И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 2 (1110088), страница 424
Текст из файла (страница 424)
Поверхностная нонпзацня-осн. метод в изотопной М,-с. В-во наносится на пов-сть ленты нз Ке, % нлп Та. к-рая нагревается до 2000-2500 К. Если потенциал ионизация в-ва меньше работы выхода электрона яз металла ленты, то часть молекул илн атомов покядает ее пов-сть в ноннзнр. состоянии. В нек-рых случаях молекула может захватывать электрон нз металла я образовывать отрицательно заряженные ионы. Мясе-авалюатары-устройства для пространств. нлн временнбго разделения яонов с разл.
значеянямн т/г в магн. нлп электряч. полах плв нх комбинациях. Различают статнч. н дннамнч. аналязаторы. В статических ионы разделяются в постоянных ялн практически неязменяющнхся за время нх двнження через аналнзатор магн, полях, Ионы с раэл. значениями т/г двюкутся в таком аналязаторе по разным траекторвям я фокусируются лнбо в разных местах фотопластянки, либо последовательно на щель детектора в результате плавного изменения напряженности электрпч. н магн, полей анализатора. В дннамнч. анализаторах разделение ионов происходит под воздействием импульсных нвв радиочастотных электрнч. полей с периодом изменения меньшим нлв равным времени пролета ионов через масс-анализатор.
Ионы с разл, значениямв га/г, как правило, разделяются по времеян пролета определенного расстояния. Давление в анализаторах должно быть достаточно вязким (-1О ' Па), чтобы избежать рассеянна ионов на молекулах остаточных газов. Осн. характеристика масс-анализатора — его разрешающая способность, нлп разрешакнвцл снла К. Она характеризует способность анализатора разделять ионы с незначительно отлячаюпщмнся друг от друга махами в определяется отношением значеяня массы иона М к шнрнне его пика ЛМ (выраженной в атомных единицах массы) на определенном уровне высоты пика (обычно 50 нлн 10%): К = М/ЛМ.
Напр., К = 10000 означает, что масс-анапнзатор может разделять ионы с массамя 100,00 н 100,01. Нанб, часто применяют статистические масс-анализаторы с однородным магнятным полем(одинарная фокусяровка) нли комбннацней электрнч. н магн. полей (двойная фокусировав). В масс-аналнзаторах с одинарной фокусировкой (рвс. 4) яонный луч, сформированный 5, Рчс. 4. Шепа масс-аналязвгора с еднорьхнвм мага. повем; Х, н З,-жми хатознмь и дееюктара хохла ояя-Область однородного мага, поля Н, аср. ьмхнхухнрььм плеехеегх рнсуам; танхве схловяые хянни - гранаха пучков нонав е рмвымя тж ° .рааос мота. трвеьтернн ноноа в источнике ионов, выходит из щели шириной Б, в виде расходящегося яонного пучка я в магн.
поле разделяется на пучки ионов с разл. зяаченнямп т/х. Под действием поля, сяловые линия в-рых направлены перпендикулярно направлению хвнженяя ионного пучка, ионы двигаются по круговой траектории с радиусом г = (2 ум„/г)г')и', где У- напряжение, ускоряющее ноны, т„-масса иона, г-заряд иона, 7/-напряженность магн. поля. Ионы с одинаковой кннетич. 1312 ис аз г у ° о ° о ° о ° о ° о ° о ° о ° о ° о ° о ° о о 1 ЕЕ о ° и рнс. у. Сзмм време-нросстното месс'ммеювторс: 1-естес; 2-дсмстор. оно 1 Ий о ! внвдизвтер ° о 1 1314 1313 энергяей, но с разными массами илн зарялами щюходят через анализатор по разл. траекториям. Обычно развертка масс-спектра (регистрашся ионов с определенными значениями т(2) осуществляется изменением Н при постоянном К Разброс ионов, вылетающих нз ионного нсточнвха, по кинетнч.
энергиям, а также несовершенство фокусировки по направлениям приводят к уширеншо ионного пучка, что сказывается на разрешающей способности. Для статич. масс-анализатора Я = гу(51+ Яс+ 8), где 81 и Яд-соотв. ширина входной и выходной щелей, Ь-уширеиие пучка в плоскости выходной щели. Уменьшение размера щелей для увеличения разрешающей способности прибора трудно осуществимо технически и, кроме того, приводит к очень малым ионным токам, поэтому обычно конструируют приборы с большим радиусом траектории ионов (г = 200 — 300 мм). Разрешающая способность м.б, повышена также пря использовании масс-анализаторов с двойной фокусировкой.
В таких приборах ионный пучок пропускают сначала через отклоняющее электрнч. поле спец. формы, в к-ром осуществляется фокусирование пучка по энергиям, а затем через маги, поле, в к-ром ионы фокусируются по направлениям (рис. 5). рис. К Сммв мвсс.введизеторв с двойной фовусвровкой: 3, н 3, -теди встос нисе н дстесторв ионов; 1-нониенсетор; 2-мвпнп. Существует более 1О типов дннамич. масс-анализаторов: квадрупольный, время-пролетный, циклотроиио-резонансный, магнитно-резонансный, радиочастотный, фарвитрон, омегатрон и др. Ниже рассмотрены наиб, широко применяемые масс-анализаторы.
Квадрупольный масс-анализатор представляет собой квадрупольный конденсатор (рис. 6), к парам параллельных стержней к-рого приложены постоянное напряжение )т Я пеРеменное высокочастотное (тосонвг (ы — частота, 1 — время); их суммы для каждой пары равны по величине и Рнс. б. Ссе в сеедрувосьното мссс-виеснзсторсс 1 — вмсосотестопнсй тенервр, 2 тенервт р н с осиного ивнрссеннс; 3-теиервтор резвертсн; С и 5— нстосннс и детектор новое.
противоположны по знаку. Ионы, вылетевшие из ионного источника, движутся в камере аналязатора вдоль осн г, параллельной продольнътм осям стержней, по сложным объемным спнралевилным траекторяям, совершая поперечные колебания вдоль осей х и у. При фиксированных значениях частоты и амплитуды переменного напряжения ионы с определенными значениями нт/2 проходят через МАСС-СПККтт»ОмЕП Ия ы~ квадрупольный конденсатор, у ионов с др. значениями т/з амплитуда поперечных колебаний достигает такой величины, что они ударяются о стержни и разряжаются на внх. Развертка маса. спектра производится путем изменения постоянного и переменного напржкений или частоты.
Для совр. кввлрупольных масс-спектрометров Я = 8000. Первый квадрупольный прибор построен В. Паули я Х. Штайнведелем (ФРГ, 1953). Время-пролетный масс-анализаторпредставляст собой эквипотенциальное пространство, в котором дрейфуют ионы, разделяясь по скоростям движения (рис. 7). Ионы, образующиеся в ионном источнике, очень коротким злектряч. импульсом «впрыскивазотсяут в виде «ионного пакета» через сетку в анализатор. В процессе двюкения исходный ионный пакет расслаивается на пакеты, состоящие из ионов с одинаковыми значеяиями лт/г.
Скорость дрейфа отслоившихся ионных пакетов и, следовательно, время их пролета через анализатор длиной Б вычисляется по ф-ле: 1 = (. /е(2еГ()т — напряжение). Совокупность таких пакетов, поступающях в детектор, образует масс-спектр, Для совр. приборов Я = 5000 — 10000. Первый прибор создан А. Камероном я Д. Эггерсом (США, 1948), а в СССР-Н.
И. Ио- д новым (1956). В 1973 Б.А. Мамыриным сконструирован прибор с электростатич, отражающим зеркалом, наз. масс-рефлектроном. Цнклотронно-резонансный масс-анализатор- ячейка в виде прямоугольного параллелепвпеда нли куба, помещенная в однородное маги. поле. Ионы, попадая в ячейку, движутся в ней по спиральной траектории (циклотронное движение) с частотой оу„= т/зяд О(т, где и — напряженность маги.
поля, т. е. ионы с одйиаковымн значениями нс/2 имеют определенную циклотронную частоту. Действие прибора основано на резонансном поглощении энергии ионами при совпадевпи частоты поля и циклотронной частоты ионов. На применении цнклотронно-резонансного массаналнзатора основан метод ион-циклотронного резонанса, к-рый используют для определения массы ионов, в частности мол. ионов, образующихся при нонно-молекулярных р-циях в газовой фазе; аналзпа структуры высокомол.
ионов; определения кислотно-основных св-в в-в. Для легких ионов Я = 1Оз. Первый масс-спектрометр ноициклотронного резонанса построен Г. Соммером, Г. Томасом и Дж. Хиллом (США, 1950). Детекторы (прнемяийи) ионов помешают на выходе прибора. Для детектированию используют электрометрич.суснлители, позволяющие измерять ионные токи до !О ' Л, электронные умножителн и сциитилляц.
детекторы с фотоумножителем, к-рые обеспечивают счет отдельных ионов (ток 1О 'с А) и имеют малую постоянную времени, а также фотопластинки, преимущество к-рых в возможности регистрации всех ионов масс-спектра и накопление сигнала, Для введениа в-ва в ионный источник существует спец. система, иаз. системой напуска. Она обеспечивает ввод строго дозированных кол-в в-ва, его мнннм.
термич. разложение, кратчайшую доставку к области ионнзации н автоматич. смену образцов без нарушения вакуума, Система ввода газов и легколетучих в-в представляет собой холодные нлн обогреваемые стеклянные резервуары с вязкостными или мол. натекателями, через к-рос газообразное в-во 662 МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ поступает в область ионизации. При соединении хроматографа с масс-спектрометром между ионным источником и хроматографом помещается мол. сепаратор (струйный, пористый нли мембранный), в к-ром удаляется газ-носитель и проба обогащается анализируемым в-вом. Система ввода трудиолетучих в-в представляет собой чаще всего вакуумный шлюз, нз к-рого ампула с в-вом вводится непосредственно в ионизац.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
