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Investigation of tobacco pyrolysis gases and puff-by-puff resolved cigarette smoke by Single Photon Ionisation (SPI) – Time-of-flight Mass Spectrometry (TOFMS).
Untersuchungen von Tabakpyrolysegas und zugaufgelösten Zigarettenrauch mit Einzelphotonenionisation (SPI) – Time-of-flight Massenspektrometrie (TOFMS).
München, Technische Universität, Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan, Diss., 2006, 262 S.
This thesis deals with the characterisation of organic trace compounds in tobacco and cigarette smoke by the application of a soft laser-based photoionisation method (single photon ionisation, SPI) in combination with time-of-flight mass spectrometry (TOFMS). This technique enables the simultaneous analysis of a large number of volatile and semi-volatile compounds on a real time basis. By coupling the SPI-TOFMS to a pyrolysis furnace it was possible to study formation and decay mechanisms of organic smoke compounds of several pure tobacco types under controlled conditions with respect to temperature and reaction gas composition. The combination of SPI-TOFMS and smoking machine allowed a time-resolved analysis of organic smoke constituents during the cigarette smoking process. In so doing a puff-by-puff resolved quantification of selected toxic and carcinogenic substances was carried out. Thereby it was shown that the puff-resolved yields can vary tremendously. Furthermore, the set-up was used to characterise and compare the influence of different cigarette parameters on the smoke composition.
Inhalt dieser Arbeit ist die Charakterisierung organischer Spurenstoffe in Tabak- und Zigarettenrauch unter der Anwendung eines weichen, laserbasierten Photoionisationsverfahrens (Einzelphotonenionisation, engl. Single Photon Ionisation, SPI) mit anschließender massenspektrometrischer Detektion (Flugzeitmassenspektrometrie, engl. time-of-flight mass spectrometry, TOFMS). Diese Analysemethode ermöglicht es eine große Anzahl flüchtiger und mittelflüchtiger organischer Komponenten in Echtzeit zu erfassen. Durch Kopplung der SPI-TOFMS an einen Pyrolyseofen wurden verschiedene Reintabaksorten unter definierten Temperaturen und Reaktionsgaszusammensetzungen thermisch zersetzt um Bildungs- und Abbaureaktionen der organischen Verbindungen im Tabakrauch zu analysieren. Die Kopplung der SPI-TOFMS an eine Rauchmaschine ermöglichte es den Verlauf organischer Rauchinhaltsstoffe während des Zigarettenrauchprozesses zeitaufgelöst darzustellen. Dabei wurde für ausgewählte toxische und krebserzeugende Substanzen eine zugaufgelöste Quantifizierung durchgeführt. Hierbei konnte gezeigt werden dass sich die Schadstoffbelastung von Zug zu Zug zum Teil stark ändert. Des Weiteren wurde das Verfahren angewendet um den Einfluss verschiedener Zigarettenparameter auf die Rauchzusammensetzung zu untersuchen.
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Publication type
Other: Thesis
Thesis type
Doctoral thesis
Keywords
Single photon ionisation; time-of-flight mass spectrometry; cigarette smoke; tobacco; pyrolysis
Quellenangaben
Pages: 262 S.
University
Technische Universität
University place
München
Faculty
Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan
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