Приборы для определения движения ионов

Прохождение электрического тока сквозь растворы электролитов. Скорость, подвижность и электропроводность ионов. Зависимость скорости ионов от среды, температуры, напряжения, природы самого иона. Влияние гидратации (сольватации) на скорость ионов. Подвижности ионов (необходимо знать порядок величин). Законы Гитторфа. Числа переноса. Изменение концентрации у электродов и закон Фарадея. Практическое значение знания чисел переноса. Эквивалентная электропровэдность при данном и бесконечном разведении. Закон независимого движения ионов. Вычисление электропроводностей ионов л+ и X- из подвижностей ионоз, из чисел переноса и эквивалентной электропроводности при бесконечном разбавлении. Методы определения чисел переноса. Кулонометры. Схема соединения приборов при определении чисел переноса. [c.83]

Рис. 39. Прибор для определения движения ионов

Приблизительно в то же время, когда Астон сконструировал свой первый масс-спектрограф, Демпстер [455] построил свой первый масс-спектрометр. В основу метода фокусировки пучков определенных масс Демпстер положил метод, открытый Классеном [348, 349] и использованный им для электронного пучка. Прибор Демпстера схематически изображен на рис. 2. Пучок ионов, ускоренных напряжением V, входит в постоянное магнитное поле, расположенное под прямым углом к направлению движения ионов. Ионы с массой т и зарядом е попадают в магнитное поле со скоростью V, причем, — [c.18]

О направлении движения ионов судят по изменению концентрации радиоактивного элемента в частях прибора, примыкающих к электродам Однако для количественных определений ско- [c.577]

Первую попытку непосредственно измерить скорость ионов осуществил Лодж в 1886 г. [6]. В его приборе катодный и анодный сосуды были соединены трубкой длиной 40 см, наполненной проводящим желатиновым гелем, в котором был растворен индикатор. Так, при определении скоростей движения ионов бария и хлора в геле находилась уксусная кислота в качестве проводника и следы сернокислого серебра в качестве индикатора анодный и катодный сосуды содержали платиновые электроды и были наполнены раствором хлористого бария. При пропускании тока ионы бария и хлора двигались внутри геля в противоположных направлениях, [c.20]

Впоследствии Годлевский (цит. по [185]) использовал метод электромиграции для изучения состояния микроколичеств естественных радиоактивных изотопов. Для этой цели использовали электролизеры типа U-образной трубки. О направлении движения ионов судили по изменению концентрации изучаемого элемента в частях прибора, примыкающих к электродам. Этот метод получил затем довольно большое распространение при определении знака заряда частиц растворенного вещества. В этой связи можно назвать работы Старика [185], Гой-ера с сотр. [186] и Набиванца. Следует, однако, отметить, что для количественного определения скорости [c.102]

В основу потенциометра — прибора для определения э. д. с., положен принцип компенсации э. д. с. испытуемого гальванического элемента известной э. д. с. Метод компенсации заключается в том, что ток от испытуемого гальванического элемента компенсируется встречным током от другого источника с большей э. д. с. (аккумулятора), соединенного с ним одноименными полюсами. При отсутствии компенсации измеренная э. д. с. будет меньше, чем разность равновесных потенциалов, так как при замыкании электродов через гальванометр электроны от более отрицательного электрода потекут к более положительному. Одновременно начнется движение ионов в растворе. В гальваническом элементе возникнет ток, равновесие нарушится, концентрации растворов у поверхности электродов изменятся и разность потенциалов между электродами уменьшится. Э. д. с. замкнутого гальванического элемента меньше разомкнутого. [c.145]

Р и с. 7. Прибор Лоджа для определения скорости движения ионов по методу подвижной границы. [c.237]

Рис. 50. Прибор для определения Рис. 51. Прибор для наблюдения электропроводности расплавленных движения ионов,

Первый масс-спектрометр был сконструирован Демпсте-ром Б 1920 г. [3]. В этом приборе применен источник ионов, разработанный Ниром, в котором положительные ионы возникали в результате бомбардировки молекул электронами. Этот тип источника обеспечивал образование ионов с примерно одинаковой небольшой кинетической энергией. Ускорение ионов происходило за счет большой разности потенциалов ионы проходили через щель. Таким образом, получался пучок, в котором все ионы обладали близкой по величине кинетической энергией. Пучок ионов отклонялся на 180° магнитным полем, расположенным перпендикулярно направлению движения ионов, и отклоненные ионы фокусировались на щель, через которую могли проходить только ионы с определенным отношением массы к заряду. Масс-спектрометры с таким разделением ионов относят к приборам статического типа (рис. 1). [c.6]

Если в разреженном газе создать поток электронов, то будет происходить ионизация газа, и между двумя электродами, к которым подводится электрическое напряжение, возникнет ионный ток. Сила ионного тока при прочих равных условиях будет пропорциональна плотности газа, а следовательно, при определенной температуре пропорциональна его давлению. Так как вероятность ионизации молекулы газа мало зависит от скорости ее теплового движения, более правильно считать, что манометр измеряет не давление, а концентрацию молекул внутри прибора. [c.523]

Ионные токи, прошедшие через масс-анализатор и улавливаемые на коллекторе, имеют величину 10- - 10 а. Точность измерения их должна быть не хуже 1% для наименьшего массового пика, входящего в расчет при определении концентрации. Кроме того, при отсутствии автоматической обработки запись масс-спектра должна осуществляться автоматически с помощью определенного записывающего прибора, движение ленты которого соответствует изменению величины контролируемой массы и согласовано с изменением развертывающего фактора (ускоряющего ионного напряжения или анализирующего магнитного поля). Обычно в аналитических приборах [Л. 6, 7, 2-1 и 2-3] применяют развертку ускоряющим полем путем подачи ускоряющего напряжения с конденсатора, разряжающегося с постоянной времени в несколько десятков секунд, [c.99]

Действительно, одинакового переноса электричества можно достигнуть либо за счет быстрого движения малого числа ионов, либо за счет медленного движения соответственно больщего числа ионов. Чем больще скорость движения данных ионов в нормальных условиях, тем большую концентрацию их нужно взять, чтобы уравнять скорость движения этих ионов со скоростью движения каких-либо других ионов. Наконец, последнее условие заключается в тщательном определении перепада потенциала, заставляющего перемещаться границу соприкосновения растворов. Этого возможно достигнуть либо специальными приспособлениями, либо тщательным учетом сопротивления в различных частях прибора. В частности, в последнем случае нужно иметь в виду, что в процессе измерений непрерывно идет электролиз, который может вызывать изменение состава и концентрации электролита, а также сопровождаться весьма значительной поляриза- [c.50]

Изучение строения молекул и твердых тел в первую очередь направлено на определение положения атомов и характерных химических групп (радикалов) в пространстве. Одновременно необходимо знать распределение и движение электронов, определяюш,ие характер химических сил, связываюш,их один атом с другим, уметь определять энергию соответствующих связей и природу валентности, взаимное влияние атомов и групп, передачу этого влияния вдоль органической и неорганической молекулы в связи с реакционной способностью вещества. Во многих случаях надо знать значения энергии разрыва тех или иных связей с образованием радикалов, энергии отрыва электрона или иона от молекулы и т. п. Для всех этих исследований приходится применять тончайшие методы, разрабатывать новые, создавать соответствующие приборы. [c.14]

Другой способ разделения по массам был предложен Паулем и Штейн-веделем [1579]. В этом методе пучок ионов направляется вдоль оси системы электродов, выполненных в форме, изображенной на рис. 15. Поперечное сечение электродов представляет две идентичные гиперболы. Потенциал в двумерном электрическом поле образуется четырьмя подобными электродами потенциалы соседних электродов равны по величине, но противоположны по знаку и могут быть описаны формулойф= фо (л —у )12г1 , где фо — напряжение, прилагаемое к электродам, а 2го— расстояние между противоположными электродами, фо представляет собой радиочастотное напряжение в несколько мегагерц, наложенное на малое напряжение постоянного тока время пролета ионов велико по сравнению с периодом колебания поля. Ион, введенный в пространство вдоль оси электродов, в зависимости от своей массы, частоты и амплитуды напряжения на электроде может либо столкнуться с электродом, либо пройти сквозь поле. Был построен ряд приборов описанной выше конструкции [1545, 1580, 1581]. Анализ уравнений движения ионов в приборе показывает, что теоретически возможно осуществить такой выбор параметров, что ионы с определенной массой будут обладать конечной амплитудой, независимо от их направления до вхождения в поле, начальной энергии и исходного положения в плоскости л —у, в то время как ионы с соседними массами будут обладать бесконечной амплитудой. Система привлекает возможностью применения ее в качестве разделителя изотопов, но практически это трудно осуществить, так как необходим ионный пучок с резко очерченным сечением порядка 0,1 мм . Рассмотренный выше прибор был использован для получения пучков ионов магния и рубидия, причем интенсивность пучка ионов магния достигала 15 мш. При сильном ограничении размеров сечения ионного пучка для ионов рубидия с энергией 100 эв было достигнуто разрешение, равное нескольким сотням, однако ионный ток был при этом менее 10 1 а. Было достигнуто также разрешение свыше 1500 [1235]. [c.39]

Циклотронно-резонансный масс-анализатор-ячейка в виде прямоугольного параллелепипеда или куба, помещенная в однородное магн. поле. Ионы, попадая в ячейку, движутся в ней по спиральной траектории (циклотронное движение) с частотой где Я-напряженность магн. поля, т. е. ионы с одинаковыми значениями m/z имеют определенную циклотронную частоту. Действие прибора основано на резонансном поглощении энергии ионами при совпадении частоты поля и циклотронной частоты ионов. На применении циклотронно-резонансного масс-анализатора основан метод ион-циклотронного резонанса, к-рый используют для определения массы ионов, в частности мол. ионов, образующихся при ионно-молекулярных р-циях в газовой фазе анализа структуры высокомол. ионов определения кислотно-основных св-в в-в. Для легких ионов R = 10 . Первый масс-спектрометр ион-цмслотронного резонанса построен Г. Соммером, Г. Томасом и Дж. Хиплом (США, 1950). [c.661]

Метод ИЦР ПФ позволяет одновременно регистрировать все ионы в ячейке прибора, определять их массы и относит, кол-ва, что дает возможность следить за превращениями ионов в ячейке при исследованиях ионно-молекулярных р-ций. Т. к. ширина спектрального пика после преобразования Фурье гармонич. сигнала, имеющего длительность Т, обратно пропорциональна Г, то разрешающая способность R = mJam = со/Дш я Тсо. Для обыкновенных электромагнитов с величиной Я 2 Тл и временем синхронного движения ионов Тя 1Уа 1 мс величины R я 10 близки к рекордным для др. методов масс-спектрометрии. Использование сверхпроводящих магнитов с Я 5 Тл и более глубокого вакуума (10 Па) приводит к увеличению как со, так и Т (до десятков с), что позволяет достичь Д 10. Точность определения абс. значений масс атомов и молекул этим методом превышает 10". [c.375]

Известен ряд методов получения совершенной двойной фокусировки, которые изучались при конструировании соответствующих приборов. Простейший случай совершенной двойной фокусировки имеет место при движении ионов в плоскости, перпендикулярной к однородному магнитному полю. Если ионы образуются в определенной точке, то все они при движении по круговым орбитам с радиусами, соответствующими массе и скорости, пройдут после каждого полного оборота через эту точку. Это положение иллюстрируется рис. 3. Огсюда вытекает, что эта точка совершенного фокуса не зависит от массы и скорости ионов. [c.29]

Уайт, Роурк и Шеффилд [2165] описали новый метод определения элементов путем сравнения отдельных пиков. Метод использует частичную диссоциацию сложных ионов, происходящую при столкновении с атомами нейтрального газа в процессе движения ионов в приборе. Однако метод не является количественным, поскольку потеря энергии и соответствующий широкий разброс по энергиям образующего ионного пучка затрудняют измерение ионных токов. Поэтому метод не нашел применения даже в качественном анализе, [c.318]

Молекулы образца попадают из реакционного сосуда в область ионизации через небольшое напускное отверстие в панравлении, пернендику-лярном направлению движения ионов. Молекулярный пучок проходит через ионный источник и попадает в область откачки. Молекулярный иучок можно вводить также через отверстие в пластине, служащей для выталкивания ионов, в направлении, параллельном направлению движения ионов, причем разрешение при таком на тус1№ не ухудшается. В описываемом приборе такой метод напуска не применялся. Коллектор мог быть помещен в плоскости первичного фох уса, как показано на рис. 1, и применен для измерения токов или определения отношения двух ников. [c.265]

Для приборов ГХ — МС разработана довольно простая и недорогая система, в которой регистрация данных производится дискретно на магнитной ленте, протягиваемой скачками [96]. Движение магнитной ленты управляется массоотметчиком (конструкции Холла) так, что каждый ее сдвиг соответствует единице величины mje. При этом отпадает необходимость непрерывной обработки данных для определения центров пиков, так как на каждую единицу величины mje приходится всего одно измерение. После окончания цикла развертки полученные данные можно сразу использовать для исключения фона, табулирования и (или) графического построения. Более того, массоотметчик автоматически калибрует шкалу масс, поэтому отпадает необходимость в использовании стандартного соединения для калибровки. Однако работа всей системы зависит от надежности и точности работы массоот-метчиков. Для того чтобы минимизировать ошибки определения масс ионов, необходимо регулировать массоотметчик в соответствии с элементарным составом данного образца (для компенсации дефекта массы). Описанная система позволяет регистрировать масс-спектр с диапазоном значений mje 10—800 за 3 с с ошибкой в определении масс 0,3 единицы массы. [c.224]

Принцип действия омегатрона основан на движении ионов во взаимно перпендикулярных постоянном магнитном и переменном электрическом полях. Первоначально омегатрон был предложен для точных измерений массы протона [108]. В 1954 г. принцип омегатрона был использован Альпертом и Буритцем [109] для определения парциальных давлений сильно разреженных газов. Схема конструкции примененного прибора изображена на рис. 8. 3. [c.194]

Один из методов измерения времени полного оборота иона использован в омегатроне [930, 932, 1910], радиочастотном масс-спектрометре, работающем по принципу циклотронного резонанса ионов в магнитном поле, впервые описанном Хипплом, Соммером и Томасом. Этот прибор схематически показан на рис. 12. Радиочастотное поле направлено перпендикулярно к магнитному полю. Положительные ионы с низкой кинетической энергией образуются потоком электронов, движущихся вдоль направления магнитного поля. Рассмотрим однозарядный ион с массой т, начинающий движение из состояния покоя. Этот ион опишет некоторую кривую в плоскости радиочастотного и магнитного полей, и если его период вращения равен периоду радиочастоты, то он будет ускорен этим полем так, что радиус его кривизны будет увеличиваться, и ион начнет двигаться по спирали Архимеда к коллектору. Ион с несколько отличной массой будет выбит радиочастотным полем и пройдет последовательно через максимальный и минимальный радиусы, когда он достигнет максимальной и минимальной скорости. Таким образом, для коллектора, расположенного на определенном расстоянии R от точки образования ионов, имеется два критических значения масс т + 34б/п) я (т — УгЬт). Ионы с этими массами будут собраны на коллекторе. Можно показать, что т/Ьт = я/г/2, где п — число оборотов, сделанных резонансным ионом до попадания на коллектор. При R = 1 см, радиочастотном поле 0,1 в/см и магнитном [c.32]

Конструкция фарвитрона схематически изображена на рис. 8. 18. Электронный ток, эмиттируемый вольфрамовым катодом 1, ускоряется сеткой 3 и производит ионизацию газа в камере а. Значение электронного тока регулируется напряжением на электроде 2. Возникающие в камере а ионы ускоряются напряжением электрического поля, приложенным к электродам 4 и 5. Далее ионы попадают в пролетное пространство 6, где происходит их разделение по массам за счет различия скоростей. После прохождения пролетного пространства ионы попадают в тормозящее поле, создаваемое электродами 7 и 8. Электрическое поле между сетками 4—5 и 7—8 выбрано так, что распределение потенциала вдоль оси прибора в этих зазорах образует ветви параболы. В камере б ионы теряют свою энергию, и с момента, когда кинетическая энергия ионов будет скомпенсирована электрическим полем, ионы начнут движение в обратном направлении. Таким образом, если Б прибор ввести импульс ионов, то возникнут колебания последних, причем каждая группа ионов одинаковой массы будет колебаться с частотой, определяемой массовым числом. Если теперь импульсно вводить новые порции ионов в фазе с колебаниями ионов определенной массы, то количество последних в образовавшемся колеблющемся сгустке будет увеличиваться, а в цепи электрода 9 возникает наведенный ток. [c.218]

Существуют различные методы определения скорости движения ионов. Можно, например, измерять скорость движения окрашенных ионов (МпОг, Си++, СгОг и пр.) для этого применяют прибор, схематически изображенный на рис. 80. В и-образную трубку введены два электрода. Закрывают кран, наливают в трубку раствор хлористого калия приблизительно на одну треть ее высоты, а в воронку (справа) наливают раствор такой соли, у которой один из ионов окрашен, например марганцовокислого калия КМп04. Медленно открывают кран, осторол<но вводят снизу в и-образную трубку раствор КМПО4 до тех пор, пока электроды не погрузятся в раствор хлористого калия, который теперь в обоих коленах трубки находится над раствором марганцовокислого калия. Границы раздела между двумя растворами должны быть достаточно резкими и хорошо заметными, чего мож- [c.274]

Для работы требуется-. Прибор для определения электропроводности (рис. 42). — Прибор для определения электропроводности расплавленных солей (рис. 43). — Прибор для наблюдения движения ионов (рис. 44). — Штатив с йробирками. — Цилиндр мерный емк. Ш мл. — Пипетка емк. I мл. — Стекла предметные. — Нитки белые (отрезки по 6 с,ч. — Полоски фильтровальной бумаги. — Ацетат натрия кристаллический. — Нитрат калия кристаллический. — Уксусная кислота безводная. — Хлорид аммония кристаллический. — Хлорид натрия 10%-ный раствор (содержащий 0,02% фенолфталеина). — Сульфат натрия 5%-ный р-р (окрашенный метилоранжем). — Спирт 5%-ный р-р. — Сахар 5%-ный р-р.— Соляная кислота 10%-ный р-р. — Нитрат калия 5%-ный р-р. — Едкий натр 5%-ный р-р. — Аммиак 1%-ный р-р. — Раствор фенолфталеина. — Раствор метилоранжа. Вода дестиллированная. — Вода дестиллированная прокипяченная. [c.112]

Электрокинетич. явления использованы при создании преобразователей перепада давления, линейных и угловых ускорений. При заполнении орг. жидкостью (чаще всего ацетоном) капиллярной пористой перегородки из стекла, керав шки или др. диэлектрика на пов-сти капилляров возникает двойной электрический слой. Диффузная часть слоя благодаря тепловому движению находится в жвдкости и способна перемещаться вдоль пов-сти капилляров вместе с жидкостью. При наложении перепада давления на пористую перегородку электрич. зарад диффузной части двойного электрич. слоя в определенной степени увлекается движущейся жвдкостью и ионный ток фиксируется электродами, расположенными по обе стороны пористой перегородки. Приборы, основанные на электрокинетич. явлениях, отличаются от концентрационных Э. п. и. более высоким верхним пределом частотного диапазона (500 ги и выше), но при этом имеют и более высокое внутр. электрич. сопротивление (ок. 1 МОм). [c.461]

Хотя результаты, полученные Лоджем по этому способу, были правильны по порядку величины, они были обычно в 2—3 раза меньше значений, вычисленных из электропроводностей ионов с помощью метода, описанного выше. Уэзем показал, что это расхождение обусловлено неравномерностью градиента потенциала, а также несоблюдением условий, необходимых для получения резкой границы. С учетом этих обстоятельств Уэзем сконструировал прибор для наблюдения за движением границы между бесцветным и окрашенным ионами или между двумя окрашенными ионами без применения геля. Полученные этим способом величины скоростей ионов находились В хорошем соответствии с вычисленными значениями, особенно если учесть, что последние относятся к растворам при бесконечном разбавлении. Принцип метода Уэзема очень похож на принцип современного метода движущейся границы, применяемого для определения чисел переноса, который описан в гл. IV. [c.100]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология