Аналитический масс-спектрометр
Cтраница 2
Универсальная хромато-эффузиометрическая приставка значительно расширяет возможности современных аналитических масс-спектрометров, вследствие хроматографического разделения анализируемой смеси на входе в масс-спектрометр, точной и чувствительной регистрации масс-спектра каждого компонента, выходящего из хроматографической колонны, при умеренной скорости развертки и получению дополнительной возможности определения молекулярного веса компонентов методом эффузии. [16]
Автором рассмотрены физические принципы метода и наиболее современные конструкции аналитических масс-спектрометров; особое внимание уделено системе введения образца в ионный источник ( гл. Описаны различные конструкции применительно к решению разнообразных задач органического анализа, в частности оригинальная система для высокомолекулярных соединений, позволяющая проводить исследование полимеров, красителей, веществ биологического происхождения. [17]
Выше уже говорилось о том, что основная масса серийных аналитических масс-спектрометров представляет собой приборы с магнитным масс-анализатором. Как и всякий спектральный прибор, масс-спектрометр характеризуется разрешающей способностью, под которой в данном случае подразумевается способность получать на данном приборе раздельные изображения ( пики) двух ионов с массами М и М ДМ. Величина разрешающей способности определяется соотношением R М / ДМ. [18]
На рис. 4 схематически изображена система Нира, широко используемая & аналитических масс-спектрометрах. Электроны, излучаемые раскаленным катодом ( второй катод - резервный), ускоряются в электрическом поле. Часть пучка проходит через колли-мирующую щель в камеру и через симметричную ей выходную щель попадает на второй катод, используемый как коллектор. Электронный пучок дополнительно фокусируется продольным магнитным полем. Ионы, образовавшиеся в области прохождения электронного пучка в ионизационной камере, выходят через щель камеры под действием электрического поля, создаваемого вытягивающим электродом. Дальнейшее ускорение ионы получают между вытягивающим и ускоряющим электродами. Окончательно ионный пучок формируется двумя последовательно расположенными щелями ускоряющего электрода. [20]
Приборы с анализатором, использующим принцип магнитного секторного поля, относятся к числу наиболее часто применяемых аналитических масс-спектрометров. Ям, силовые линии которого направлены перпендикулярно направлению полета ионов. [21]
При использовании метода электронного удара для определения потенциалов ионизации молекул существенным является вопрос о распределении используемых электронов по энергиям. Ионные источники, применяемые в аналитических масс-спектрометрах, дают распределение электронов по энергиям 1 5 - 2 эв на полувысоте. [22]
Электронные умножители находят применение в качестве детекторов благодаря своей высокой чувствительности и малой постоянной времени. Обычные усилители, используемые для измерения ионных токов в аналитических масс-спектрометрах, имеют входное сопротивление 2 - Ю10 ом. Шумы, возникающие главным образом на электрометрической стадии, составляют около 10 - 16 а при постоянной времени около 1 / 5 сек. [23]
 |
Схематическое изображение источника ионов. [24] |
Широко используемые в аналитической масс-спектрометрии ионные источники системы Нира применимы и для исследования образования отрицательных ионов. Однако требования возможно большей монохроматизации электронов и необходимость контроля за энергией электронов в камере ионизации определяют конструктивные отличия и отличия в режиме работы источников отрицательных ионов от источников ионов аналитических масс-спектрометров. [25]
 |
Схема ионной трубки масс-спектрометра секторного типа. [26] |
Одним из наиболее совершенных методов полного анализа многокомпонентных газовых смесей является масс-спектральный анализ. В основу метода положен один общий признак молекул газа - относительный вес самих молекул или тех их газовых осколков, которые образуются в процессе анализа. Масс-спектрометр - основной аналитический прибор, в котором фокусированный пучок лучей проводится к неподвижной щели, а затем обнаруживается и измеряется - разделяет сложную газовую систему на отдельные газовые частицы, сортирует их в определенной последовательности по массам, дает спектр масс. Аналитический масс-спектрометр [68-71] предназначен для анализа отдельных проб газа. [27]
Для поисков редких изотопов и установления верхних пределов распространенности гипотетических ядер были сконструированы специальные приборы. Экспериментально определенный изотопный состав элементов может быть использован для проверки гипотез о строении ядра, и точные таблицы распространенности изотопов жизненно необходимы ядерной физике. При рассмотрении разрешающей силы масс-спектрометра наложение, вызываемое пиком соседней массы, обычно выражают в процентах от высоты этого пика, причем наложение порядка 0 1 % считается удовлетворительным. Однако когда один пик значительно превосходит соседний по интенсивности, влияние наложения становится более заметным и чувствительность обнаружения малого пика будет определяться не чувствительностью регистрирующей системы, а скорее этим наложением. Хвосты, связанные с пиками, в обычном аналитическом масс-спектрометре асимптотически стремятся к нулю с обеих сторон пика. Большей частью они вызываются разбросом пучка положительных ионов при столкновении с нейтральными молекулами газа. Приборы с простой фокусировкой, используемые обычно для подобных определений, позволяют получить величину этого отношения ( чувствительность определения распространенности), равную 104для массы 100 при наинизшей величине рабочего давления. Один из путей повышения эффективной чувствительности определения распространенности заключается в концентрировании редких изотопов путем собирания положительных ионов с соответствующим массовым числом на одном масс-спектрометре и изучения концентрата на втором аналогичном приборе. Такие результаты были получены путем последовательного соединения двух магнитных анализаторов масс на специальном приборе, построенном для изучения редких изотопов. У щели коллектора первого анализатора ( дискриминирующая щель объединенной установки) ионы получают дополнительное ускорение и входят во второй анализатор. Необходимо отметить, что увеличение разрешающей силы на этой системе исчезающе мало. Первый такой прибор был построен Инграмом и Гессом [1011]; энергия ионов в первом анализаторе была равна 1500 зв, а во втором - 10 000 зв. Позднее Уайт и Коллинз 12162 ] построили установку, снабженную 20-ступенчатым электронным умножителем и очень чувствительным широкополосным детектором, что позволило получить высокую чувствительность определения распространенности. Единственный природный изотоп, открытый за последнее десятилетие, был обнаружен при его помощи [2163]; большое число элементов исследуется сейчас на наличие неожидаемых изотопов. [28]
Некоторые из характеристик рения свидетельствуют о возможности использования этого металла в качестве эмитера электронов. Работа выхода электрона составляет 4 80 эе, тогда как для вольфрама она равна 4 56 эв. Рений значительно менее чувствителен к напуску и откачке паров воды. Это является большим преимуществом в масс-спектрометрии, так как многие анализируемые смеси содержат большие количества воды. Далее, рений сохраняет ковкость при всех температурах. Рений хорошо сваривается методом точечной сварки. Карбиды этого металла нестабильны. Можно ожидать, что срок службы рениевого эмитера, определяемый только испарением вещества нити, составит по крайней мере несколько месяцев при плотностях электронной эмиссии, применяемых обычно в аналитических масс-спектрометрах. [30]
Страницы: 1 2 3