Источники с поверхностной ионизацией

Источники с поверхностной ионизацией или термоионные источники (ТИ) [c.847]

Многие элементы не могут быть проанализированы в источнике с электронной бомбардировкой ввиду отсутствия соединений, обладающих достаточной летучестью. Другие типы ионных источников рассмотрены в гл. 4 там же перечислены элементы, исследуемые на этих источниках. Метод, используемый для изучения любого данного элемента, может быть установлен на основании литературы, приведенной в приложении 3. Некоторые из специальных методов используются даже тогда, когда имеется достаточно летучее соединение. Так, например, при исследовании небольшого количества вещества эффективен источник с поверхностной ионизацией. [c.95]

Источники с поверхностной ионизацией 123 [c.123]

Этот метод нашел широкое применение [2116], хотя он и не может быть использован для всех элементов при его помощи были исследованы 54 стабильных элемента. Демпстер [455] установил, что источник с поверхностной ионизацией пригоден для исследования изотопных соотношений в приборах с фокусировкой по направлению, и распределение по энергиям образующихся ионов составляет 0,2 эв. Отношение заряженных и незаряженных частиц п /пц, образующихся при испарении веществ с потенциалом ионизации ср с поверхности, характеризующейся работой выхода , при абсолютной температуре Т определяется выражением [1211] [c.123]

На рис. 36 приведена схема типичного источника с поверхностной ионизацией. Функции пластин, коллимирующих и центрирующих луч, очевидны. Супрессор в виде проволочной сетки предотвращает регистрацию ионов, образующихся при третичном процессе [882]. Этот процесс является основным источником образования фоновых ионов в методе поверхностной ионизации. Они возникают следующим образом. Ионы с горячей нити ударяются о края коллимирующей щели и вызывают образование вторичных электронов и ионов. Отрицательные частицы направляются к нити, которую они бомбардируют при этом образуются третичные ионы, например углеводородные, из отложений на [c.124]

Рис. 36. Схема типичного электродного устройства в источнике с поверхностной ионизацией.

Несмотря на невозможность полного описания высоковакуумных систем, применяемых в различных масс-спектроскопах, этот вопрос не может быть совершенно обойден в настоящей монографии. Необходимо подчеркнуть, что успешная работа масс-спектрометра в известной степени зависит от правильного понимания факторов, связанных с получением высокого вакуума и с ограничениями, налагаемыми характеристикой оборудования, которые не позволяют получить желаемую степень разряжения. Следует сослаться на ряд ценных книг по высоковакуумной технике [1317, 1677, 2197], где рассмотрены типы форвакуумных и диффузионных насосов, с помощью которых достигается предельное давление, приборы измерения давления и принципиальное устройство охлаждаемых ловушек и вакуумных линий. Выбор материала для построения вакуумной системы связан с областью применения данного прибора и с обеспечением возможности быстрого ремонта и модификации в процессе работы. Сложность системы, используемой для введения образца, зависит от разнообразия проблем, изучаемых на этом приборе. Например, проблемы, связанные с анализом твердых материалов при использовании источников с поверхностной ионизацией, требуют совершенно иной аппаратуры по сравнению с анализом очень малых количеств газовых образцов. Ввиду того что привести детальное рассмотрение всей области применения невозможно, следует сконцентрировать внимание на требованиях, предъявляемых к системам для исследования образцов промышленности органической химии. [c.144]

Подобное положение имеет место и в тех случаях, когда упругость пара веществ недостаточна даже при наибольшей температуре, которая может быть достигнута в системе напуска. Допустим, что система может быть нагрета до 250°, а размер диафрагмы, соединяющей систему напуска с ионизационной камерой, обеспечивает возможность получения давлений в напускном баллоне до 1 мм рт. ст. и использование в качестве детектора цилиндра Фарадея и усилителя постоянного тока. К органическим соединениям, обладающим упругостью пара при 250° в 1 мм, относятся, например, парафиновые углеводороды С21. При использовании умножителей, способных измерять ионные токи, в 2000 раз меньшие измеряемых усилителем постоянного тока, можно проводить соответствующие исследования при температуре системы напуска 100°. Использование чувствительных детекторов обеспечивает возможность анализа соединений с упругостью пара 5-10 мм рт. ст. при температуре 250°. Такое соединение имеет упругость пара 1 мм рт. ст. примерно при 400°. Значение увеличения чувствительности измерений для масс-спектрометрического исследования разнообразных органических соединений легко может быть оценено.I Во многих случаях измеряемый ионный ток может значительно превышать 10 а, но необходимо определять его изменения, имеющие величину такого порядка. Например, необходимо определить изменение интенсивности пика изотопа на 0,1% при содержании 0,1% от основного изотопа. Изменение тока, которое требуется при этом определении, составит 10 а, тогда ток, соответствующий основному изотопу, составляет 10 а. Такие значения не всегда достигаются даже для максимального пика в спектре, например при использовании приборов высокого разрешения с двойной фокусировкой и при применении источников с поверхностной ионизацией для измерения изотопного [c.223]

Таким образом, несмотря на то что чувствительность для данного элемента в некоторой степени зависит от изотопной чистоты индикатора, она определяется главным образом чувствительностью масс-спектрометра к этому элементу. Чувствительность в свою очередь зависит от типа ионного источника, а также от фона прибора. При анализе малых количеств газов необходимы специальные меры для снижения фона. Если при анализе твердых образцов применяется источник с печью, то для изотопного анализа может потребоваться образец весом 500 мкг, чувствительность равна в этом случае нескольким микрограммам если же применяется источник с поверхностной ионизацией нри анализе элемента с низким потенциалом ионизации, то может быть достигнута чувствительность 10 г или лучше. [c.110]

Преимущества источника с поверхностной ионизацией для анализа твердых тел по сравнению с источником для газовой фазы состоят в следующем а) возможен анализ веществ, имеющих очень низкую упругость пара б) необходимые количества веществ значительно меньше, чем в случае газового источника. [c.111]

Максимальная температура, при которой может быть использована вольфрамовая лента, 2700°К. При этой температуре можно обнаружить вольфрам в ионном пучке интенсивность ионного тока достигает а [25]. Интенсивность этого пучка может быть использована для контроля температуры ленты. Источники с поверхностной ионизацией обладают еще тем преимуществом, что, имея малый разброс энергии ионов в пучке, могут быть использованы на обычном масс-спектрометре с простой фокусировкой. Большое преимущество этих источников состоит в отсутствии ионизации остаточ-. ных газов, находящихся в районе ионного источника. Это особенно существенно потому, что введение заряженных источников в вакуумную систему — сложная задача. Даже, несмотря на использование вакуумных шлюзов, давление в районе источника выше из-за выделения газов при прогреве лент. [c.116]

Преимущества источников с поверхностной ионизацией для изучения ряда актинидов обсуждались в работе Холла и Волтера [39]. Высокая точность и чувствительность — характерные черты источника, используемого в этой работе. Определение числа образующихся ионов как функции температуры ленты дало качественную характеристику процесса ионизации для каждого из полученных элементов. [c.120]

Если точность метода оказывается ниже, то причиной этого могут быть систематические ошибки масс-спектрометра, обусловленные дискриминацией по массам. Эффект фракционирования может быть большим для легких элементов с использованием источников с поверхностной ионизацией. [c.133]

Хотя этот перечень источников ошибок относится к газовому источнику, указанные основные погрешности имеются и в источнике с поверхностной ионизацией, и в печном источнике, для которых первые два названных источника ошибок можно ассоциировать с погрешностями, вызванными процессом ис- [c.134]

Большинство исследований, при которых происходит фракционирование, имеет существенный недостаток — изменение со временем состава испаряемого вещества в резервуаре, из которого осуществляется напуск. Тот же эффект наблюдается при работе источника с поверхностной ионизацией. Применение системы, интегрирующей суммарные ионные токи изотопов при полном испарении образца, исключает ошибки эффекта фракционирования. Так, Лу [108] вместо сложных вы- [c.135]

Дискриминация источника с поверхностной ионизацией исключается применением способа внутреннего стандарта [c.150]

Системой введения анализируемое вещество подается в источник ионов. Конструкцию источника ионов выбирают в зависимости от свойств анализируемой пробы. В случае твердых проб обычно используется ионный источник, состоящий из двух частей — одна часть предназначается для испарения пробы, а другая — для собственно ионизации. Нередко также для анализа твердых проб применяются источники с поверхностной ионизацией, в [c.173]

Для получения положительных ионов не всегда необходимо испарять твердый слой с поверхности металлического носителя. Когда молекулы газа сталкиваются с раскаленной нитью, то имеется такая же вероятность эмиссии положительных ионов. Источник с поверхностной ионизацией, состоящий из раскаленной проволоки, окруженной парами калия, был использован Муном и Олифантом [1439] для получения ионов калия. Описано интересное развитие этого вида источника [771, 777, 1006, 1033, 2144]. Образец наносят на металлическую нить обычным способом, и эту нить нагревают для испарения образца с достаточной скоростью. Вторую, более раскаленную нить, расположенную поблизости, используют для ионизации паров. Этот метод обладает тем преимуществом, что в нем скорость испарения не зависит от температуры, необходимой для разложения молекул образца такой образец, как хлорид цезия, может испаряться при очень низкой температуре. Если для исследования веществ с высоким потенциалом ионизации необходима высокая температура нити, то это может быть достигнуто путем применения ионизирующей нити без дополнительной затраты образца, неизбежной при высокой температуре одно-нитного источника, причем не будет необходимости иметь образец в виде тугоплавкого материала. [c.125]

Максимальная температура, при которой может быть использована вольфрамовая нить, равна примерно 2700° К- При Ътой температуре можно обнаружить вольфрам в ионном пучке, и интенсивность его ионного тока достигает 10 а [1561]. Интенсивность этого пучка может быть испольгювана для контроля температуры нити и поддержания ее на максимально допустимом уровне. Источники с поверхностной ионизацией обладают преимуществами по сравнению с печными [1562] при решении большинства проблем, касающихся анализа твердых неорганических соединений. Основное их преимущество состоит в отсутствии ионизирующего электронного луча, который мог бы ионизировать остаточные газы и давать интенсивные фоновые линии в спектре. Это особенно существенно потому, что введение твердых образцов в вакуумную систему представляет собой сложную задачу, так как, несмотря на использование вакуумного шлюза, остаточное давление в камере обычно несколько выше, чем в источниках, работающих при комнатной температуре, вследствие начинающегося при включении обогрева выделения газов. Держатель нити конструктивно прост и дешев, и нить легко заменяется при переходе от одного образца к другому. Это исключает возможность загрязнения одного образца другим. Еще одно достоинство этого типа источника состоит в том, что для анализа требуется очень малое количество образца (типичная загрузка 10 мкг/мм при площади нити 5мм ). Возможно анализировать и меньшие количества для большинства веществ достаточно 1 мкг в отдельных случаях, как, например, при анализе рубидия, достаточно 10 г образца [911]. Серьезный недостаток метода состоит в возможности фракционирования изотопов при введении в источник легких элементов (гл. 3) этот недостаток можно преодолеть, если подвергать ионизации комбинации из нескольких атомов или применять источник с несколькими нитями (применять горячую нить). Изотопное фракционирование может быть вызвано также диффузией образца в нить. Это не наблюдается и вряд ли имеет большое значение, так как энергия активации гораздо больше для диффузии, чем для испарения. [c.126]

Различные типы многоколлекторных систем могут быть использованы для уменьшения влияния интенсивности ионного пучка при измерении на втором коллекторе части от общего ионного тока. Применение этого метода упоминалось в связи с определением распространенностей изотопов (стр. 96). В методе Стивенса и Инграма [1935] некоторая часть ионов каждого изотопа собиралась на тонкой проволочной сетке, помещенной перед коллекторной щелью. Все проволоки в сетке, параллельные одна другой, располагались перпендик5 лярно к оси коллекторной щели. Количество отбираемых ионов в первом приближении не зависело от положения ионного пучка. Хотя регистрируемый спектр выглядел точно так же, как спектр, записанный с одним коллектором, нестабильности в работе ионного источника компенсировались, так как регистрировалось отношение интенсивности тока каждого типа ионов к полному ионному току. В методе Гормана, Джонса и Хиппла [776] часть всех ионов, образующихся в источнике, отбирали и использовали для уменьшения влияния флуктуаций в источнике. Их метод применяется в сочетании с искровым источником для получения сведений об относительных количествах элементов, присутствующих в образце. Метод Стивенса и Инграма более пригоден для источников с поверхностной ионизацией, где интенсивность ионов для отдельных элементов может меняться различно по отношению к общему ионному току, и поэтому обычно измеряются только изотопные отношения. [c.211]

Ветштейн, Демиденко, Лечехлеб [493] сконструировали ионный источник для изотопного анализа следов свинца. Райко, Иоффе и Золотарев [409] описали источник с поверхностной ионизацией для разделения изотопов щелочных металлов. Детали конструкции для высокочастотного ионного источника с разрядом в парах солей приведены в работе [305]. Исследовались изотопы бора в смеси буры с магниевым порошком методом термоионной эмиссии [300]. Акишин и соавторы [8] модифицировали свой прибор для определения состава пара и термодинамических характеристик (давление, теплота сублимации или диссоциации) малолетучих веществ. [c.654]

Термоионные источники с поверхностной ионизацией в течение долгого времени использовались для анализа элементного состава твердых веществ. Э. Я. Зандберг и сотрудниками впервые была разработана методика исследования термической ионизации индивидуальных органических соединений [45]. В изученных условиях ионизируются чаще всего не молекулы исходных соединений, а продукты их превращений в адсорбированном на эмиттере слое. Было показано, что ионизация этих соединений следует законам поверхностной ионизации. [c.27]

Если оказывается, что измеряемое изотопное отношение отличается от истинной величины, то причиной этого могут быть систематические ошибки, обусловленные дискриминацией по массам масс-спектрометра. Эффект обычно мал и составляет 0,5—1%, но иногда он может достигать большей величины, например при анализе лития с применением одно-нитного источника с поверхностной ионизацией. В результате этого могут возникать небольшие систематические ошибки. Опи могут быть исключены путем калибровки индикатора изотопным разбавлением. Для этой цели около 1 г химически чистого соединения природного элемента в удобной для взвешивания форме взвешивают и используют для приготовления раствора с точно известной концентрацией. Часть раствора с высокой точностью разбавляют до концентрации, сравнимой с концентрацией индикатора. Аликвотные доли растворов этого разбавленного стандарта и индикатора смешивавзт и измеряют изотопный состав. Таким способом определяют концентрацию индикатора. Подобный метод можно применять и для калибровки газовых индикаторов [8, 34]. [c.114]

Была облучена металлическая медь. После прекращения ее радиоактивности образец растворили-в азотной кислоте. Затем добавили известные количества N10 и 2пО, обогащенных электромагнитным методом. После этого из раствора выделили никель и цинк и провели их масс-спектрометрический анализ. Такое прямое измерение количеств дочерних никеля-64 и цинка-64 дает для фактора разветвления величину 1,62 0,11. Главным достоинством метода является его чувствительность при обнаружении распада вследствие ЛГ-захвата однако метод не позволяет различить такой распад и распад с испусканием позитрона. При распаде европия-152 образуются гадолиний и самарий. В этом случае Хейден, Рейнольдс и Инграм [35] избежали необходимости химического разделения, использовав различие летучестей этих элементов. Когда образец нагревали в источнике с поверхностной ионизацией, то относительные интенсивности пиков положительных ионов этих трех элементов изменялись со временем были измерены величины всех пиков в различные моменты времени, которые затем были использованы для составления системы линейных уравнений, решение которой дает элементарный состав смеси. [c.118]

А336. I n g h g а m M. G., С h u p к a W. A., Источник с поверхностной ионизацией с многими нитями. Там же, pp. 518—520. [c.592]

A. D i е t z L. A., Ионная оптика масс-спектрометрического источника с поверхностной ионизацией на катоде V-типа. Rev. Sei. Instr., 30, 235 (1959). [c.679]

A. Р а й к о В. И., II о ф ф е М. С., 3 о л о т а р е в B. ., Ионный источник с поверхностной ионизацией для разделения изотопов элементов. Приб. и техн. экспер., № 1, 29 (1961). [c.682]

Этот метод нашел широкое применение [4], хотя он и не может быть использован для всех элементов. С его помощью были исследованы 54 стабильных элемента. Было установлено [5], что источник с поверхностной ионизацией может использоваться в приборах с фокусировкой только по направле-1П1Ю, так как разброс энергии образующихся ионов составляет 0,2 эв. Вероятность образования положительно зарял(епного иона выражается соотношением (1) [6, 7 [c.112]

Прецизионной регистрации изотопов урана с исследова- ием источника с поверхностной ионизацией мешают ионы комплексных молекул алия (Кь-.-.Кв). Большая ионизационная способность калия, его значительная концентрация в материалах ионизационных ленточек приводят к постоянному присутствию ионов этого элемента в спектре урана. Фоновые пики, мало отличающиеся по массам от рабочих, могут иногда быть отделены от пиков образца, если прибор обладает достаточно высокой разрешающей силой. Измерение содержания изотопов азота на массах 28 и 29 на приборах с ординарной фокусировкой (малое разрешение) затруднено из-за наличия фоновых ионов С О . Ионы N2+ и С0+ (дублеты с М-28) отличаются на ДЛ4=11,23-10 а.е.м., и тре- [c.145]

Исследованию изменения траекторий движения иона в неоднородном магнитном поле посвящена работа Коггесхол-ла [88]. Характерные ошибки, присущие ионной оптике масс-спектрометра с источником с поверхностной ионизацией, описаны Диетзом [99]. Очевидно, ухудшение фокусировки в любом -случае повлечет за собой расширение изображения ионного п)учка, что приведет к значительным трудностям в ре -146 [c.146]