Масс-спектрометры с квадрупольным анализатором

Рис. 14.2-3. Схематическое изображение а — квадрупольный масс-спектрометр, полностью интегрирован с источником ионов, квадрупольным анализатором и детектором в камере диффузионного насоса, что приводит к очень компактному дизайну

Рис. 5-9. Схема масс-спектрометра с ионным источником электронного удара, квадрупольным анализатором масс, электронным умножителем непрерывного динодного типа. Конец капиллярной колонки помещен непосредственно в ионный источник, как это сделано в МС-детекторах фирмы Пе у1е11-Раскаг(1 моделей 5970 и 5971.

Как упомянуто ранее, масс-спектрометры (МС) в неорганическом элементном анализе подобны используемым в органической масс-спектрометрии, только диапазон масс у них отличается. МС с магнитным сектором разделяют ионы в пространстве, времяпролетные МС разделяют ионы во времени, тогда как квадрупольный прибор является масс-фильтром. Квадрупольный масс-фильтр широко распространен из-за его низкой стоимости и надежности, и он не требует столь высокого вакуума, как секторные масс-спектрометры [8.5-19]. Основным ограничением квадрупольного фильтра является ограниченное разрешение, которое составляет обычно 1 а.е.м. по всему диапазону масс. Благодаря наличию изобарных помех существует необходимость применять масс-спектрометры высокого разрешения. Большинство из них имеет двойную фокусировку, т. е. сочетание электростатического анализатора и [c.139]

Рис. XI.25. Анализатор квадрупольного масс-спектрометра [75].

После ионизации вещества ионы разделяются в масс-анализаторе в соответствии с их отношением массы к заряду. В настоящее время используют пять типов анализаторов магнитный секторный анализатор, квадрупольный фильтр масс (квадрупольный масс-спектрометр), квадрупольная ионная ловушка, времяпролетный анализатор и циклотронно-резонансный анализатор (масс-спектрометр на основе ион-циклотронного резонанса, ИЦР-спектрометр). Детектирование ионов в большинстве случаев проводят при помощи электронного умножителя, хотя применяют также и другие детекторы. В процессе анализа формируется огромное количество данных, поэтому для их сбора, хранения, обработки и интерпретации используют наиболее современные мощные компьютерные системы и программное обеспечение. [c.259]

Наиболее широкое применение получил масс-спектрометр квадрупольного типа, иногда называемый также электрическим фильтром масс (рис. 51). Датчик этого прибора представляет собой цилиндрический корпус 3 с фланцем 2 для подсоединения к вакуумному объему. Во входной части прибора расположен источник 1 ионов, которые образуются в результате бомбардировки молекул газов остаточной атмосферы ускоренными электронами и через диафрагму 4 проходят в анализатор. Четыре диагонально расположенных цилиндрических стержня 5 анализатора электрически соединены попарно. [c.76]

Величина скорости сканирования имеет особенно важное значение в хромато-масс-спектрометрии, где возникает необходимость очень быстрой записи масс-спектра в процессе элюирования соединений. Количество вещества, поступающего в ионный источник из хроматографической колонки, постоянно меняется, и соотношение между интенсивностями пиков в начале и конце масс-спектра может быть искажено, если спектр регистрируется с малой скоростью сканирования. Поэтому в хромато-масс-спектрометрах особенно эффективны квадрупольные анализаторы. [c.54]

Интересным решением проблемы улучшения фокусировки выходящего ионного пучка является создание [34, 35] ионно-оптиче-ской системы формирования квазипараллельного пучка и дублета квадрупольных линз. Применение такого источника позволило при создании масс-спектрометра высокого разрешения не принимать мер для обеспечения в масс-анализаторе фокусировки по вертикали. [c.23]

Для разделения ионов по массам или, точнее, в соответствии с отношением их массы к заряду используют чаще всего магнитные, электростатические и квадрупольные анализаторы, принцип действия которых будет описан в гл. 4. Тип используемого анализатора в значительной степени определяет одну из важнейших характеристик масс-спектрометров - разрешающую способность, определяющую точность, с которой может быть установлена масса иона. [c.10]

Масс-спектрометры с магнитным анализатором обычно имеют скорость сканирования не больше 0,1 с/декаду. Квадрупольные масс-анализаторы позволяют регистрировать полный масс-спектр за несколько миллисекунд. [c.54]

Для измерения парциальных давлений газа в интервале, отвечающем СВВ, можно использовать масс-спектрометрический анализ. Выпускается ряд небольших масс-спектрометров (в виде приставок) с магнитным, время-пролетным и квадрупольным анализаторами. В большинстве случаев наиболее пригоден анализатор последнего типа, так как он не требует применения массивного магнита, высокочувствителен и обеспечивает быструю запись масс-спектра. [c.344]

В современных коммерческих приборах квадрупольного типа, использующих подобные масс-фильтры в качестве масс-анализаторов, аналитически пригодная область массовых чисел простирается вплоть до отношений т/2=1000, иногда даже несколько превышая эту границу. Максимально допустимая разрешающая способность составляет 2500 (при т/г= 000). В исключительных случаях удавалось добиться разрешающей способности порядка 12000 [75]. Но поскольку в приборах этого типа высокое разрешение может быть обеспечено только за счет уменьшения чувствительности, квадрупольные масс-спектрометры используются, как правило, в режиме единичной разрешающей способности , т. е. когда базисная ширина каждого масс-спектрального пика не зависит от массового числа. [c.293]

Некоторые специфические характеристики квадрупольных масс-спектрометров делают их особенно пригодными для комбинации с газовыми хроматографами. Так, например, анализатор квадрупольного масс-спектрометра выдерживает относительно высокие давления газа без существенного ущерба для разрешающей способности и пропускания ионов. Это обстоятельство может оказаться полезным для применения метода химической ионизации. Масс-фильтры обеспечивают высокую скорость сканирования. Регистрация полного спектра может быть выполнена за время порядка одной секунды. При использовании квадрупольного масс-спектрометра в качестве ионоселективного детектора можно быстро и без запаздывания не- [c.293]

Квадрупольные масс-спектрометры отвечают всем условиям для цифрового управления ими при помощи управляющей вычислительной машины, поскольку все характеристические параметры в приборах этого типа определяются режимом рабочих напряжений в системе масс-анализатора. Поэтому существует возможность для рационального сочетания различных параметров с автоматической оптимизацией функционирования прибора. [c.295]

По способу разделения ионизированного газа на пучки ионов с равными массами различают магнитные, квадру-польные, время-пролетные масс-спектрометры, а также приборы ион-циклотронного резонанса. Из первых трех типов наибольшее распространение получили приборы с магнитными анализаторами, однако в последние годы появились хорошо работающие квадрупольные масс-спектрометры, важным достоинством которых является возможность миниатюризации масс-спектрометра (появились даже первые настольные приборы такого типа). Как магнитные, так и квадрупольные масс-спектрометры широко используются в органической химии для решения разнообразных структурно-аналитических проблем. Третий тип приборов — время-пролетные масс-спектрометры — вследствие низкой разрешающей силы применяется лишь при исследовании некоторых чрезвычайно быстро текущих процессов. [c.5]

В приборах И1 класса используются динамические (в частности, квадрупольные) анализаторы, позволяющие осуществлять развертку масс-спектров по массовым числам с высокой скоростью. Жесткая зависимость между электрическими параметрами (потенциалом, частотой и др.) и регистрируемой массой позволяет сравнительно просто осуществить управление-масс-спектрометром с помощью ЭВМ. [c.10]

Наиболее распространенными типами масс-анализатора, применяемыми в системах ГХ—МС, являются магнитный и квадрупольный. Масс-спектрометры с магнитным анализатором, как правило, имеют ординарную фокусировку и разрешающую способность до 5000. Увеличение разрешения приводит к значительному понижению чувствительности и замедлению скорости развертки спектра, кроме того, повышаются требования к вакууму. Поэтому для подавляющего большинства ХМС исследований идентификации компонентов сложных смесей проводится по масс-спектрам низкого разрешения. [c.110]

В масс-спектрометрии используют четыре различных принципа разделения ионов комбинация магнитного и электрического секторов, квадрупольный фильтр, времяпролетные анализаторы и циклотронно-резонанС1Ш1е системы. [c.274]

Мы кратко рассмотрели важные характеристики различных типов спектрометров. В большинстве аналитических задач лучшим соотношением рабочие характеристики/цена характеризуются квадрупольные масс-спектрометры. Они являются наиболее распространенными анализаторами. Секторные приборы обладают рядом преимуществ, в частности, возможностью точного определения масс и лучшей селективностью, отчасти из-за лучшего разрешения. Времяпролетные анализаторы используют в сочетании с методами ионизации ПД и MALDI. Ионные ловушки сейчас выпускаются серийно для настольных ГХ- и ЖХ-масс-спектрометров. ИЦР-ФП-спектрометры (пока) не получили широкого распространения в аналитических лабораториях. [c.278]

Несмотря на то, что МС-МС можно реализовать с большинством из описанных выше (в разд. Разделение ионов , с. 274) масс-анализаторов, в большинстве случаев используют секторные и квадрупольные анализаторы. Схематичное изображение нескольких типов приборов для МС-МС приведено на рис. 9.4-9. В спектрометрах с двойной фокусировкой с геометрией ЕВ или ВЕ ионизационную камеру помещают либо в первой, либо во второй бесполевой области. Если камера расположена в первой бесполевой области масс-спектрометра с геометрией ВЕ (рис. 9.4-9,а), детектирование дочерних ионов конкретного родительского иона проводят сканированием при постоянном отношении В/Е (так называемый В/ связанный режим сканирования). Очевидно, при таком подходе разрешение ограничено оно составляет около 1000 для родительского иона и 5000 для дочернего иона. Другие секторные спектрометры, обладающие лучшим разрешением, состоят из трех или четырех секторов с камерой столкновений, расположенной в третьей бесполевой области, либо представляют собой комбинированные спектрометры, например, с BE-q тoлкн-Q геометрией (см. рис. 9.4-9,б) и квадрупольной ионизационной камерой. В комбинированных спектрометрах ионы, проходящие через область ВЕ, замедляются перед квадрупольной камерой. Важное преимущество комбинированных спектрометров заключается в возможности выбора родительского иона с большим [c.283]

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]

В типичном масс-спектрометре проба вводится в вакуумную камеру в виде паров или газа. Следовательно, твердые вещества или очень высококипящие жидкости (с температурой кипения > 250°С), как правило, не могут быть подвергнуты анализу с использованием обычного масс-спектрометра. Давление внутри масс-спектрометра приблизительно в миллиард раз ниже нормального атмосферного давления, таким образом непрерывный ввод пробы при оп-1те-анализе представляет достаточно сложную техническую задачу. Для того чтобы поддержать низкое давление в масс-спектрометре без перегрузки его вакуумных насосов, необходимо использовать специальный ограничитель потока. Существует четыре способа подключения масс-спектрометра к котро-лируемым технологическим линиям капиллярный ввод, молекулярное натекание, пористая прокладка и мембранное соединение. После того как проба введена в масс-спектрометр, она ионизируется в ионизационной камере. Наиболее общий метод ионизации — ионизащя электронным ударом. Следующей стадией за ионизацией молекул пробы является разделение заряженных частиц в соответствии с их массой. Эта стадия в приборе выполняется в масс-анализаторе. Различают два основных типа масс-анализаторов, используемых в масс-спектрометрах для промышленного анализа магнитные и квадрупольные масс-анализаторы [16.4-32,16.4-33]. Магнитные анализаторы обычно дают наиболее стабильные показания. Масс-спектрометры, способные проводить измерения ионов с массой более чем 200 атомных единиц массы (а.е.м.), обычно имеют квадрупольные анализаторы, поскольку они менее дорогие и более компактные по сравнению с магнитными анализаторами. [c.661]

Масс-спектрометр состоит из 4 основных частей 1) ионного источника 2) анализатора масс 3) детектора и 4) системы управления и обработки данных. На рис. 5-8 представлена блок-схема масс-спектрометра. На рис. 5-9 изображена схема типичного квадрупольного масс-спектрометра, состоящего из ионного источника электронного удара, квадрупольного анализатора масс, электронного умножителя непрерывного динодного типа и системы управления и обработки данных. Эта система аналогична тем, которые используются в масс-селективных детекторах фирмы Не у1е11-Раскаг(1 (модели 5970 и 5971). [c.82]

В других методах разделения (анализа) ионов масс-спект-рометрия чаще всего используется в сочетании с газо-жидко-стной хроматографией. В масс-спектрометрах с квадруполь-ным анализатором разделение ионов осуществляется с помощью электронного фильтра (квадрупольного масс -анали затора), который представляет собой четыре стержнеобразных электрода. Проходящие через такой анализатор ионы одновременно подвергаются возд ствию радиочастотного поля, которое при заданной частоте пропускает через анализатор только ионы с определенным т/г. Изменяя частоту радиочастотного поля, можта чрезвычайно быстро сканировать весь спектр высокая скорость сканирования является основным преимуществом таких анализаторов. Кроме того, масс-спектрометры с квадрупольным масс-анализатором сравнительно компактны, просты, надежны и дешевы их недостатком является невысокая (по сравнению с приборами с магнитным сектором) разрешающая способность. В масс-спектрометрах с масс-селек-тивной ионной ловушкой ионы удерживаются в ловушке в течение нескольких микросекунд, накапливаются в ней и затем последовательно выталкиваются из ловушки этим достигается высокая чувствительность, что особенно важно в сочетании с газо-жидкостным хроматографом. [c.179]

Для ХМС анализа важна еще одна характеристика прибора — возмож ность цифрового управления обеспечивающая высокую производительность и автоматизацию работы В этом отношении квадрупольный масс фильтр имеет значительные преимущества перед магнитным анализатором благодаря линей ной шкале масс и низкому ускоряющему потенциалу (около 10 В по сравнению с несколькими киловольтами в магнитных масс спектрометрах) Следует также отметить что квадрупольный масс фильтр очень удобен для регистра ции отрицательных ионов так как в анализаторе не происходит дискримина ции ионов по их потярности [c.18]

Вместо непрерывного сканирования масс спектрометр может ступенчато переключаться под управлением ЭВМ непосредст венно с одной номинальной массы на другую [77] Преиму ществом этого метода является то что система обработки дан ных может быть установлена на интегрирование сигнала в течение времени, необходимого для получения достаточно хоро шего отношения сигнал/шум для каждого пика Кроме того, время сканирования не тратится на интервалы между пиками Наиболее плодотворным применением таких ступенчатых систем в ХМС является количественное определение анализи руемых соединений с высокой чувствительностью путем цикли ческого ступенчатого перехода между ограниченным числом выбранных ионов (селективное многоионное детектирование) [78] Весь цикл занимает О 5—1 с В приборах с магнитным секторным анализатором многоионное детектирование обычно осуществляется переключением ускоряющего напряжения, хотя в современных приборах оно может осуществляться и переклю чением магнитного поля [79] Квадрупольные масс фильтры более удобны для многоионного детектирования благодаря легкости переключения небольших напряжений на стержнях для пропускания ионов с разными массами [c.49]

Высокое разрешение при точном измерении масс необходи МО, как уже указывалось, для отделения пиков образца от пи ков эталона с такой же номинальной массой при точном опре делении центроида пика Но проблема раздельного измерения пиков образца и стандарта может быть решена и по другому В масс спектрометре с двойным пучком ввод образца и этало на производится одновременно в два отдельных источника ионов Пучки ионов от этих двух источников проходят через общий анализатор, а затем снова разделяются и регистрируют ся двумя разными детектирующими системами Другой метод точного измерения масс в масс спектрометрах низкого разре шения заключается в предварительной калибровке прибора с помощью внешнего стандарта, например, ПФК, после чего производится сканирование масс спектра образца в тех же условиях, к образцу добавляют внутренний стандарт который в отличие от ПФК, дает мало пиков, и эти пики легко отделя ются от пиков образца Они служат для привязки к получае мому масс спектру шкалы масс, определенной по масс спектру внешнего стандарта [81, 82] Наконец, в квадрупольных масс спектрометрах, которые являются приборами низкого разреше ния, для точного измерения масс часто используется метод [c.51]

В квадрупольных масс-спектрометрах разделение ионов осуществляется при прохождении ионного пучка вдоль оси между четырьмя параллельными стержнями, к которым одновременно приложено постоянное и переменное высокочастотное напряжение (рис. 12.3). Между стержнями создается поле с гиперболическим распределением потенциала. При фиксированных значениях частоты о) и амплитуды (/ переменного поля только ионы с ощюделенным значением т/г проходят через анализатор, попадая на коллектор ионов. При этом выполняется соотношение [c.367]

Очень чувствительные масс-анализаторн, позволяющие работать с мaлы д количеством веществ, так называемые квадрупольные масс-анализаторы, также применялись для исследования катализа. Это безмагнитный ди шмический масс-спектрометр. Разделение по массам здесь производ <тся в поле квадрупольно"о конденсатора, представляющего собой четыре параллельных стержня, на которые подается постоянное и высокочастотное напряжение [c.297]

Масс-спектрометрическое изучение газовой фазы над окислами щелочноземельных металлов выполнено многими авторами [4—6]. Термохимические данные о газообразных окислах приведены в справочнике [18]. Исследование [254] испарения окислов щелочноземельных металлов в стеклянных, отпаянных от системы откачки, масс-анализаторах с низким ( 8 В) ионизирующим напряжением в ионном источнике показало, что в паре над ВаО при 1300 К содержится не более 1—2 ат.% металлического бария, над 8гО, наоборот, не более 0,1 мол. % 8гО. Установлено также [255], что наличие электрического поля у поверхности испаряющегося окисла оказывает влияние на соотношение атомов металла, кислорода и концентрацию вакансий на поверхности. Асано и др. [256] измерили давление пара 8г и 8гО при испарении 8гО с платиновой ленты, помещенной в ионный источник квадрупольного масс-спектрометра. Для [c.91]

Хромато-масс-спектрометр с магнитным или квадрупольным масс-анализатором Компьютерная система, обеспечивающая сбор и хранение всех массч пектров в процессе проведения хромато-масс-спектрометрического анализа [c.30]

В настоящее время в качестве анализаторов могут быть использованы бездисиерсионные атомно-абсорбционные приборы с пламенными атомизаторами, динамические монопольные и квадрупольные масс-спектрометры, полярографы и хроматографы в сочетании с масс-спектрометрами, ионно-селек-тивные электроды, ИК-спектрометры и др. По-видимому, активационные методы анализа в ближайшее время не будут существенно упрощены и поэтому их внедрение непосредственно на производстве в качестве автоматически действующих анализаторов затруднено. Это же относится к искровой масс-спектрометрии и оптической спектроскопии. [c.132]

Масс-спектрометры с квадрупольными анализаторами, как правило, сочетаются с хроматографическими колонками, поскольку благодаря скоростной развертке можно регистрировать масс-спектры на различных участках хроматографического-пика, что открывает дополнительные возможности для идентификации веществ, трудно разделяемых хроматографически. [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология