Астона масс-спектрограф

В 1912 г. Дж. Дж. Томсон (который, как мы уже говорили выше, открыл электрон) подверг лучи положительно заряженных ионов неона воздействию магнитного поля. Магнитное поле заставляло ионы отклоняться, и в результате этого они попадали на фотопластинку. Если бы все ионы были одинаковыми по массе, то они все отклонились бы магнитным полем на один и тот же угол, и на фотопленке появилось бы обесцвеченное пятно. Однако в результате этого эксперимента Томсон получил два пятна, одно из которых было примерно в десять раз темнее другого. Сотрудник Томсона Фрэнсис Уильям Астон (1877—1945), усовершенствовавший позднее этот прибор, подтвердил правильность полученных данных. Аналогичные результаты были получены и для других элементов. Этот прибор, позволявший разделять химически подобные ионы на пучки ионов с разной массой, получил название масс-спектрографа. [c.167]

Метод масс-спектрографии. Это — важнейший современный метод определения атомных масс. Названные перед этим методы имеют главным образом историческое значение. Впервые масс-спектрограф для определения атомных масс применил Ф. Г. Астон (1919). В 1928—1939 гг. Астон усовершенствовал свой прибор. Атомные массы определялись им с точностью до тысячных долей процента . [c.31]

Масс-спектрограф Астона. Астон в 1920 г. изменил прибор Дж. Дж. Томсона следующим образом. Узкое длинное отверстие в свинцовом катоде [c.42]

И магнитного полей, удалось добиться того, что все ионы с одним и тем же отношением заряда к массе независимо от их скорости попадали на фотографической пластинке в одно место (Астон, 1919 г.). Благодаря замене ветви параболы одним небольшим пятном получилось резкое увеличение чувствительности метода. Вместе с тем точность определения масс отдельных частиц, при помощи нового прибора (масс-спектрографа) достигала 0,1% [c.501]

После открытия в XIX столетии радия (Ra), полония (Ро) н других радиоактивных элементов при исследовании продуктов радиоактивного распада были обнаружены две разновидности свинца, одинаковые по свойствам, но различающиеся по атомному весу . Эти разновидности были названы изотопами, поскольку,согласно периодической системе элементов, они занимают в таблице одно и то же место. В 20-х годах В. Астон открыл, что существуют два вида неона (Ne), несколько отличающихся по температурам кипения, с атомным весом 20 и 22, Он сконструировал масс-спектрограф — прибор для качественного и количественного анализов, в котором поток ионов проходит через магнитное и электрическое поля, и в результате заряженные частицы с одинаковым отношением массы к заряду mje фокусируются в одно небольшое пятно, которое регистрируется на фотопластинке. Таким способом были определены отношения т/е для многих элементов. [c.38]

Явление изотопии было открыто в 1909 г. при изучении природных радиоактивных элементов. Позднее, в результате разработки метода, дающего возможность определять массы отдельных видов атомов (метод масс-спектрографии), явление изотопии было открыто (Астон, 1920 г.) и у природных соединений нерадиоактивных элементов. С развитием ядерной физики стало доступным искусственное получение новых изотопов для различных элементов. И в настоящее время для каждого элемента известны несколько изотопов, часть которых встречается в природе, другие же, обладая меньшей устойчивостью, могут получаться искусственным путем и испытывают превращение с той или другой скоростью. [c.46]

Примерно в то же самое время, когда Астон построил свой первый масс-спектрограф, Демпстер [455] также сконструировал прибор для разделения пучков положительных ионов. Этот прибор имел более простую конструкцию, но не позволял проводить такие точные измерения, как прибор Астона, однако он был более пригоден для измерения относительной интенсивности ионов благодаря применению электрической схемы усиления и регистрации ионных токов. Применение ионного источника с электронной бомбардировкой позволило исследовать продукты диссоциативной ионизации, образующиеся в газах и парах под воздействием электронного удара. [c.15]

В масс-спектрографах Астона [71, 77, 85] так же, как и в приборе Коста [398], применяются последовательные электростатическое и магнитное поля. Астону [74] удалось осуществить фокусировку ионного пучка по скоростям при помощи устройства, схематически изображенного на рис. 1. Эта система полей не обеспечивает фокусировку по направлению, вследствие чего интенсивность и разрешение, хотя и повышены по сравнению с параболическим спектрографом, но все-таки не так высоки, как в приборах с двойной фокусировкой. [c.18]

Рис. 1. Схема масс-спектрографа Астона.

Приблизительно в то же время, когда Астон сконструировал свой первый масс-спектрограф, Демпстер [455] построил свой первый масс-спектрометр. В основу метода фокусировки пучков определенных масс Демпстер положил метод, открытый Классеном [348, 349] и использованный им для электронного пучка. Прибор Демпстера схематически изображен на рис. 2. Пучок ионов, ускоренных напряжением V, входит в постоянное магнитное поле, расположенное под прямым углом к направлению движения ионов. Ионы с массой т и зарядом е попадают в магнитное поле со скоростью V, причем, — [c.18]

В отличие от масс-спектрографа Астона, в масс-спектрометре Демпстера осуществляется фокусировка ионного луча по направлению, а не по скоростям. В то время как отклоняющие поля Астона играли роль призм , Демпстер использовал магнитное поле как линзу . Рис. 3 иллюстрирует фокусирующее воздействие однородного магнитного поля на пучок ионов с одинаковой массой [c.19]

Первые измерения относительного содержания ионов в масс-спектре были осуществлены Томсоном на его параболическом приборе. Однако большинство ранних определений относительной распространенности изотопов элементов было проведено Астоном с использованием масс-спектрографа. Как будет показано ниже, такой прибор весьма далек от совершенства. Интерпретация полученного спектра не могла проводиться с уверенностью вследствие трудности измерения относительной интенсивности ионных пучков, резко отличающихся по величине, а также затруднений при установлении происхождения слабых линий в спектре, которые могли быть вызваны изотопами с малой распространенностью или примесью. Несмотря на эти затруднения, Астон делал мало ошибок при интерпретации полученных линий, хотя большое число малораспространенных изотопов осталось неоткрытым в течение многих лет. В качестве примера трудности правильной интерпретации спектра может быть приведено исследование железа и цинка. Первые измерения относительной рас- [c.70]

Прибор Томсона пе давал возможности получать очень точные результаты. Точность метода была повышена Ф. У. Астоном, также работавшим в лаборатории Кавендиша, а позже А. Дж. Демпстером, работавшим в Чикагском университете. Современные типы масс-спектрографов (рис. 67) позволяют получить точность, равную приблизительно 1/100 ООО, и обеспечивают разрешающую силу до 10 ООО и более (это значит, что они позволяют разделять пучки ионов, различающиеся но значению отношения пе/М только на одну десятитысячную). [c.133]

В 1923 году Ф. Астон усовершенствовал свой масс-спектрограф [11] и начал систематический анализ изотопного состава элементов таблицы Менде- [c.39]

Согласно классической атомной теории, термин простые элементы тавтологичен, потому что, по определению, элемент обладает простой природой, а термин смешанный элемент представляется, согласно той же теории, вообще лишенным смысла, потому что элементы не могут быть смешанными. То же самое можно сказать и о изобарных элементах. Понятие изотопии устранило эти кажущиеся противоречия в терминологии и, более того, разъяснило экспериментальные факты. Это понятие приобрело покоряющую силу особенно после исследований, выполненных в Кембриджском институте Кавендиша Астоном, который после 1920 г. при помощи масс-спектрографа изучил изотопы свыше пятидесяти элементов Изотопы одного элемента обладают различным атомным весом, однако у них имеется ядро с одним и тем же зарядом Z, т. е. они характеризуются одинаковым атомным номером и именно последний, а не атомная масса определяет положение элемента в периодической системе. [c.420]

Еще в 1898 г. Вин показал, что каналовые лучи представляют собою пучок положительных ионов, изменяющих свое направление в магнитном поле. Вин также обнаружил неоднородность этих пучков. Томсон (1910), применяя электростатическое и магнитное поля, зафиксировал на фотопластинке разделение пучка положительных ионов, образующихся при ионизации неона, и тем самым дал впервые доказательство существования изотопов. Впоследствии этот метод стал применяться для открытия изотопов и анализа их распределения в природных материалах. Астон (1919) построил для этой цели прибор, позволивший получить с помощью электрического и магнитного полей картину распределения положительных ионов с различным отношением массы к заряду, аналогичную той, которую получают в оптическом спектроскопе, почему его инструмент и был назван масс-спектрографом . [c.253]

Дальнейшие исследования элементов при помощи магнито-элект-рического анализа, усовершенствованного Астоном, который для этих целей сконструировал специальный прибор — масс-спектрограф, установили наличие изотопов для большинства химических элементов. Не найдено естественных нерадиоактивных изотопов для 21 элемента Ве, Р, На, А1, Р, 8с, Мп, Со, Аз, У, НЬ, Кк, I, Сз, Рг, ТЬ, Но, Ти, Та, Аи, В1. Интересно отметить, что атомные массы всех этих элементов выражаются почти целыми числами. Что касается радиоактивных изотопов естественных и искусственных, то их число довольно велико (около 1500). При этом возможность получения искусственных радиоактивных изотопов увеличивается по мере усовершенствования экспериментальной техники осуществления искусственных ядерных реакций. Высокая чувствительность радиометрических методов анализа позволяет применять радиоактивные изотопы для исследования механизма многих химических, технологических и биологических процессов. [c.25]

Массы ядер различных изотопов определяются Дефект массы, с большой степенью точности при помощи масс-спектрографа Астона и из молекулярных спектров. [c.311]

Интересных результатов Энрико Ферми ожидал для последнего элемента периодической системы. Уран является самым тяжелым элементом, встречающимся на Земле. Ядро этого атома состоит из 92 протонов и 146 нейтронов. Относительная атомная масса в результате составляет 238, точнее, для изотопа Уже тогда предполагали что уран состоит не только из этого изотопа. Например, гипотетический актиноуран должен был быть легче. Однако с помощьк масс-спектрографа Астона в то время не удавалось найти другие изотопы урана, кроме [c.130]

Масс-спектрограф. Метод Томсона был доведен до высокого совершенства Астоном в его замечательных работах, начатых в 1919 г. Особым расположением электрического и магнитного полей была достигнута такая фокусировка, что частицы с одинаковыми ejm, но разными скоростями образуют не параболы, а черточки, лежащие на одной линии, на расстояниях, пропорциональных величине е/т это сильно увеличивает точность промеров. [c.23]

Примеры фотографий Астона приведены на рис. 3. По внешнему виду они очень напоминают фотографии оптических спектров, откуда и название масс-спектрографии для метода Астона. [c.23]

Теоретические и экспериментальные основы масс-спектрометрии были заложены еще Д. Д. Томсоном, который впервые в 1912 г. создал прибор для получения спектра масс положительных ионов. Однако его прибор имел низкое разрешение, т. е. не очень хорошее разделение ионов, различных по массе. Его ученик Ф. Астон в 1918 г. существенно повысил разрешение за счет лучшей фокусировки ионного пучка и на своем масс-спектрографе впервые открыл изотопы элементов. Масс-спектрографы используют для точного определения атомных масс. [c.18]

Разделение и регистрация ионов осуществляются несколькими путями. Использование для регистрации фотопластинок отличает масс-спектрограф от масс-спектрометров, в которых ионные токи измеряются электрическими методами. Масс-спектрографы применяют для точного определения относительных атомных масс (Астон, 1919). Широкое использование в химии имеют масс-спектрометры, так как позволяют с большей точностью определять отношение ионных токов. Используются два класса масс-спектрометров статические и динамические. В первом типе масс-спектрометров для разделения и фокусировки ионов применяют статические электрические или магнитные поля, а во втором типе — переменные электрические поля. [c.28]

Наиболее точным из современных методов определения атомных масс элементов является физический, основанный на применении масс-спектрографа — прибора, созданного английским ученым Ф. Астоном в 1919 г. и значительно усовершенствованного в последнее время. [c.32]

Английский физик Вильям Астон (1877—1945) с помощью сконструированного им прибора — масс-спектрографа — изучает изотопы элементов, К 1927 г. он изучил изотопы более 50 элементов и установил, что элементы с двумя или несколькими изотопами не являются исключением. [c.358]

Открытие масс-спектра относится примерно к 1914 г., когда Дж. Дж. Томсоном при исследовании положительных (каналовых) лучей было обнаружено, что вновь открытый элемент — неон — должен состоять из двух элементов, одного с атомным весом 20 и другого с атомным весом 22. Спустя шесть лет Астоном был создан масс-спектрограф и было доказано, что обычный неон действительно состоит из двух изотопов. Это открытие полои нло начало интенсивной работе, которая в конце концов привела к измерению масс изотопов всех устойчивых элементов и к установленшо физической шкалы атомных весов. [c.335]

Современные масс-спектрографы — более точные и сложные приборы и отличаются по конструкции от прибора, использованного Астоном, но идея метода сохранилась. Ионизированные атомы и молекулы веществ разделяют в электрических и магнитных полях по отношению заряда иона к его массе [пе1М) и раздельно регистрируют. На фотопластинке получается изображение масс-спектра, в котором каждому пятну, образующемуся при ударе иона, соответствует определенное значение пе/М. Положение пятен на пленке позволяет судить о массе ионов (атомов). [c.31]

Принципы масс-спектромет-рии были разработаны н усовершенствованы Астоном, Пиром, Бейнбриджем и др. Метод базируется на различной степени искривления в магнитном поле траекторий заряженных частиц различной массы. Принципы конструкции масс-спектрографа и примеры масс-спектров будут приведены в гл. 6. Здесь же кратко будут изложены принципы электромагнитного метода разделения изотопов. [c.44]

Начало развитию М.-с. положено опытами Дж. Томсона (1910), исследовавшего пучки заряженных частиц, разделение к-рых по массам производилось с помощью электрич. и магн. полей, а спектр регистрировался на фотопластинки. Первый масс-спектрометр построен А. Демпстером в 1918, а первый масс-спектрограф создал Ф. Астон в 1919 он же исследовал изотопич. состав большого числа элементов. Первый серийный масс-спектрометр создан А. Ниром в 1940 его работы положили начало изотопной М.-с. Прямое соединение масс-спектрометра с газо-жидкостным хроматографом (1959) дало возможность анализировать сложные смеси летучих соед., а соединение с жидкостным хроматографом с помощью термораспылит. устройства (1983)-смеси труднолетучих соединений. [c.658]

Проведенные Томсоном исследования [99] положительно заряженных пучков ионов, приведшие к разделению изотопов химических элементов, были продолжены Астоном [б], который создал первый масс-спектрограф и определил изотопный состав различных соединений фотографическим методом. Примерно в тот же период были разработаны методы определения относительной распространенности изотопов Демпстером [23] и другими исследователями, особенно Ниром [76], которому удалось значительно повысить точность и надежность масс-спектрометра. [c.5]

Масс-спектрограф был впервые сконструирован в 1919 г. учеником Дж. Дж. Томсона — Уильямом Астоном (1877—1945). С помощью этого важнейшего прибора было установлено существование нескольких десятков изотопов нерадиоактивных элементов (стабильных изотопов). В дальнейшем А. Дэмпстер (1886— 1950), используя более совершенный масс-спектрограф, также изучал изотопный состав элементов. Всего было открыто, помимо радиоактивных, 267 стабильных изотопов, атомные массы которых выражаются целыми числами. Таким образом, старинная гипотеза Праута была наконец подтверждена. [c.214]

ВОДЫ. Этим была подтверждена гипотеза Юри и Гриффа [2068] о наличии таких вариаций. Как уже упоминалось, даже после открытия сразу не было получено надежной оценки его распространенности ввиду недостатков, присущих масс-спектрографии. Малая распространенность тяжелых изотопов азота и углерода была причиной того, что оказалось невозможным предсказать их существование на основании сравнения масс изотопов Астона с химическими атомными весами эти изотопы не были в то время замечены и масс-спектроскопистами. В этих условиях трудно было надеяться на распознавание малых колебаний в распространенности изотопов. Только после усовершенствования и более широкого применения масс-спектрометрического метода стало очевидным все значение колебаний изотопных отношений в природе. [c.102]

А9. Неменов Л. М., Федюрко А.С., Конструкция и устройство масс-спектрографа. (Металлический] масс-спектрометр типа Астона.) IKT , 9, 1879 — 1882 (1939). [c.575]

А31. Seth J. В., Rao . V. H., О линейности шкалы масс в масс-спектрографе типа Астона. (Геометрическое и аналитическое исследование кривой распределения по массам.) Indian J. Phys., 16, 219—227 (1942). [c.577]

Основным физическим методом, использованным при открытии изотопов стабильных элементов, стал метод катодных лучей, впервые применённый для анализа масс элементов Дж.Дж. Томпсоном — метод парабол [5. Исследуя газовую составляющую воздуха, Томпсон в 1913 году впервые наблюдал раздвоение на фотопластинке параболы, описывающей массы атомов инертного газа неона, что было невозможно объяснить присутствием в катодных лучах какой-либо с ним связанной молекулярной составляющей. Война прервала эти работы, но сразу с её окончанием Ф. Астон, работавший до войны с Томпсоном, вернулся к этой тематике и, критически пересмотрев метод парабол, сконструировал первый масс-спектрограф для анализа масс изотопов, имевший разрешение на уровне 1/1000 [6. В 1919 году он использовал новый прибор для исследования проблемы неона и показал, что природный неон является смесью двух изотопов — Ые-20 и Ме-22 [7], так что его химический атомный вес 20,2 (в единицах 1/16 массы кислорода), отличный от целого числа 20, можно объяснить, предполагая, что естественный неон — смесь двух изотопов, массы которых близки к целым числам, смешанных в пропорции 1 10. Тем самым Ф. Астон впервые убедительно экспериментально доказал принципиальное существование изотопов стабильных элементов, которое уже широко дискутировалось в то время в теоретических работах В. Харкинса в связи с проблемой целочисленности атомных весов [8]. Получив прямое подтверждение существования изотопов неона, Астон вскоре на том же приборе, развивая успех, показал сложный изотопный состав хлора, ртути, аргона, криптона, ксенона, ряда галогенов — иода, брома, нескольких элементов, легко образующих летучие соединения — В, 51, Р, 5, Аз, и ряда щелочных металлов — элементов первой группы таблицы Менделеева. Он также зафиксировал шкалу масс ядер, положив в её основу кислород (0-16) и углерод (С-12), в то время считавшихся моноизотопными, и провёл сопоставление их масс. К концу 1922 года им были найдены наиболее распространённые изотопы около трёх десятков элементов (см. табл. 2.1), за что 12 декабря 1922 года он получает Нобелевскую премию. Несколько раньше (1920) он, проанализировав первый экспериментальный материал, формулирует эмпирическое правило целочисленности атомных весов изотопов в шкале 0-16 [9]. В 1922 году в исследовании изотопов к нему присоединился А. Демпстер, предложивший свой вариант магнитного масс-спектро-метра с поворотом исследуемых пучков на 180 градусов [10]. Он открыл основные изотопы магния, кальция, цинка и подтвердил существование двух изотопов лития, найденных перед этим Ф. Астоном и Дж.П. Томпсоном (табл. 2.1). [c.39]

Получение масс-спектров путем разделения пучка положительных ионов в магнитном и электрическом полях было первоначально предложено как метод определения масс-атомов различных элементов (работы Д. Томсона, затем Ф. Астона, А. Демп-стера и других исследователей). Для этой цели были разработаны два типа установок масс-спектрограф и масс-спектрометр. Масс-спектрограф — это прибор, позволяющий получать спектр масс на фотографической пластинке. В масс-спектрометре пучок ионов измеряется методами электроники. Масс-спектрографические и масс-спектрометрические исследования привели к открытию изотопов нерадиоактивных элементов. [c.204]

Схема прибора Астона, называемого масс-спектрографом, дана на рисуИке 47. Узкий пучок положительных ионов какого нибудь элемента, образующийся в разрядной трубке (Л), выделяется двумя щелями 5, и 5 и отклоняется электрическим полем между двумя пластинами заряженного конденсаюра. Затем они попадают в магнитое поле М, отклоняющее их в противоположную сторону. [c.302]

Историческое введение. В 1927 г. Астон определил с помощью масс-спектрографа атомный вес водорода и получил для него значение 1,00778, великолепно согласующееся с общепринятым химическим атомным весом 1,00777, основанном на предположении, что атомный вес кислорода равен 16,0000. Открытие Гиаком и Джонстоном (1929 г.) изотопов кислорода с массами 17 и 18 показало [c.112]

Подробности о магнитном анализе, масс-спектрографах и полученных с ни и результатах Ф. Астон, Изотопы (1923) Дж. П. Гарнвелди Дж. Дж. Ливингуд, Экспериментальная атомная физика (1936) О. Хвольсон, Курс физики, т. 1, 6-е изд. (1933). [c.23]

Принцип разделения ионов в магнитном поле был продемонстрирован Вином еще в 1898 г. В 1912 г. Томсон с помощью этого принципа доказал наличие двух изотопов неона и тем самым подтвердил гипотезу о существовании изотопов. В 1918 г. Демпстером для регистрации тока ионов была использована электрическая схема, и такие приборы получили название масс-спектрометра, тогда как применение Астоном в 1919 г. для регистрации ионов фотопластинки дало название масс-спектрографу. Оба типа приборов объединяются термином масс-спект-роскоп . В 20-е годы были лучше развиты фотографические средства регистрации ионов, поэтому маос-спектрографы получили более широкое распространение. Особенно успешио их применение для определения точных значений атомных весов изотопов. В 30—40-е годы в связи с бурным развитием электротехники положение изменилось в пользу масс-спектр01мет ров. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология