ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ионные источники из "Аналитические возможности искровой масс-спектрометрии" Тип масс-спектрометра определяется конструкцией и назначением ионного источника, с помощью которого осуществляются атомизация исследуемого вещества, перевод анализируемого вещества в ионную форму. [c.17] Основные требования, предъявляемые к ионным источникам для проведения элементного анализа, следующие возможность, эффективного переведения исследуемого образца в парообразную форму, равновероятная ионизация атомов химических элементов, содержащихся в анализируемом веществе, полное соответствие зарегистрированных концентраций элементов основы и примесей составу образца. [c.17] Искровой источник. Этот тип источника был применен Демпстером [37, 38] для непосредственного масс-спектрометри-ческого анализа твердых веществ. Ионы, образующиеся в таком источнике, соответствуют элементному составу исследуемого вещества. Твердые вещества по своей природе могут быть проводящими электрический ток, полупроводниками и изоляторами, поэтому желательно было и.меть источник ионов, с помощью которого мо кно анализировать эти материалы. [c.17] Мощность искры в значительной стенени зависит от изменения частоты следования и продолжительности запускающих импульсов. Амплитудное значение напряжения в искре регулиру- ется анодным напряжением ламны генератора и обычно, в зависимости от природы анализируемого вещества, выбирается в пределах от 20 до 100 кв. Вследствие разрущения концов электродов при разряде их положение относительно друг друга в процессе анализа приходится регулировать извне. Такая регулировка без нарущения вакуума в источнике достигается применением сильфонов. [c.18] Отметим существенные недостатки искрового ионного источника во-первых, ионный ток по самой природе вакуумной искры чрезвычайно нестабилен во-вторых, высокое напряжение, при--лол енное к электродам, приводит к большому разбросу ионов по энергиям, достигающему 1,5—5 кэв [39—41]. Эти свойства искрового источника делают невозможным применение его в масс-спектрометрах с одинарной фокусировкой. Большой раз- брос ионов по энергиям диктует необходимость фокусировки ионов по скоростям, а нестабильность ионного тока вынуждает применять интегральный метод регистрации спектра масс. Во всех приборах с искровым источником масс-спектр, как правило, регистрируют на фотопластинку или используют электрический детектор. Выбор фотографического способа регистрации был обусловлен его простотой, нечувствительностью к колебаниям ионного тока и возможностью одновременной регистрации с высокой чувствительностью широкого диапазона элементов, содержащихся в анализируемой пробе. [c.18] Поскольку чувствительность метода вакуумной искры высока, арматура искрового источника изготовляется из такого материала, который не вносит дополнительных примесей в регистрируемый масс-спектр. В качестве материала для изготовления щелей, держателей, экранов, подводящих проводов и т. п. обычно используется тантал. [c.18] Харингтон и др. [44] предложили конструкцию криогенного насоса (рис. 1.4), размещенного непосредственно в ионном источнике, что позволило создать благоприятные вакуумные условия в области искрового разряда. [c.19] Аулингер [45] использовал оригинальное устройство, позволяющее сообщать электродам, изготовленным из исследуемого материала, вращательное движение, что позволило существенно улучшить воспроизводимость получаемых результатов. В работе [46] эта же цель была достигнута путем отсечки ионного луча. В связи с разработкой метода послойного анализа тонких пленок была предложена конструкция сканирующего-устройства [47], что дало возможность исследовать распределение примесей по заранее заданной программе без вмешательства оператора. В последующих разделах эти вопросы будут рассмотрены более подробно в связи с вопросами использования искровой масс-спектрометрии в химическом анализе. [c.19] Как было установлено в работах [33, 34] и во многих последующих публикациях, в искровом источнике относительная-чувствительность ионизации атомов разных химических элементов различна, что затрудняет получение результатов с хорошей точностью без использования стандартов. Высокочастотный разряд сопровождается интенсивными радиопомехами, от которых трудно экранировать электронные схемы прибора. [c.19] наконец, громоздкое устройство высокочастотного генератора, питающего ионный источник, удорожает масс-спектрометрическую установку. Перечисленные недостатки вызвали необходимость разработки других типов ионных источников, основанных на электрическом пробое в вакууме. [c.19] В последние годы интерес к источнику ионов типа вакуумный вибратор начал возрастать. Электроды для такого источника изготавливали из исследуемого материала с проводящими добавками высокой чистоты [48]. [c.20] Спектры масс, полученные с помощью источника типа вакуумный вибратор , отличаются от спектров искрового источника более интенсивными многозарядными ионами, во всяком случае, интенсивности двухзарядных ионов превосходят 1штен-сивность однозарядных. Существенный недостаток вибрационного ионного источника — трудность получения коротких экспозиции. [c.21] Низковольтный источник . Низковольтный ионный источник был предложен Хонигом [56] в 1963 г., а детальное его исследование проведено Франценом и др. [57]. Упрощенная схема устройства этого источника приведена на рис. 1.6. [c.21] Профили ЛИНИЙ масс исследуемых веществ, полученные на серийных масс-спектрометрах с искровым ионным источником, обычно недостаточно четки. Это может быть вызвано следующими причинами плохой настройкой прибора (не выполняется двойная фокусировка), неравномерным освещением объектной щели ионами, действием объемного заряда в ионном пучке после прохождения им объектной щели. С целью исключения эффектов размытия краев линий на фотопластинке Францен и др. [57] усовершенствовали ионнооптическую систему прибора (рис. 1.7) и использовали ее вместе с низковольтным источником на масс-спектрометре с двойной фокусировкой. [c.22] Для того чтобы объективная щель равномерно заполнялась ионами, необходимо исключить влияние на изображение точечных разрядов, возникающих на исследуемых электродах. Для этого была установлена щель с танталовой сеткой на расстоянии 10 мм от искрового промежутка. Сетка усредняла ионный ток по щели, подобно матовому стеклу в оптической спектрографии. [c.22] В низковольтном источнике разброс ионов по энергиям значительно меньше, чем в искровом. Это обстоятельство благоприятствует увеличению коэффициента использования ионного пучка, так как 99% ионов проходит через энергетическую щель электростатического анализатора и, следовательно, уменьшается расход пробы на анализ. Применение низковольтного ионного источника в масс-спектрометрии ограничено только возможностями анализа проводящих электрический ток веществ. [c.23] рассмотрены три типа ионных источников с электрическим пробоем в вакууме искровой, вибрационный и низковольтный. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки и может быть использован для решения определенного круга аналитических задач масс-спектрометрическим методом. В искровой масс-спектрометрии наибольшее распространение получил ионный источник с высокочастотным вакуумным разрядом. [c.23] В табл. 1.1. приведены характеристики рассмотренных ионных источников с вакуумным разрядом [58]. [c.23] Из таблицы видно, что доля двухзарядных ионов для низковольтного и вибрационного источников превышает долю однозарядных, что свидетельствует о различных механизмах образования ионов. [c.23] Вернуться к основной статье