纸张表面圆珠笔墨水的分析 ~使用 JMS-S3000 进行质量成像并使用 SEM/EDS 进行元素分析~ |应用说明|日本日本株式会社

MS 提示 204 号

近年来，使用基质辅助激光解吸电离 (MALDI) 的质量成像作为评估生物组织中各种化合物分布的方法不断取得进展。特别是，该方法比其他表面分析方法提供了更有用的信息，因为它允许可视化特定有机化合物在样品表面上的分布。在本报告中，我们研究了使用激光解吸电离（LDI）进行大规模成像，该技术不使用称为基质化合物的电离促进剂，用于圆珠笔笔迹，可应用于法医调查。这些测量是使用 JMS-S3000“SpiralTOF™”进行的，其飞行距离为 17 m，即使在低质量区域也能表现出高质量分辨率。另外，进行了使用扫描电子显微镜JSM-6510LV的观察和使用EDS的元素分析。
实验中使用了黑色圆珠笔和黑色油性记号笔。使用 SpiralTOF™ 在正离子模式下进行测量。每个像素以 1kHz 的频率照射，并对 5,000 个质谱进行积分。通过将原始数据转换为 imzML 并使用 biomap 38 进行分析。

图1 结晶紫(m/z3722) 未经预处理的纸上的手写字母“J”的 LDI 成像。

首先，我们使用 LDI 质量成像直接分析写在纸上的字母“J”，无需任何预处理。圆珠笔墨水以结晶紫为主要成分，容易检测，100%μm 的质量图像。然而，从字母“J”的部分检测不到峰，并且在质量图像上该字母缺失（图1）。这被认为是由于纸张表面不导电或充电造成的。因此，为了增加导电性，在纸的表面沉积金并进行验证。结果，在整个笔迹中观察到结晶紫（图2）。由此可知，在分析非导电性试样的表面时，通过进行金蒸镀，能够增加分析物的电离量。

图2 结晶紫(m/z3722) 使用金气相沉积对手写字母“JEOL”进行 LDI 成像。

接下来，我用黑色圆珠笔画了“螺旋”，并用黑色油性圆珠笔填充。金沉积在其顶部，并使用 LDI 进行质量成像。结果如图3所示。即使用黑色记号笔填充黑色圆珠笔字母，也可以观察到结晶紫颜色，并且还可以看到“螺旋”一词。μm。另外，在质谱中观察到源自黑色圆珠笔和黑色记号笔的峰，并且可以绘制两者的特征质量图像。
此外，使用JSM-6510LA扫描电子显微镜观察“螺旋”的“ral”部分，并使用EDS进行元素分析（图4、图5）。在SEM/EDS中观察到，圆珠笔上有字母的区域存在大量的碳，而圆珠笔上没有字母的区域则存在大量的氧。由于以高空间分辨率观察形态并且不存在电离等不确定因素，因此结果预计是高度定量的。另一方面，当将LDI图谱结果与EDS元素图谱结果进行比较时，LDI图谱能够获得更清晰的质量成像。这是因为 LDI 可以将有机化合物形式的定位信息可视化。
从以上结果可知，对于用黑色圆珠笔书写的笔迹用黑色油性记号笔填写的样品，可以使用LDI进行质量成像，并使用SEM/EDS进行观察和分析。通过LDI质量成像，可以获得样品表面有机化合物的信息并观察墨水的分布。此外，通过使用扫描电子显微镜，可以观察表面形态（凹凸和粗糙度）并定量获得元素组成的差异。
可以从JMS-S3000和JSM-6510LA设备中获取补充信息，因此可以通过组合分析来进行多方面的验证。