Фокусировка по скоростям

Наиболее важной характеристикой масс-спектроскопа является метод, которым осуществляется фокусировка ионного пучка. Эту характеристику очень удобно использовать при разделении приборов на отдельные типы. Фокусировка улучшает степень разделения соседних масс, увеличивает интенсивность измеряемого ионного пучка и, таким образом, делает измерение интенсивности и положения пучка более точным. Область применения того или иного масс-спектроскопа определяется в большой степени эффективностью фокусировки. Возможны следующие типы фокусировки, использующиеся для концентрирования ионов одинаковой массы в пучок фокусировка по направлению, в которой ионный пучок формируется из ионов, имеющих различное начальное направление, но одинаковую скорость, фокусировка по скорости, в которой ионный пучок формируется из ионов, имеющих различную скорость, но предполагает-гО ся, что все они обладали одним и тем же начальным направлением. В случае Р двойной фокусировки ионный пучок формируется из ионов, обладающих [c.17]

Фокусировка по направлению, которая должна была быть получена согласно оптической аналогии с системой линз, отсутствует действие полей аналогично действию ахроматической системы призм. Здесь в пучке, однородном по массе, но неоднородном по энергии, дисперсия, обусловленная электростатическим полем, приводит к спектру по скоростям. Эта дисперсия компенсируется магнитным полем. Линии фокуса ионов с различным отношением массы к заряду лежат в одной плоскости. Таким образом, для регистрации всего масс-спектра может быть использована фотопластинка. Позднее на основе прибора Астона были сконструированы масс-спектроскопы [1473, 1990] и другие устройства с фокусировкой по скорости [1760]. [c.18]

Метод измерения масс с использованием масс-спектрометра с простой фокусировкой в основном аналогичен методу Нира масса неизвестного иона сравнивается с массой иона известного состава путем изменения ускоряющего напряжения при постоянном магнитном поле измеряются два напряжения, при которых появляются соответствующие пики. Однако в приборах с простой фокусировкой наиболее точные измерения должны быть ограничены молекулярными ионами, которые образуются в ионизационной камере без значительной кинетической энергии. Поскольку в масс-спектрометрах секторного типа нет фокусировки по скоростям, то ионы с начальной кинетической энергией, входящие в анализатор, будут двигаться по кривой большего радиуса, чем такие же ионы, но не обладающие кинетической энергией, и, следовательно, первые будут регистрироваться, как имеющие большую массу. [c.55]

Важным преимуществом источников рассматриваемого типа является то, что ионизация сложных молекул может осуществляться с диссоциацией или без нее кроме того, количество и типы осколочных ионов могут изменяться в зависимости от энергии ионизирующих электронов, и с помощью масс-спектров могут быть получены сведения относительно структурной формулы ионизируемых молекул. Ионы, образующиеся в источнике с электронной бомбардировкой, характеризуются одинаковой энергией в пределах 0,05 эв. Вследствие большой разницы в массах электрона и бомбардируемой молекулы последняя будет получать при электронном ударе незначительную кинетическую энергию. Так как пучок ионизирующих электронов узкий, ионизационная камера представляет собой область, практически свободную от полей, и ионы образуются на более или менее эквипотенциальной поверхности, то они будут получать одинаковую энергию от ускоряющих полей. Благодаря тому что образующиеся ионы имеют небольшие различия в энергиях, источники с электронной бомбардировкой особенно пригодны для масс-спектрометров с простой фокусировкой, без фокусировки по скоростям. [c.116]

Для масс-спектроскопических определений атомных масс обычно использовались либо масс-спектральные приборы с двойной фокусировкой, либо масс-спектрометры циклотронно-резонансного типа. Известным исключением была работа Астона, проделанная на приборе с фокусировкой только по скоростям. В литературе имеется также единственный пример применения для точного определения масс прибора с фокусировкой только по направлениям. Это работа Нэя и Манна [1], которые использовали небольшой масс-спектрометр секторного типа для определения отношения масс Не " /Н . Так как прибор Нэя и Манна не имел фокусировки по скоростям, достижимая разрешающая сила (1 80 ООО) была ограничена не только геометрическим разрешением, но и разбросом ионов по энергиям. [c.11]

Идея фокусировки ионов по скоростям впервые была выдвинута Фаулером и осуществлена Астоном и Фаулером (1922). В то время обычно использовали газоразрядные источники ионов, в которых образовывались заряженные частицы с широким разбросом энергий. Чтобы получить масс-спектр, необходимо при помощи отклоняющего электростатического поля предварительно выделить ионы одной энергии, а затем этот моноэнергетический пучок анализировать по массам в магнитном поле. Поскольку линии масс-спектра должны быть четкими, диапазон энергий для анализа приходится предельно сужать. К сожалению, это приводит к резкому снижению интенсивности. Астон и Фаулер открыли принцип фокусировки по скоростям, позволяющий преодолеть эту трудность. В этом случае можно значительно увеличить диапазон энергий для анализа, не вызывая расширения спектральных линий. Единственное требование заключается в том, что большее отклонение медленных ионов в электрическом поле необходимо компенсировать их ббльшим [c.75]

Для обеспечения фокусировки по скоростям необходимо, чтобы 6" стало независимым от р. Из уравнения (19) имеем [c.77]

ЭТО основное условие фокусировки по скоростям. Правая часть-коэффициент дисперсии в магнитном поле для пучка, распространяющегося в обратном направлении. Для фокусировки по скоростям требуется, чтобы дисперсии по скоростям в электрическом и магнитном полях взаимно компенсировались. Если это условие выполняется, в уравнении (19) остаются лишь следующие члены [c.78]

Несмотря на то что коэффициент равен нулю, множитель у отличен от нуля и представляет собой коэффициент дисперсии по массам в комбинации полей. Фокусировку по скоростям легко рассчитать для одного фиксированного значения ат, которое можно вычислить из уравнения (21) [c.78]

Условия фокусировки по скоростям для этого случая можно получить при l - oo из уравнений (20) и (21). Коэффициент при должен быть равен нулю, что приводит к уравнению [c.81]

Следует отметить, что даже если ширина входной и энергетической щелей равна нулю, отбираемый диапазон энергий отличен от нуля и зависит от углового расхождения входящего пучка. Это вызвано тем фактом, что промежуточное изображение расположено в бесконечности. Однако, за исключением особых случаев, когда основным условием служит выделение строго заданных энергий, этот недостаток является вполне терпимым, поскольку угловое расхождение входящего пучка невелико, и для фокусировки по скоростям отбирается узкий диапазон энергий, который не может быть впоследствии уменьшен. [c.83]

Наиболее важной характеристикой масс-спектроскопа является метод, которым осуществляется фокусировка ионного пучка. Эту характеристику очень удобно использовать при разделении приборов иа отдельные типы. Фокусировка улучшает степень разделения соседних масс, увеличивает интенсивность измеряемого ионного пучка и, таким образом, делает измерение интенсивности и положения пучка более точным. Область применения того или иного масс-спектроскопа определяется в большой степени эффективностью фокусировки. Возможны следующие типы фокусировки, использующиеся для концентрирования ионов одинаковой массы в пучок фокусировка по направлению, в которой ионный пучок формируется из ионов, имеющих различное начальное направление, но одинаковую скорость, фокусировка по скорости, в которой ионный пучок формируется из ионов, имеющих различную скорость, но предполагается, что все они обладали одним и тем же начальным направлением. В случае двойной фокусировки ионный пучок формируется из ионов, обладающих различной начальной скоростью и направлением. За редкими исключениями, фокусирующие устройства, используемые в масс-спектроскопии, фокусируют ионные лучи лишь в одной плоскости, и потому они эквивалентны цилиндрическим линзам. Были описаны приборы, в которых применены все эти методы фокусировки первого и более высокого порядка. Известны также методы получения идеальной двойной фокусировки были сконструированы приборы, использующие подобные системы. Еще один важный метод фокусировки пучка > ионов — по времени пролета , используется в масс-спектрометрах, которые описаны позже. В этом методе все ионы с определенным отношением массы к заряду достигают коллектора в одно и то же время и могут быть отделены от ионов с иным отношением массы к заряду, которые попадают на этот же самый коллектор в иное время. [c.17]

При использовании такого прибора Федоренко исследовал, например, процессы обдирки электронов, электронного захвата и диссоциации при прохождении пучка ионов через газ при низком давлении, а также определение сечения этих процессов как функции энергии ионов. Используя две диафрагмы для коллимирования ионного пучка, находящегося под углом 0, Федоренко [630] исследовал рассеяние, характеризуя его массами рассеиваемых и рассеивающих частиц и энергией ионов. Он рассматривал случаи, в которых не происходило изменения отношения массы к заряду и такие, в которых изменялась масса (например, а иногда имело место изменение заряда (Ва+-> Ва + в криптоне). Последний процесс вполне вероятен благодаря сближению частиц. Наблюдаемые столкновения были неупругими вследствие взаимного проникновения электронных оболочек. При использовании для анализа положительных ионов масс-спектрометра с фокусировкой по скоростям может быть установлена относительная потеря энергии для сталкивающихся частиц, рассеивающихся под малыми углами 1631]. [c.456]

Ни один из описанных выше приборов не обеспечивает фокусировку по скоростям и по направлению. Идея создания прибора с двойной фокусировкой принадлежит Барткп и Демпстеру [130], которые показали, что эта фокусировка выполняется при отклонении я/]/2 радиан в скрещенных магнитном и электрическом полях. Упомянутое выше устройство [246] обладало тем недостатком, что оно позволяло получить лишь ограниченную часть масс-спектра. Поэтому, когда были открыты другие методы получения двойной фокусировки, они вытеснили системы скрещенных полей. Ряд приборов, позволяющих получить двойную фокусировку первого порядка, находились в стадии конструирования, когда Герцог и Маттаух [873, 1326] опубликовали полную теорию получения двойной фокусировки при использовании радиального электростатического поля (для которого имеется следующая зависимость между радиусом-вектором г и потенциалом У г) г-д]/ г)1дг = сот ) и однородного магнитного поля, обладающего прямолинейными границами. Все опубликованные описания масс-спектроскопов с двойной фокусировкой могут быть рассмотрены как частные случаи выведенного ими уравнения. Был опубликован и ряд других работ, посвященных фокусировке в масс-спектрографах [286, 464, 858-860, 997]. [c.24]

При образовании ионов (СНз) из молекул углеводородов суммарное значение кинетической энергии было найдено равным 4,6 эв 1421]. Такое высокое значение может вызвать серьезные ошибки] при вычислении энергии связи по данным измерения потенциалов появления ошибки возникают также и в измерении масс ионов на приборе, где отсутствует совершенная фокусировка по скорости. Хиппл [919] сообщил, что использование масс-спектрометра с циклоидальной фокусировкой привело к значению относительного содержания ионов Н " в спектре этана, в десять раз превышающему значение, полученное на приборе с простой фокусировкой. [c.292]

Точная монохроматичность ионного луча, необходимая из-за отсутствия фокусировки по скоростям, достигнута в данной работе за счет пспользования только молекулярных ионов. Все вещества, применявшиеся как исходные для получения ионов, были либо газообразными при нормальном давлеппи и температуре, либо обладали настолько высоким давлением наров, что их можно было вводить в ионизационную камеру источника через обычную напускную систему. Для получения ионов ртути каплю ртути помещали в газовую напускную систему вблизи ионизационной камеры, причем положение капли выбирали так, чтобы температура была значительно выше комнатной. [c.13]

А53. Н U t t е г R. G. Е., Электронная онтика масс-спектрографов и устройство для фокусировки по скоростям. (Теоретическое рассмотрение.) Phys. Rev., 68, 248-253 (1945). [c.578]

Во всех описанных до сих пор приборах для фокусировки частиц использовались только отклоняющие поля. Герцог (1943) сконструировал масс-спектрометр, в котором фокусировка осуществлялась аксиальными электрическими ускоряющими полями и не была связана с дисперсией по массам и по энергиям. Кель-ман и др. (1969) описали масс-спектрометр, в котором используются отклоняющие поля, действующие только как призмы с фокусировкой по скоростям, и электростатические линзы с аксиальной симметрией, обеспечивающие фокусировку по направлениям. При этом для полей меньших размеров достигается более высокое разрешение. Либл (1969) указал на преимущества, которые дает введение нормальных линз до и после электрического поля. Это позволяет регулировать интервал значений Э независимо от пределов а, что нельзя осуществить в случае обычной геометрии Маттауха—Герцога. В данном случае можно пожертвовать чувствительностью для увеличения разрешения. Помимо этого, линзы можно использовать просто для точной юстировки прибора. В новом устройстве сохраняются преиму- [c.84]

Для изучения фокусировки по скоростям можно использовать тот же способ размещения небольшого отверстия в плоскости р-щели и наблюдения за смещением пика при изменении положения этого отверстия. Для этой операции необходим пучок ионов с большим разбросом по энергиям. Чтобы его получить, можно наложить на ускоряющий потенциал переменное пилообразное напряжение. Точной юстировки также можно добиться, перемещая р-щель в радиальном направлении. Другой метод настройки масс-спектрографов рассмотрен в работе Эвелинга и Венде (1957). [c.98]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология