Стеклянная система

Cтраница 4

Если прокалить острие до 2400 К, то изображение снова принимает вид, характерный для чистого вольфрама, и скорость адсорбции водорода при 300 К достигает ее первоначальной величины. Эти опыты показывают, что если давление остаточного газа в стеклянной системе не будет меньше 10 - 9 мм, то поверхность вольфрама загрязнится за несколько минут и ее можно будет очистить только путем нагревания вольфрама до 2200 К. То же самое наблюдается и при наличии в системе водорода. Загрязнение поверхности приводит к уменьшению скорости адсорбции водорода или азота и к изменению других адсорбционных характеристик. [46]

Применение диска из спекшейся стеклянной крошки, покрытого галлием для непосредственного ввода жидкости в ионизационную камеру без промежуточного натекателя. [47]

Еще один метод введения малого количества образца заключается в соединении образца ( находящегося при низкой температуре) с ионизационной камерой без промежуточного натекателя. Это приводит к необходимости использования специальных вентилей в цельнометаллической системе или системы разбиваемых ампул в стеклянной системе напуска. На масс-спектрометре с двойной фокусировкой в нашей лаборатории используется цельнометаллическая система. Металлические игольчатые вентили обеспечивают высокий вакуум в ионизационной камере при удалении баллона с образцом. Ампульная система содержит восемь вакуумных емкостей. На рис. 84 приведена фотография часто используемой системы. В левой части рисунка изображена уже использованная ампула. Контейнер для образца присоединен к следующей ампуле. После введения образца в этот контейнер он охлаждается в жидком азоте или твердой углекислоте и эвакуируется до запайки, как это показано на рисунке. Необходимо отметить, что боковое ответвление, соединяющее баллон с образцом, должно быть помещено ниже бойка, так как иначе быстрая откачка может увеличить разницу давлений, достаточно высокую для того, чтобы поднять боек, который при своем падении сломает вакуумную перетяжку. После того как все восемь ампул будут использованы, система может быть заменена. Для введения жидких образцов в U-образную трубку может быть использован диск из спекшейся стеклянной крошки, покрытой галлием. U-образная трубка, поддерживаемая при низкой температуре, заполнена стеклянными шариками, обеспечивающими большую поверхность, на которой происходит конденсация. В обеих системах образец затем подогревают до тех пор, пока не будет достигнута определенная упругость пара, и поддерживают при этой температуре во время съемки спектра. Обычно контейнер с образцом погружается в начале измерений в баню с жидкостью, охлажденной до низкой температуры. Чаще всего используют спирт, охлажденный мелкораздробленной твердой углекислотой. Охлаждающая жидкость, не содержащая твердых частиц, помещается в сосуд Дьюара. Медленное повышение температуры осуществляется путем добавления в баню жидкости, находящейся при комнатной температуре. После того как достигнута соответствующая температура, эта температура может поддерживаться введением малых количеств охладителя с точностью до долей градуса. Сосуд, содержащий образец, помещают в сосуд Дьюара с жидким азотом. [48]

В системах напуска, работающих при повышенных температурах, возникает серьезная проблема, связанная с возможной термической нестабильностью органических соединений. Этот фактор во многом определяет верхний предел температуры анализа. Термический распад катализируется в присутствии металлических поверхностей, и поэтому при работе с нестабильными соединениями рекомендуется свести к минимуму присутствие металла в системе напуска. Применение стеклянных систем, шлифовки и покрытия эмалью металлических поверхностей, а также деталей из золота уменьшает скорость распада. Большую роль играет также увеличение скорости записи спектра, поскольку термическое разложение в системе напуска часто осуществляется с относительно малой скоростью. Для некоторых нестабильных продуктов было отмечено, что в течение нескольких минут разлагается лишь 1 - 3 % анализируемого вещества. [49]

Распад особенно характерен для соединений типа спиртов и аминов, и эти вещества должны всегда исследоваться при возможно более низкой температуре. Две быстрые развертки спектра в начале и конце серии измерений часто позволяют обнаружить процесс разложения. В дальнейшем было показано, что ионы с массой ( М - 20) отражают присутствие продуктов термического разложения, образующихся частично в нагретой трубке из нержавеющей стали, соединяющей натекатель с ионизационной камерой. Применение стеклянной системы напуска уменьшает процессы разложения на горячих стенках. Другие пики, соответствующие ионам ( М - 18) и ( М-32), по-видимому, характеризуют распад под воздействием [ электронной бомбардировки. [50]

Для проверки герметичности отдельных элементов системы еще до ее сборки весьма удобен компрессионный метод. Внутри испытываемой детали создается избыточное давление, и затем деталь погружается в воду или обмывается мыльным раствором. Место течи определяется по пузырькам, выделяющимся из дефектного участка. Для обнаружения течей в стеклянных системах или ее элементах используется простой метод поиска с помощью трансформатора Тесла. Для применения этого метода необходимо, чтобы давление в системе не превышало 2 мм рт. ст. Высоковольтный щуп проносится над поверхностью ore к. Попадая в течь, ионизированные молекулы втягиваются внутрь вакуумной системы, возбуждая в ней тлеющий разряд. Щуп необходимо проносить достаточно быстро для того, чтобы избежать пробоя стекла. [51]

Кроме того, систему промывали чистым водородом при давлении в несколько миллиметров, причем прогрев и откачку можно повторять несколько раз для уменьшения концентрации окисляющих газов, адсорбированных на поверхности всех материалов, имеющихся в вакуумной части установки. При этих и последующих операциях ртутные затворы применялись для отключения весов и образца от кранов той части установки, в которой получались и очищались газы, во избежание загрязнения поверхностей парами вакуумной смазки, а также поглощенными смазкой газами. Между трубкой, в которую помещаются весы, и остальной частью стеклянной системы помещалась ловушка с жидким азотом. [52]

Превращение органических веществ в С02 для масс-спектрометрических анализов отличается от обычного количественного определения углерода тем, что в данном случае основной задачей является получение незагрязненного образца С02, представляющего весь углерод соединения; количественного извлечения углерода не требуется. Органическое вещество окисляют с помощью смеси хромовой и серной кислот, и образующуюся С02 переводят в эвакуированную систему, где ее очищают, измеряют и затем переводят в трубку для анализа. Условия, при которых практически все органические вещества полностью окисляются хромовой кислотой, были разработаны Ван-Слайком и Фольхом. В описанной в данной статье методике извлечение С02 только грубо количественное; но, так как окисление идет до конца и проводится в целиком стеклянной системе при высоком вакууме с использованием лишь одного неорганического реактива в жидкой форме, загрязнения в этом методе сведены к минимуму; можно считать, что полученные этим методом образцы двуокиси углерода идентичны по изотопному составу углероду органического вещества. [53]

Использование в качестве спектрального зонда иона трифенил-карбония, как можно показать [82], позволяет выявить механизм А-1 и исключить А-2 и В из дальнейшего рассмотрения. Нужно отметить, что если предварительная адсорбция олефина является необходимой предпосылкой адсорбции парафина, то ионы карбония не могут образоваться из молекул парафинов в системе, полностью освобожденной от олефина или олефинообразующих примесей. Поскольку сам трифенилметан определенно не может быть предшественником олефина, остается только два возможных источника олефиновых примесей, которые следует учитывать: а именно поверхность катализатора и используемые реагенты. Первый из этих источников не принимается в расчет, поскольку весьма маловероятно, чтобы либо сами олефины, либо ионы карбония, адсорбированные на поверхности, выдержали используемую предварительную тренировку исчерпывающим окислением при 500 и откачиванием. Кроме того, так как была использована цельнопаянная стеклянная система без смазки и так как единственным присутствующим реагентом был сам трифенилметан, любой такой олефин должен был бы образоваться из примесей в этом реагенте, который был подвергнут жесткой очистке, и, как показано, имел общий уровень примесей ниже предела обнаружения. Для того чтобы исключить механизм В из дальнейшего рассмотрения, необходимо только показать, что в любом данном опыте образовалось больше ионов карбония, чем могло бы получиться в расчете на максимальное возможное количество олефиновых примесей. [54]

Используются как стеклянные, так и металлические масс-спектрометриче-ские анализаторы; промышленные приборы обычно изготовляются из металла. Системы введения образца также конструируют из стекла и металла; ни один из упомянутых выше материалов не может быть использован для изготовления всех частей такой системы, и наиболее распространенными являются приборы, построенные из обоих этих материалов. Стекло и металл обладают определенными преимуществами и недостатками. При наличии опытного стеклодува аппараты из стекла могут быть быстро сконструированы и собраны. Стекло более применимо для конструкций, подвергаемых непрерывной очистке; большинство материалов может быть удалено из стеклянной системы при погружении ее в теплую хромовую кислоту или разбавленную фтористоводородную кислоту с последующей тщательной промывкой в воде. В этих системах имеются шлифы с использованием смазки и воска и разбираемые соединения, герметизированные нитратом серебра для работы при более высокой температуре, однако обычно большинство таких соединений может быть исключено путем спайки отдельных стеклянных частей. Течь в стеклянных системах легко обнаруживается при помощи высокочастотной катушки Тесла, но это преимущество не так важно, так как масс-спектрометр с пробой определенного газа сам собой представляет эффективный течеискатель при условии, что размеры отверстия малы. Для предотвращения чрезмерных напряжений установку и сборку больших стеклянных приборов с применением зажимов следует проводить с особой осторожностью. Даже в аппаратах, проработавших около года, могут появиться трещины, вызванные напряжением или вибрацией. [55]

В геттеро-ионных насосах имеет место одновременно и ионная и химическая откачка газа свежеосажденной пленкой металла. Наибольшая эффективность откачки получается, если используемая в качестве ионной мишени пленка является также и хорошим химическим геттером. Хотя ионизация предназначена прежде всего для откачки инертных газов, она улучшает также процессы геттерирования и для химических активных компонентов. Согласно наблюдениям Тейлои [131] молекулы N, и СО после столкновения с быстрыми электронами диссоциируют н затем хемисорби-руются нормально неактивными стенками вакуумной системы. Интерес к геттероионным устройствам, как к сверхвысоко-вакуумным насосам, был стимулирован главным образом работами Алг-перта в 1953 г., когда он с помощью манометра Баярда - Альперта [ 32f в небольшой откачиваемой диффузионным насосом стеклянной системе получил вакуум до 10 - 10мм рт. ст. Последующее развитие идеи привело к появлению высокоэффективных насосов, комбинирующих химическое геттерирование с электронной активацией. [56]

При проведении работ, при которых колебание температуры составляет несколько сот градусов, в стеклянной системе реже возникают течи, чем в металлической; в цельнометаллических системах различные части соединены фланцами, уплотнение которых обеспечивается металлическими или резиновыми прокладками; постоянный нагрев и охлажение этих соединений может привести к течи. Однако металлическая система позволяет более точно установить отдельные части масс-спектрометра одна относительно другой; катод более точно устанавливается относительно других деталей ионизационной камеры, когда он закрепляется фиксирующими штифтами; гораздо труднее вставить катод, поддерживаемый длинным стеклянным штифтом, в стеклянную камеру масс-спектрометра. Металлическая система может быть собрана более надежно, чем стеклянная аппаратура; окончательный монтаж металлического прибора менее тонок и меньше подвержен случайностям, чем стеклянного. Высокая теплопроводность металла способствует получению однородного нагрева всей вакуумной системы без применения специально разработанных нагревателей, создающих однородное распределение тепла по всей поверхности. Обычно при работе со стеклянной аппаратурой систему до намотки обогревателей обертывают в теплопроводную фольгу. Локализованный обогрев какой-либо части легче осуществляется на стеклянной системе, однако использование тепловых экранов или аналогичных устройств обеспечивает местный нагрев и в металлической системе. Использование стеклянных кранов, выдерживающих высокую температуру и давление порядка атмосферного приводит к громоздким и хрупким системам. При повышенных температурах более удобны металлические игольчатые вентили. [57]

Страницы: 1 2 3 4