Ионные источники материалах

Таким образом, при электролизе возникает гальванический элемент, ток которого направлен в сторону, обратную движению тока от внешнего источника. Поэтому ток от внешнего источника будет идти через электролит только в том случае, если приложенное напряжение будет достаточно для определенного химического процесса, а именно для электролиза раствора или для образования ионов из материала электрода. Необходимое для этой цели напряжение называют напряжением разложения, оно зависит прежде всего от состава раствора. [c.217]

Даже в том случае, когда весь образец пропускается через ионизационную камеру во время съемки масс-спектра, лишь незначительный процент молекул подвергается ионизации, а большая часть пара откачивается насосами неизмененной. Таким образом, чувствительность может быть повышена применением большего ионизирующего электронного тока [ 174]. Другие типы ионных источников, как, например, источник с термической эмиссией, более эффективны, чем источники с бомбардировкой электронами. На них в ряде случаев может быть ионизирована большая часть исследуемого материала так, в случае анализа рубидия на непрерывно откачиваемых приборах для исследования достаточно 10 г образца. При анализе неорганических твердых образцов используется искровой источник [416]. Применение фотопластинки в качестве детектора позволяет понизить уровень обнаружения до 1-10 %, так как пластинку с большой выдержкой можно рассматривать как интегрирующее устройство. [c.190]

КИ длиной 40 мм и внутренним диаметром 4 мм с наполнителем-адсорбентом в виде пористого стекла с массой 80—100 мг. Вместо этого в работе [66] в качестве адсорбирующего материала применяли активированный уголь, а в работе [117]—молекулярные сита. Применение этих сорбентов позволяет вводить пробы через систему прямого напуска, поскольку десорбция даже относительно летучих веществ в высоком вакууме ионного источника происходит довольно медленно. [c.320]

Всегда специфика масс-спектрального метода сводится к специфике ионного источника остальные узлы в той или иной мере способствуют выявлению достоинств источника. Поэтому авторы сочли возможным рассмотреть материал, который связан в основном с ионными источниками и может облегчить задачи анализа особо чистых веществ. [c.105]

Очень существенным в масс-спектрометрии является учет влияний, способных в разной мере сказаться на результате проведенного анализа. Для того, чтобы исключить возможные ошибки, недостаточно рассмотреть только ионные источники следует учесть все процессы, изменяющие вещество в масс-спектрометре. Этот материал представлен в обзоре. [c.105]

Особенности устройства источника зависят от давления анализируемого материала при различных температурах. При испарении возникают дискриминации по массам, и для получения правильного результата необходимо ввести поправку. Наибольшие неприятности могут быть связаны с эффектом памяти . Схема типичного ионного источника с электронной бомбардировкой представлена на рис. 1. [c.106]

Чрезмерное распыление внешнего края катода, такое как если бы здесь находился дополнительный кольцевой источник материала, наблюдалось многими исследователями наиболее четко оно проявляется в повышенной коррозии катода по периферии. Этот эффект является следствием изменения траекторий ионов у края катода, как это показано на рис. 9. На рисунке показано распределение потенциала вблизи края системы катод — экран. Как видно, вблизи края катода темное пространство фокусирует ионы, в результате чего плотность тока в этой области более высокая. Немаловажно и то обстоятельство, что у края катода ионы падают на его поверхность нак.тонно, и для них коэффициенты распыления значительно выше, чем для ионов, бомбардирующих катод по нормали вдали от его краев. Это усиленное распыление краев катода можно свести к минимуму, если увеличить длину экрана [43], что, как показано на рис. 10, а, преградит путь для части ионов к периферии катода, или же так изогнуть экран, чтобы он прикрывал края катода [40], как это изображено на рис. 10,6. В предельном случае экран может полностью закрывать лицевую поверхность катода в экране делают одно или несколько отверстий, позволяющих выбрать предназначенные для распыления участки катода [44]. [c.422]

Если расстояние между электродами уменьшается, пробой происходит прн более низком напряжении 7,,,, и число циклов в пакете возрастает. Следовательно, при заданном режиме работы искрового ионного источника и постоянной конфигурации электродов из выбранного материала осциллограмма радиочастотного напряжения однозначно связана с величиной межэлектродного зазора [25]. Это обстоятельство использовано для контроля расстояния между электродами во время анализа. С помощью специально сконструированной следящей системы процесс поддержания искрового зазора был автоматизирован [26]. [c.36]

Величина т] зависит от типа масс-спектрометра, ширины выходной щели ионного источника, ускоряющего напряжения, материала пробы, условий эксперимента и обычно находится в пределах Ю —10 [38]. [c.40]

При ст = О формула (4) переходит в классическое уравнение Аррениуса для температурной зависимости скорости разрушения материала. В соответствии с представлениями кинетической теории разрущения должна существовать тесная связь между процессами термо-и механодеструкции. В обоих процесса элементарным актом является разрыв химической связи в полимерной цепи, сопровождающийся образованием свободных радикалов в месте разрыва. Образовавшиеся свободные радикалы вступают в химические реакции и (или) быстро перегруппировываются с образованием более стабильных радикалов. Выделяющиеся из образца в результате его механодеструкции продукты могут быть результатом подобных реакций. Обнаружение и анализ следов таких низкомолекулярных продуктов, образующихся при разрушении, можно проводить методом масс-спектрометрии при условии, что эти продукты можно ввести в ионный источник. [c.73]

Признавая определенный смысл и значение этих работ, а также успехи практического применения масс-спектров отрицательных ионов, полученных техникой традиционной масс-спектрометрии, нельзя не указать, что неоднозначность процессов, приводящих к образованию отрицательных ионов в этих работах, снижает теоретическое значение получаемых результатов и, являясь препятствием для правильного истолкования масс-спектров, затрудняет их практическое использование. Отрицательные ионы в названных выше работах образуются в результате наложения в основном двух процессов — диссоциативного захвата электронов молекулами и диссоциации молекул на ионную пару АВ + е->А" + В+-)-е. Диссоциативный захват происходит при встрече молекул с электронами, потерявшими часть своей энергии нри различного рода столкновениях (в том числе и столкновениях со стенками ионного источника), и электронами вторичной электронной эмиссии. Относительный вклад каждого их этих двух процессов в общий ток отрицательных ионов зависит от конструкции камеры ионизации, ее материала, т. е. от условий эксперимента, трудно поддающихся стандартизации. Отсюда — плохая воспроизводимость такого рода масс-спектров отрицательных ионов. [c.135]

На рис. 2 представлена схема такого атомизатора, используемого в масс-спектрометре в качестве ионного источника. Введение в схему кенотрона и емкости (Сз) позволило удвоить величину импульсного напряжения и получить однополярный разряд на электродах. В качестве электродов используется материал исследуемой пробы и зонд, изготовленный из ультрачистого тантала, как это было уже рассмотрено [5]. [c.45]

Однако процессы (1) и (2) обратимы. Поэтому выделившийся на катоде водород может снова переходить в раствор в виде ионов, отдавая электроны платиновому проводнику. Эти электроны по проводу поступают на другой электрод, содержащий кислород, и равновесие (2) смещается влево. Таким образом, при электролизе возникает гальванический элемент, ток которого направлен в сторону, обратную движению тока от внешнего источника. Поэтому ток от внешнего источника будет идти через электролит только в том случае, если приложенное напряжение будет достаточно для определенного электрохимического процесса, а именно для электролитического разложения раствора или для образования ионов из материала электрода. Необходимое для этой цели напряжение называется напряжением разложения и зависит, прежде всего, от состава раствора. [c.195]

Хотя данные по дифракции электронов в газах очень интересны и число исследований в этом направлении непрерывно увеличивается, однако главным источником материала, пригодного для сравнения атомных радиусов,являются, повидимому, данные рентгеновского анализа кристаллов. Мы перейдем сейчас к рассмотрению этого материала. Вместо простого воспроизведения таблиц экспериментально найденных и теоретически вычисленных расстояний в атомных кристаллах, нам казалось более целесообразным дать здесь возможно более полную таблицу как ионных, так и ковалентных межатомных расстояний. Поэтому в табл. 36 приведены экспериментально найденные расстояния между анионами и катионами для большого числа бинарных кристаллов сюда же включены данные для некоторых кристаллов, образуемых простыми ве-ществами. В некоторых случаях приведенные в литературе данные указывают на возможность того, что не все атомы, окружающие катион, находятся на одинаковом от него расстояний. Если расхождения не очень велики, то в таблице приведены средние дан-ные. В некоторых случаях известны также различные кристаллические формы с одинаковыми координационными числами. В этих случаях также приведены средние расстояния. [c.326]

Хотя в качестве ионного источника можно использовать дугу (разд. 8.1), промышленно, выпускают только искровой источник [8.5-1]. Масс-спектрометры с искровым источником (ИИМС) появились в 1960-х гг. Используют искру высокого напряжения (разд. 8.1). Была использована искра постоянного тока, но в производимых приборах применяют импульсное поле с частотой 1 МГц, чтобы получить цуг коротких импульсов через межэлектродный промежуток. Поскольку длительность импульса (20-200 мкс) и частоту повторения (1Гц -10 кГц) можно изменять довольно широко, можно оптимизировать условия ионизации в соответствии с типом пробы. В противоположность искровым источникам для атомно-эмиссионной спектрометрии, которые работают обычно при атмосферном давлении, искровой источник для МС функционирует в условиях вакуума. Электроды расположены в искровом кожухе, который также соединен с высоким напряжением. Электрическое соединение не дает большинству ионов сталкиваться со стенками вакуумной системы, что могло бы привести к распьшению материала кожуха. [c.136]

Какой материал (стекло или металл) следует применять для системы обофеваемого ввода образца в ионный источник Почему [c.46]

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]

При собирании пучков положительных ионов имеет место отложение нейтральных частиц на коллекторе. Разделение и получение изотопов различных элементов методом масс-спектрометрии служит для получения чистых образцов изотопов для проведения такого разделения был сконструирован специальный прибор [1143, 1517], названный калутроном . К 1955 г. все элементы, имеющие стабильные изотопы, разделяли на калутроне исключение составили осмий и некоторые редкоземельные элементы с высоким атомным весом и инертные газы. По применению калутрона в специальных областях ядерной физики было опубликовано много работ [1090]. Основная проблема состоит в необходимости использования громоздкого оборудования для получения достаточно высокой дисперсии масс, особого ионного источника для получения интенсивных ионных пучков и специальной техники их отбора. На применяемых коллекторах [1516] имеются пазы их число и расстояния между ними выбираются в соответствии с типами ионных пучков разделяемых элементов каждый паз электрически изолирован от средних, что позволяет контролировать поступающий на данный коллектор ионный ток. При попадании сфокусированного ионного пучка на коллектор может выделяться энергия в несколько киловатт в связи с эффектами эрозии и нагрева могут иметь место значительные потери разделенного материала по сравнению с первоначально образовавшимся пучком. Для некоторых элементов лимитирующим фактором получения изотопов является не интенсивность ионного тока, достигаемая в ионном источнике, а невозможность их задерживания на коллекторе. Легколетучие элементы могут собираться на веществах, с которыми они вступают в химическое соединение. Для кислорода, например, может использоваться медный коллектор. Инертные газы в небольших количествах собираются на алюминиевой или серебряной фольге, в которую они проникают в виде атомов [789, 1883]. Особые трудности возникают в случае тяжелых элементов [1659] из-за относительно малого различия в массах их изотопов, что обусловливает необходимость применения коллекторов с тонкими стенками. [c.211]

Непосредственная корреляция ионного изображения с эмиссионными характеристиками, исследованными на масс-спектрометре (МС), была невозможна, ввиду того что тепловые режимы в ионных источниках ИМ и МС были различны. Кроме того, было неизвестно влияние на эмиссию различия в примененных металлических поверхностях анодов (вольфрам и инвар). Настоящее масс-спектрометрическое исследование было проведено с анодной системой, аналогичной применяемой в ИМ, и с ис-нользованием инвара. Было исследовано также влияние материала анода (инвар, вольфрам и его окислы) на эмиссионные характеристики. [c.131]

Обычно для масс-спектральных измерений изотопного состава образцов в газовой фазе применяется ионный источник конструкции Нира (рис. 9). Положительные ионы здесь образуются посредством электронной бомбардировки нейтральных молекул, для чего исследуемый газ через узкую фарфоровую трубку поступает в коробочку ионного источника, где бомбардируется электронами. Источником электронов служит катод, представляющий собой узкую ленту из материала с малой работой выхода электрона. Термоэлектронная эмисоиия достигается путем пропускания электрического тока через катоды. Чтл бы сообщить электронам достаточную энергию а придать направленность движения, между анодом (коробочкой) и катодом прикладывается дополнительное (ионизирующее) напряжение. [c.34]

Материал катода также оказывает влияние на распределение фоновых пиков во время измерений большая сорбционная способность тори рованиого вольфрама приводит к насыщению катода различными газами выделение же при нагревании происходит неравномерно, из-за чего наблюдаются колебания величины фона, а также нестабильная эмиссия электронов. Проблема фона во много.м зависит от степени откачки масс-спектрометров и применения оригинальных новых принципов при регистрации и таких, как использование модулятора молекулярного напуска газа в ионный источник. Некоторые ошибки при измерении распространенности изотопов, имеющих своими источниками некоторые из описанных выше факторов, могут быть снижены посредством выбора соответствующего соединения исследуемого элемента. При подготовке образца из исходного матер иала следует использовать реакции, идущие до конца, в противном случае не удастся избежать ошибок, связанных с изменением изотопных отношений. Так, неполное сжигание органического вещества с целью получения удобной для масс-спектрометрических измерений формы двуокиси углерода при определении отношений дает разброс в величине для одного и того же образца порядка 0,08—0,2%- [c.144]

Молекулярный сепаратор эффузионного типа выполняют в виде трубки или диафрагмы из пористого инертного материала с порами весьма малого размера. Так, сепаратор в форме стеклянной трубки с пористыми стенками имеет диаметр пор около 1 мкм [39, 49]. В трубке с внутренним диаметром 4 мм сохраняется вязкостное течение газа, происходящее без изменения его состава. При скорости гелия 20 мл мин на входе в сепаратор длиной 20 см коэффициент обогащения составлял около 50. Это означает, что в масс-спектрометр поступало 0,2 мл газа в минуту, а в ионный источник— около 50% элюируемого из колонки образца и всего 1 % гелия. [c.184]

MOB с последующим анализом в тормозящих полях и др.). Методы первой группы не позволяют установить природу частиц на осповаиии измерения сил, действующих на мищень или на основании нагрева коллектора распыленными атомами. Такие методы могут приводить к значительным ошибкам, так как заметный вклад в измеряемую энергию в этo i случае могут дать нейтрализованные ионы, отраженные от мишени, или отрицательные ионы распыляемого материала, ускоренные в ионной оболочке, окружающей мишень. Это, в особенности, относится к неблагородным металлам, так как известно, что их окислы или же другие пленки из фоновых газовых примесей, которые могут образовываться на поверхности мишени, заведомо являются источником отрицательных ионов. Методы второй группы позволяют не только изучать более ценное в смысле получаемой информации распределение распыленных частиц по скоростям, но и обнаруживать и измерять скорость лишь определенных, интересующих исследователя типов атомов и ионов. Последнее обстоятельство исключает возможность сшибок, о которых говорилось ранее. Кроме того, различие между методами этих двух групп заключается в диапазонах энергий бомбардирующих ионов, при которых проводятся измерения, В случае распыления веществ ионами высоких энергий мишень можно облучать пучками ионов под любым желаемым углом падения. При дифференциальной откачке всей системы в камере с мишенью можно поддерживать низкое давление газа, а для анализа распыленного вещества и разделения атомов по скоростям использовать масс-спектрометр. Эта методика оказалась наиболее плодотворной при выявлении и исследовании отраженных или распыленных ионов, особенно нонов, возникших в результате столкновения двух частиц [22, 23]. При исследовании нейтральных распыленных атомов возникают трудности, связанные с ионизацией этих атомов, в особенности быстрых нейтральных атомов [65]. В этом случае более эффективными оказались другие методы, такие как, например, метод измерения пролетного времени, в котором мишень кратковременно облучается пучком ионов с тем, чтобы собрать пакет распыленных атомов на коллектор в виде быстро вращающегося ротора с магнитным подвесом (п = 3000 об/с) [66—69]. [c.379]

Источник типа вакуумный вибратор . Этот тип ионного источника также был предложен и псследован Демпстером [38]. На рис. 1.5 показана простейшая схема питания ионного источника типа вакуумный вибратор (вибрационного типа). Принцип работы источника чрезвычайно прост. Подвижный электрод б, изготовленный из анализируемого материала, закрепля- [c.20]

Таким образом, при исследовании относительного выхода ионов для получения результатов, характеризующих поведение различных материалов, необходимо исключить потери электрической энергии на соиротивлеппях образца и контакта металл— полупроводник. В нашем случае, когда одним из образцов была пластина из полупроводникового материала, на поверхность кремния был нанесен в вакуумной установке алюминиевый слой толщиной 1 мкм. Обеспечив меха[[ический контакт алюминиевой пленкн с держателем образца, удалось полностью исключить влияние проводимости пробы на условия ис-крообразования. Благодаря этому ири постоянных режимах работы искрового ионного источника, и перемещении образца относительно сканирующего электрода со скоростью около 2 мм/мин (во избел анпе локального перегрева алюминиевой пленки) для отношения ионных токов были получены значения, [c.44]

Высокая абсолютная yв твитeльнo ть масс-спектро.метрии с искровым ионным источником может быть реализована при анализе мпкрообъемов вещества. Как известно, для определения в образце практически всех примесей на уровне 10 — 10 ат.% достаточно 2—5 мг вещества для регистрации более высоких содержаний элементов, благодаря линейной зависимости чувствительности от объема израсходованного материала, требуется во столько же раз. меньшее количество пробы. Поэтому можно обнаружить ирн.меси в образцах малого обтэе-ма, когда другими методами не удается установить даже главные компоненты. Метод вакуу.мной искры успешно исгюльзуется для аиализа микроскопических образцов, в то.м числе. миниатюрных полупроводниковых приборов и небольших кристаллов природного или искусственного происхождения, для определения состава отдельных включений и исследования микронеоднородностей. [c.150]

Диоды и другие микроминиатюрные полупроводниковые изделия обычно не могут быть непосредственно проаналпзированы на масс-спектрометре, так как невозможно добиться того, чтобы электрическян разряд в вакууме воздействовал лишь на небольшой участок поверхности пробы. Поэтому мелкие детали извлекают 13 прибора и помещают в ионный источник. Геометрия и размеры держателей зависят в основном от конфигурации образцов, а выбор материала держателей определяется характером аналитической задачи. Во всех случаях этот материал должен легко обрабатываться, быть химически неактивным, жестким, проводящим или полупроводящим и, по возможности, чистым. Желательно также, чтобы спектр масс. материала держателей имел простую структуру. Этим условиям лучше всего отвечают малоизотопные вещества, так как линии их многозарядных и многоатомных ионов перекрывают небольшое число линий спектра пробы. На практике для этой цели чаще всего используют графит, индий, золото, кремний, платину. [c.153]

Анализ тонких слоев полупроводниковых материалов на масс-спектрометре с нскровым ионным источником стал воз-.можным после того, как была обнаружена зависимость глубины и диаметра кратеров, образующихся на поверхности образца, от природы материала, из которого изготовлен сканирующий электрод. [c.167]

В опытах с замороженной каплей раствора интенсивность линш каждого элемента значительно изменялась на повторяющихся ЭКСН031ЩИЯХ, и если за линию сравнения брать основной материал тигля, то также невозможно добиться хорошей точности, поэтому для контроля флюктуаций ионного тока жидкости совершенно необходимо исиользовать внутренний стандарт. Оуэнс, повторив опыты авторов этой книги, используя графитовый тигель, рассматривал один из компонентов раствора (Си ]1ли Ре) как внутренний стандарт. Семь элементов на десяти повторяющихся экспозициях он определил с величиной относительного стандартного отклонения 24,8—8,3% [17]. Для иолучения таких значений Оуэнс рекомендует следить за тем, чтобы скренце пронсходпло только между противоэлектродом и каплей образца и прекращать анализ прежде, чем капля израсходуется. Естественно, что практически осуществить это очень трудно, если требуется набирать экспозиции в широком диапазоне. Капля же в этом случае расходуется в основном из-за выбросов кусочков льда, что влечет за собой резкое ухудшение вакуума в ионном источнике и расширение линий масс-спектра. [c.203]

В этих методах мембрана из исследуемого материала разделкет две ячейки одна соединена с камерой, в которой поддерживается постоянное давление пара, вторая-с ионным источником масс-спектрометра [26]. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология