания предлагает решения и для жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии (ЖХ-МС). На рынке хорошо известны наши жидкостные хроматографы линейки Flexar. В 2010 году мы представили систему Flexar SQ 300 MS – жидкостный хроматограф и масс-спектрометр с одним квадруполем. Хроматограф серии Flexar поддерживает как режим обычной ВЭЖХ, так и ультраВЭЖХ для сверхбыстрой хроматографии. Однако наиболее интересные решения связаны с масс-спектрометром. Мы гордимся тем, что в приборе используется система ионизации электрораспылением, основанная на разработках Нобелевского лауреата Дж.Фенна. Возможно применение трех типов ионных источников – Ultraspray (электроспрей), Ultraspray2 (источник с двумя каналами ввода проб) и системы химической ионизации при атмосферном давлении (APCI). Чрезвычайно мягкая ионизация в ионных источниках позволяет сохранить структуры даже очень "хрупких" крупных молекул. Отмечу, что такие ионные источники PerkinElmer по лицензии поставляет другим производителям. Для фрагментации используется камера соударений, причем капиллярный интерфейс между источником ионов и камерой повышает эффективность и воспроизводимость диссоциации молекул. Перед тем, как попасть в аналитический квадруполь, ионы предварительно проходят через фокусирующий гекасполь с трехступенчатым снижением давления. Это существенно повышает эффективность доставки ионов и чувствительность системы в целом.
Развитием линейки ЖХ-МС стал времяпролетный масс-спектрометр AxION 2 TOF MS, впервые представленный три года назад. Прибор создан для работы с жидкостными хроматографами Flexar и прежде всего предназначен для анализа неизвестных соединений. Мы ожидаем, что он будет популярен в криминалистике и токсикологии при определении неизвестных наркотиков и примесей, в пищевой промышленности, для быстрого экспресс-анализа.
Новые возможности работы с этим времяпролетным масс-спектрометром открывает система прямого анализа образцов – AxION DSA (Direct Sample Analysis). Она предназначена для быстрого анализа образцов, без пробоподготовки и хроматографического разделения. Это внешний модуль, легко стыкующийся с масс-спектрометром AxION 2 TOF. Работа системы прямого анализа основана на уникальной технологии ионной пушки, аналогичной нашей системе химической ионизации при атмосферном давлении APCI. Образцы помещаются на сетки автоматического дозатора (рассчитан на 13 проб). При анализе сетка с пробой оказывается в потоке азота, предварительно нагретого и ионизированного коронным разрядом. Под воздействием ионов азота молекулы аналита ионизируются и переносятся газовым потоком в масс-спектрометр. Такая технология радикально – в десятки раз – сокращает общее время анализа. Например, анализ пестицидов в апельсиновом соке вместо 25 минут при традиционной схеме ЖХ-МС-анализа занимает лишь 25 секунд. Достаточно просто пипеткой ввести пробу, закрыть крышку и нажать кнопку "Пуск". Там, где за 10 минут посредством ЖХ-МС выполнятся один анализ, система AxION DSA – TOF позволяет анализировать 40 образцов. Скрининг 500 проб воды вместо 42,5 часов длится всего 2,5 часа. Поскольку нет предварительного ЖХ-разделения, месячная экономия растворителей может составить тысячи долларов.
Традиционно PerkinElmer предлагает ряд приборов для неорганического анализа. Это атомно-абсорбционные спектрометры, спектрометры с индуктивно связанной плазмой и масс-спектрометры с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС). Так, четыре года назад мы представили линейку ИСП-МС NexION 300. Благодаря низким пределам обнаружения и высокой скорости анализа эти установки очень хорошо зарекомендовали себя в геологии и экологическом мониторинге, они очень популярны в России. Сейчас мы демонстрируем совсем новый прибор серии NexION 350. В нем используется тройной квадруполь и уникальная трехконусная система ввода ионов с поворотом потока на 90°. Динамический диапазон нового прибора составляет 10 порядков, скорость обработки данных – до 100 тыс. выборок в секунду.
Конечно, компания продолжает развивать и другие аналитические направления, в частности, линейку молекулярных ИК-фурье-спектрометров. ИК-спектрометрией компания PerkinElmer занимается свыше 65 лет, накоплен огромный опыт. В частности, заслуживает внимания наш спектрометр Spectrum Two, работающий в среднем ИК-диапазоне. У этой системы есть две интересные особенности, делающие ее привлекательной для пользователей. Во-первых, это портативность и возможность работать от бортовой сети электропитания автомобиля или от аккумулятора, что позволяет проводить анализы прямо на месте забора проб и в полевых условиях. Вторая особенность – при управлении и обработке данных может использоваться внешний компьютер, в том числе планшет с сенсорным экраном, подключенный по каналу Wi-Fi. Программа управления Spectrum 10 позволяет отображать измеренные спектры непосредственно в процессе анализа. Она работает под управлением ОС Windos – от XP до Windos 7. Причем ПО русифицировано производителем, язык выбирается автоматически в зависимости от языка самой операционной системы. Этот прибор – один из самых популярных в России ИК-спектрометров на фармацевтическом рынке.
Еще одно очень интересное и востребованное сегодня решение – система совмещенного анализа. На выставке мы демонстрируем систему, в которую входит установка термического анализа STA 6000, последовательно соединенная с ИК-фурье-спектрометром Frontier и ГХ-МС Clarus SQ 8. Система STA 6000 позволяет одновременно проводить термогравиметрический анализ и дифференциальную сканирующую калориметрию. Образующаяся газовая фаза анализируется на ИК-фурье-спектрометре и ГХ-МС. Такая система, в частности, используется для анализа полимеров при исследовании веществ, выделяющихся при температурной деструкции. Это очень важно для экологических и материаловедческих задач.
Конечно, перечень продукции компании очень обширен. Так, можно отметить представленную в этом году лучшую в своем классе систему микроволнового разложения Titan MPS, предназначенную для пробоподготовки трудноразлагаемых соединений в сложных матрицах, например, таких как геологические пробы.
Наряду с приборами PerkinElmer выпускает широкий ассортимент расходных материалов – от колонок, крышек для виал для газовой хроматографии до специализированных тиглей для совмещенных методов анализа.
Perkin Elmer – крупная глобальная компания. Насколько для нее значим российский рынок?
Очень значим. Приборы PerkinElmer продаются в России с 1960-х годов. На Россию приходится большая доля европейских продаж. Российский рынок не уступает немецкому и итальянскому. И все новые решения PerkinElmer очень быстро оказываются в России.
Компания Agilent Technologies
Компания Agilent Technologies – один из мировых лидеров в области аналитического оборудования – обладает широчайшей линейкой решений в различных направлениях хромато-масс-спектрометрии, атомной и молекулярной спектроскопии и др. В ноябре 2014 года должно завершиться разделение компании: направление электронных измерений выделилось в независимую фирму Keysight Technologies, а Agilent полностью сосредотачивается в области наук о жизни, диагностики и прикладных направлений.
С какими инновационными решениями компания входит в новую для себя эпоху?
Agilent Technologiеs традиционно выступает одним из мировых лидеров в области систем хромато-масс-спектрометрии. О новом решении в этой сфере нам рассказал д-р Ральф Фалтер (Ralf Falter), специалист по масс-спектрометрическому оборудованию Agilent.
На выставке мы представляем новую разработку компании – систему Agilent 6560 Ion Mobility Q-TOF. Это тандемный масс-спектрометр с квадруполем и времяпролетным детектором (Q-TOF), на входе которого установлена система разделения на основе ионной подвижности (IM). Спектрометрия ионной подвижности позволяет получить информацию не только о массе и заряде ионов, но и об их структуре, что недостижимо для методов разделения на основе хроматографии или электрофореза. В системе разделения по ионной подвижности ионный поток дискретными порциями поступает в дрейфовую камеру, где перемещается под воздействием тянущего однородного электрического поля. Камера заполнена буферным инертным газом. Из-за соударений с молекулами газа подвижность ионов снижается, причем пропорционально эффективному сечению соударений, которое, в свою очередь, зависит от размеров и структуры ионов. Таким образом, можно проводить предварительное разделение изомеров, что существенно повышает разрешение всего анализа.
В системе IM используется наша технология ионных воронок – после системы ионизации, на входе и выходе из дрейфовой трубы – которая существенно повышает чувствительность, поскольку в значительной мере позволяет избежать потери ионов перед масс-спектрометром. Метод ионной подвижности позволяет разделять смеси на компоненты в следовых концентрациях, что недоступно для хроматографических методов. Причем время разделения составляет единицы миллисекунд. Система 6560 IM Q-TOF используется совместно с нашим последним ультравысокоэффективным жидкостным хроматографом 1290 Infinity. Совокупность этих методов – УВЭЖХ (UHPLC), спектрометрии ионной подвижности и масс-спектрометрии – обеспечивает одновременно очень высокие показатели разрешения системы. Совокупное эффективное разрешение масс ионов в системе UHPLC-IM-QTOP превышает 106. Причем немаловажно, что в процессе измерения за 1 мс мы можем переключиться из обычного режима Q-TOF в режим IM-Q-TOF.
Анализатор 6560 IM Q-TOF – это действительно новое решение. Сам метод спектрометрии ионной подвижности известен достаточно давно, однако на современном уровне только в 2006 году и только компания Waters представила масс-спектрометр с предварительным разделением на основе ионной подвижности (SYNAPT). Мы анонсировали прибор 6560 IM Q-TOF летом 2013 года, осенью начался его промышленный выпуск, состоялись первые продажи. Могу сказать, что мы достигли втрое большего разрешения и фактически в 10 раз большей чувствительности по сравнению с уважаемыми конкурентами. В частности, эксперименты с системой 6560 IM Q-TOF показали, что новая технология позволяет обнаруживать в образцах в 3–5 раз больше липидов и гликопептидов по сравнению с традиционными системами ЖХ-МС".
Менеджер по продажам спектрометрического оборудования в Европе Джером Дарроуз (Jerom Darrouzes) рассказал о последних достижениях Agilent в области спектрометрии.
"В 2010 году произошло одно из крупнейших в отрасли слияний – Agilent Technologies поглотила компанию Varian, что существенно расширило наше портфолио в области спектроскопии. Исторически Agilent концентрировала свои усилия в направлениях масс-спектроскопии и хроматографии. У нас были решения в области масс-спектрометрии с ионизацией посредством индуктивно-связанной плазмы (ИСП-МС, ICP-MS). Поглощение компании Varian дало нам много новых технологий, в частности, полные линейки атомно-абсорбционных спектрометров, а также оптических эмиссионных спектрометров с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-ОЭС, ICP-OES). За минувшие с момента слияния три года наше портфолио в области атомной спектрометрии пополнилось десятком новых продуктов, сегодня мы представляем ряд новых решений.
Прежде всего создан совершенно новый прибор – атомно-эмиссионный спектрометр с СВЧ-плазмой 4200 MP-AES. Он был представлен в январе 2014 года. В нем используется микроволновая плазма, причем возбуждаемая в азоте, а не в аргоне, как в традиционных ИСП-спектрометрах. Одно это существенно снижает эксплуатационные расходы. По быстродействию и пределу обнаружения Agilent 4200 MP-AES превосходит пламенные атомно-абсорбционные спектрометры, по сути, полностью их заменяет. Причем он не нуждается в ацетилене или других горючих газах, необходимых для работы атомно-абсорбционных приборов. Сокращаются эксплуатационные расходы, снижаются требования по взрыво-пожаробезопасности, повышается эффективность, поскольку прибор полностью автономен. В частности, Agilent 4200 MP-AES очень эффективен в направлениях, связанных с металлургией и горнодобывающей промышленностью.
Еще одно интересное решение, которое мы представили менее двух лет назад, – масс-спектрометр с ИСП и тройным квадруполем Agilent 8800 ICP-QQQ. Это первый в мире ИСП-масс-спектрометр с тройным квадруполем. В нем использована тандемная схема: между двумя квадрупольными масс-фильтрами расположена реакционно-столкновительная ячейка – октупольно-реакционная система третьего поколения (ОRS3). В первом квадруполе отсеиваются нецелевые ионы, поэтому анализируемая матрица может быть сколь угодно сложной. В реакционно-коллизионной ячейке возможны различные режимы – без газа, в среде гелия, с реакционными газами. Тем самым достигается очень высокая селективность при тяжелых матрицах, можно исследовать образцы в очень сложных смесях, устраняя самые сложные интерференции. Agilent 8800 может работать и в стандартных режимах квадрупольных ИСП-масс-спектрометров.
В январе мы представили совсем новый прибор – масс-спектрометр Agilent 7900 ICP-MS с одним квадруполем. Он стал преемником нашего мирового бестселлера – системы 7700 ICP-MS. В новом приборе в 10 раз вырос динамический диапазон (до 1011), на порядок улучшено соотношение "сигнал – шум". В спектрометре используется ячейка соударений в среде гелия, что позволяет устранять нежелательные интерференции. Значительно увеличилась скорость анализа – до 10 тыс. измерений в секунду. И что очень существенно – кардинально расширились возможности работы с высокосолевыми растворами. В 7900 ICP-MS используется новая система для анализа проб с высоким содержанием матричных элементов (UHMI), которая позволяет напрямую анализировать пробы с концентрацией растворенных веществ до 250 г/л. В результате Agilent 7900 ICP-MS способен анализировать пробы в высокосолевых средах, причем переменного состава, определяя широкий круг элементов в следовых концентрациях. Для сравнения, в наших ИСП-МС предыдущего поколения предел допустимых концентраций был на уровне 30 г/л, а ИПС-масс-спектрометры других производителей не работают с пробами, содержащими элементы с суммарной концентрацией выше 2–3 г/л.
Таким образом, сегодня мы представляем на рынке совершенно уникальное портфолио решений для атомной спектроскопии. В то же время, слияние с Varian пополнило и нашу линейку приборов для молекулярной спектроскопии. Мы можем предложить заказчикам разнообразные решения в области спектроскопии видимого и УФ-диапазонов, а также ИК-фурье-спектрометры как в настольном, так и в портативном исполнении. Эти приборы активно используются для анализа полимеров, композитов, стекол, различных покрытий. Отмечу, что методики с использованием оборудования для молекулярной спектрометрии получили широкое распространение на российском рынке, в частности, они активно используются в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в металлургии и т.д.
Например, ИК-фурье-спектрометр Cary 630 позволяет работать как с твердыми пробами, так и с жидкостями. Для различных типов проб и техник измерения используются сменные интерфейсные модули. К примеру, предусмотрены модули на основе нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) с алмазным или германиевым кристаллом и модуль диффузного отражения. Для анализа жидкостей используется уникальный модуль DialPath. Для управления, накопления и обработки результатов прибор может подключаться к внешнему компьютеру.
Недавно мы представили портативный ИК-фурье-спектрометр 4300 Handheld FTIR, выполненный в форме пистолета. Он позволяет проводить измерения непосредственно на объекте. Например, наши пользователи применяли такой прибор для анализа уплотнителей иллюминаторов самолетов.
В области молекулярной спектрометрии УФ- и видимого диапазонов создан новый спектрометр с диодно-матричным детектором Cary 8454. Он прост и надежен, поэтому с успехом применяется для рутинных анализов, в учебных лабораториях вузов, на химическом производстве и т.п.
Конечно, у нас очень много новых интересных решений, обо всех за один раз рассказать невозможно. Отмечу лишь, что Agilent выступает лидером в ряде направлений аналитического оборудования, например, в хроматографии и масс-спектрометрии, и мы намерены укреплять свои позиции, инвестируя средства в создание новых приборов и технологий".
Компания Waters
Компания Waters, основанная в 1958 году, – всемирно известный производитель аналитического оборудования, которое активно используется в лабораториях более 60 государств мира. В нашу страну компания поставляет системы жидкостной хроматографии, масс-спектрометры и лабораторное программное обеспечение уже более 30 лет. В 2004 году Waters разработала систему сверхпроизводительной жидкостной хроматографии Acquity UPLC, которая произвела настоящую революцию в хроматографии и открыла перед специалистами новые возможности. Главной причиной блестящего успеха UPLC стал переход к использованию сорбентов из микрочастиц диаметром около 1,7 микрометра. Достижения Waters были отмечены самыми престижными международными наградами, в том числе R&D 100 Award и Pittcon Editors’ Gold Award.
И вот новый успех. В октябре 2013 года компания объявила о создании масс-спектрометрического детектора для хроматографических систем Acquity QDa. Впервые он был представлен на Питтсбургской международной выставке в марте 2014 года и сразу удостоился высокой награды Pittcon Editors’ Silver Award. Там же компания Waters впервые представила другую новинку – систему ionKey/MS. Выставка analytica-2014 – европейская премьера для Acquity QDa и ionKey/MS. О них нам рассказал старший специалист по оборудованию компании Waters д-р Карстен Весс (Carsten Wess).
"Масс-хроматографический детектор Acquity QDa служит дополнением к основному оптическому детектору хроматографической системы. Он может быть подсоединён практически к любому хроматографическому оборудованию фирмы Waters, включая системы Acquity UPLC классов M и H и все существующие HPLC-системы. Система Acquity QDa обеспечивает совместимость оптического и масс-спектрометрического детектирования, что позволяет использовать сразу несколько каналов получения информации об анализируемых веществах. Это сводит к минимуму риск того, что какое-то вещество останется незамеченным в случае, когда оно элюируется вместе с другим веществом, концентрация которого в исходном образце гораздо выше. C его помощью можно однозначно определять наличие веществ даже в следовых количествах, вплоть до 0,1 нг. В отличие от большинства других масс-спектрометрических детекторов, Acquity QDa не требует специальной настройки под каждый конкретный образец. Он разработан для специалистов, которым нужно ежедневно проводить масс-спектрометрические исследования. Прибор очень компактен, его размеры не превышают габариты обычного оптического детектора.
В Acquity QDa применен квадрупольный анализатор. Допустимо использовать ионизацию электрораспылением или химическую ионизацию при атмосферном давлении. Регистрацию можно проводить в режиме полного сканирования или селективной регистрации определённого иона. В одном анализе может регистрироваться до 1024 выбранных ионов. Диапазон регистрируемых масс 30–1250, точность определения ±0,2. Во всем диапазоне измерений цифровой динамический диапазон детектирования – до 4∙106. Такие характеристики обеспечивают надёжное решение большинства химических задач. Детектор полностью совместим с программным обеспечением, разработанным корпорацией Waters на платформах Empower и MassLynx.
Хроматографические системы Waters, оснащённые детектором Acquity QDa, открывают новые возможности для научных и экологических исследований, лабораторий фармацевтических компаний, при анализах пищевой продукции, создании новых материалов, для лакокрасочной промышленности.
Также мы представляем новый ионный источник – систему ionKey/МS. Она объединяет систему жидкостной хроматографии ACQUITY UPLC M-Class с масс-спектрометрами Xevo TQ-S серий Xevo G2 и Synapt G2 компании Waters. Источник представляет собой уникальное решение для жидкостной хроматографии UPLC с масс-спектрометрическим анализом данных, не имеющее аналогов среди продукции других компаний. Основное новшество – интеграция процесса хроматографического разделения в ионный источник, что устраняет необходимость соединительных капилляров между колонкой и интерфейсом ионизации.
Это стало возможным благодаря разработке портативного сменного устройства iKey, напоминающего по форме ключ, которое вставляется в ионный источник. Внутри него имеется канал для хроматографического разделения диаметром 150 мкм, заполненный частицами UPLC-сорбента диаметром 1,7 мкм. Цилиндрическая колонка как таковая отсутствует. В этом же устройстве непосредственно на выходе из разделяющего канала расположен интерфейс, где вещества ионизируются методом электрораспыления, после чего ионы поступают в ионный источник через специальное сопло в торце iKey. Кроме того, устройство содержит нагревательный элемент для термостатирования хроматографического разделения, вводы для жидкостей (образца и растворителей) и ионизирующего газаносителя, а также необходимую электронику и электрические контакты для управления процессами. Подобно большинству других систем UPLC компании Waters, устройство iKey использует технологию eCord Intelligent Chip – все протоколы проведённых хроматографических анализов автоматически регистрируются на специальном микрочипе, который сохраняется в течение всего срока службы устройства.
Вставки iKey выпускаются в двух модификациях – длиной 50 и 100 мм. Сорбенты, на которых происходит разделение, предлагаются самые разнообразные, прежде всего HSS T3 (высокоаффинный кремний) и BEH C4 (мостиковый этил-гибрид) с диаметром частиц 1,7 мкм. Тесты воспроизводимости между различными устройствами iKey показали исключительно хорошие результаты – разница во времени удержания не превышала 2%.
Основное преимущество системы ionKey – возможность микроанализа образцов. Требуемый объём образца всего лишь 0,5–1 мкл, скорость потока менее 10 мкл/мин. Эффективное распыление вещества в интерфейсе ионизации обеспечивает высокую чувствительность разделения даже при таких низких скоростях потока. Экономия растворителей превышает 80–90% по сравнению с другими современными технологиями ЖХ/МС. Малые объёмы, вводимые в систему, также позволяют экономить дорогостоящие стандарты. Эффективность разделения в канале 150 мкм не хуже, чем на стандартных колонках UPLC диаметром 2,1 мм, а отношение сигнала к шуму в несколько раз выше. При этом требуется в 40–50 меньше образца и растворителей по объёму.
Другое бесспорное преимущество системы – простота использования. До появления данной технологии микроанализы представляли собой сложность – требовалась очень точная подгонка соединения микрокапилляров колонки и масс-спектрометра. Даже небольшая неточность в настройке соединения могла привести к плохому распылению частиц в интерфейсе ионизации или же к выходу колонки из строя из-за её блокирования. Безусловно, это требовало высокой квалификации персонала. Сейчас всё, что требуется, – вставить портативное устройство iKey в интерфейс источника ионов и зафиксировать его поворотом специальной ручки. Как говорят наши специалисты, это так же просто, как вставить ключ в замок. Теперь анализы высокого уровня доступны любому начинающему лаборанту и даже студенту".
Компания AB SCIEX
Компания AB SCIEX более 40 лет занимается производством систем масс-спектрометрии, высокоэффективной жидкостной хроматографии и другого аналитического оборудования. Компания входит в состав концерна Danaher Corporation наряду с Beckman Coulter, Leica Biosystems и рядом других ведущих производителей аналитического оборудования. О некоторых новых продуктах компании нам рассказал старший директор по маркетингу и развитию в регионе EMEA компании AB SCIEX д-р Доминик Гостик (Dominic Gostick).
"В конце 2013 года было принято решение перевести производство оборудования для разделения веществ, в частности, капиллярного электрофореза, из компании Beckman Coulter в AB SCIEX. Это было вполне логично, поскольку капиллярный электрофорез и масс-спектрометрия хорошо дополняют друг друга, а AB SCIEX имеет богатый опыт разработки масс-спектрометрического оборудования, который будет полезен при создании комбинированных систем. В результате в компании AB SCIEX было создано подразделение SCIEX Separations, которое продолжает развивать решения для разделения веществ.
На выставке analytica-2014 мы представляем установку капиллярного электрофореза Beckman Coulter CESI 8000, разработанную специально для разделения веществ с последующим масс-спектрометрическим анализом. Коммерческие поставки системы CESI 8000 начались только в 2014 году. Это первая система для капиллярного электрофореза от AB SCIEX. Однако создавалась она еще в рамках Beckman Coulter, впервые была представлена от имени этой компании и сразу вызвала большой интерес. Поскольку бренд Beckman Coulter очень популярен, мы воспользовались возможностью сохранить в названии это имя.
Установка CESI 8000 была разработана на основе системы PA800 plus, представленной в 2010 году. Она предназначена в первую очередь для биофармацевтической промышленности. Система чрезвычайно удобна для разделения и анализа белков с посттрансляционными модификациями, что необходимо при создании терапевтических препаратов на основе белков, а также метаболомных исследований и метаболического профилирования. Капиллярный электрофорез сам по себе предоставляет большие возможности для разделения белков с посттрансляционными модификациями, и решения компании Beckman Coulter в своё время позволили серьезно продвинуться в разработке лекарственных средств на белковой основе. Однако существовавшие ранее системы с оптическим детектированием позволяли только разделять модифицированные белки между собой, но не определять типы модификаций. С помощью масс-спектрометрического анализа разделяемых белков можно детально изучать их состав. Это открывает принципиально новые возможности для обнаружения и разработки терапевтических средств на основе белков.
Технология CESI – это сочетание технологий капиллярного электрофореза (СЕ) и ионизации распылением в электрическом поле (ESI). Принципиальное новшество технологии CESI в том, что ионизация веществ методом электрораспыления происходит непосредственно в концевой части разделяющего капилляра – пористом сегменте длиной 3 см. При этом сам капилляр имеет длину 80–100 см и внутренний диаметр 30 мкм. Таким образом, процессы разделения и ионизации интегрируются, между ними отсутствует "мёртвый объём". Ионный источник оптимизирован для чрезвычайно низких рабочих скоростей потока – подавление пиков не наблюдается даже при скорости менее 10 нл/мин.
CESI 8000 может работать с различными масс-спектрометрами, не только компании AB SCIEX, но и других производителей. На стенде мы демонстрируем систему с масс-спектрометром AB SCIEX TripleTOF 5600. Для присоединения к масс-спектрометру достаточно лишь вставить выход системы, имеющий форму конуса, в гнездо масс-спектрометра. Чувствительность определения измеряется в пикомолях, в ряде случаев определяются даже субпикомолярные количества (порядка 0,3 пмоль). Стационарная фаза разделяющего капилляра позволяет работать с пептидами самых разных молекулярных масс: маленькие пептиды не проскакивают, а большие не задерживаются надолго. По сравнению с жидкостной хроматографией с масс-спектрометрическим детектированием система CESI 8000 даёт выигрыш во времени в 5–10 раз при той же чувствительности и качестве разделения. При изучении смесей нескольких сотен пептидов было показано, что капиллярный электрофорез способен идентифицировать вещества, которые не определяются при жидкостной хроматографии, и наоборот. Таким образом, данные подходы дополняют друг друга при исследовании многокомпонентных смесей. О значимости нового решения – совокупность технологии CESI и масс-спектрометрии (CESI-MS) – говорит тот факт, что оно было удостоено бронзовой медали Pittcon Editors' Awards 2014 года.
Еще одно решение AB SCIEX, заслуживающее внимания – масс-спектрометрический анализатор IVD-MS (in vitro diagnostic mass spectrometer), предназначенный для диагностики in vitro в клинических и медицинских лабораториях. Он представляет собой комбинацию системы жидкостной хроматографии серии Eksigent с тандемными масс-спектрометрами AB SCIEX. Наибольшая эффективность достигается при использовании масс-спектрометров с квадрупольной ионной ловушкой. На выставке анализатор демонстрируется в виде комбинации системы Eksigent Ultra LC 100 и масс-спектрометра AB SCIEX Triple Quad 4500. Прибор дает существенный выигрыш в чувствительности, точности и надёжности получаемых результатов по сравнению с традиционными лабораторными анализами, например, тестами с использованием антител. Компанией было разработано программное обеспечение SCIEX ClearCore MD, обеспечивающее, кроме исключительной простоты анализа данных, возможность разработки хроматографических и масс-спектрометрических методик отдельно друг от друга.
Анализатор IVD-MS официально зарегистрирован как диагностическое оборудование в странах Европейского Союза. Пока его использование ограничено рядом европейских стран, в Россию он не поставляется из-за отсутствия официальной медицинской регистрации. Однако наша компания прилагает соответствующие усилия, вероятно, в течение года регистрация будет получена, и поставки IVD-MS в Россию начнутся.
Кроме медицинской диагностики, анализатор можно применять при тестировании пищевых продуктов. Так, он был успешно использован при решении вопроса идентификации и проверки подлинности мясных изделий. Различные сорта мяса имеют свой характерный набор пептидов, выявляемых анализатором IVD-MS, и таким образом можно идентифицировать или установить подлинность того или иного сорта. Возможно множество других применений этой системы".
Не масс-спектрометрией единой...
Компания Ocean Optics
Компания Ocean Optics разрабатывает и поставляет на рынок оптическое оборудование практически для всех видов спектроскопии, которые применяются в настоящее время. Около 20 лет назад компания разработала первый в мире миниатюрный спектрометр, до сих пор имеющий огромный успех на потребительском рынке – было произведено свыше 200 тыс. таких приборов. Продукция компании удостоена известных международных наград, среди которых Food Innovation Award, Laboratory Equipment Reader Choice Award. Неудивительно, что новые разработки Ocean Optics всегда вызывают большой интерес специалистов.
О новых решениях от компании Ocean Optics нам рассказал д-р Оливер Лишченко (Oliver Lischtschenko).
"Компания Ocean Optics уделяет особое внимание разработке систем лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния света (рамановской спектроскопии). В последние годы рамановская спектроскопия находит все более широкое применение среди методов оптической спектроскопии, активно используемых при анализе материалов, пищевых продуктов, лекарств, в биомедицинских и химико-технологических исследованиях, в экологическом мониторинге. Она обладает рядом бесспорных преимуществ как мощный метод неразрушающего и бесконтактного исследования, которое можно проводить с веществами в любом агрегатном состоянии без специальной пробоподготовки. Современные раман-спектрометры, оснащенные конфокальными микроскопами, позволяют изучать гетерогенные образцы, определяя распределение примесей по их поверхностям. При анализе жидкостей, растворов и газов нет необходимости использовать кварцевые кюветы – можно проводить измерения в обычных стеклянных контейнерах. Чувствительность метода исключительно высока, что позволяет получать спектры высокого качества на микрограммовых количествах образца и непосредственно сравнивать их с библиотеками спектров, различая молекулы очень близкого строения.
На выставке мы представляем настольный спектрометр ID Raman Reader, а также миниатюрный спектрометр ID Raman Mini размером с обычный смартфон. Основное технологическое преимущество этих систем – растрово-орбитальное сканирование (ROS). Лазерный луч не фокусируется в одной точке образца, а перемещается по его поверхности вокруг заданной точки, оставаясь при этом хорошо сфокусированным. Большинство портативных спектрометров фокусируют лазерный луч лишь в одной точке, и высока вероятность не попасть в место, где анализируемое вещество присутствует в определяемой концентрации, или попасть в точку на участке с неплоским рельефом. Увеличение же размера луча ведёт к потере разрешения.
Технология растрово-орбитального сканирования решает все эти проблемы. За одно измерение сканируется множество точек. Это существенно повышает надёжность результатов, особенно при анализе неоднородных образцов. Кроме того, предотвращает избыточный нагрев образца, который мог бы привести к его повреждению. Энергия, поглощаемая каждой отдельной точкой поверхности, столь мала, что можно исследовать даже взрывчатые вещества, такие как тринитротолуол, без малейшей опасности взрыва.
Миниатюрный спектрометр ID Raman Mini впервые был представлен в 2013 году в США и уже получил награду Readers' Choice Awards. Создавая прибор, мы следовали принципу компании – нести не образец к прибору, а прибор к образцу. Его можно взять с собой в любое место проведения анализа – от химического комбината до медицинского учреждения. Он весит всего 330 г и может работать от двух элементов питания АА более 11 часов. Одно измерение занимает не более 9 с. Объём автономной памяти составляет 2 или 4 гигабайта, в зависимости от модели, что позволяет сохранять множество спектров, а также сравнивать полученные спектры с библиотеками известных соединений ещё до переноса данных в компьютер. Мы разработали собственный алгоритм анализа данных, обеспечивающий высокую надёжность определения пиков, сравнения со спектральными библиотеками. Вероятность ложноположительных и ложноотрицательных результатов сведена к минимуму.
Система ID Raman Reader – лабораторный настольный раман-спектрометр. По сравнению с миниатюрной системой, он обеспечивает несколько лучшую точность измерений и работает на четырех длинах волн возбуждающего луча – 532, 638, 785 и 808 нм, в то время как миниатюрный прибор – только на длине волны 785 нм.
Очень важно, что спектрометр ID Raman Reader оптимизирован для работы с производимыми компанией подложками для получения эффекта гигантского комбинационного рассеяния. Явление многократного усиления интенсивности комбинационного рассеяния – гигантское комбинационное рассеяние (SERS, Surface-enhanced Raman scattering, поверхностно-усиленное рамановское рассеяние) было открыто в середине 1970-х годов. При нанесении образца на неоднородную шероховатую поверхность серебра или золота или на частицы коллоидного золота интенсивность линий рамановского спектра возрастает на 10 порядков! Это открывает возможность регистрировать спектры отдельных молекул.
Компания Ocean Optics изготавливает специальные SERS-подложки из мельчайших частиц золота и серебра, которые фиксируются на различных носителях – стеклянных пластинах, пластиковых палочках, в микрофлаконах, в ячейках планшетов для титрования. Мы разработали технологию, которая позволяет "печатать" SERS-подложки в огромных масштабах – можно изготавливать квадратные метры таких поверхностей. Поэтому цены наших SERS-подложек гораздо ниже, чем у многих конкурентов, которые предлагают аналогичные подложки ценой в десятки евро на каждый анализируемый образец. Немаловажно, что наши SERS-подложки можно хранить долгое время при комнатной температуре и обычной влажности.
Ещё один продукт, входящий в серию IDRaman – микроскоп IDRaman Micro. Это первый в мире микроскоп, оптимизированный специально для измерения рамановских спектров. По своей конструкции он существенно отличается от обыкновенного оптического микроскопа, оснащённого устройством регистрации раман-спектров. Благодаря нашей технологии OneFocus измерение спектров происходит строго в той же фокальной плоскости, в которой ведётся оптическое наблюдение. Большинство аналогичных систем, выпускаемых другими компаниями, имеют технологический недостаток – небольшое несоответствие плоскости регистрации спектров и плоскости оптического наблюдения. Здесь оно полностью устранёно, и можно чётко наблюдать именно тот слой образца, с которого регистрируются спектральные данные. Микроскоп оснащен системой лазерного возбуждения на двух длинах волн – 532 и 785 нм. Исследуемый образец может находиться как в кюветах, так и в стеклянных микрофлаконах.
Кроме серии продукции IDRaman, мы представили совсем новый продукт – миниатюрный оптический спектрометр QE Pro, способный измерять поглощение, пропускание, отражение и комбинационное рассеяние света с повышенной точностью и чувствительностью. Сейчас это самый производительный из всех миниатюрных спектрометров, имеющихся на рынке. Главное его преимущество – наличие автономного микрокомпьютера, позволяющего быстро записывать данные. Обычный персональный компьютер, подключённый к спектрометру, не всегда успевает внести в память данные в момент измерения. Из-за этого точки спектра могут теряться – а при измерениях спектров, как всем известно, важна каждая точка. Несвоевременная запись данных особенно критична при кинетических исследованиях с частыми повторениями. Представленный нами спектрометр благодаря своей автономности может проводить регистрацию и сохранение спектров каждые 8 мс, т.е. 125 измерений в секунду. Автономная память позволяет сохранять до 15 тыс. спектров.
Система имеет 18-разрядный аналого-цифровой преобразователь, обеспечивающий широкий динамический диапазон, благодаря которому существенно повышается чувствительность и производительность прибора. Ещё одна важная отличительная черта – наличие электронной системы охлаждения детектора. Постоянная температура детектора снижает тепловой шум и обеспечивает стабильность при длительных измерениях.
Компания поставляет спектрометры QE Pro как в полном комплекте, так и в виде отдельных блоков. Можно приобрести отдельно сам спектрометр, источник света или гнездо для кюветы с образцом. Доступны гнёзда со щелями размером от 5 до 200 мкм или без щели. При желании пользователь может самостоятельно собрать систему из составляющих блоков в удобной конфигурации, с учётом специфики исследований".
Компания Hamamatsu Photonics
Компания Hamamatsu Photonics – ведущий мировой производитель оптоэлектронных компонентов, устройств и систем. Продукция Hamamatsu охватывает широкий круг применений – от бытовой электроники до медицинского и аналитического приборостроения. В частности, компания выпускает видеокамеры для научных исследований, оптоэлектронные компоненты и модули для создания спектрометрического оборудования. Из всего многообразия мы сконцентрировали внимание на видеокамерах. С ними нас познакомил Сёнке Кляйнер (Söhnke Kleiner), инженер по продажам.
"На выставке мы демонстрируем две видеокамеры для научных исследований. Это камера ImageEM X2, оснащенная ПЗС-матрицей с внутренним электронным умножением (EM-CCD). Как известно, такие матрицы обеспечивают высочайшую чувствительность, на уровне регистрации отдельных фотонов. Это очень важно, например, для микробиологических исследований, когда наблюдается собственное свечение биологических объектов.
Разработанная Hamamatsu камера ImageEM X2 – быстрейшая среди современных EM-СCD-камер. Она обеспечивает скорость съемки 70 кадров в секунду на полном кадре. В камере используется видеоматрица размером 8,19×8,19 мм, 512×512 пикселей, 16-разрядная шина АЦП. Частота опроса пикселей – 22 МГц. Для передачи данных в компьютер предусмотрен интерфейс FireWire B (IEEE 1394).
Камера оснащена системой охлаждения ПЗС-матрицы до -100°С, благодаря чему достигнут очень низкий уровень темнового тока (порядка 5∙10-4 электрон/пиксель/с при -80°С), а следовательно, низкий уровень шумов и высокое отношение сигнала к шуму при фиксации объектов с низкой яркостью и при очень короткой экспозиции. Возможны различные режимы работы, в том числе отключение режима электронного усиления, что важно для работы с низкоконтрастными объектами. Предусмотрен режим биннинга (объединения нескольких пикселей в суперпиксель), что позволяет увеличивать скорость съемки до 1076 кадров в секунду – разумеется, при снижении эффективного количества пикселей. В целом, камера ImageEM X2 – очень мощный инструмент для различных исследований.
Наш совсем новый продукт – камера ORCA-Flash4.0 LT с научной КМОП-матрицей второго поколения. Эта технология совершенно отличается от ПЗС-камер. Используемая в камере КМОП-матрица несколько уступает в чувствительности ПЗС-матрицам, зато обладает гораздо большим разрешением (2048×2048 пикселей), более высокой скоростью считывания, большим полем зрения, более высоким отношением сигнала к шуму. Квантовая эффективность нашей КМОП-матрицы превышает 70% (на длине волны 600 нм). Стандартная скорость съемки составляет 30 кадров в секунду. Для связи с компьютером предусмотрен интерфейс USB 3.0. Такая камера эффективна в очень широком диапазоне задач – от съемки хорошо освещенных объектов до флюоресцирующих образцов, от живых клеток до фиксированных тканей, от рутинных работ до прорывных исследований. Камера создана, чтобы быть надежной "рабочей лошадкой" для многих исследователей".
Компания Rigaku
Компания Rigaku, основанная в 1951 году в Японии, является мировым лидером в производстве оборудования для методов, использующих рентгеновское излучение – в первую очередь, рентгеновской кристаллографии, рентгеновской спектрометрии, дифрактометрии и дефектоскопии. Продукция компании дважды удостаивалась награды R&D 100 Award, а также награды за наиболее инновационную новую технологию от European Laboratory Robotics Interest Group. На этой выставке компания представила два миниатюрных настольных прибора – дифрактометр MiniFlex 600 и рентгенофлуоресцентный спектрометр SuperMini 200, аналоги которых от других компаний имеют гораздо большие размеры и менее удобны в эксплуатации. О них нам рассказал генеральный менеджер по продажам европейского представительства Rigaku Уве Преквинкель (Uwe Precjwinkel).
"Мы демонстрируем линейку настольных рентгеновских дифрактометров MiniFlex. Первый прибор этой серии был выпущен еще в 1973 году, и с тех пор компания следует своему неизменному правилу – прибор должен быть настолько прост в обращении, чтобы начинающий пользователь мог получать такие же качественные результаты, как и опытный эксперт. Сегодня мы демонстрируем прибор уже пятого поколения – настольный рентгеновский дифрактометр MiniFlex 600.
Благодаря мощному рентгеновскому источнику (600 Вт) дифрактометр Rigaku MiniFlex 600 обладает вдвое большей производительностью, чем наиболее мощные настольные приборы от других компаний. Поставляется и модификация MiniFlex 300 c источником мощностью 300 Вт. Преимущество этой "облегченной" модификации в том, что прибору не нужна внешняя система охлаждения, что существенно облегчает и удешевляет эксплуатацию.
MiniFlex 600 имеет монохроматор на дифрагированный пучок, отсекающий паразитное флуоресцентное излучение. Прибор оснащён высокоскоростным полупроводниковым детектором D/teX, измеряющим одновременно широкий угловой диапазон – сбор данных ведётся очень быстро. Кроме детектора, есть классический сцинтилляционный счётчик. MiniFlex – единственный рентгеновский дифрактометр с приставкой для автоматической смены до шести образцов, который позволяет проводить последовательный анализ образцов без участия оператора, например, ночью. Прибор эффективен во многих областях, начиная от рутинных анализов контроля качества продукции до идентификации состава образцов. Вследствие своей простоты он идеально подходит для обучения студентов в университетах и колледжах.
Заслуживает внимания и настольный рентгенофлуоресцентный спектрометр Rigaku SuperMini 200 – чрезвычайно удобное решение для элементного анализа содержания любых элементов – от кислорода до урана. Rigaku SuperMini 200 – единственный в своём классе прибор, предоставляющий преимущества волнодисперсионной системы, в то же время обладающий небольшими размерами, типичными для энергодисперсионных спектрометров. В волнодисперсионном спектрометре в каждый момент времени в детектор поступает излучение лишь одной длины волны – остальное отсекается монохроматором на основе дифракционной решётки. Такой принцип обеспечивает значительно лучшее разрешение линий, чем в энергодисперсионном приборе, когда на детектор поступают сразу все испускаемые длины волн, анализируемые затем с помощью многоканального анализатора. Как следствие, волнодисперсионные системы более чётко различают элементы с перекрывающимися линиями, поэтому требуется значительно меньше предварительных знаний об исследуемых образцах.
Прибор обладает высокой чувствительностью – вплоть до миллионных долей содержащегося элемента. Производительность прибора обеспечивают высокая мощность источника излучения (200 Вт) и особая оптическая система – уникальная разработка компании. Для расширения диапазона анализируемых элементов предусмотрены два детектора – проточно-пропорциональный газовый детектор для анализа лёгких элементов и сцинтилляционный детектор для тяжёлых. Можно анализировать твёрдые, жидкие, порошкообразные образцы и тонкие плёнки. Система автоматической смены образцов, имеющая 12 позиций, позволяет добавлять или удалять образцы, не прерывая процесса текущего измерения. Анализ может проводиться не только в вакууме, но и в среде гелия или в воздушной атмосфере.
Прибор был впервые представлен ещё в 2008 году на выставке Pittcon в Новом Орлеане, однако он до сих пор не имеет аналогов, сочетающих столь же высокую производительность и небольшие размеры. Как и дифрактометр MiniFlex 600, данный прибор отличают исключительная простота установки, обращения и низкая стоимость эксплуатации. Единственный расходуемый компонент – смесь аргона и метана (90%:10%) для проточно-пропорционального детектора. В отличие от многих аналогичных систем, при эксплуатации прибора не требуется его охлаждение водой или жидким азотом".
***
Мы показали лишь часть продуктов, решений некоторых ведущих мировых компаний. Но даже из этого краткого, мозаичного обзора видно, сколь интенсивно развивается аналитическое приборостроение. К сожалению, на этом празднике жизни среди экспонентов нашлось место всего четырем отечественным компаниям – при том, что многие из увиденных решений созданы при самом непосредственном участии бывших российских специалистов. Будет ли ситуация меняться?
Отзывы читателей
