Демпстера масс-спектрометр

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]

Схема масс-спектрометра Демпстера. [c.19]

В первых конструкциях масс-спектрометров для обнаружения и измерения ионных токов использовали квадрантные электрометры или электрометры с золотыми листками. В первом масс-спектрометре Демпстер [455] применял для этой цели квадрантный электрометр, позднее— устройство с нуль-прибором. [c.226]

Рассмотрим принцип работы масс-спектрометра на примере первой установки, разработанной Демпстером [Л. 3]. [c.11]

Признание факта существования изотопов стабильных элементов и выяснение загадки целочисленности атомных весов изотопов стимулировало развитие техники разделения изотопов. Прежде всего, оно было связано с усовершенствованием масс-спектрометров, основанных на комбинировании электрических и магнитных полей по методу Астона или применении постоянных магнитов по схеме Демпстера, и увеличении их разрешающей силы. Если первый спектрограф Астона имел разрешение на уровне 1/1000, а второй — до 1/10000, то к концу 20-х годов масс-спектрометры достигают разрешения 1/100000 и лучше [13], что позволяет открывать уже не только главные, наиболее распространённые, но и редкие изотопы элементов (детали см. в табл. 2.1). После этого основной технической проблемой становится получение подходящих источников пучков элементов (метод анодных лучей) и усовершенствование источников — в особенности, тяжёлых элементов с малой относительной разностью масс изотопов и высокой температурой плавления. Одним из важных физических результатов, достигнутых на улучшенных масс-спектрометрах, стало прямое доказательство соотношения Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии в ядерной реакции расщепления лития-7 [14], открытой в 1933 году Кокрофтом и Уолтоном. В результате систематических поисков изотопов к 1935 году исследование изотопного состава было проведено уже практически для всех стабильных элементов, кроме платины, золота, палладия и иридия, которые были вскоре изучены в основном Демпстером [15] и частично рядом других авторов (см. детали в табл. 2.1). В изучении изотопов стабильных элементов следует отметить роль Ф. Астона, которым было открыто 206 из общего числа 287 стабильных и долгоживущих изотопов. [c.40]

Еще с того времени, как Праут выдвинул предположение, что-атомы могут состоять из частиц водорода, ученые заинтересовались, почему многие элементы имеют лишь приблизительно целые атомные веса. Этот интерес еще более усилился, когда Томсон (в 1913 г.), а также Астон, Демпстер и др. (после 1919 г.) показали, что Праут был гораздо ближе к истине, чем это казалось. До 1913 г. было возможно осуществлять взвешивание лишь больших агрегатов атомов и, следовательно, получать лишь средние атомные веса, но в 1913 г. Томсон изобрел масс-спектрометр, пытаясь определять массы отдельных атомов. [c.74]

В 1935 г. Демпстер опубликовал работу, посвященную пригодности различных разрядов в вакууме для масс-спектрометрии твердых образцов. Он опробовал три типа разрядов [c.45]

Практически одновременно с Ф. Астоном в Чикаго А. Демпстер сконструировал первый масс-спектрометр, в котором анализатором служило поперечное магнитное поле и ионные токи измерялись электрическими методами. Именно этот тип масс-спектрометров имеет широкое применение в химии, так как сочетает в себе возможность достаточно точного определения масс ионов и их количества, т. е. ионного тока. Существенное улучшение разрешения масс-спектра было получено в 50-х годах в приборах с двойной фокусировкой, т. е. с использованием в анализаторе электрического и магнитного статических полей. [c.18]

Для уменьшения влияния магнитного поля на ионы в ионном источнике и коллекторе ионов широко используют масс-спектрометры секторного типа. В этих приборах магнитное поле создается между полюсными башмаками секторной формы, которые могут иметь любой секторный угол. В приборе Демпстера этот угол составляет 180°. На практике часто используется секторный угол, равный 90° (рис. 1.7). Было показано, что если расходящийся пучок ионов входит и выходит из однородного магнитного поля перпендикулярно к его границам, то он фокусируется на прямой, проходящей через выходную щель ионного источника и центр кривизны траекторий ионов, который совпадает с вершиной сектора. На рис. 1.7 показана фокусировка по направлению. Разрешающая способность не зависит от секторного угла. В секторных спектрометрах уменьшены размеры магнита и ионный источник и коллектор вынесены из магнитного поля. Правда, это приводит к увеличению пути ионов, что обусловливает эффекты рассея 1ия иона на этом пути. Масса магнита пропорциональна г . Поэтому с секторным магнитом можно достигнуть значительного разрешения при меньшей массе магнита. [c.31]

Завод по электромагнитному разделению ( -12) был пущен в эксплуатацию фирмой Теннесси Истмэн , которая использовала для этого большие производственного масштаба масс-спектрометры модифицированного типа Демпстера, поворачивающие пучок на 180° (калютроны). [c.469]

Ион-молекулярные реакции очевидным образом мешают аналитическим применениям масс-спектрометра. Так, определение отношения изотопов было бы сильно затруднено, если бы ионы принимали участие в различных ион-молекулярных процессах. Поэтому Астон, Демпстер, Нир и другие пионеры масс-спектрометрической техники направили свои усилия прежде всего на то, чтобы понизить давление в источнике и таким образом избежать нежелательных осложнений, связанных со вторичными процессами. Эти технические проблемы были вскоре решены, и были созданы приборы, работающие при давлении менее 10 мм рт. ст., т. е. в таких условиях, когда большая часть ионов покидает источник до столкновения и взаимодействия с другими молекулами. [c.67]

Масс-спектрометрия [60]. Использовать масс-спектрометрию как метод анализа предложил Демпстер [61]. Образец переводят в газообразное состояние с помощью вакуумной искры [61] или посредством ионной бомбардировки. Достигнута чувствительность 10" —10" %. Метод применялся для определения мышьяка в германии [62]. Если имеются стабильные изотопы, то чувствительность может быть повышена до 10" % с помощью изотопного разбавления по методике, принятой для меченых атомов [60]. [c.24]

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]

Метод фокусировки по направлению использован в большом числе сконструированных приборов, включая и промышленные образцы для аналитического применения. Поэтому имеет смысл рассмотреть прибор Демпстера несколько более детально. Уравнение (2), записанное в форме Я = mvlHe, показывает, что все ионы, входящие в магнитное поле и обладающие одним и тем же зарядом и импульсом, будут двигаться по кривой с одинаковым радиусом независимо от массы, в то время как ионы с различными импульсами двигаются по кривым с разными радиусами. Отсюда ясно, что данная форма анализатора приводит к образованию спектра импульсов ионов, который также является масс-спектром, если все ионы, входящие в поле, обладают одинаковой энергией, так что каждой массе соответствует определенная скорость. Данный факт был установлен Астоном [80], который по этой причине возражал против использования Демистером термина шасс-спектрограф . Действительно, подобные приборы называют иногда спектрометры импульсов . Ввиду того что в них применена электрическая регистрация и они могут быть поэтому использованы для измерения относительной распространенности, их также иногда называют спектрометры распространенности . Если все изучаемые заряженные частицы обладают одной и той же массой, спектрометр с 180-градусным магнитным сектором может быть использован для изучения пределов энергий частиц, и установка становится спектрометром энергии [1412]. [c.20]

В 1933 г. Барбером [121] и более детально Стефенсом [1929, 1930] было показано, что действие линзы при 180-градусном отклонении в однородном магнитном поле является частным случаем фокусирующего действия любого клинообразного магнитного поля. Если центр кривой ионного пучка, проходящего через магнитное поле, совпадает с вершиной клина, т. е. пучок ионов входит и выходит из поля под прямым углом к его границе, и если пучок однороден по массе и энергии, то он фокусируется на линии, соединяющей точку образования ионов и вершину клинообразного магнитного поля, как это показано на рис. 4. Отношение дисперсии по массам к уширению изображения, вызываемому несовершенством фокусировки, достигает максимума при sin 6 = = 2sin ф, следовательно, теоретически максимальное разрешение достигается при этом асимметрическом построении. Однако ожидаемое улучшение незначительно и не компенсирует трудности, связанные с установкой масс-спектрометрической трубки и увеличением траектории ионов. Поэтому обычно используют симметричные приборы с простой фокусировкой. Теоретическая характеристика симметричного прибора не зависит от угла сектора прибор Демпстера представляет особый случай, когда секторный угол равен 180°. В течение ряда лет после выхода статей Барбера и Стефенса масс-спектрометры секторного типа не конструировались (хотя 60-градусные секторные магнитные поля использовались в масс-спектрографах с двойной фокусировкой [112]) и продолжалось использование 180-градусных приборов [1490, 1491, 1762]. [c.21]

Из других ранних конструкций масс-спектрографов следует отметить приборы Демпстера [460, 461] и Бейнбриджа и Джордана [112, 113]. Демпстер использовал в приборе отклонение на 180° в магнитном поле, примененное им в своем первом масс-спектрометре. Магнитному полю предшествовало 90-градусное радиальное электростатическое поле. Для осуществления двойной фокусировки отношение ге/г должно было быть равным 0,873. Другие параметры, которые должны быть выдержаны для осуществления фокусировки, приведены в масштабе на рис. 8. Дакворт [532, 533] построил прибор конструкции Демпстера с разрешающей способностью 7000 при ширине входной щели [c.26]

Термины разделение и разрешающая сила весьма часто встречались выше. Принято считать, что дублет разрешается , когда его составляющие разделены , и что трудность разделения, или разрешающая сила, необходимая для разделения двух соседних пиков, определяется величиной М/АМ. В гл. 1 было показано, что Демпстер вывел геометрический предел разрешения в приборе с простой фокусировкой М/ДМ = Rl Si+ S . Он принял, что совершенное изображение входной щели шириной Si просматривается через выходную щель шириной и что идеальное разрешение пиков будет иметь место в том случае, когда они будут полностью разрешены так, что регистрируемая интенсивность между пиками мгновенно понижается до нуля. Несовершенная форма пика делает такое определение непригодным, поскольку различные аберрации приводят к увеличению ширины пика, рассеяние на молекулах газа вызывает образование хвостов с каждой стороны пика (интенсивность ионного пучка асимптотически приближается к нулю с каждой стороны массового пика). Вследствие этого необходимо видоизменить приведенное выше выражение, что может быть сделано различными способами. Один из предельных случаев формулируется следующим образом два равных пика высотой Н могут считаться разрешенными, когда высота фона ДЯ между пиками меньше 0,00Ш (см. рис. 19). В других случаях пики считаются разрешенными при ДЯ менее 0,01Я, 0,1Я или 0,5Я. Трудность выбора критерия обусловлена тем, что в масс-спектрометре нельзя определить разрешающую силу по аналогии с физической оптикой, где она основывается на разнице интенсивности света, ощущаемой человеческим глазом. Поэтому, говоря об оптических изображениях, можнЬ сказать, что они разрешены, когда они оба присутствуют раздельно. Соответствующие конструкции усилителей с фотоэлементами, присоединенных к регистрирующему устройству, позволяют обнаружить даже небольшую разницу в интенсивности в этом случае оптическая проблема становится аналогичной масс-спектрометрической. [c.64]

Этот тип ионного источника используется обычно для проведения органического химического анализа. Впервые он был введен в масс-спектрометрию Демпстером [456, 4571, но позднее его конструкция была значительно улучшена Блэкни [219], Тэйтом и Смитом [1986] и Ниром [1497, 1503]. Типичная конструкция изображена на рис. 32. В этом источнике молекулярный пучок или пары исследуемого вещества направляются в ионизационную камеру, где они пересекаются электронным лучом. Электроны, эмитируемые раскален-ным катодом, ускоряются электрическим полем между катодом и камерой и проходят в нее через систему коллимирующих щелей. Энергия электронов изменяется путем изменения разности потенциалов между катодом и ионизацион-аой камерой. Электроны, прошедшие через камеру, собираются на электроде, [c.115]

Потенциальные возможности масс-спектрометра с искровым ионным источником для определения примесей в твердых телах были отмечены еще в 1946 г. Демпстером [1]. Однако с тех пор по масс-спектрометрическому анализу твердых тел было выполнено сравнительно мало работ. Хиппл [2] построил прибор с двойной фокусировкой и продемонстрировал возможность определения при его помощи большинства элементов, присутствующих в стали. Хенней [3, 4] применил такую жо методику для анализа примесей в полупроводниковых материалах. [c.140]

A46. Berry . E., Масс-спектрометр как новый промышленный прибор. (Описание 180°-ного масс-спектрометра типа Демпстера.) Ele troni Ind., 3, 94—95 (1944). [c.578]

Л168. Du kworth Н. E., Большой масс-спектрометр типа Демпстера с двойной фокусировкой. (Описание прибора. Теоретическое разрешение равно 7000 для щели, равной 0,0254 мм.) Rev. Sei. Inslr., 21, 54—59 (1950). [c.585]

Реакционный сосуд, в котором могут быть изучены процессы горения при низком давлении, присоединяется к масс-спектрометру типа Демпстера. Описана работа по термическому разложению некоторых низкомолскулярных углеводородов и по пламенам при низких давлениях.) J. Phys. hem., 15, 455— 481 (1947). [c.605]

Са23. Grave А. С., Упаковочные множители тяжелых элементов. (Определены при помощи масс-спектрометра типа Демпстера.) Там же, р. 863 (1939). [c.613]

Са49. Mit hell. 1. J., В г о w n H. S., F о w 1 е г R. D., Об изотопном составе кобальта. (Анализ при помощи 180°-ного масс-спектрометра типа Демпстера.) Там же, р. 359 (1941). [c.615]

Са55. Du kworth Н. E., Новью упаковочные множители и кривые упаковочных множителей. (Приведен ряд масс, определенных на масс-спектрометре типа Демпстера с искровым источником.) Phys. Rev., 62, 19—28 (1942). [c.615]

СабЗ. ook К. L., Относительное содержание изотопов калия в золе морских водорослей и в горной породе различных геологических возрастов. (Применен масс-спектрометр типа Демпстера с двойной фокусировкой.) Phys. Rev., 64, 278—293 (1943). [c.616]

Са243. К о g 1 е у С. L., Du kworth Н. Е., Массы криптона-82, -84 и -86 п ксенона-129 и -132. (Измерения методом дублетов с использованием масс-спектрометра с двойной фокусировкой типа Демпстера.) Nalure, 167, 1025 [c.625]

G14. Н 0 n i g R. E., К вопросу о молекулярном испарении элементов 2-й подгруппы IV группы. (Испарение Ge и Sn в масс-спектрометре типа Демпстера.) J. hem. Phys., 21, 573-574 (1953). [c.676]

Для более полного изучения вопроса целесообразно рассмотреть кратко историю развития метода. В 30-х годах, работая над проблемами создания ионно-оптических систем с хорошими характеристиками для точных измерений масс и для образования ионов из трудных веществ, Маттаух, Герцог и Демпстер заложили основы современной масс-спектрометрии с искровым источником ионов. Маттаух и Герцог (1934) разработали ионнооптическую систему, которая позволяет использовать фотопластину, а Демпстер (1935, 1936)—искровой источник ионов, в котором на электроды подается высокочастотное напряжение. Демпстер (1946) продемонстрировал также потенциальные возможности масс-спектрометрии с искровым источником ионов в аналитической химии. В конце 40-х — начале 50-х годов несколько исследователей построили приборы этого типа, предназначенные для аналитических целей. В 1959 г. появились первые выпускаемые промышленностью приборы, и в последующие годы наблюдалось бурное развитие этого метода. [c.140]

Среди высокочувствительных методов анализа разнообразных веществ своими возможностями выделяется искровая масс-спектрометрия. Этот метод наиболее интенсивно развивается в последнее десятилетие после освоения производством масс-спектрометров с двойной фокусировкой и искровым ионным источником. Принцип двойной фокусировки ионов (электростатическим и магнитным полями) был предложен в 1934 г. Мат-таухом — Герцогом, а в 1935 г. А. Демпстер разработал ионный источник нового типа с искровым разрядом в вакууме и применил его на масс-спектрометре, послужившем прообразом современных приборов. [c.5]

Искровой источник. Этот тип источника был применен Демпстером [37, 38] для непосредственного масс-спектрометри-ческого анализа твердых веществ. Ионы, образующиеся в таком источнике, соответствуют элементному составу исследуемого вещества. Твердые вещества по своей природе могут быть проводящими электрический ток, полупроводниками и изоляторами, поэтому желательно было и.меть источник ионов, с помощью которого мо кно анализировать эти материалы. [c.17]

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]

Методы, применяемые для И. с. а., разнообразны и выбираются в зависимости от задачи, требуемой точности и аппаратурных возможностей лаборатории. Наиболее универсальный и раснространеиный способ — применение масс-спектрометра (см. Масс-спектрометрия) с электрической (или, менее точно, фотографической) регистрацией интенсивностей ионных пучков изотопов, разделенных в электрич. и магнитных полях после ионизации образца электронным ударом или др. методами. Так, этим методом Дж. То.мсон (1912), Ф. Астон (с 1919) и А. Демпстер (с 1922) открыли изотопию в ряде элементов и впервые измерили их изотопный состав. Позже были предложены разные конструкции масс-спектрометров, в частности упрощенные модели специально для И, с. а. В обычных серийных приборах можно определять изотопный состав с относительной точностью 1—0,1% в образце, где содержание данного элемента не превышает долей мг. В более совершенных приборах с применением дифференциальных методов возможно определение вариаций изотопного состава до 0,01% и меньше. [c.100]

Масс-спектромерия и её применение в органической химии (1964) -- [ c.18 , c.21 , c.26 , c.30 ]

Масс-спектрометрия и её применение в органической химии (1964) -- [ c.18 , c.21 , c.26 , c.30 ]

Физические методы органической химии Том 3 (1954) -- [ c.58 , c.61 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология