Способы ионизации вещества

Способы ионизации вещества I [c.128]

Масс-спектрометр и Я впервые была использована для анализа легкокипящих нефтяных фракций в 1940 г. После появления в 1959 г. масс-спектрометров высокого разрешения, обеспечивающих разделение углеводородных и гетероатомных ионов с близкими массами, и создания систем прямого ввода образца в ионный источник оказалось возможным использовать этот метод и для анализа средних и тяжелых нефтяных фракций. Современный этап развития масс-спектрометрии характеризуется разнообразием способов ионизации вещества, быстродействием, сочетанием с газовой хроматографией, полной автоматизацией эксперимента и обработкой результатов с помощью ЭВМ. [c.135]

Объем настоящей работы не позволяет сделать полный литературный обзор Или рассмотреть, хотя бы вкратце, основные масс-спектрометрические работы по затронутой теме. Поэтому мы рассмотрим лишь наиболее важные направления, применяемые в масс-спектрометрии при исследовании поверхности твердого тела, взяв за основу способ ионизации вещества. [c.47]

Сделан подробный обзор "масс-спектрометрических методов изучения химической при" роды твердых тел. Весь материал систематизирован по способам ионизации вещества. Для каждого. метода указаны области и границы применимости. [c.355]

Данное растворенное вещество будет вести себя неодинаково по меньшей мере в трех из названных криоскопических смесях, и так как коэффициенты Ъ или с и либо й, или е должны равняться нулю, то оценка криоскопических свойств вещества в трех подходящих растворителях (криоскопических смесях) дает возможность определить коэффициент а и либо Ъ или с, и либо й или е. Таким образом, однозначно определяется способ ионизации вещества. [c.126]

Способы ионизации вещества [c.128]

Для преодоления этих недостатков разработаны разнообразные способы ввода вещества, ионизации, разделения и детектирования иоиов. Эти подходы и методы будут обсуждены в последующих разделах. Они отражают общую картину методологии и инструментария современной масс-спектрометрии. [c.266]

Методы ионизации, используемые в аналитической масс-спектрометрии, можно классифицировать на различной основе (см. табл. 9.4-3). Важное значение имеет деление на методы мягкой и жесткой ионизации. При жесткой ионизации молекулам аналита предается значительное количество энергии, что с большой вероятностью приводит к реакциям мономолекулярной диссоциации. Ионизация электронным ударом, как уже обсуждалось ранее, является типичным примером жесткой ионизации. Большинство других способов относятся к мягкой ионизации. Обычно они приводят к незначительной фрагментации, и таким образом можно получить информацию о молекулярной массе. Классификация методов мягкой ионизации может основываться на способах ввода вещества, хотя некоторые комбинированные способы могут не укладываться в четкие рамки такой классификации. Наиболее важные методы мягкой ионизации будут подробно обсуждены в последующих разделах. [c.266]

Ионизация молекул с образованием газообразных ионов, разделение ионов, регистрация их масс и относительных количеств происходят в масс-спектрометре. Каждый ион, который может быть положительным или отрицательным, характеризуется отношением его массы к заряду (т/г). В соответствии с этим отношением происходит разделение различных ионов. В масс-спектрометре исследуемое вещество переводится в газообразное состояние до или в процессе ионизации. Способы ионизации рассмотрены в гл. 2. [c.6]

Обычно система прямого ввода применяется в сочетании с источниками ионов, в которых ионизация вещества происходит в газообразном состоянии. Аналогичный способ введения образца в область высокого вакуума в ионном источнике применяется, когда ионизация вещества происходит в конденсированном состоянии (полевая и лазерная десорбция, бомбардировка ускоренными атомами и ионами). [c.41]

В зависимости от свойств анализируемых веществ и характера решаемой задачи ионы атомов и молекул могут быть получены несколькими способами, в том числе электронным ударом, бомбардировкой поверхности пробы пучком электронов, ионов или нейтральных атомов, испарением с накаленных металлических поверхностей, фотоионизацией, в газовом разряде, в вакуумном высоковольтном разряде, плазменными методами. Многие из этих способов оформлены в виде конструкций, дающих возможность ионизировать вещества в газовой, жидкой и твердой фазах, обеспечивать более или менее одинаковую ионизацию всех компонентов смеси или селективное усиление ионизации веществ определенной структуры, получать положительные и отрицательные ионы. Разнообразие способов ионизации является одной из сильных сторон масс-спектрометрии, что дает возможность в зависимости от задач исследования и природы веществ менять вид воздействия на молекулы. [c.842]

Приборы, используемые в М.-с., — масс-спект-рометры — состоят из трех основных частей ионного источника, разделительного устройства (масс-анализатора) и приемного устройства. В ионном источнике происходит ионизация исследуемого вещества и формирование пучка ионов. В современных масс-спектрометрах применяются различные способы ионизации электронный удар, фотоионизация, лазерная ионизация и т. д. В масс-анализаторе пучок ионов в зависимости от величины т/е разделяется в пространстве (ионы с различными т/е движутся одновременно по разным траекториям) или во времени (ионы с различными nie движутся по одной траектории, но попадают в приемное устройство в разное время). Разделение ионов происходит под действием электрического и магнитного полей. В приемном устройстве ионы каждого вида собираются вместе на коллекторе, при этом формируется сигнал, пропорциональный ионному току, т. е. количеству ионов, попадающих в единицу времени в приемное устройство. [c.73]

Сопротивление не является специфической константой кристаллического вещества. Оно различно для разных образцов и может изменяться не только при изменении температуры или различных способах ионизации, но также под воздействием самого тока. Тем не менее наше утверждение, что рассмотренные кристаллы обладают совершенно определенным омическим сопротивлением, которое может быть измерено с помощью формул (1) и (2), остается верным. [c.211]

Как уже говорилось выше, наиболее широко распространенным способом ионизации органических молекул в современных масс-спектрометрах является бомбардировка паров вещества электронами, или электронный удар. [c.26]

Различные типы масс-спектрометрии отличаются друг от друга не способом ионизации исследуемого вещества (здесь применяется, как правило, в техническом отношении самый простой метод электронного удара), а устройством анализатора. Было предположено несколько систем, в которых ионные пучки подвергаются действию импульсных или радиочастотных электрических полей [104]. Большую популярность приобрел циклотронно-резонансный масс-спектрометр. В этом приборе ионы попадают в ловушку, в которой движутся в однородном магнитном поле по циклоидам с определенной частотой. При совпадении этой частоты с частотой переменного электрического поля (приложенного перпендикулярно к магнитному полю) ионы поглощают электромагнитную энергию, что и регистрируется прибором. Поскольку поглощение носит резонансный характер, масс-спектрометр получил приведенное выше название, а сам метод, связанный с его применением, — циклотронно-резонансной [c.257]

Анализ термически нестабильных, труднолетучих соединений с использованием традиционных методов ионизации (электронный удар, химическая ионизация, ионизация в сильном электрическом поле) неизбежно связан с возможностью разложения образца в процессе его введения в ионный источник. В отдельных случаях разложения можно избежать, переводя анализируемые объекты в более летучие и термически более стабильные производные (дериватизация). Ограничения этого приема очевидны поиски иных способов ионизации привели к созданию методов, основанных на эмиссии ионов из вещества в конденсированном состоянии. Масс-спектры вторичных ионов, получаемые под действием ионных, электронных и атомных пучков, а также лазерного излучения содержат интенсивные пики молекулярных и осколочных ионов. Их совокупность позволяет определять молекулярную массу и структуру исследуемого образца. [c.176]

Вторичные эмиссионные методы включают эмиссию ионов с поверхностей, обработанных органическими соединениями, под воздействием ионов высокой энергии (вторичная ионно-ионная эмиссия), ускоренных незаряженных атомов, быстрых электронов (вторичная электронно-ионная эмиссия) или фотонов (лазерная десорбция) [22]. Порог чувствительности чаще всего применяемого варианта вторичной ионной эмиссии под действием ускоренных атомов аргона с энергией около 10 эВ сравним с другими способами ионизации и составляет примерно г вещества. При этом возможно образование и детектирование как протонированных молекулярных ионов [М+Н] + и образующихся из них фрагментов, так и анионов [М — Н]-. Выход и характер вторичных ионов зависят от чрезвычайно большого числа факторов типа металла подложки, свойств раствора, из которого наносится образец, температуры и размеров мишени и от энергии и природы ионизирующих частиц. Влияние этих факторов столь велико, что в настоящее время еще сложно говорить о воспроизводимости масс-спектров вторичной ионной эмиссии, а также о возможностях использования их в количественном масс-спектрометрическом анализе. [c.30]

Поскольку задача установления механизмов фрагментации известных веществ фактически обратна задаче интерпретации масс-спектров, в данном руководстве дается лишь краткая характеристика основных методов ее решения. Необходимо заметить, что практически все из перечисленных в табл. 3.2 приемов (за исключением первого из них) позволяют также получать некоторую дополнительную информацию при анализе спектров неизвестных соединений. В наибольшей степени это относится к данным, полученным при иных способах ионизации, представляющим собой вполне независимое исследование закономерностей фрагментации, но чрезвычайно полезным при решении задач идентификации. [c.50]

Относительный выход ионов химических элементов при всяком способе ионизации пробы в ионном источнике имеет главное значение при разработке количественного масс-спектрометрического метода анализа вещества. [c.181]

Управлять движением нейтронов так же трудно, как и регистрировать их. Единственный способ обнаружения нейтронов — изменение их движения в результате столкновения с ядрами легких элементов (водорода, гелия, азота, углерода). Возникающие при этом быстрые ядра отдачи (протоны, ядра азота и др.) вызывают ионизацию веществ, которую можно легко зафиксировать. Сами же нейтроны слабо ионизируют вещества. [c.24]

Масс-спектрометрия как метод исследования предполагает ионизацию веществ различными способами с последующим детектированием образующихся ионов. Именно за счет регистрации заряженных частиц достигается намного большая чувствительность, чем в недеструктивных методах, основанных на взаимодействии электромагнитного излучения с веществами (ИК-, УФ- и ЯМР-спектроскопия). Пределы обнаружения до 10 ° г/с (на уровне ионизационных хроматографических детекторов) являются типичными для большинства простейших моделей хромато-масс-спектрометров значительная же часть современных приборов обеспечивает регистрацию до 10 -10 г/с органических соединений. [c.307]

Наиболее важный и универсальный способ ввода вещества осуществляется посредством сочетания масс-спектрометра с хроматографом. Особенно широко используется сочетание газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХ-МС) в режиме on-line. Этот метод используют для рутинного анализа во многих областях аналитической химии. За последние десять лет в массовом масштабе стал доступен метод, сочетающий в режиме on-line жидкостную хроматографию и масс-спектрометрию (ЖХ-МС). Разработка >1<Х-МС и способов ионизации в этом методе произвели революцию в масс-спектрометрии и областях ее применения. Учитывая важность методов ГХ-МС и ЖХ-МС, разберем более подробно экспериментальные и инструментальные аспекты этих методов. [c.279]

Книга представляет собой учебно-методическое пособие по масс-спектрометрии, наиболее бурно развивающемуся методу установления строения и определения органических соединений. В ней рассматриваются все существующие на сегодняшний день инструментальные, теоретические и методологические принщ<пы метода. Описаны методы ионизации и образования ионов, типы ионов, способы их разделения и анализа, способы введения вещества в масс-спектрометр и различные виды хромато-масс-спектро-метрии. Изложены масс-спектральные теории, правила и типы фрагментации органических соединений их применение продемонстрировано на примере органических молекул различных классов. Отдельно рассмотрены специальные методы масс-спектрометрии (активация столкновением, масс-фрагментография, химические методы), способствующие более уверенному установлению строения веществ или повышающие чувствительность их определения. [c.2]

Для качественного анализа и установления структуры сме сеи ХМС дает различные возможности Во первых это полные масс спектры компонентов, являющиеся как бы отпечаткамп пальцев молекулярной структуры и характеризующие молеку лярную массу и массы основных структурных фрагментов, по которым можно установить их состав и наличие определенных функциональных групп Масс спектры высокого разрешения позволяют с большой точностью установить элементный состав молекулярного и осколочных ионов а значит, и структур исходной молекулы Во вторых, масс хроматограммы дают воз можность определить времена удерживания (или индексы удер живания) дтя всех разделенных компонентов, причем благода ря селективному ионному детектированию и специальным мето дам обработки данных степень разделения масс хроматограмм как правило, значительно выше, чем обычных хроматограмм регистрируемых другими хроматографическими детекторами Селективный характер детектирования с помощью масс спект рометра позволяет выделить определенные классы веществ из сложной и даже неразделенной хроматограммы В третьих, разные методы ионизации обладают селективностью по отно шению к некоторым структурным или функциональным особен ностям анализируемых молекул Выбирая соответствующий способ ионизации, можно осуществить селективный анализ оп ределенных типов структур или удостовериться в наличии опре деленных функциональных групп [c.89]

Одним из первых и наиболее распространенным вплоть до настоящего времени способов ионизации является ионизация электронным ударом (ЭУ) [37]. Источник ионов с ЭУ обычно имеет камеру ионизации, в которую вводят поток паров анализируемого вещества (рис. 7.2,). Перпендикулярно этому потоку камеру пересекает пучок ускоренных до заданной энергии электронов, эмитируемых нагретым рениевым или вольфрамовым катодом. Этот пучок электронов бомбардирует молекулы анализируемого вещества. Если энергия электронов больше потенциала ионизации молекулы, то с определенной вероятностью неупрутие соударения приводят к образованию ионов в результате выбивания из молекулы одного из электронов М + е -> М + 2е. Ионизация ЭУ имеет много достоинств это, прежде всего, простота устройства источника ионов, хорошая воспроизводимость масс-спектров и высокая чувствительность. Абсолютная эффективность ионизации составляет 0,01-1% количества молекул, введенных в источник, а тепловой разброс ионов по энергиям находится в пределах 3-5 эВ, что позволяет достичь высокого разрешения (8000 и более) без применения масс-анализаторов с двойной фокусировкой. Вероятность ионизации ЭУ зависит от потенциала ионизации атомов и молекул (табл. 7.2 7.3) и сечения ионизации (табл. 7.4). [c.842]

Главные конструктивные особенности масс-спектрометров связаны, прежде всего, со способами ввода анализируемых, веществ в ионный источник, способами ионизации и регистрации образующихся ионов. Большинство приборов снабжено ионными источниками с электронным ударом, однако разработаны и выпускаются спектрометры с полевой, поверхностной и фотоионизацией различных соединений. Наряду с приборами со средней разрешающей способностью (400—2000), достаточной для решения большинства аналитических задач, выпускаются приборы высокого разрешения (40 ООО и более), позволяющие определять состав осколочных ионов, проводить с высокой точностью изотопный анализ при больших изотопныл отношениях и т. д. [c.265]

Необходимость исследования термически нестабильных и высокомолекулярных органических соединений, возникшая с проникновением масс-спектрометрии в разлйчные области органической химии, особенно химии природных соединений, вызвало к жизни способ испарения вещества непосредственно в область ионизации. Такая система прямого ввода исследуемого вещества в источник в настоящее время окончательно заменила классические напускные системы при анализе природных соединений и сильно потеснила их дал<е в области исследования термически устойчивых веществ, благодаря большей скорости введения и меньшей затрате вещества [65]. [c.39]

Испарение. Способы атомизации вещества. Атомизацию вещества для лазерного фотоионизационного метода можно осуществить различными способами. Наиболее прост и широко распространён термический метод испарения из тиглей. Полый катод [15] и высокочастотный индукционный нагрев также могут обеспечить испарение практически любого металла. Испарение в электрической дуге приводит к большой степени ионизации и поэтому неприменимо в качестве источника пара для АВЛИС-методики. Высокие температуры плавления и испарения часто создают непреодолимые трудности в выборе материала для тиглей. В этих случаях для испарения тугоплавких и сильно реакционных материалов в технике часто применяется метод испарения из самого себя , или гарнисаж. Источником энергии в этих случаях является электронный луч или свет лазера. [c.379]

Абсолютная чувствительность метода МС характеризуется минимальным количеством вещества, которое может быть зарегистрировано в виде сигнала, п1)евышающего шум регистрирующей системы. Максимальная чувствительность может достигать значения 10- моля, т. е. 5-10 молекул [8, 9]. Относительная чувствительность характеризует возможность измерения соотношения количеств изучаемых компонентов в смеси. Рекордные значения относительной чувствительности в ряде случаев достигают 10 % [8, 9]. Следует, однако, подчеркнуть, что фактическая чувствительность масс-спектрометра сильно зависит от эффективности способа введения образца в источник ионов прибора. Чувствительность масс-спектрометров связана и со способом ионизации летучих продуктов деструкции. Наиболее распространенным способом ионизации является электронный удар с энергией электронов 70 эВ. Для указанных энергий электронов составлены каталоги масс-спектров отдельных веществ. Эtи каталоги [10, И] используются для расшифровки масс-спектров индивидуальных химических соединений. [c.171]

Из сопоставления масс-спектров следует, что набор образующихся осколочных ионов при этих двух способах ионизации в целом один и тот же. Так же как и при ионизации электронами, наиболее интенсивными в столкновительных масс-спектрах являются линии, соответствующие ионам с нечетным числом атомов водорода. В столкновительном масс-спектре этилового спирта наблюдаются ионы, характерные для кислородсодержащих органических веществ СН2ОН+ и С2Н4ОН+. При столкновитель-ной ионизации также образуются молекулярные ионы (бензол, этиловый спирт), но по сравнению с ионизацией электронами их относительный выход мал. [c.192]

В рамках масс-спектрометрического метода исследования органических соединений все выводы об их составе и строении получают, в основном, из данных о массах и относительных количествах различных ионов, образующихся при фрагментации нейтральных молекул исследуемых веществ в условиях выбранного способа ионизации. Именно способ ионизации в паибольщей степени определяет различия в характере получаемых масс-спектров. Вместе с тем вне зависимости от условий формирования спектров существует ряд общих особенностей их анализа, обусловленных природой органических соединений и связанных с принципами их классификации и способами представления масс ионов. [c.7]

Задачами такой предварительной обработки спектрограмм являются не только представление полученных данных в удобной для их анализа форме (в так называемом нормализованном виде), но и выделение в спектре возможных сигналов примесей и проверка индивидуальности исследуемых веществ или их устойчивости в условиях масс-спектрометрического анализа. Еще на стадиях, предшествующих детальной интериретации масс-спектров, целесообразно сделать выводы о необходимости повторной регистрации спектрограммы в иных условиях и даже о желательности дополнения записанного спектра другой масс-спектрометрической информацией (например, масс-спектрами при иных способах ионизации). Данное ниже краткое оипсание основных существующих в настоящее время разновидностей масс-спектрометрии необходимо прежде всего для оптимального выбора возможных способов получения требуемой дополнительной информации с целью наиболее полной масс-спектрометрической характеристики 1 сследуемых веществ. [c.21]

Четыре перечисленных метода ионизации веществ в газовой фазе отличаются максимальным быстродействием и минимальными эффектами памяти . Их использование позволяет записать спектр летучего соединения немедленно после его введения в спектрометр, и поэтому только эти методы применяются в хромато-масс-сиектрометрии. Указанные ниже способы ионизации нелетучих органических соединений требуют их предварительного нанесения на твердые подложки. [c.29]

Причиной появления в спектрах групп пиков молекулярных ионов оказывается существование у большинства элементов нескольких стабильных изотопов. Особенностью этих сигналов является независимость их относительных интенсивностей от способа ионизации и режима работы прибора (при электронном ударе — от энергии ионизации). Изотопные пики отличаются высокой воспроизводимостью и определяются только элементным составом соединения и относительным природным содержанием изотопов входящих в него элементов. Это обстоятельство может быть использовано для доказательства присутствия некоторых полиизотопных элементов в веществе, определения их числа и установления брутто-формул. [c.61]

Одним из наиболее интересных способов анализа поверхно- сти твердых тел и тонких пленок (а также других образцов) является метод, в котором для распыления и ионизации вещества используется пучок так называемых первичных ионов. Вторичные ионы, выбитые с поверхности образца, анализируются при помощи масс-спектрометра. Этот метод позволяет получить примерно такое же пространственное разрешение, как и в элек-тронно-зондовом микроанализе, и в то же время обладает высокой чувствительностью, характерной для масс-спектрометрии с искровым источником ионов. Приборы с ионной бомбардировкой различных фирм отличаются конструктивным оформлением и аналитическими возможностями. Они будут рассмотрены здесь примерно в том же порядке, как и происходило их развитие. [c.410]

Масс-снектрометрия характеризуется двумя особенностями. В отличие от многих методов физико-химического анализа, прп получении масс-спектра образец не регенерируется, а расходуется полностью. Масс-спектрометр — очень чувствительный прпбор для получения спектра на современном прпборе достаточно нескольких микрограм-мов анализируелЕОго вещества, а применение метода с пнтегрированием понпого тока позво.ляет определять нано- и даже пикограммовые количества, папример, метаболитов в сложных биологических экстрактах. Вид масс-спектра зависит от интервала времени между ионизацией и регистрацией попов, от способа ионизации и в некоторой стенени от конструкции и рабочих характеристик прибора. [c.162]

Молекулы превращаются в положительные ионы при действии жестких ультрафиолетовых лучей, инфракрасного, но очень интенсивного (лазерного) облучения, при взаимодействии молекул с активными ионами. Каждый из таких нестандартных способов ионизации имеет свои преимущества. С помощью ультрафиолета, например, иногда удается многократно повысить и без того высокую чувстви-. тельность метода — так, вещество У в одном из эксперимен- [c.66]

Эти свойства называются коллигативными (что означает коллективными) потому, что они зависят от количества имеющихся молекул или ионов растворенного вещества, а не от природы растворенных частиц (до тех пор, пока они остаются нелетучими и появляются только в жидкой фазе). Коллигативные свойства играли важную роль для химиков прошлого века, поскольку они позволяли судить о числе частиц имеющегося в наличии растворенного вещества, а следовательно, о его молекулярной массе и степени ионизации в растворе. Коллигативные свойства позволили Аррениусу показать, что в растворе содержится больше частиц, чем имелось в наличии молекул растворенного вещества, а следовательно, что молекулы растворенного вещества в растворе разрываются на ионы. В настоящее время коллигативные свойства использ ются главным образом для определения молекулярных масс неизвестных веществ по способу, который будет описан ниже. [c.138]