Фотографическая регистрация масс-спектров

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]

Методы анализа основаны на предварительной калибровке прибора по эталонам — чистым образцам и (или) искусственным смесям тех углеводородов, которые могут присутствовать в анализируемом продукте. Анализ жидкостей по инфракрасным спектрам значительно быстрее, точнее и чувствительнее анализа по спектрам комбинационного рассеяния (при фотографической регистрации), но требует наличия эталонов. При анализе газов спектры комбинационного рассеяния пе имеют практического значения. Методы масс-спектрометрии в этой области в общем имеют большие возможности, чем инфракрасные, но при определении индивидуальных алкенов, например бутенов, преимущества на стороне инфракрасной спектроскопии. [c.498]

Первые неточные масс-спектры были получены Вином [2179] и Томсоном, использовавшими один и тот же принцип для разделения пучка положительно заряженных ионов на компоненты по массам. В более совершенных опытах Томсона (1910 г.) коллимированный пучок положительных ионов проходил через комбинированное электростатическое и магнитное поля. Поля были параллельны одно другому и перпендикулярны направлению движения ионов. Под воздействием полей ионы отклонялись от своего первоначального пути, и смещения траекторий пучка были взаимно перпендикулярны. Положение ионов за пределами поля регистрировалось на фотопластинке. Если углы отклонения невелики, то на пластинке возникает ряд параболических кривых. Каждая кривая соответствует ионам с определенным отношением массы к заряду, а длина кривой характеризует распределение ионов по энергиям в исходном пучке. Позднее, перейдя к определению относительных количеств ионов различных типов, Томсон заменил фотографическую пластинку металлической, в которой была вырезана параболическая щель. Изменение напряженности магнитного поля обеспечило возможность развертки масс-спектра и регистрацию токов различных типов ионов. Таким образом, Томсону следует также приписать открытие и масс-спектрометра. Основные исследования были выполнены им на параболическом спектрографе. [c.14]

При фотографическом методе регистрации, обеспечивающем достаточную точность измерения масс, затрачивается время на обработку фотопластинок экспонирование, проявление и измерение. Кроме того, на воспроизводимость и точность измерения ионных токов влияет качество эмульсий. Поэтому соединение масс-спектро-метра с электрическим способом регистрации с электронной вычислительной машиной позволяет получить систему, работающую в реальном масштабе времени, когда сбор и обработка данных происходит во время записи масс-спектра [57, 58]. Решение этой проблемы требует быстрой магнитной развертки масс-спектра, что в условиях высокого разрешения является нелегкой задачей и увеличения быстродействия считывающих систем. [c.36]

Если это необходимо, то выделенные аналитические пики могут быть одновременно сфотографированы. Кроме того, переключением можно перейти к обычной работе на маСс-спектрометре с фотографической регистрацией всех пиков масс-спектра. [c.232]

В книге подробно рассмотрены серьезные достижения искровой масс-спектрометрии, связанные с улучшением экспрессности метода благодаря применению ЭВМ и расчетных программ для автоматической расшифровки масс-спектров и для получения количественных данных (гл. 7), а также использованию электрической регистрации ионных токов (гл. 5) наряду с фотографической (гл. 6). [c.6]

В этом разделе описана основная группа приборов, которые используются в настоящее время (табл. 3.1—3.3). В основном это масс-спектрографы с двойной фокусировкой, хотя некоторые имеют очень ограниченный диапазон масс, который можно зарегистрировать на одной экспозиции. Фотографический детектор все больше и больше заменяется электрической регистрацией, которая более удобна и позволяет получать более точные количественные данные за меньший промежуток времени. Однако в результате сканирования масс-спектра теряется одно из основных преимуществ масс-спектрографа — одновременная регистрация всех элементов. Кроме того, электрическая регистрация характеризуется меньшим разрешением вследствие интегрирующего действия выходной щели и большего влияния дефектов изображения, искажающих спектральные линии. С другой стороны, электрическая регистрация меньше, чем фотографический детектор, подвержена мешающему влиянию сильного гало, возникающего вблизи интенсивных линий. [c.103]

Еще в ранних работах, посвященных электрическому сканированию масс-спектра в приборах с искровым источником ионов, было отмечено, что уровень фона вблизи линий основы гораздо ниже, чем при фотографической регистрации. Очень высокая чувствительность является одним из основных преимуществ масс-спектрометров с искровым источником ионов, причем это свойство наиболее ярко проявляется при электрической регистрации спектров (Халл, 1969). Ниже обсуждены некото- [c.172]

До сих пор рассматривалось только считывание результатов с фотопластин. Однако за последнее время в масс-спектрометрии с искровым источником существенно расширялось применение электрической регистрации, что позволило улучшить аналитические характеристики этого метода анализа следов элементов. Система электрической регистрации ионных токов принципиально отличается от фотографической. Она, как было отмечено в других главах, может работать в двух режимах сканирования масс-спектра и переключения пиков. Сканирование означает перемещение масс-спектра с некоторой скоростью относительно щели коллектора. Таким образом, данные имеют вид непрерывно изменяющегося (аналогового) электрического сигнала, который обычно регистрируется на картах скоростного самопишущего потенциометра, на магнитной ленте или обоими этими способами. Если используется только самописец, данные можно считывать визуально, затем идентифицировать и табулировать. Когда аналоговый сигнал записан в какой-либо форме, можно использовать процесс накопления и сжатия, сходный с режимом работы автоматического микрофотометра. В этом случае при [c.223]

Отметим существенные недостатки искрового ионного источника во-первых, ионный ток по самой природе вакуумной искры чрезвычайно нестабилен во-вторых, высокое напряжение, при--лол<енное к электродам, приводит к большому разбросу ионов по энергиям, достигающему 1,5—5 кэв [39—41]. Эти свойства искрового источника делают невозможным применение его в масс-спектрометрах с одинарной фокусировкой. Большой раз- брос ионов по энергиям диктует необходимость фокусировки ионов по скоростям, а нестабильность ионного тока вынуждает применять интегральный метод регистрации спектра масс. Во всех приборах с искровым источником масс-спектр, как правило, регистрируют на фотопластинку или используют электрический детектор. Выбор фотографического способа регистрации был обусловлен его простотой, нечувствительностью к колебаниям ионного тока и возможностью одновременной регистрации с высокой чувствительностью широкого диапазона элементов, содержащихся в анализируемой пробе. [c.18]

Следует, наконец, отметить интересную комбинацию радиографии с масс-спектрографом для прямого определения атомных весов искусственных радиоактивных изотопов. Пучки радиоактивных ионов дают на фотографической пластинке массовые спектры при несравненно более низких концентрациях, чем те, которые нужны для регистрации ионов стабильных изотопов. Так были измерены атомные веса ряда изотопов, полученных из урановых реакторов, в практически невесомых количествах. Радиографические массовые спектры могли быть получены с 0,1 гС исследуемого радиоактивного изотопа [462]. [c.233]

Фотографический метод пригоден для использования в сочетании с такими источниками, как искровой и другие, выход которых изменяется случайным образом в процессе измерения, от метод также широко используется в приборах с геометрией Маттауха — Герцога [873, 1326], где двойная фокусировка достигается по всей шкале масс, и часто полный масс-спектр, включающий до 200 а.е.м., получается при одной экспозиции. Длительная экспозиция может быть использована для обнаружения очень слабых ионных пучков. Применяя для регистрации спектра различную продолжительность экспозиции, можно сравнивать интенсивности ионных пучков, отличающиеся на величину 10 по относительной интенсивности. Для ионов с массой 200 и энергией 10 ООО эв минимальный обнаруживаемый сигнал соответствует менее 10 кулон/мм , т. е. ионному току 5-10 а в сечении 1 мм при выдержке 30 мин. Чувствительность такого порядка была получена еще на первых приборах, что обеспечивало высокое разрешение и точность измерения масс, достигаемые при использовании узких щелей. [c.204]

В продаже имеются масс-спектрометры высокого разрешения двух основных типов масс-спектрометр Маттауха—Герцога и Пира — Джонсона. В приборе Маттауха — Герцога (рис. 5-14) разделенные пучки всех ионов фокусируют на одну и ту же фокальную плоскость. На фотографической пластинке, помещенной в эту плоскость, одновременно регистрируются линии всех ионов, и при этом не возникает ограничений, связанных с разверткой. Такая регистрация спектров имеет особое преимущество в системах ГХ — МС, так как фотоэмульсия производит интегрирование ионного тока, изменяющегося в течение выхода разделенных соединений из газового хроматографа. Для юстировки спектрометра или для электрической регистрации спектра с помощью развертки при- [c.211]

Регистрация масс-спектров. Выше отмечалось, что во времяпролет-ных масс-спектрометрах и приборах типа Маттауха—Герцога спектр регистрируется на фотографическую пленку или пластину. Затем, если это необходимо, фотопластину можно пропустить через регистрирующий микрофотометр и получить запись на ленте самописца. [c.206]

При фотографическом способе регистраци масс-спектра записанный на фотопластинке масс-спектр мол<но преобразовать в аналоговый электрический сигнал с помощью микрофотометра. Проходящий через фотопластинку узкий световой луч (рис. 5.9) попадает на детектор, который формирует электрический сигнал, пропорциональный количеству падающего на него света. Фотопластинка пересекает световой луч с постоянной скоростью, и интенсивностью проходящего света изменяется пропорционально почернению пластинки. Непрерывный электрический сигнал с детектора можно ввести в ЭВМ, как описано выше. Метод регистрации масс-спектра на фотопластинке с неизбежностью приводит к независимой работе масс-спектрометра и ЭВМ. [c.194]

В искровой масс-спектрометрии регистрация спектра ионов производится главным образом на фотопластинке. Прямую съемку ионного пучка на фотопластинку впервые применили Кенигсбергер и Кочевский [59]. В дальнейшем этот метод был развит Томсоном и др. [60—64]. В настояш,ее время фотографическая регистрация применяется в том случае, если другие методы регистрации масс-спектра использовать нецелесообразно. [c.24]

При использовании в качестве детектора флюоресцирующего экрана, фотографической пластинки или электрометрической системы регистрации ионных токов (с синхронной разверткой напряженности магнитного поля во времени) получают графическое изображение спектра масс, количественно характеризующее состав ионного пучка в заданном диапазоне соотношений т/е. На рис. 2.13 в качестве примера тжведен масс-спектр паров ртути, полу- [c.57]

Масс-спектральный метод вакуумной искры начал с 1954 г. применяться для определения примесей в полупроводниковых веществах [1]. Описание конструкции промышленного масс-анализатора с двойной фокусировкой, искровым источником ионов, фотографической регистрацией спектра масс и метод анализа некоторых твердых веществ при помощи этого прибора изложены в работе [2]. О конкретных применениях метода вакуумной искры для анализа ультрачистых веществ, сплавов, непроводящих материалов, химических элементов с низкой температурой плавления и микропримесей в жидкостях говорится в работах II—6]. [c.104]

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]

Для регистрации ионов могут применяться различные устройства. В масс-спектрографе используется для этой цели фотографический метод. Весь масс-спектр или значительная его часть попадает на фотографическую пластинку. Под действием ионов происходит почернение пластинки. Положение линий масс определяется на пластинке после ее проявления вполне удовлетворительно. Для точных онределений снимаются на эту же пластинку сравнительные спектры известных веществ. Менее удовлетворительно решается в этом случае задача определения процентного содержания комнонентов смеси по интенсивности почернения линий на фотопластинке. При длительной экспозиции наблюдаются отступления от обычного, известного в фотографии, логарифмического закона почернения, в связи с чем ошибки в оценке интенсивности линий спектра могут быть значительными. Чз встви-тельность фотон.тхастинок зависит от массы регистрируемых ионов. [c.218]

В первых главах рассматриваются физика вакуумного разряда, а также основные принципы масс-спектрометрии с двойной фокусировкой и измерение ионных токов при помощи электрической или фотографической систем регистрации. Далее следуют главы, в которых обсуждаются проблемы количественной расшифровки масс-спектров и определение на основании полученных данных действительного состава образца. Подробно изложены специальные приемы анализа изоляторов, порошков, микрообразцов, биологических образцов, агрессивных, радиоактивных и легкоплавких веществ, а также определение газов в твердых телах. Последние главы посвящены использованию лазера в масс-спектрометрии для анализа твердых тел и исследованию поверхности главным образом методом вторичной ионной эмиссии. [c.8]

Фотографические пластинки применяли с самых ранних дней развития масс-спектроскопии для точного измерения масс. Поскольку в этом случае не требуется применения выходной щели, достигается максимальная разрешающая способность для данной геометрии анализатора. Фотопластинки стали широко применять в приборах с искровым источником для определения следов элементов в твердых телах. Искровой источник нестабилен, его полезный выход низкий и он создает электрические шумы. Фотографическая пластинка является интегрирующим детектором, не содержит электроники и поэтому особенно подходит при работе с искровыми источниками. Кроме того, в установке по Маттауху — Герцогу за одну экспозицию можно получить ПО.ЛНЫЙ спектр (до 1 36, т. е. от лития до урана). В этом заключается большое преимущество применения фотографической регистрации как для исследовательских целей в области определения следов элементов, так и для анализа малых проб. Чувствительность к свету, помещение пластинок на фокальную плоскость (с точностью до 0,02 мм) и требования к предварительному откачиванию для получения низкого фона в анализаторе — основные инженерные проблемы, которые успешно решены в продажных приборах. Ограниченный динамический диапазон пластинок (50 1 в одной экспозиции) преодолевается при помощи 15 экспозиций на одну пластинку, увеличивая каждый раз экспозицию в 10 /2 раз. Таким путем перекрывается интервал интенсивности 10 1. Проблемы количественных измерений рассмотрены в разделе IV,Г,5. [c.336]

После разделения ионов производится их регистрация для определения массы иона и их количеств. Различают две группы масс-спектрометров по методу рех истрации масс. В первой группе осуществляется одновременная регистрация всех линий спектра, обычно фотографическим методом по почернению пластинки под действием ионных пучков. Во второй группе - раздельная последовательная регистрация отдельных линий, в большянстве случаев электрическими методами, В завксюлости от типа масс-спектрометра с npmie- [c.297]

Относительные плотности потемнения фотопластинки, вызываемые двумя типами ионов, не позволяют получить непосредственно значения относительной распространенности. Ионы с различными массами проходят через спектрограф с различными скоростями и обладают различной проникающей способностью, а следовательно, и различно воздействуют на фотопластинку 1109]. Ширина изображения, образованного различными ионами в спектре, изменяется вдоль фотопластинки. В спектрографе Маттауха ширина изображения пропорциональна корню квадратному из массы. В других спектрографах, где двойной фокус получается лишь в одном месте фотопластинки, ширина изображения представляет собой сложную функцию расстояния от этой точки. Так как в аналитической работе постоянно используется прибор с геометрией Маттауха, то могут быть вычислены соответствующие поправки при регистрации на одной пластинке широкого диапазона массовых чисел (от 1 до 200) поправки становятся слишком большими. Благодаря тому что воздействие положительных ионов ограничено поверхностными слоями фотографической эмульсии, наблюдается тенденция к ускорению проявления, и это может вызвать ошибки, связанные с равномерностью проявления. В качестве примера Астон [87] указывал на значения, полученные для относительной интенсивности линий изотопов никеля 61 и 64, относительная распространенность которых, установленная в настоящее время, равна соответственно 1,25 и 1,16%. Он 183] приписал линию, наблюдаемую при значении массы 64 (по крайней мере ее большую часть) примеси, так как интенсивность этой линии, казалось, уменьшилась в течение эксперимента. Джир и Зееман [741] установили, что. [c.72]

От.метим одну особенность фотографического метода регистрации спектров масс. Такой способ регистрации позволяет отличать примеси внесенные на поверхность образца во время подготовки пробы к анализу, от при.месей, содержащихся в объе.ме, как это показано на рис. 4.4. [c.125]

Если пучок ионов, полученных от какого-либо источника и ускоренных с помощью постоянйого напряжения до приобретения значительной однородной скорости, отклонить затем в магнитном поле, то, как известно, ионы с меньшей массой отклонятся сильнее, чем ионы с большей массой. С помощью фотопластинки, расположенной за магнитным полем, можно исследовать, из каких изотопов состоит смесь. Удачно подобрав отклоняющее и фокусирующие поля, Маттаух и Герцог построили спектрограф большой разрешающей силы. Их спектрограф не только смог разделить все изотопы вплоть до самых тяжелых, так же как и в классических опытах Астона, но и позволяет обнаружить тонкую структуру (дефект масс) массовых спектров. Для наших целей эти совершенные масс-спектрографы не подходят по двум причинам. Во-первых, определение относительной интенсивности по почернению эмульсии фотопластинки требует знания кривой почернения и зернистости пластинки и не может быть сделано быстро и с большой точностью. Во-вторых, эти спектрографы обладают малой светосилой, и поэтому какие-либо другие методы регистрации, кроме суммирующего фотографического, с ними вряд ли возможны. Уже довольно давно для измерения относительной интенсивности были сконструированы светосильные спектрометры, в которых интен- [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология