Стабильные изотопы разделение в масс-спектрометрах

В другом методе для разделения изотопов используется масс-спектрометр. Ввиду того что с помощью обычного масс-спектрометра могут быть разделены только очень незначительные количества изотопов, то для этой цели используются масс-спектрометры высокой интенсивности. Стабильные изотопы многих элементов разделяются с помощью электромагнитного метода и используются для исследования во всем мире. [c.715]

Масс-спектрометрический метод анализа основан на ионизации атомов и молекул изучаемого вещества и последующем разделении образующихся ионов в пространстве или во времени. Первые масс-спектры были получены в Великобритании Дж. Томсоном (1910), а затем Ф. У. Астоном (1919). Они привели к открытию стабильных изотопов, и вначале масс-спектрометрия применялась преимущественно для определения изотопного состава элементов и измерения их атомных масс. [c.364]

Признание факта существования изотопов стабильных элементов и выяснение загадки целочисленности атомных весов изотопов стимулировало развитие техники разделения изотопов. Прежде всего, оно было связано с усовершенствованием масс-спектрометров, основанных на комбинировании электрических и магнитных полей по методу Астона или применении постоянных магнитов по схеме Демпстера, и увеличении их разрешающей силы. Если первый спектрограф Астона имел разрешение на уровне 1/1000, а второй — до 1/10000, то к концу 20-х годов масс-спектрометры достигают разрешения 1/100000 и лучше [13], что позволяет открывать уже не только главные, наиболее распространённые, но и редкие изотопы элементов (детали см. в табл. 2.1). После этого основной технической проблемой становится получение подходящих источников пучков элементов (метод анодных лучей) и усовершенствование источников — в особенности, тяжёлых элементов с малой относительной разностью масс изотопов и высокой температурой плавления. Одним из важных физических результатов, достигнутых на улучшенных масс-спектрометрах, стало прямое доказательство соотношения Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии в ядерной реакции расщепления лития-7 [14], открытой в 1933 году Кокрофтом и Уолтоном. В результате систематических поисков изотопов к 1935 году исследование изотопного состава было проведено уже практически для всех стабильных элементов, кроме платины, золота, палладия и иридия, которые были вскоре изучены в основном Демпстером [15] и частично рядом других авторов (см. детали в табл. 2.1). В изучении изотопов стабильных элементов следует отметить роль Ф. Астона, которым было открыто 206 из общего числа 287 стабильных и долгоживущих изотопов. [c.40]

Необходимо указать еще на один метод разделения продуктов ядерных реакций — с помощью масс-спектрометра [9]. К преимуществам этого метода следует отнести возможность однозначной идентификации продуктов реакции по массовым числам, а также возможность определения выходов стабильных и слишком долгоживущих изотопов. Кроме того, он позволяет раздельно определять выходы изотопов одного и того же элемента, обладающих близкими радиоактивными характеристиками. Однако практическое осуществление этого метода требует достаточно сложной аппаратуры, работы с высоким вакуумом и т. п. [c.644]

История. Электромагнитный метод разделения был применен Томсоном [31 ] в 1911 г., что привело к открытию изотопов стабильных элементов. Когда Томсон пропускал пучок положительных ионов неона через электрическое и магнитное поля, на фотопластинке были обнаружены две линии, принадлежащие Ые и Ые- . Современный масс-спектрометр основан на том же принципе. С помощью этого прибора установлено существование природных изотопов у 61 элемента, определены изотопные концентрации и массы. [c.372]

Практические применения масс-спектрометрии весьма многообразны. Большую роль сыграли измерения масс-спектров при изучении изотопного состава различных веществ. Основные знания о стабильных изотопах фактически получены с помощью этого прибора. Одним из достоинств масс-спектрального анализа является возможность одновременного определения нескольких элементов и использование в работе небольших навесок (I мг и меньше). Метод применим для анализа металлов, полупроводников и других неорганических и органических веществ. Он позволяет определять примеси на поверхности и по всему объему пробы. Концентрационная чувствительность большинства элементов составляет величину порядка 10 %. Большие перспективы открывает метод, сочетающий хроматографическое разделение и масс-спектрометрическое определение полученных продуктов. [c.176]

В то же время наличие в молекулах аминокислот и пептидов таких различных функциональных групп, как карбоксильная, сульфгидрильная, имидазольная, гуанидиновая, индольная, амино-, имино- и оксигруппа, весьма затрудняет разработку единой универсальной методики, обеспечивающей воспроизводимое, количественное и одновременное превращение всех аминокислот в летучие и стабильные производные, пригодные для разделения методом газовой хроматографии. Перечисленным требованиям не удовлетворяет ни одна из разработанных к настоящему времени методик. Таким образом, газовая хроматография не является рутинным методом определения аминокислот и пептидов, хотя она представляет собой чрезвычайно полезный и чувствительный метод специального анализа. С помощью этого метода — особенно в сочетании с масс-спектрометрией и методами, основанными на использовании стабильных изотопов, — можно, например, следить за превращениями определенного числа аминокислот, изучать пути их метаболизма, разделять оптические изомеры. Эти области применения газовой хроматографии рассмотрены в обзорах [179—181] и [2, 182]. [c.68]

Осн. работы посвящены применению масс-спектрометрии для решения широкого круга хим., физ. и геохимических задач. Показал, что данные, полученные при изучении кинетических изотопных эффектов, являются мощным средством при установлении механизма р-ций. Изучал содержание изотопов серы в различных природных продуктах. Один из пионеров применения масс-спектрометрии для изучения содержания продуктов ядерного распада. Внес существенный вклад в изучение функции щитовидной железы с помощью радиоактивного изотопа иода. Разрабатывал методы разделения стабильных изотопов (изотопный обмен, термическая диффузия). Предложил методы обогащения азотом-15 и кислородом- 18. [c.432]

Предметом масс-спектрометрии является разделение ионов разной массы воздействием на них электрического и магнитного полей, а также измерение количеств различных видов ионов, обнаруженных при этом разделении. Так, например, масс-спектрометр позволяет определять изотопы, измерять их относительное содержание и проводить работы, пользуясь разделенными стабильными изотопами в качестве меченых атомов. В масс-спектрометре из сложных молекул как при диссоциации, так и при простой ионизации обычно образуются ионы. Эти ионы в конечном итоге дают спектр масс, являющийся при любых, но определенных условиях ионизации характерным для данного соединения. Изучение спектров масс смесей часто дает возможность сделать качественный анализ смесей. Можно провести также и количественный анализ при условии наличия калибровочных спектров чистых компонентов смеси. В военное время масс-спектрометрами пользовались для контроля производства синтетического каучука, авиационного бензина и атомной энергии, а также как производительными установками для получения изотопа О что послужило мощным стимулом для быстрого усовершенствования этих приборов и методов работы с ними. [c.55]

В настоящее время для получения стабильных изотопов иопользуют методы дистилляции, химического (изотопного) обмена, тёрмодиффузии, центрифугирования, массндиффузии, газовой хроматографии, ионного обмена и др. При помощи электромагнитного. разделения (масс-спектрометрии) можно получить в небольших количествах все стабильные изотопы, в том числе изотопы водорода, гелия, неола, ксенона. [c.76]

Поведение акцепторных примесей может быть изучено на примере стабильного изотопа бора при осуществлении аналитического контроля с помощью масс-спектрометра . Значения коэффициентов разделения, полученные для некоторых хлорпро-изводЕ1ых крем ИИ я и германия с помощью радиоактивных изотопов, приведены в табл. 11 (на стр. 251). [c.241]

При собирании пучков положительных ионов имеет место отложение нейтральных частиц на коллекторе. Разделение и получение изотопов различных элементов методом масс-спектрометрии служит для получения чистых образцов изотопов для проведения такого разделения был сконструирован специальный прибор [1143, 1517], названный калутроном . К 1955 г. все элементы, имеющие стабильные изотопы, разделяли на калутроне исключение составили осмий и некоторые редкоземельные элементы с высоким атомным весом и инертные газы. По применению калутрона в специальных областях ядерной физики было опубликовано много работ [1090]. Основная проблема состоит в необходимости использования громоздкого оборудования для получения достаточно высокой дисперсии масс, особого ионного источника для получения интенсивных ионных пучков и специальной техники их отбора. На применяемых коллекторах [1516] имеются пазы их число и расстояния между ними выбираются в соответствии с типами ионных пучков разделяемых элементов каждый паз электрически изолирован от средних, что позволяет контролировать поступающий на данный коллектор ионный ток. При попадании сфокусированного ионного пучка на коллектор может выделяться энергия в несколько киловатт в связи с эффектами эрозии и нагрева могут иметь место значительные потери разделенного материала по сравнению с первоначально образовавшимся пучком. Для некоторых элементов лимитирующим фактором получения изотопов является не интенсивность ионного тока, достигаемая в ионном источнике, а невозможность их задерживания на коллекторе. Легколетучие элементы могут собираться на веществах, с которыми они вступают в химическое соединение. Для кислорода, например, может использоваться медный коллектор. Инертные газы в небольших количествах собираются на алюминиевой или серебряной фольге, в которую они проникают в виде атомов [789, 1883]. Особые трудности возникают в случае тяжелых элементов [1659] из-за относительно малого различия в массах их изотопов, что обусловливает необходимость применения коллекторов с тонкими стенками. [c.211]

В послевоенные годы развитие масс-спектрометрии шло по пути создания цельнометаллических вакуумных систем с применением секторного анализирующего магнитного поля [Л. 8]. Масс-спектрометр нашел применение для контроля непрерывных процессов на заводах по диффузионному разделению изотопов урана [Л. 9], на нефтеперерабатывающих заводах [Л. 10 и 11], для непрерывного контроля дыхательных процессов Л. 12 и 13], разделения и накопления стабильных изотопов [Л. 14], определения мест утечек в вакуумных металлических системах [Л. 15 и 16] и для решения многих других задач Л. 17 и 18]. Весьма большое значение за последние 20 лет масс-опектрометрия приобрела в органической химии Л. 19]. [c.8]

Известно, что успешная идентификация наиболее токсичных изомеров полихлорированных дибензодиоксинов и дибензофуранов, которую обычно осуществляют с помощью хромато-масс-спектрометрии, возможна лишь в случае практически полного разделения контролируемых компонентов и наличия меченных стабильными изотопами изомеров-тестеров целевых компонентов. Особенно важным является полное разделение всех изомеров 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксина, относящихся к супертоксикантам. [c.144]

Недавно были опубликованы дополнительные данные о разделении стабильных изотопов в видоизмененных масс-спектрометрах ( калютронах ) больших размеров. В Ок-Риджской лаборатории [280] магниты имели расстояние между полюсами 12—24 дм и давали поле в 10000 гаусс. Радиус ионного пучка был от 6 до 48 дм. Достигнут ионный поток в 0,1 а, несущий [c.101]