Спектрометр с полной фокусировкой

Рис. 5.3 иллюстрирует также дополнительное геометрическое требование постоянства угла выхода рентгеновского излучения i(j, которое вызвано малыми размерами входного окна спектрометра для рентгеновского сигнала, выходящего из электронно-оптической камеры. Требование полной фокусировки обеспечивается. перемещением кристалла-анализатора по прямой линии от образца с одновременным поворотом кристалла и перемещением детектора по довольно сложной траектории, в результате чего круг фокусировки поворачивается вокруг точечного источника. Интересная особенность такого устройства заключается в том, что расстояние L от кристалла до источника прямо пропорционально длине волны. Это можно показать с помощью рис. 5.3. Запишем [c.193]

В приборах со спектрометрами с полной фокусировкой лишь конечный объем в образце может рассматриваться как находящийся в фокусе. Форма и размеры этой области зависят от ряда факторов конструкции спектрометра, материала и размеров кристалла, измеряемой длины волны, а также от вы- [c.194]

Использование масс-спектрометров с двойной фокусировкой во много раз увеличило надежность идентификации неизвестных соединений благодаря уменьшению перекрывания спектров компонентов смеси. Кроме того, получение масс-спектров индивидуальных соединений высокого разрешения позволило более детально проследить различные этапы распада молекулярного иона и обнаружить значительное количество ионов, имеющих совершенно непредвиденное строение. Накопление подобных данных приводит к более полной корреляции между строением молекул и их масс-спектрами, а значит и к более тонкой оценке характеристических ионов, используемых при идентификации. Так, например, с помощью масс-спектрометра высокого разрешения исследовались алифатические эфиры муравьиной, уксусной, пропионовой и масляной кислот [218] был идентифицирован состав всех ионов. Основное преимущество высокого разрешения при исследовании [c.125]

Аналитические возможности масс-спектрометра с двойной фокусировкой, искровым ионным источником и фотографической регистрацией спектра масс достаточно хорошо известны [1—4]. Основное назначение этого прибора — исследование элементного состава твердых материалов, главным образом высокой степени чистоты, в широком диапазоне масс, от лития до урана включительно, за один эксперимент. О возможностях метода достаточно полное представление можно получить из данных табл. 1, полученных в результате наших исследований. [c.33]

Широкий диапазон энергий, которыми обладают вторичные электроны, затрудняет их отбор за один полный цикл. Часть будет собираться до завершения цикла, часть — теряться. Благоприятно то, что в умножителе не требуется такой совершенной фокусировки, как в масс-спектрометре, и удовлетворительные результаты могут быть достигнуты уже при применении электрического поля, достаточно интенсивного, чтобы все орбиты приближались к циклоидам. [c.217]

Величина, пропорциональная полному ионному току, выходящему из ионизационной камеры, может быть измерена для этой цели используется часть ионного пучка до прохождения им магнитного поля. Измерения такого рода могут быть проведены на приборах с двойной фокусировкой и особенно важны в тех случаях, когда не представляется возможным другим методом измерить количество образца, вводимого в прибор. Измерение полной ионизации приобрело в последнее время особое значение для анализа углеводородов. При работе с высокомолекулярными соединениями обычно вводят постоянный объем жидких углеводородов в прибор, и для получения полной ионизации относят его к такому же объему стандартного вещества С16 или С24. При этом ошибка анализа составляет 5—10%. Однако было найдено, что поскольку плотность различных углеводородов, особенно высокомолекулярных, изменяется незначительно, полная интенсивность ионного тока непосредственно измеряется объемом жидкого образца, вводимого в масс-спектрометр, безотносительно к молекулярному весу или типу углеводородов. Таким образом, полная ионизация может быть использована в качестве более точного метода стандартизации масс-спектров, чем, например , метод, основанный на измерении объема жидкого образца [406, 973]. [c.247]

Р и с. 4. Примеры вариантов конструкций масс-спектрометров с полной двойной фокусировкой второго порядка - 22 ) Границы магнитного поля прямые (см. табл. 1, № 1, 8 и И). [c.34]

Рис. 5.3. Геометрия кристалл-дифракциоиного спектрометра с полной фокусировкой.

В приборах со сфокусированным пучком злектронов сигнал рентгеновского излучения довольно слабый, и можно полагать, что он исходит из точечного источника. Поэтому рентгеновские спектрометры с полной фокусировкой, работающие с изогнутым кристаллом, более широко используются по сравнению с спектрометрами, имеющими плоский кристалл. Спектрометры последнего типа обычно используются в рентгеновском эмиссионном анализе при возбуждении с помощью рентгеновской трубки. В спектрометре с полной фокусировкой типа Иоганссона, схема которого приведена на рис. 5.3, точечный источник рентгеновского излучения, образец, кристалл-анализатор и детектор перемещаются по одному и тому же кругу радиуса R, называемому кругом фокусировки. Более того, кристалл изгибается так, чтобы кристаллические плоскости имели радиус кривизны 2R, а сама поверхность кристалла шлифуется до кривизны радиуса R. При такой геометрии все рентгеновские лучи, выходящие из точечного источника, будут падать на поверхность кристалла под одним и тем же углом 0 и фокусироваться в одной и той же точке на детектО ре. Этим обеспечивается максимальная эффективность сбора рентгеновского излучения в спектрометре без потери высокого разрешения по длинам волн. Очевидно, что в случае плоского кристалла угол падения рентгеновских лучей будет изменяться по длине кристалла, что. приводит к уширению и возможному наложению пико1В, вследствие чего уменьшаются максимальная интенсивность пика и отношение сигнал/фон. Хотя применение щелей Соллера дает возможность получить более параллельный пучок лучей, падающих на кристалл, однако и в этом случае не удается избежать потери интенсивности сигнала. [c.193]

Отражения более высоких порядков имеют место при значениях Ь, кратных его значению для отражений первого порядка. Обычно в спектрометрах выдаются показания непосредственно в значениях Ь. Реально в большинстве спектрометров с полной фокусировкой используются кристаллы, лишь изогнутые по радиусу кривизны 2Н, без шлифовки их поверхности до полного совпадения с кругом фокусировки, так как шлифовка кристалла приводит к потере разрешающей способности из-за увеличения количества дефектО В и зон с мозаичной структурой. Такой компромиссный вариант, известный как оптика Иоганна, приводит к некоторой расфокусировке изображения на детекторе, но не вызывает заметного ухудшения разрешающей способности. В другом типе спектрометра с оптикой Иоганна поддерживается постоянньгм расстояние от источника до кристалла и кристалл изгибается так, чтобы К менялась с изменением Я в соответствии с (5.2). Несмотря на то что механическое устройство спектрометра такого типа несколько проще, чем линейного спектрометра, лишь только некоторые кристаллы, такие, как слюда и Ь1Р, допускают повторный изгиб без значительных повреждений. По этой причине спектрометры с изгибаемым кристаллом практически не используются в микроанализе. Оптика Иоганна была реализована в другом приборе — в спектрометре с полуфокусировкой , в котором также остается постоянным расстояние от источника до кристалла. Но в этом приборе в карусельном устройстве монтируются несколько изогнутых кристаллов с различными радиусами кривизны, каждый из которых можно устанавливать в рабочее положение, вместо одного изгибаемого кристалла. Однако условие фокусировки для каждого кристалла строго выполняется только для одной длины волны, и поэтому для других длин волн будут иметь место некоторая расфокусировка и потеря разрешающей способности и максимальной интенсивности. Достоинство этого устройства заключается в том, что положение источника рентгеновского излучения на круге фокусировки менее критично, в связи с чем рентгеновское изображение, получаемое при сканировании электронного луча по поверхности образца, менее подвержено влиянию эффектов расфокусировки, поскольку изображение уже расфокусировано в целом. [c.194]

Рентгеноспектральная система микроанализатора состоит из двух спектральных и одного бескристального каналов. Конструкция спектрометров [20] предусматривает полную фокусировку излучения изогнутыми по методу Иоганна кристаллами и постоянное нахождение источника, кристаллов и входной щели детектора на круге Роуланда. Кристаллы изогнуты по радиусу 250 мм и перемещаются прямолинейно в рабочем интервале углов Вульфа — Брегга 21—45°. Механизмы спектрометров находятся на столе прибора вне вакуума, а рентгеновское излучение проходит в вакуумной сильфонной гирлянде [21]. В каждом спектрометре предусмотрена установка трех сменных в вакууме кристаллов-анализаторов, которые перекрывают весь спектральный интервал элементов от магния до урана. Детекторами каждого канала являются спаренные рентгеновские счетчики пропорциональный проточный СРПП-21 и смонтированный непосредственно за его выходным окном сцинтилляционный счетчик СРС-1-01. Детекторы работают со спектральными счетными стойками ССС. Третий канал для бездисперсионного анализа спектра состоит из [c.77]

В разд. 9.4 были описаны масс-спектрометры различных типов. Ограничимся характеристикой особенностей, относящихся к газовой хромато-масс-спектрометрии, таких, как чувствительность, линейный динамический диапазон, разрешение, диапазон масс и скорость сканирования. Скорость сканирования масс-спектрометра—это время, необходимое для сканирования одного порядка на шкале масс (например, от т/г 50 до 500). В газовой хромато-масс-спектрометрии с капиллярными колонками благодаря небольшой ширине пика необходима высокая скорость сканирования (< 1 с/порядок), чтобы получить по крайней мере 3-5 спектров для пика в режиме полного сканирования. Ограниченный диапазон масс некоторых масс-анализаторов не является проблемой, поскольку молекулярная масса соединений, поддающихся газохроматографическому разделению, обычно меньше 600. Различные типы масс-спектрометров значительно различаются разрешающей способностью. Разрешение Д —мера способности масс-спектрометра разрешать два пика иона с различными т/г, она определяется как К = т/Ат. Способность масс-спектрометра разрешать два пика с различающимися на единицу массами называется единичным массовым разрешением. С едичичным массовым разрешением обычно работают квадрупольные приборы. Приборы же с двойной фокусировкой достигают высокого массового разрешения (Д > 10 ООО). Это важно, поскольку из точной массы иона фрагмента часто можно непосредственно получить элементный состав. Для разделения ионов С5Н11О2 и 4HllN20 (табл. 14.2-1) с Дт = 0,01123 требуется разрешение по крайней мере К = 9172. [c.603]

Монохроматоры, используемые в спектрометрах для длинноволновой области, собраны по таким же схемам, как и монохроматоры приборов средней ИК-области. Это внеосевая и осевая автоколлимационные схемы [8, 9], схема Пфунда [1] и Эберта— Фасти [10]. Чаще других используется схема Черни — Тернера [4], на которой мы остановимся подробнее. Эта схема является одной из модификаций схемы Эберта — Фасти и отличается от последней тем, что вместо Одного сферического зеркала в ней используется два одно для коллимации и одно для фокусировки излучения на выходную щель. Такое разделение дает схеме дополнительные степени свободы в борьбе с аберрациями, сохраняя при этом все достоинства, присущие схеме Эберта — Фасти. Полная компенсация комы в схеме Эберта — Фасти невозможна из-за меридионального увеличения решетки. Поэтому на практике чаще применяют схему Черни — Тернера с несимметричным ходом лучей. Для всей спектральной области работы эшелетта устранить кому нельзя, однако соответствующим подбором углов отражения зеркал [11] ее можно существенно уменьшить и компенсировать полностью для центральной области работы эшелетта. Единственной аберрацией, которую в схеме Черни — Тернера не удается устранить, является сферическая аберрация. Именно она в большинстве случаев и определяет аберрационный предел разрешения прибора, построенного по такой схеме. Поскольку в длинноволновой ИК-области ширина щелей спектрометра обычно велика, сферическая аберрация может составлять довольно заметную величину, и, таким образом, [c.112]

Термин метастабильиый относится к ионам, энергия которых ири регистрации меньше полной кинетической энергии, первоначально сообщаемой в ионном источнике. Для того чтобы понять происхождение метастабильных ионов, рассмотрим масс-спектрометр с двойной фокусировкой (рис. 5.1) и масс-спектрометрическую ре- [c.178]

Ионно-оптическая система отечественного масс-спектрометра с двойной фокусировкой МС 3301 [47] построена по типу схем Хин-тербергера — Кенига. Эта система обеспечивает полную коррекцию аберраций второго порядка, обусловленных горизонтальной расходимостью и разбросом ионов по энергиям (рис. 11). На этом приборе достигается разрешение 20 тыс. а. е. м. на уровне 5% пиков равной интенсивности. [c.30]

Максимальную информацию о структуре соединений, входящих в состав сложной смеси, получают, используя комбинацию хроматограф — масс-спектрометр высокого разрешения (рис. 13) [69]. Газовый хроматограф через гелиевый сепаратор присоединен к масс-спектрометру СЕС-21-110 с двойной фокусировкой и геометрией Маттауха — Герцога (разрешение 22 тыс. а. ё. м.). Точное измерение масс осуществляется с использованием калибровочного вещества (перфторалкан), которое непрерывно вводят в ионный источник параллельно исследуемому веществу. Использование фотопластинки имеет преимущество перед масс-спектрометрическим методом регистрации, так как в первом случае масс-спектр интегрируется во времени, что важно ввиду непрерывного изменения концентрации пробы, поступающей из хроматографа в ионный источник. Система позволяет делать до 60 снимков на одной пластинке. Автоматический микрофотометр с фотоумножителем после обработки фотопластинки выдает сигнал, который вводится в вычислительное устройство, преобразующее в цифровую форму выходные данные фотоумножителя, рассчитывает относительные расстояния центров линий и их плотность, превращает их в точные массы (с точностью до 0,002) и рассчитывает элементный состав. Запись полного ионного тока, попадающего на коллектор, введенный между электрическими и магнитными полями для отбора [c.41]

По вопросу об аберрациях второго порядка имеется обширная литература. Особое значение представляет исследование условий [6], при которых для масс-спектрометра типа тандем коэффициенты Л 20, и иЛог равны нулю для некоторой определенной массы ионов. Менее полная теория Джонсона и Нира [4 и Вуриса [17] достаточна для рассмотрения секторных масс-спектрометров, описанных в этой статье. Хинтенбергер, Венде и Кёниг [5] сформулировали условия для осуществления двойной фокусировки первого порядка одновремешю для ионов всех масс при 20 = О для одной массы. Робинсон [16] за счет изменения входного контура полюсов магнита достиг двойной фокусировки первого порядка для [c.60]

Примечание Хинтенбергер а к корректуре. В таблице (см. ниже) приводятся расчетные данные для четырех масс-спектрометров с полной двойной фокусировкой второго порядка. Приборы 1 и 2 можно реализовать путем небольших изменений в приборе Нира, а приборы 3 и 4 — путем небольших изменений в приборе, описанном Крейгом и Ирроком. [c.93]

В литературе [6] детально обсуждены причины нарушения фокусировки ионного пучка, следствием чего является уменьшение разрешающей силы масс-спектрометра. Здесь целесообразно только обсудить вопрос о том, каким образом можно получить необходимую для работы разрешающую силу у используемого прибора. Следует обсудить также вопрос о пригодности различных количественных определений разрешающей силы. Наилучшее разрешение двух линий достигается тогда, когда щели коллектора и источника имеют минимальную ширину. Наилучшее возможное разрешение, соответствующее бесконечно малой ширине обеих этих щелей, наиболее полно характеризует потенциальные возможности данного прибора. Управлять шириной щелей можно либо механически, либо электрически [7]. Интересно рассмотреть влияние ширины щелей на форму ЛИНИН. Линия масс-спектра дает распределение интенсивности в изображении щели источника. Щель коллектора обычно достаточно широка, чтобы можно было регистрировать интеграл этого раснределеиия. По мере уменьшения ширины щели коллектора форма линии приближается к кри- [c.332]

В литературе [6] детально обсуждены причины нарушения фокусировки ионного пучка, следствием чего является уменьшение разрешающей силы масс-спектрометра. Здесь целесообразно только обсудить вопрос о том, каким образом можно получить необходимую для работы разрешающую силу у используемох о прибора. Следует обсудить также вопрос о пригодности различных количественных определений разрешающей силы. Наилучшее разрешение двух линий достигается тогда, когда щели коллектора и источника имеют минимальную ширину. Наилучшее возможное разрешение, соответствующее бесконечно малой ширине обеих этих щелей, наиболее полно характеризует потенциальные возможности данного прибора. Управлять шириной щелей можно либо механически, либо электрически [7]. Интересно рассмотреть влияние ширины щелей на форму линии. Линия масс-спектра дает распределение интенсивности в изображении щели источника. Щель коллектора обычно достаточно широка, чтобы можно было регистрировать интеграл этого распределения. По мере уменьшения ширины щели коллектора форма линии приближается к кривой распределения интенсивности в изображении, т. е. сужение этой щели эквивалентно дифференцированию линии масс-сиектра. Если с малой амплитудой модулировать ускоряющее напряжение и регистрировать сигнал на частоте модуляции, то можно записывать непосредственно производную кривой контура линии. При этом изменение амплитуды модуляции эквивалентно изменению ширины щели коллектора. Получаемый таким образом сигнал был математически исследован [8], и можно показать, что сужение щели источника эквивалентно второму дифференцированию кривой контура линии. Было показано, что можно регистрировать дублетные линии, образованные молекулярными ионами, для которых М/АМ составляет 2300, используя прибор секторного типа с радиусом 152 мм. Такую регистрацию проводили при помощи двойного дифференцирования линии обычного масс-спектра. Это наглядно иллюстрирует возможности прибора такого типа. [c.334]

А48. Reutersward С., Новый масс-спектрометр. (Масс-спектрометр с двойной фокусировкой. Ионный пучок входит наклонно по отношению к границам магнитного поля. Полный спектр от Н до U может быть зарегистрирован за три экспозиции. В предварительных экспериментах достигалась теоретическая разрешающая сила, равная 4400.) Агк. Mat. Astr. Fys., 30 А, No. 7, 4 pp. (1944). [c.578]

Фотографический метод регистрации считается предпочтительным при работе с масс-спектрометрами типа Маттауха — Герцога с двойной фокусировкой, поскольку все массы полного спектра могут быть одновременно отмечены на фотопластинке. На каждой пластинке можно разместить до 30 спектров высокого разрешения. Проявленные пластинки затем фотометриру-ются. В работе [76] рассмотрена полностью автоматизированная система технической обработки фотопластинок с последующей передачей данных вычислительной машине. Результаты представляются в форме элементной карты с точным указанием массовых чисел, элементного состава и относительных интенсивностей для всех пиков в масс-спектре. [c.295]

Хайтс и Биманн [30] описали динамическую систему сбора и обработки данных, в которой используется масс-спектрометр с однократной фокусировкой с непрерывной периодической магнитной разверткой. Длительность прямого хода развертки (3 с для диапазона масс 20—500) приемлема для регистрации масс-спектров большинства выходящих из колонки соединений, а длительность обратного хода (1с) достаточна для полного восстановления магнитного поля. Непрерывный сигнал с выхода электронного умножителя можно подавать на любое из трех измерительных и регистрирующих устройств (или сразу на все три) осциллограф с послесвечением, шлейфовый осциллограф и аналого-цифровой преобразователь (А/Ц) для записи на магнитную ленту. Преобразователь автоматически обрабатывает сигнал с электронного умножителя со скоростью 3000 шагов квантования в 1 с. Для того чтобы привязать шкалу масс к оси времени, систему регистрации с достаточной точностью синхронизуют с периодом развертки. После юстировки масс-спектрометра регистрируют известный масс-спектр стандартного соединения и градуируют временную ось в единицах массы. [c.222]

Метод полного нспарения был использован также для количественного определения редкоземельных элементов в редкоземельной основе. Работа выполнялась на масс-спектрометре с одинарной фокусировкой и термоионным двухнитным ис-точн ком (допускалось при этом, что потенциалы ионизации атомов исследуе1мых редкоземельных элементов и поперечные сечения нх ионизации существенно не различаются) [9]. В настоящее время метод полного испарения и интегрального ионного тока используется редко. Главные недостатки этого метода трудое.мкость анализа, большие погрешности при определении концентраций, малый объем информации об исследуемом веществе. [c.111]

Этот способ полного изотопного анализа воды был нами [168, 169, 220] разработан для природных вод и, по-видимому, остается сейчас для них наиболее простым и точным, за исключением комбинации флотационного измерения общей разности Ас1 и прецизионного измерения О в двухлучевом масс-спектрометре с двойной фокусировкой. Точность его ограничена в первую очередь точностью измерения Ап, которая легко может быть значительно повышена путем увеличе1шя длины кюветки интерферометра. В обычных кюветках длины 8—10 см величины Ас1х и Ас1у могут быть найдены с точностью 1,5—2 у. [c.137]

СО), и различие между ними может быть обнаружено при высоком разрешении, когда можно установить разницу между С2Н4 и СО. Определяемая разность масс равна 3,64-10 а. е. м. М./АМ менее 3200, и полное разрешение может быть получено на обычном масс-спектрометре с двойной фокусировкой. Пример разделения С2Н4 и СО, достигаемый на приборе с двойной фокусировкой с секторным магнитным полем (радиус 15,2 см), иллюстрируется на рис. 153. [c.389]