The method is developed and research of surface ionization parameters of the model set of organic compounds of nitrogen, phosphorus, arsenic and sulfur is carried out. As materials thermionic ions were oxidized organic compounds microalloyed molybdenum alloys, and sodium - vanadium oxide bronzes.
surface ionization, analysis of organic compounds, the thermal emitter ions, micro-alloyed molybdenum alloys, sodium - vanadium oxide bronze
Введение
С начала 70-х годов прошлого века в различных лабораториях мира проводились исследования по созданию селективных поверхностно-ионизационных детекторов органических соединений азота, в частности аминов, к классу которых относятся наркотические вещества [1-6], а с появлением дрейф-спектрометрических приборов – исследования, направленные на создание селективных поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров [7]. Однако вплоть до настоящего времени, по нашим данным, промышленность так и не освоила серийный выпуск коммерческих поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров. Данная работа посвящена систематическому исследованию параметров поверхностной ионизации модельного набора органических соединений азота, фосфора, мышьяка, серы и нитросоединений, относящихся к различным классам органических веществ.
Методика экспериментальных исследований
Экспериментальные исследования были проведены на основе физико-химической модели поверхностной ионизации органических соединений [8–10]. Были разработаны материалы и конструкции экспериментальных устройств [11–22], методики экспериментальных исследований [23–38], проведены измерения свойств материалов [39–48].
Спиртовые или водные растворы органических соединений наносили на платиновую спираль, спираль вводили во входной канал прибора, нагревали подачей импульса электрического тока величиной 1 А или со скоростью нагрева 15°С/с и регистрировали зависимость тока коллектора от времени. Импульсный нагрев спирали применяли в случае, если по результатам предварительного исследования термической десорбции исследуемого органического вещества термограмма (зависимость тока коллектора от температуры спирали) содержала один пик. При наличии нескольких пиков на термограмме спираль нагревали с постоянной скоростью нагрева и результаты обрабатывали для каждого пика по отдельности. По величине площади под кривой импульса тока коллектора (изменения тока в зависимости от времени) находили величину заряда Q, прошедшего в цепи коллектора, по величине которой определяли эффективность поверхностной ионизации органического вещества Y, Кл/моль.
Для определения величины энергии активации поверхностной ионизации органических соединений азота, серы, фосфора и мышьяка строили зависимости типа «прямых Ричардсона» — в координатах lgYT5/2 – 5040/T. При этом величина тангенса угла наклона получающихся прямых участков численно равна значению энергии активации поверхностной ионизации, выраженной в эВ, для данных прямолинейных участков.
Так как для микролегированных сплавов молибдена на поверхности оксидов существует два типа активных центров поверхностной ионизации, то в отсутствие отравления поверхности термоэмиттера «прямая Ричардсона» должна содержать два прямолинейных участка. Отклонение высокотемпературного участка от линейности будет свидетельствовать о проявлении эффекта отравления поверхности термоэмиттера вследствие внедрения в кристаллическую решетку оксида атомов более электроотрицательных, чем атомы кислорода, из состава органических молекул.
Органические соединения азота
В качестве тестовых веществ был исследован модельный набор органических соединений, в которых азот образует в органических молекулах различные типы химических связей. В качестве материала термоэмиттера был использован окисленный сплав состава Mo 0,2% Zr 0,1% Ru 0,05% Re как наиболее стабильный по своим поверхностно-ионизационным характеристикам.
На рис. 1 в качестве примера приведены температурные зависимости эффективности поверхностной ионизации димедрола, относящегося к классу третичных аминов.
Рис. 1. Температурная зависимость эффективности ионизации для димедрола
Как и следовало ожидать, на температурной зависимости эффективности поверхностной ионизации существует два участка – при низкой и высокой температуре, соответствующие двум типам центров поверхностной ионизации.
Модельные первичные, вторичные и третичные амины
В интервале температур термоэмиттера 400–510°С была исследована эффективность поверхностной ионизации моноэтаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина. Пробы водных растворов соединений объемом 0,5 мкл содержали соответственно 6 мкг, 2 мкг, 9 мкг анализируемых веществ. В данной области доз соединений концентрационные зависимости эффективности поверхностной ионизации имеют линейный характер. Результаты обработки экспериментальных данных по поверхностной ионизации модельных аминов приведены в табл. 1.
Для всего исследованного интервала температур термоэмиттера «прямые Ричардсона» в координатах lgYT5/2 – 5040/T. для каждого вещества имеют по два линейных участка, что свидетельствует об отсутствии отравления поверхности термоэмиттера данными соединениями.
Таблица 1
Параметры поверхностной ионизации для моно-, ди- и триэтаноламина
|
Тип соединения |
Температура «скачка» энергии активации, °С |
Энергия активации поверхностной ионизации ΔЕакт., эВ |
|
|
Низкие температуры |
Высокие температуры |
||
|
Моноэтаноламин |
456 |
0,83 0,04 |
0,29 0,01 |
|
Диэтаноламин |
- |
3,03 0,02 |
- |
|
Триэтаноламин (С2H4OH)3N |
470 |
3,54 0,02 |
2,37 0,03 |
Имитаторы наркотических веществ
В интервале температур термоэмиттера 370–510°С была исследована эффективность поверхностной ионизации димедрола и бенкаина, которые относятся к классу третичных аминов и отличаются типом функциональных групп в структуре молекул, а также кофеина.
Спиртовые растворы соединений на нагреваемой платиновой спирали подавали в поток воздуха, прокачиваемого вблизи поверхности термоэмиттера. В данной области доз соединений, как показали исследования, концентрационные зависимости эффективности поверхностной ионизации имеют линейный характер. Для кофеина измерения были проведены для всех четырех пиков, наблюдаемых в спектрах термодесорбции, для димедрола– для наиболее интенсивного пика, так как для остальных пиков в спектре термодесорбции не удалось измерить температурные зависимости эффективности ионизации в широком интервале температур термоэмиттера. Результаты измерений приведены в табл. 2.
Для всего исследованного интервала температур термоэмиттера «прямые Ричардсона» для кофеина, димедрола и бенкаина имеют по два линейных участка, что свидетельствует об отсутствии отравления поверхности термоэмиттера данными соединениями.
Таблица 2
Параметры поверхностной ионизации имитаторов наркотических веществ
|
Тип соединения |
Аналоги |
Температура «скачка» энергии активации, °С |
Энергия активации поверхностной ионизации ΔЕакт., эВ |
|
|
Низкие температуры |
Высокие температуры |
|||
|
Кофеин
|
Теофилин Эуфиллин Дипрофиллин |
500 |
0,73 0,06 |
2,09 0,04 |
|
490 |
0,68 0,05 |
1,62 0,04 |
||
|
499 |
0,95 0,05 |
2,61 0,05 |
||
|
504 |
0,94 0,06 |
2,12 0,04 |
||
|
Димедрол
|
Нарцеин Метадон Трамал |
473 |
1,04 0,04 |
2,67 0,03 |
|
Бенкаин
|
Амизил Апрофен |
471 |
0,83 0,04 |
2,13 0,07 |
Гетероциклические и нитрозосоединения азота
В интервале температур 400–520°С была исследована эффективность поверхностной ионизации пиридина и гептила. В молекуле пиридина атом азота находится в составе шестичленного цикла, заменяя собой один атом углерода, а гептил является представителем нитрозосоединений. Оба вещества относятся к категории физиологически опасных веществ. Водный раствор пиридина объемом 0,5 мкл содержал 0,1 мкг анализируемого вещества. Содержание гептила в водном растворе пробы составляло 130 нг.
При температуре 460–470 0С значения энергии активации ионизации всех исследованных аминов изменяются скачкообразно, что связано либо с фазовым переходом в триоксиде молибдена при данной температуре, либо с наличием двух типов центров поверхностной ионизации. Результаты обработки экспериментальных данных приведены в табл. 3.
Таблица 3
Параметры поверхностной ионизации для пиридина и гептила
|
Тип соединения |
Температура «скачка» энергии активации, °С |
Энергия активации поверхностной ионизации ΔЕакт., эВ |
|
|
Низкие температуры |
Высокие температуры |
||
|
Пиридин С5H5N
|
474 |
1,38 0,04 |
0,38 0,01 |
|
Гептил
|
467 |
0,49 0,06 |
1,14 0,03 |
Для всего исследованного интервала температур термоэмиттера «прямые Ричардсона» для обоих веществ имеют по два линейных участка, что свидетельствует об отсутствии отравления поверхности термоэмиттера данными соединениями.
Простые аминокислоты
В интервале температур термоэмиттера 400–510°С была исследована эффективность поверхностной ионизации представителей простых аминокислот — DL-аланина, DL-валина, L-аргинина. Пробы водных растворов соединений объемом 0,5 мкл содержали соответственно 146 нг, 108 нг, 92,5 нг анализируемых веществ. В данной области доз соединений концентрационные зависимости эффективности поверхностной ионизации имеют линейный характер. Результаты обработки экспериментальных данных приведены в табл. 4.
Для всего исследованного интервала температур термоэмиттера «прямые Ричардсона» для всех веществ имеют по два линейных участка, что свидетельствует об отсутствии отравления поверхности термоэмиттера данными соединениями.
Таблица 4
Параметры поверхностной ионизации для простых аминокислот
|
Тип соединения |
Температура «скачка» энергии активации, °С |
Энергия активации поверхностной ионизации ΔЕакт., эВ |
|
|
Низкие температуры |
Высокие температуры |
||
|
DL-аланин
|
457 |
1,99 0,10 |
0,27 0,04 |
|
DL-валин
|
478 |
0,66 0,07 |
0,41 0,05 |
|
L-аргинин
|
442 |
1,40 0,06 |
0,90 0,02 |
Поверхностная ионизация в ряду «первичный — вторичный — третичный амин» (моноэтаноламин — диэтаноламин — триэтаноламин) характеризуется ростом значений энергии активации ионизации, что отражает уменьшение вероятности захвата протона с поверхности оксида молекулой органического соединения при последовательной замене протонов, связанных в органической молекуле с азотом, на углеводородные радикалы. Поверхностная ионизация в ряду третичных аминов (триэтаноламин — димедрол — бенкаин) сложным образом зависит от структуры органических молекул. Однако в ряду однотипных органических соединений (димедрол — бенкаин) величина энергии активации ионизации уменьшается с уменьшением молекулярной массы соединения. Поверхностная ионизация органических соединений из класса гетероциклических аминов по своему характеру похожа на ионизацию классических аминов, так как в обоих типах соединений атом азота соединен тремя связями с углеводородными радикалами. Заметно различающиеся значения энергии активации ионизации вторичных, третичных и гетероциклических аминов при низких температурах могут служить их идентификационным параметром при детектировании органических соединений азота. Поверхностная ионизация органических соединений, содержащих группы (–NH2, первичный амин) и (=N–N=, нитрозосоединение), характеризуется очень низкими значениями энергии активации поверхностной ионизации. Видимо, это связано с легкостью захвата протонов с поверхности термоэмиттера указанными группами и, в свою очередь, обеспечивает высокую чувствительность при детектировании соединений такого типа. Поверхностная ионизация простых аминокислот в ряду исследованных соединений сложным образом зависит от типа соединения, однако величина энергии активации ионизации может служить идентификационным параметром соединения.
Органические соединения – имитаторы физиологически опасных веществ
Органические соединения фосфора
В интервале температур термоэмиттера 400–520°С была исследована эффективность поверхностной ионизации трибутилфосфата и соединения с химической формулой (C6H5)3PH2O. Водные растворы соединений объемом 0,26 мкл содержали соответственно 11 и 0,27 мкг анализируемых веществ. Методики измерений и обработки полученных результатов были использованы такие же, как и в случае исследования поверхностной ионизации соединений азота. Результаты измерений приведены на рис. 2 и рис. 3, а также в табл. 5.
Рис. 2. Температурная зависимость эффективности ионизации трибутилфосфата
Рис. 3. Температурная зависимость эффективности ионизации соединения (C6H5)3PH2O
Для всего исследованного интервала температур термоэмиттера «прямые Ричардсона» для обоих типов соединений имеют по два линейных участка, что свидетельствует об отсутствии отравления поверхности термоэмиттера данными соединениями.
Таблица 5
Параметры поверхностной ионизации соединений фосфора
|
Тип соединения |
Температура «скачка» энергии активации, °С |
Энергия активации поверхностной ионизации ΔЕакт., эВ |
|
|
Низкие температуры |
Высокие температуры |
||
|
Трибутилфосфат (C4H9O)3PO
|
453 |
1,12 0,03 |
1,63 0,04 |
|
Соединение (C6H5)3PH2O |
481 |
1,30 0,03 |
0,60 0,02 |
Органическое соединение мышьяка
В интервале температур термоэмиттера 400–520°С была исследована эффективность поверхностной ионизации сложного соединения мышьяка и серы — арсеназо I, имеющего химическую формулу C16H11AsN2O8S2. Содержание исследуемого вещества в пробе составляло 390 нг. Результаты измерений приведены на рис. 4 и в табл. 6. Для всего исследованного интервала температур термоэмиттера «прямые Ричардсона» для данного соединения имеют два линейных участка, что свидетельствует об отсутствии отравления поверхности термоэмиттера данным соединением.
Рис. 4. Температурная зависимость эффективности ионизации для арсеназо-I
Таблица 6
Параметры поверхностной ионизации для соединения мышьяка
|
Тип соединения |
Температура «скачка» энергии активации, °С |
Энергия активации поверхностной ионизации ΔЕакт., эВ |
|
|
Низкие температуры |
Высокие температуры |
||
|
Арсеназо I C16H11AsN2O8S2
|
456 |
0,81 0,02 |
0,56 0,02 |
Органические соединения серы
В интервале температур термоэмиттера 400–520°С была исследована эффективность поверхностной ионизации 2-меркаптоэтанола, тиогликолевой кислоты, 1,4-дитиотрейтола и соединения C20H24N2O6S. Водные растворы соединений объемом 0,26 мкл содержали 32 мкг, 37 мкг, 0,5 мкг, 0,2 мкг анализируемых веществ соответственно. При испарении пробы тиогликолевой кислоты с «линейной» разверткой температуры спирали форма ионного тока имела два пика, что свидетельствует о наличии в пробе двух изомеров. Поэтому измерения и расчет значений энергии активации и эффективности ионизации были проведены для каждого пика в отдельности. В табл. 7 приведены параметры поверхностной ионизации исследованных соединений серы.
Анализ экспериментальных результатов показал, что «прямые Ричардсона» для всех исследованных соединений азота, фосфора, мышьяка и серы, кроме соединения серы типа 1,4-дитиотрейтола, имеют по два линейных участка, что свидетельствует об отсутствии отравления поверхности термоэмиттера данными типами соединений. Для соединения 1,4-дитиотрейтола высокотемпературный участок «прямой Ричардсона» заметно отклоняется от линейной зависимости. При этом во всех исследованных соединениях сера находится в группе соединенной с различными органическими радикалами. Из этого следует, что эффективность внедрения серы в кислородные вакансии оксида молибдена определяется в первую очередь «прочностью» связи серы в органической молекуле.
Таблица 7
Параметры поверхностной ионизации для соединений серы
|
Тип соединения |
Температура «скачка» энергии активации, °С |
Энергия активации поверхностной ионизации ΔЕакт., эВ |
|
|
Низкие температуры |
Высокие температуры |
||
|
2-меркаптоэтанол (HSCH2CH2OH)
|
461 |
0,32 0,05 |
0,96 0,04 |
|
Тиогликолевая кислота (HSCH2COOH)
|
- |
- |
3,24 0,07 |
|
454 |
1,67 0,08 |
1,07 0,04 |
|
|
1,4-дитиотрейтол (HSCH2[CH(OH)]2CH2SH)
|
- |
1,62 0,02 |
Отравление |
|
Соединение C20H24N2O6S
|
413 |
1,04 0,07 |
1,57 0,03 |
Величина тока ионизации неорганических соединений мышьяка, например Na2HAsO3 и Na2AsO412H2O, была меньше чувствительности измерительного прибора, составляющей 10–12 А. Аналогичный результат был получен и при попытках зарегистрировать поверхностную ионизацию неорганических соединений азота, серы и фосфора. Это подтверждает, что на поверхности оксидов переходных металлов эффективно ионизируются именно органические соединения азота, фосфора, мышьяка и серы.
Ранее нами было сформулировано предположение, что излом на температурной зависимости тока поверхностной ионизации обусловлен фазовым переходом в оксиде молибдена при температуре 467°С. Однако детальные экспериментальные исследования показали, что отклонение температуры «излома» от температуры 467°С для большинства исследованных соединений существенно превышает величину ошибки при измерении температуры термоэмиттера. Кроме того, в предыдущих разделах было показано, что поверхностная ионизация органических соединений протекает параллельно на двух типах активных центров. При этом переход от превалирования одного типа активного центра к превалированию другого типа активного центра определяется не только значениями энергии связи протонов на поверхности оксидов переходных металлов, но и значениями энергии образования протонированных активированных комплексов органических соединений. И если значения энергии активации десорбции протонов определяются структурой оксида переходного металла, то значения энергии активации образования активированных комплексов определяются структурой органических молекул. Поэтому излом на температурной зависимости ионного тока при поверхностной ионизации органических молекул определяется не фазовым переходом в оксиде молибдена, а наличием именно двух механизмов поверхностной ионизации органических молекул.
Значения энергии активации поверхностной ионизации различных типов органических молекул в высокотемпературной и низкотемпературной области индивидуальны, отражают структуру органических молекул и определяются процессами протонирования органических молекул на двух типах активных центров. Поэтому эти значения могут быть использованы для идентификации органических соединений с использованием их поверхностной ионизации на поверхности оксидов переходных металлов.
Органические нитросоединения из класса взрывчатых веществ
Были проведены измерения эффективности поверхностной ионизации некоторых нитросоединений, относящихся к классу взрывчатых веществ, — гексогена, октогена, тетрила, ТЭНа, аммиачной селитры. В качестве материала термоэмиттера использована поликристаллическая бронза состава Na0,33V2O5. Температура термоэмиттера составляла 460°С. Результаты измерений приведены в табл. 8.
Таблица 8
Параметры поверхностной ионизации нитросоединений
Были проведены измерения величин токов ионизации широкого спектра взрывчатых веществ при помещении перед входным каналом прибора пробирок с тестовыми образцами веществ при температуре 20°С. Эксперимент был проведен с целью определения возможности детектирования различных типов нитросоединений, относящихся к применяемым в настоящее время или к перспективным типам ВВ. Результаты измерений приведены в табл. 9.
Таблица 9
Величины ионных токов при поверхностной ионизации паров нитросоединений, находящихся при температуре + 20 0С
Заключение
Результаты исследований показали, что использованные в работе материалы термоэмиттеров ионов позволяют с высокой эффективностью детектировать различные типы органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы, а также нитросоединения.
1. Zandberg E.Ya., Rasulev U.Kh., Khalikov Sh.M. Emittery dlya poverkhnostno-ionizatsionnykh detektorov organicheskikh soedineniy. ZhTF. – 1976. – Tom XLVI, № 4. – S. 832 – 837.
2. Zandberg E.Ya., Nazarov E.G., Rasulev U.Kh. Okislennye vol´framovye lenty kak emittery ionov dlya poverkhnostnoy ionizatsii organicheskikh soedineniy. ZhTF. – 1980. – Tom. 50, – № 4. – S. 796 – 803.
3. Zandberg E.Ya., Nazarov E.G., Rasulev U.Kh. Termoemittery polozhitel´nykh ionov iz okislennykh renievykh plenok. ZhTF. – 1981. – Tom. 51, № 1. – S. 1242 – 1247.
4. Rasulev U.K. A study of a surface-ionization source for IMS. Int. J. Ion Mobility Spectrom. – 2001. – Vol. 4. – R. 13–16.
5. Rasulev U.K. et al. Atmosphere pressure surface ionization indicator of narcotics. Int. J. Ion Mobility Spectrom. – 2001 – Vol. 4, № 2. – R. 212–225.
6. Burkhanov G.S., Dement´ev V.A., Korenovskiy N.L., Klyueva N.E. Material poverkhnostno-ionizatsionnykh emitterov dlya obnaruzheniya aminov. Metally. – 2009. – № 2. – S. 100–104.
7. Buryakov I.A., Krylov E.V., Makas´ A.L. i dr. Dreyf-spektrometr dlya kontrolya sledovykh kolichestv aminov v atmosfere vozdukha. Zhurnal analiticheskoy khimii. – 1993. – Tom 48, № 1. – S. 156 – 165.
8. Bannykh O.A., Povarova K.B., Kapustin V.I., Petrov V.S. Fizicheskie metody obnaruzheniya parov vzryvchatykh veshchestv. Perspektivnye materialy.– 2000, №5. – S. 87 – 94.
9. Bannykh O.A., Povarova K.B., Kapustin V.I. Novyy podkhod k poverkhnostnoy ionizatsii i dreyf-spektroskopii organicheskikh molekul. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki. – 2002. – T. 72. Vyp. 12. – S. 88–93.
10. Bannykh O.A., Povarova K.B., Kapustin V.I. New approach to the surface ionization and drift spectroscopy of the organic molecules. J. Tech. Ph., 2002, vol. 47, № 12, p. 1570-1575.
11. Patent 2293976 RF. Poverkhnostno-ionizatsionnyy istochnik ionov organicheskikh soedineniy / Kapustin V.I. Zayavl. 30.03.2004, opubl. 20.02.2007. B.I. № 5.
12. Patent 2293973 RF. Istochnik ionov organicheskikh soedineniy / Kapustin V.I. Zayavl. 18.04.2005, opubl. 20.02.2007. B.I. № 5.
13. Patent 2293977 RF. Spektrometr ionnoy podvizhnosti / Kapustin V.I. Zayavl. 21.02.2005, opubl. 10.08.2006. B.I. № 5.
14. Patent 2293975 RF. Blok kollektora ionov spektrometra ionnoy podvizhnosti / Kapustin V.I. Zayavl. 30.03.2004, opubl. 20.07.2007. B.I. № 5.
15. Patent 2293974 RF. Spektrometr dreyfovoy podvizhnosti ionov / Kapustin V.I. Zayavl. 18.04.2005, opubl. 20.07.2007. B.I. № 5.
16. Patent 2293978 RF. Blok kollektora spektrometra dreyfovoy podvizhnosti ionov / Kapustin V.I. Zayavl. 18.04.2005, opubl. 20.02.2007. B.I. № 5.
17. Patent 2354963 RF. Sposob identifikatsii organicheskikh molekul / Kapustin V.I. Zayavl. 08.11.2007, opubl. 10.05.2009. B.I. № 13.
18. Patent 2390748 RF. Sistema dlya distantsionnogo otbora i analiza vozdushnykh prob s poverkhnosti i iz negermetizirovannykh ob´´ektov / Kapustin V.I. Zayavl. 22.12.2008, opubl. 27.05.2010. B.I. № 15.
19. Patent 2327982 RF. Generator potoka para organicheskikh veshchestv / Kapustin V.I. Zayavl. 25.12.2006, opubl. 27.06.2008. B.I. № 18.
20. Patent 2447429 RF. Sistema dlya distantsionnogo otbora i analiza vozdushnykh prob / Kapustin V.I. Zayavl. 22.12.2010, opubl. 10.04.2012. B.I. № 10.
21. Kapustin V.I. Vysokochistye ul´tradispersnye poroshki oksidov: oborudovanie, tekhnologii, primenenie. Perspektivnye materialy. – 1998, №5. – S.54–62.
22. Kapustin V.I. Fiziko-khimicheskie osnovy sozdaniya mnogokomponentnykh oksidsoderzhashchikh katodnykh materialov. Perspektivnye materialy.– 2000, № 2. – S. 5 – 17.
23. Kapustin V.I., Zakharov A.K., Popov V.Yu. i dr. Novye materialy i tekhnologii dlya podogrevateley termoemitterov ionov organicheskikh soedineniy. Perspektivnye materialy. – 2006, №6.– S. 5 – 9.
24. Kapustin V.I., Zakharov A.K., Gilyazov M.S. i dr. Fizicheskie osnovy kontrolya kachestva poverkhnostno-ionizatsionnykh termoemitterov ionov. Perspektivnye materialy. – 2006. – № 3. – S. 76–81.
25. Kapustin V.I., Chekulaev A.L., Bogdanov A.S. i dr. Nano- i robotizirovannye tekhnologii v proizvodstve poverkhnostno-ionizatsionnykh termoemitterov ionov. Naukoemkie tekhnologii. – 2007. – № 4. – S. 35 – 37.
26. Kapustin V.I., Nagornov K.O., Chekulaev A.L. Novye fizicheskie metody identifikatsii organicheskikh soedineniy s ispol´zovaniem poverkhnostno-ionizatsionnogo dreyf-spektrometra. ZhTF. – 2009. T. 79, – vyp. 5. – S. 109–116.
27. Kapustin V.I., Nagornov K.O., Chekulaev A.L. New Physical Methods of Organic Compound Identification Using a Surface Ionization Drift Spectrometer. J. Technical Physics. – 2009. – Vol. 54, No. 5. – pp. 712–718.
28. Bannykh O.A., Povarova K.B., Kapustin V.I. i dr. Novyy dreyf-spektrometr s poverkhnostnoy ionizatsiey organicheskikh molekul. Naukoemkie tekhnologii.– 2002, – t. 3. – S. 37 – 40.
29. Kinetika okisleniya i poverkhnostno-ionizatsionnye svoystva mikrolegirovannykh splavov molibdena / Kapustin V.I. [i dr.]. Perspektivnye materialy. – 2010. –№1. – S. 33–40.
30. Mass-spektrometricheskie issledovaniya mekhanizma ionizatsii organicheskikh soedineniy azota na poverkhnosti mikrolegirovannogo splava molibdena / V. I. Kapustin, O. N. Kharybin, E. N. Nikolaev i dr.. ZhKhF. – 2011. – T. 30, № 7. – S. 1–14.
31. Kapustin V.I., Nagornov K.O., Kharybin O.N., Nikolaev E.N. Mass spectrometric study of the mechanism of the ionization of nitrogen containing compounds on the surface of a molybdenum microalloyed alloy. Russian Journal of Physical Chemistry B, 2011, Vol. 5, No. 4, pp. 689–700.
32. Kapustin V.I., Solntsev S.A. Spektrometriya lineynoy i nelineynoy dreyfovoy podvizhnosti ionov organicheskikh soedineniy. Naukoemkie tekhnologii. – 2012, – t.13, – № 2, – s. 47 – 54.
33. Issledovaniya elektronnoy struktury monokristallov natriy - vanadievykh bronz tipa NaxV2O5 pri kh = 0,23, 0,28 i 0,33 / Kapustin V.I. [i dr.]. Poverkhnost´. Rentgenovskie, sinkhrotronnye i neytronnye issledovaniya. – 2014. – № 2, – S. 1–11.
34. Nazin V.G., Lev L.L., Kapustin V.I. et al. Study of the Electronic Structure of Sodium–Vanadium Bronze (NaxV2O5) Single Crystals at x = 0.23, 0.28, and 0.33. Journal of Surface Investigation. X_ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2014. – Vol. 8, No. 1. –pp. 117–126.
35. Kapustin D.V., Korzhavyy A.P., Kapustin V.I. Issledovanie sostava ionnogo toka pri ionizatsii parov tekhnicheskogo trotila na poverkhnosti oksidnoy bronzy shchelochnogo metalla //Naukoemkie tekhnologii. – 2014. – № 2. S. 32–41.
36. Korzhavyy A.P., Kapustin V.I., Koz´min G.V. Metody eksperimental´noy fiziki v izbrannykh tekhnologiyakh zashchity prirody i cheloveka. – 2012. – M.: Iz-vo MGTU im. N.E. Baumana. – 352 s.
37. Kapustin V.I., Sigov A.S. Materialovedenie i tekhnologii elektroniki: Uchebnoe posobie. – M.: INFRA-M, – 2014, – 427 s.
38. Kapustin V.I., Korzhavyy A.P. Poverkhnostno-ionizatsionnaya dreyf-spektrometriya. M.: INFRA-M. – 2015. – 286 s.
39. Fizikokhimiya poverkhnostnoy ionizatsii nekotorykh tipov organicheskikh molekul / O. A. Bannykh, K. B. Povarova, V. I. Kapustin i dr.. Doklady Akademii nauk. – 2002. – T. 385, № 2. – S. 200–204.
40. Bannykh O.A., Povarova K.B., Kapustin V.I., Bobrov A.A., Petrov V.S. Physical chemistry of surface ionization of some types of organic molecules. Doklady physical chemistry, – 2002, vol. 385, N 1–3, p. 154–157.
41. Kapustin V.I., Petrov V.S., Chernousov A.A. Parametry ionizatsii nekotorykh nitrosoedineniy na poverkhnosti oksidnoy bronzy shchelochnogo metalla. Pis´ma ZhTF. – 2004. – T. 30. Vyp. 17. – S. 19–22.
42. Kapustin V.I., Petrov V.S., Chernousov A.A. Ionization parameters of nitro compounds on the surface of alkali metal oxide bronze. J. “Technical Physics Letters”. –2004, Vol. 30, No. 9, pp. 717–718.
43. Solntsev S.A., Nagornov K.O., Kapustin V.I. Poverkhnostnaya ionizatsiya organicheskikh soedineniy azota, sery, fosfora i mysh´yaka. Vestnik MITKhT. – 2011. – № 2. – S. 112–118.
44. Kapustin D.V., Bush A.A., Zakharov A.K., Kapustin V.I. Poverkhnostno-ionizatsionnye svoystva monokristallov i polikristallov oksidnykh bronz shchelochnogo metalla. Perspektivnye materialy. – 2013. – № 6. – S. 15–21.
45. Kapustin D.V., Bush A.A., Nagornov K.O., Kapustin V.I. Poverkhnostno-ionizatsionnye svoystva oksidnoy bronzy shchelochnogo metalla. Pis´ma v ZhTF. – 2012. – Tom 38, vyp. 4. – s. 83–88.
46. Kapustin D.V., Bush A.A., Nagornov K.O., Kapustin V.I. Surface ionization properties of alkali metal oxide bronze. Technical physics letters. – 2012, vol. 38, No. 2, pp. 197 – 199.
47. Kapustin D.V., Bush A.A., Zakharov A.K., Kapustin V.I. Poverkhnostno-ionizatsionnye svoystva monokristallov i polikristallov oksidnykh bronz shchelochnogo metalla. Perspektivnye materialy. – 2013. – № 6. – s. 15-21.
48. Kapustin D.V., Bush A.A., Zakharov A.K., Kapustin V.I. Surface Ionization Properties of Single Crystals and Polycrystals of Alkali Metal Oxide Bronzes. Inorganic Materials: Applied Research. – 2014. – Vol. 4, No. 5. – pp. 420–425.
