Ионные источники с электронной бомбардировкой

Ни один из стабильных изотопов кислорода, азота, углерода или водорода не был открыт масс-спектроскопически, хотя первые точные определения распространенности были сделаны именно этим методом. В ранних работах кислород был признан элементом, состоящим из одного изотопа, и масса была выбрана в качестве эталона масс. Открытие в атмосферном кислороде и в результате изучения полос поглощения кислорода было осуществлено в 1929 г. [738, 739]. За этим быстро последовало открытие и С, проведенное также оптическими методами. Дейтерий не был идентифицирован до 1932 г. Первые определения относительной распространенности изотопов кислорода [81], азота [2076], углерода [82] и водорода [224] масс-спектрометрическим методом были осуществлены несколько лет спустя после открытия изотопов. В отличие от ранних работ, где ошибки возникали при обнаружении и интерпретации массовых линий, поздние измерения проводились с применением масс-спектрометра и ионного источника с электронной бомбардировкой. Возросшая точность идентификации ионов, относимых к каждому массовому пику, привела к открытию многих новых изотопов. Примером прогресса, вызванного более широкими возможностями используемых источников, может служить открытие Ниром [1492] изотопов кальция с массами 46 и 48. Более ранняя работа [83] свидетельствовала о наличии изотопов с массами 40, 42, 43 и 44. Для получения ионного пучка Нир испарял металлический кальций в пучок электронов и получил ионный ток больше 10 а для наименее распространенного изотопа кальция ( Са), присутствующего в количестве лишь 0,003% от изотопа <>Са. При изменении температуры печи в пределах, соответствующих 10-кратному изменению давления, пики с массами 46 и 48 оставались в постоянном соотношении к пикам с массой 40. Это доказывало, что указанные выше пики относятся к малораспространенным изотопам кальция, а не вызваны наличием примесей. Дальнейшее подтверждение существования малораспространенных изотопов было получено изменением энергии ионизирующих электронов и установлением зависимости между изменением интенсивности пучка ионов для каждой массы и изменением энергии электронов. В пределах ошибки эксперимента все ионы обладали одним и тем же потенциалом появления и одной и той же формой кривой эффективности ионизации. Сходные измерения были проведены с использованием двухзарядных атомных ионов. На пики с массами 24 и 23 налагались пики, обусловленные примесью магния и натрия. Эти ионы примесей могли быть обнаружены по их гораздо более низкому потенциалу появления по сравнению с потенциалами двухзарядных ионов кальция. Оказалось возможным провести измерение ионов ( Са) , вводя поправку на присутствующие ионы однако более значительные количества < Ыа) помешали определению ионов кальция при этом отношении массы к заряду. [c.71]

Рис. 1. Схема ионного источника с электронной бомбардировкой, входящего в комплект масс-спектрометров единой серии

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]

Применение двойного коллектора имеет преимущество даже при работе с ионными источниками с электронной бомбардировкой [167], которые намного стабильнее искровых источников. Обычно при системе с двойным коллектором непрерывно регистрируется отношение двух пиков. Это фактически исключает ошибки, связанные с флуктуациями полной интенсивности ионного пучка, Используя такой метод, Нир, Ней и Инграм смогли сравнивать относительные распространенности изотопов в двух образцах с очень близким изотопным составом. Величины отношения распространенностей были порядка 100. Оказалось, что возможно сравнение этих отношений с точностью приблизительно 0,05%. [c.97]

Ионные источники с электронной бомбардировкой 117 [c.117]

Источник ионов. Источник ионов служит для образования ионов из молекул анализируемого вещества и создания направленного пучка ионов. Ионы могут быть получены различными путями [15], однако чаще всего для исследования органических соединений используются ионные источники с электронной бомбардировкой. При этом предполагается, что объект исследования находится в газовой фазе при давлении около 10 мм рт. ст. Для большинства органических веществ это требование вполне выполнимо. Для изучения соединений с более низкой летучестью источник с электронной бомбардировкой используется в сочетании с вакуумной печью. [c.19]

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]

Для изучения возможностей ионного источника с электронной бомбардировкой была проделана большая работа Шеффером [68]. Автор пытался повысить эффективность использования образца за счет изменения конструкции ионизационной коробочки, а также применения усиленного магнитного поля в области источника. В созданной конструкции район ионизации почти полностью замкнут, что сокращает вклад ионов-продуктов разложения на катоде—и уменьшает, таким образом, фон. Усиленное магнитное поле в источнике лучше коллимирует электронный пучок, разрешает использовать более высокие потенциалы ионизации, что увеличивает выход ионов. [c.108]

Величины распространенности изотопов всех элементов, встречающихся в природе, приведены в приложении 3. Не все элементы могут быть превращены в газ для анализа на ионном источнике с электронной бомбардировкой. Поэтому для определения распространенностей изотопов применяются различные типы ионных источников. [c.94]

В приборах, имеющих 180-градусный магнитный сектор, ионный источник расположен в области магнитного поля, но в 90-градусных приборах поле должно создаваться вспомогательным магнитом. Наличие такого поля [1681, 2034] вызывает дискриминацию изотопных ионов (гл. 3) особенно в тех случаях, когда вспомогательное магнитное поле не изменяется в соответствии с главным магнитным полем [386]. Ионизационная камера изготавливается из немагнитных материалов, чтобы исключить искажение магнитного поля в области ионизации. Несмотря на то, что были описаны приборы с секторным магнитным полем, в которых источник находится вне магнитного поля, их использованию для анализов препятствует недостаточная чувствительность, вызванная отсутствием такого поля [216, 360, 361]. Чувствительность ионного источника с электронной бомбардировкой (например, в масс-спектрометрах типа MS-8 фирмы Metropolitan-Vi kers как функция выталкивающего напряжения, измеряемого относительно стенок ионизационной камеры) изображена на рис. 33. Для небольших количеств образца на графике наблюдаются два максимума, соответствующие выталкивающему напряжению — 2 б и +3- —1-5 в в зависимости от метода настройки. [c.117]

Почти все масс-спектрометристы, имеющие дело с газовыми образцами, применяют ионный источник с электронной бомбардировкой, схема которого изображена на рис. 9. При измерении изотопного состава элементов методом раскомпенсации следует обратить особое внимание на некоторые факторы, определяющие оптимальную работу ионного источника. [c.61]

Ионный источник с электронной бомбардировкой входит в комплект масс-спектрометров единой серии, выпускающихся СКВ АП АН СССР Ленинграда. Источник с электронной бомбардировкой имеет во многих случаях одинаковую чувствительность по компонентам смеси, допускает значительное число анализов газообразных веществ без разборки, дает возможность снятия масс-спектра в большом диапазоне масс. Несмотря на эти преимущества, источник с электронной бомбардировкой считается малоперспективным для анализа малых количеств. Палмер [1] называет количество 500 мкг вещества, необходимого для газового анализа на обычном масс-спектрометре, в то время как на масс-спектрометре для твердой фазы достаточно 1 мкг. Использование источника с электронной бомбардировкой для анализа смесей и особенно микропримесей затруднено из-за наличия фонового масс-спектра, обусловленного газовыделением со стенок вакуумной системы и горячего катода источника, десорбцией с вакуумных поверхностей веществ, которые перед этим анализировались в приборе, обратной диффузией газов из ловушек и насосов. [c.107]