A SCIEX API2000 Proto#1 története – egy prototípus tömegspektrométer útja a laborból a kiállításig
Bevezető
Az API2000 a Sciex első generációs hármas kvadrupól tömegspektrométere volt, amely a kilencvenes évek végén jelent meg a laboratóriumokban. Az MTA Központi Kémiai Kutatóintézetébe 1998-ban érkezett egy ilyen műszer – amelyről az installáláskor derült ki, hogy a típus prototípusa, a Proto#1 példány. A készülék több mint két évtizeden keresztül szolgálta a kutatást, majd 2021-ben, 23 év működés után került leállításra. Története azonban ezzel nem ért véget: a műszer belső felépítését feltárva kiállítási darabbá alakítottuk.
Az API2000 Proto#1 tömegspektrométer kiállítási darabként a HUN-REN TTK könyvtárában.
Az API2000 Proto#1 története
Az API2000 a Sciex (akkoriban PE Sciex) első generációs hármas kvadrupól tömegspektrométere volt. A maga 45 × 100 cm-es alapterületével ez számított az első valódi asztali tömegspektrométerek egyikének. A készülék fejlesztése a kilencvenes évek második felében zajlott, az elektroporlasztásos ionforrások gyors elterjedésének időszakában. 1998 októberében az MTA Központi Kémiai Kutatóintézetébe is megérkezett egy ilyen műszer, egy korábbi egyszeres kvadrupól tömegspektrométer cseréjeként.
Az API2000 hármas kvadrupól tömegspektrométer eredeti kialakításában.
Az installálás során azonban egy érdekes részletre derült fény: a készülék sorozatszáma Proto 1 volt. Ez azt jelentette, hogy a műszer nem csupán egy a sorozatgyártott példányok közül, hanem ennek a típusnak a prototípusa.
A sorozatszámot igazoló tábla
Az installálás 1998. október 16-án fejeződött be, amit a megőrzött szerviz munkalap is igazol. A készülék első műszernaplója néhány nappal később, 1998. október 22-én indult. A készülék burkolatán ekkor még a PerkinElmer korszakra jellemző piros csík volt látható. Az API2000 hosszú éveken keresztül biztosította az elektroporlasztásos mérések műszeres hátterét. Idővel újabb és modernebb tömegspektrométerek érkeztek a laboratóriumba, de az API2000 továbbra is megbízható „igáslóként” szolgált. Pályafutása során több intézeti egységnél is megfordult: az MS csoporttól a Szerves Kémiai Intézethez került, ahol Open Access műszerként a preparatív szerves kémikusok munkáját segítette. A 2014-es költözést követően még egy ideig használták, de feladatai fokozatosan csökkentek. Utolsó működési helye a TTK Anyag- és Környezetkémiai Intézete volt. A készülék sorsát végül az energiaár-robbanás pecsételte meg: a kihasználtság jelentősen csökkent, és az üzemeltetése már nem volt gazdaságos. 2021-ben végleg lekapcsolásra került az akkor már 23 éves, de még működőképes műszer.
A készülék az utolsó munkahelyén
A műszer leállításakor még teljesen működőképes volt. Az utolsó mérés után készült felvételen a vákuumrendszer normál üzemi állapotot mutatott.
Az API2000 Proto#1 vákuumállapota a leállítás előtt. A műszer ekkor még működőképes volt.
Ekkor merült fel a gondolat, hogy érdemes lenne működéséhez méltó emléket állítani ennek a különleges darabnak. A TTK-ban már volt egy hasonló kezdeményezés: egy 200 MHz-es NMR mágnes burkolatát „megnyitották”, és láthatóvá tették a teljes belső felépítését. Felvettem a kapcsolatot az intézet műszerészével – aki az NMR projekt egyik megvalósítója volt –, és megosztottam vele az elképzelésemet. Gyorsan megtaláltuk a közös hangot, és nekiláttunk a munkának.
Első lépésként a készüléket teljesen szétszereltem. Minden felesleges elektronikai egységet és tartószerkezetet eltávolítottam; végül csak a legfontosabb elemek maradtak: az ionforrás, a kvadrupól rúdrendszer háza a turbómolekuláris szivattyúval, a detektor és a vákuummérő. A cél az volt, hogy a készülék működésének legfontosabb elemei metszetek segítségével láthatóvá váljanak. A munka a fémház megnyitásával kezdődött. Különös látvány volt a precíziós műszer közelében egy hatalmas flexkorong. Első lépésben egy 90 fokos szektort vágtunk ki a burkolatból.
A műszer burkolatának megnyitása az átalakítás során.
A vágási felületeket marással igazítottuk ki, jelentős mennyiségű fémforgácsot hagyva magunk mögött. Amikor a kvadrupól rúdrendszert visszahelyeztük a házba, már ekkor lenyűgöző látvány tárult elénk.
A kvadrupól rúdrendszer a kivágott házban
A kvadrupól rúdrendszer a hármas kvadrupól tömegspektrométer egyik kulcseleme: az elektromos tér segítségével szelektálja a különböző tömeg/töltés arányú ionokat. Ezután a turbómolekuláris szivattyú háza következett. A belső alkatrészek eltávolítása után ebből a burkolatból is egy szegmenst vágtunk ki, hogy a szivattyú belső felépítése láthatóvá váljon. Az állórészek egy részét eltávolítottuk, hogy a rotor-stator fokozatok rendszere jól megfigyelhető legyen.
A turbómolekuláris szivattyú metszete. Az állórészek egy részének eltávolításával láthatóvá vált a rotor–stator fokozatok rendszere.
A munkát az ionforrás atmoszférikus részének falával, majd a curtain plate lemez megnyitásával folytattuk. Ezzel a fémmunkák végére értünk. A vágási felületek piros festéssel kaptak hangsúlyt, majd megkezdődött a műszer újbóli összeszerelése. Az alkatrészek visszakerültek a helyükre, és a készülék fokozatosan elnyerte azt a formát, amelyet a kiállítási darab számára elképzeltem.
Az átalakított műszer az összeszerelés végső fázisában
A kiállítás
A bemutatáshoz egy megfelelő méretű asztalt is készítenünk kellett. 2021 decemberére elkészült a teljes installáció. A műszer házát csavarokkal rögzítettük az asztallaphoz, hogy stabilan a helyén maradjon. Végül egy méretre gyártott plexibura került rá, hogy megvédje a „kíváncsi kezek” elől. A készülék végül a TTK első emeleti könyvtári részében kapott helyet, ahol a korábban kiállított NMR mágnes mellé került – méltó analitikai párt alkotva vele. Így a több mint két évtizeden át szolgáló tömegspektrométer ma már nem analitikai mérések eszköze, hanem a laboratórium történetének egy darabját teszi láthatóvá.
Az API2000 Proto#1 kiállítási darab (az NMR társaságában) a HUN-REN TTK könyvtári terében.
Az installáció készítői
Az API2000 Proto#1 kiállítási installációját készítették:
Szabó Pál – ötlet, tervezés, kivitelezés
Maráczi József – műszerészeti és gépészeti kivitelezés
Írta
Szabó Pál, a HUN-REN TTK Szerkezetkutató Központ igazgatója