ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зондовый масс-спектрометрический метод анализа твердых образцов из "Методы анализа чистых химических реактивов" Традиционное размещение электродов в искровом ионном источнике представлено на рис. 4.1. Однако такое размещение. анализируемых электродов в искровом ионном источнике оказывается малоэффективным по следующим причинам малому коэффициенту использования образовавшихся ионов из-за экранирования их торцами электродов, неопределенности положения точки разряда относительно входной диафрагмы источника, не--воспроизводимости условий пространственного расположения электродов по отношению к оптической оси прибора, широкому интервалу изменений проводимости анализируемых веществ и разнообразию геометрических размеров электродов, трудности поддержания межэлектродного зазора на заданном уровне точ-шости и др. [c.119] Введение проводящих добавок на стадии прессования стерж-шеобразных электродов, изготовленных из диэлектрических материалов, при последующем анализе усложняет регистрируемые масс-спектры. Естественно, в таких условиях ни о какой высокой правильности результатов не может быть и речи. [c.119] Искровая масс-спектрометрия отличается высокой чувствительностью определения следов элементов, и на проведение собственно анализа затрачивается до 0,1 мг вещества, в то время как на изготовление двух электродов требуется от 500 мг до 1 г материала. Таким образом, коэффициент использования анализируемого вещества в существующем методе ИМС составляет приблизительно 1%. [c.119] Расширение областей использования метода ИМС связано с возможностью уменьшения навески анализируемого образца до размера, необходимого для проведения определения с максимальной чувствительностью. [c.119] Авторами работ [8—10] был предложен зондовый метод анализа твердых веществ На масс-спектрометре с искровым источником, реально отвечающий поставленной цели, для анализа лунного грунта, доставленного межпланетной станцией Луна 16 . [c.120] При разработке зондового масс-спектрометрического метода анализа была осуществлена замена двух стержнеобразных электродов, изготовленных из одинакового материала, первым электродом служил анализируемый образец, а вторым — тонкий металлический зонд. [c.120] На рис. 4.2 представлены схемы зондового масс-спектрометрического метода, предназначенные для анализа компактных и дисперсных (после прессования) образцов, а также растворов после замораживания. [c.120] Применение зондового метода анализа позволило увеличить коэффициент использования образующихся ионов до двух порядков величины, благодаря минимальному их экранированию зондом и фокусирующей способности кратеров закрепить неизменное положение точки разряда по отношению к входной диафрагме источника ионов осуществить отбор анализируемого вещества с плоской поверхности пробы путем ее сканирования по отношению к неподвижно закрепленному зонду уменьшить навеску анализируемой пробы до 10—15 мг осуществить автоматизацию процессов сканирования поверхности образцов и поддержание неияменного зазора между пробой и зондом исключить использование проводящих добавок. [c.120] Однако после устранения одной сложности возникли другие, связанные с выбором материалов зондов, проводящих подложек и тиглей. Впервые эту задачу решили авторы работ [8, И]. При подборе материалов для изготовления зондов были исследованы кремний, платина, алюминий, ниобий, тантал, рений и родий. Установлено, что распыляемость материалов зонда в разряде оказалась различной. [c.121] Результаты, представленные в табл. 4.1, были интерпретированы следующим образом. При высокочастотном высоковольтном разряде в вакууме между зондом и плоской поверхностью образца реализуется униполярный механизм разряда. Здесь под униполярностью понимается предпочтительное образование разрядов с зонда на образец. Обнаружение такого механизма позволило целенаправленно выбрать материалы для изготовления зондов и других вспомогательных деталей. Выбор таких материалов осуществлялся, исходя из необходимости максимального упрощения регистрируемых масс-спектров от наложений на аналитические линии ионов образца, линий многозарядных и многоатомных образований, образующихся в вакуумном разряде. [c.121] Тантал и ниобий нашли применение в качестве зондовых материалов при проведении анализа большинства неорганических веществ. Золото используют в качестве материала тиглей и зондов для масс-спектрометрического анализа замороженных агрессивных жидкостей. Алюминий благодаря своей пластичности нашел применение в качестве материала для прессования дисперсных образцов и реже для изготовления зондов. Между А1 и пробой возникает надежный контакт. [c.122] Применение одноизотопных металлов с нечетными массовыми номерами, использованных для изготовления зондов и тиглей, позволило исключить перекрытия в масс-спектрах анализируемых веществ, однако оставалась нерешенной вторая половина задачи уменьшение абсолютного вклада ионов материала зондов в суммарный ионный ток образца, что могло бы внести погрешности в результаты определения. Кроме того, доля вклада ионов материала зонда свидетельствует об уровне вносимых им примесей. В работе [12] предложено оригинальное решение проблемы путем реализации униполярного разряда, схема которого представлена на рис. 4.3. В данном случае зонд всегда находится под отрицательным потенциалом, а образец под положительным. Такой подход дает возможность уменьшить вклад ионов материала зонда в суммарный ионный ток образца до Ы0 — 5-10 %. Кроме того, оказалось возможным практически без замены зонда осуществлять анализ двух-трех образцов. При этом вклад примесей, содержащихся в материале зонда, в масс-спектры анализируемых образцов составил (в % ат.) железо, натрий и калий до 1-10 — 3-10 хром, марганец и ванадий до 5 10 —10 никель, медь и цинк до 10 —З-Ю остальные элементы — меньше 3-10 — 3-10- °. Следовательно, вносимые количества примесей находятся за пределами чувствительности метода ИМС. [c.122] Автоматическое сканирующее устройство можно применять и для локального анализа с помощью зонда, а также производить анализ замороженных жидкостей. В работе [24] приведены конкретные примеры использования сканирующего устройства для целей масс-спектрометрического анализа тонких пленок. [c.124] В искровой масс-спектрометрии с униполярным разрядом Упр достигает 25 кВ. В высокочастотном разряде можно дозировать энергию путем поддержания на заданном уровне пробойного напряжения. Однако сложность процессов, происходящих в искровом разряде, не позволяет контролировать этот параметр с высокой точностью. [c.124] С/ о — амплитуда радиоимпульса С7 р — амплитуда напряжения пробоя Г — длительность радиоимпульса — длительность одного цикла. [c.124] На рис. 4.6 приведена зависимость п=/( /пр/ Уо). [c.125] Значение шага отработки зазора задается измерением оборотов электродвигателя. Постоянная времени исполнительного механизма равна 200 м/с. Погрешность поддержания напряжения пробоя /пр находится в пределах 5—15% в зависимости от анализируемого материала. [c.126] При проведении масс-спектрометрического анализа непроводящих образцов регистрируются узкие линии, что свидетельствует об уменьшении разброса ионов по энергиям [28]. Изучение факторов, влияющих на разброс ионов по энергиям, представляет большой интерес для дальнейшего развития метода ИМС, поскольку использование двойной фокусировки ионов связано именно с уменьшением этого разброса. Если бы удалось разброс ионов уменьшить с 3—5 кэВ до нескольких десятков электроновольт, тогда на существующих приборах с двойной фокусировкой можно было бы значительно повысить коэффициент использования ионов, или, что то же самое, уменьшить количество вещества, затрачиваемого на проведение анализа. Б связи с этим рассмотрим более подробно результаты исследований авторов [29]. [c.126] Зная А о, можно определить АЕ. [c.126] Вернуться к основной статье