Ионные пучки, методы регистрации

Большинство масс-спектрометров измеряет только положительно заряженные ионы, однако вполне возможно проводить также исследование отрицательно заряженных ионов. Таким образом, масс-спектрометр может использоваться для измерения отношения массы к заряду, определения количества ионов и изучения процессов ионизации. За сорок лет, прошедшие с момента открытия принципов анализа положительных ионов, его применение непрерывно расширяется. Новые области применения вызвали к жизни новые конструкции приборов, а конструктивные усовершенствования в свою очередь стимулировали развитие новых областей применения разнообразной масс-спектрометрической техники. Конструирование приборов и их использование развивалось по следующим двум основным направлениям первое относилось к измерению относительного количества ионов различных типов, и соответствующие приборы были названы масс-спектрометрами, второе — к точному определению масс на масс-спектрографах. В масс-спектрометрии используются электрические детекторы ионных токов, и сигнал до регистрации обычно усиливается электронными схемами. В масс-спектрографах ионный луч обычно детектируется и регистрируется фотографически. На заре развития метода чувствительность фотографического детектирования ионного пучка была выше электрического. Главным образом поэтому фотографический детектор, для которого пригодны только слабые ионные пучки, стал синонимом очень точного измерения масс. [c.13]

Фотографическая регистрация ионных пучков была впервые использована Томсоном в его масс-спектроскопе. Этот метод применяется и в современных приборах для точного измерения масс, а также при анализе твердых неорганиче- [c.203]

Во втором методе устранения дрейфа ионный пучок пульсирует с частотой, соответствующей желаемой скорости регистрации. Необходимо по меньшей мере 10 полных колебаний пучка за время развертки одного массового пика. [c.212]

Следовательно, в магнитном поле ускоренные ионы описывают близкие к круговым траектории с радиусами, пропорциональными оо ответствующим ионным импульсам. Разделенные таким образом ионные пучки, соответствующие исследуемым массам, попадают в приемник, где на коллекторах заряды пришедших ионов собираются. и затем регистрируются специальными электронными устройствами. Такая регистрация интенсивности ионного тока называется методом электрического заряда. Из сказанного вытекает, что любой масс-спектрометр должен состоять обязательно из ионного источника, камеры анализатора (в магнитном поле) и приемника ионов в комплексе с измерительной аппаратурой для регистрации ионных токов. [c.34]

Эти методы анализа являются наиболее универсальными и могут быть использованы для определения концентрации подавляющего большинства изотопов [3]. Понятие масс-спектрометрии включает в себя методы разделения в пространстве или во времени ионов с различным отношением массы т к заряду е при прохождении ими электрических или магнитных полей в условиях высокого вакуума с последующей регистрацией интенсивности полученных ионных пучков. По способу регистрации ионных пучков приборы подразделяются на масс-спектроскопы (регистрация на экране осциллографа), масс-спектрографы (регистрация на фотопластине) и масс-спектрометры [c.89]

Метод, основанный на ионизации молекул электронным ударом, позволяет получать большие ионные токи, для регистрации которых обычно применяют масспектрометр. Однако создать моноэнергетический пучок электронов с таким же энергетическим разбросом, как у потока фотонов, прошедших монохроматор, практически невыполнимая задача. Так, начальный разброс энергии электронов зависит от максвелловского распределения термоэлектронов катода. Электрическое поле, втягивающее ионы из пространства ионизации в масспектрометр, оказывает влияние на энергетический разброс электронов. [c.237]

Быстрые заряженные частицы оказывают фотографическое действие на фотопластинку, что позволяет (соответствующим образом видоизменив масс-спектрометр) заменить электрометрический метод регистрации фотографическим. Схема подобного масс-спектрографа изображена на рис. 3. Ионный пучок, проходя через анализирующую систему (магнит), разлагается на составляющие, которые соответствуют определенным значениям [c.9]

В работе [87] описан интересный метод измерения полного ионного тока при помощи небольшого квадрупольного масс-спектрометра, встроенного дополнительно к главному ионному источнику в корпус источника масс-спектрометра с магнитным секторным полем. При регистрации полного ионного тока масс-фильтр работает только в режиме высокочастотного напряжения постоянное напряжение при этом не подключается. В этих условиях не происходит разделения ионного пучка по параметру miz. Нижняя граница области массовых чисел, ионы которых должны быть измерены как полный ионный ток, определяется амплитудой высокочастотного переменного напряжения. Большим преимуществом этой техники измерения является отличная стабильность нулевой линии сигнала полного ионного тока — даже в случае использования водородно-гелиевых смесей в качестве газа-носителя, когда детектирование полного ионного тока начинается со значения т/г=10. Квадрупольный фильтр может быть одновременно (и независимо от главного источника ионов) использован для измерения более полного масс-спектра или для селективного детектирования ионов. [c.303]

Оба типа чувствительности зависят от многих параметров масс-анализатора, от типа источника ионов, метода регистрации пучка ионов и полного состава образца. Поэтому трудно подобрать показатели, позволяющие объективно сравнивать различные Приборы. [c.103]

Методы масс-спектрометрии являются методами получения спектров масс ионов. Схема масс-спектрометров относительно проста и включает три главных элемента — ионный источник, анализатор и детектор. При использовании различных методов ионизации веществ в ионном источнике создаются пучки ионов как положительных, так и отрицательных в зависимости от поставленной задачи, а иногда те и другие одновременно. Эти пучки ионов, содержащие ионы различных масс, направляются далее в анализатор, где под влиянием полет" различной природы формируются пучки ионов определенной массы. Регистрация пучка ионов в коллекторе ионов позволяет получить спектр масс ионов. К ионизации вещества в методах масс-спектрометрии прибегают потому, что существуют эффективные методы управления пучками заряженных частиц с помощью магнитных и электрических полей. [c.18]

Фотографический метод пригоден для использования в сочетании с такими источниками, как искровой и другие, выход которых изменяется случайным образом в процессе измерения, от метод также широко используется в приборах с геометрией Маттауха — Герцога [873, 1326], где двойная фокусировка достигается по всей шкале масс, и часто полный масс-спектр, включающий до 200 а.е.м., получается при одной экспозиции. Длительная экспозиция может быть использована для обнаружения очень слабых ионных пучков. Применяя для регистрации спектра различную продолжительность экспозиции, можно сравнивать интенсивности ионных пучков, отличающиеся на величину 10 по относительной интенсивности. Для ионов с массой 200 и энергией 10 ООО эв минимальный обнаруживаемый сигнал соответствует менее 10 кулон/мм , т. е. ионному току 5-10 а в сечении 1 мм при выдержке 30 мин. Чувствительность такого порядка была получена еще на первых приборах, что обеспечивало высокое разрешение и точность измерения масс, достигаемые при использовании узких щелей. [c.204]

В основу методов третьей группы, включающих регистрацию промежуточных соединений, положен анализ оптических спектров, или масс-спектров. В последнем случае схема опыта такова газ, нагретый ударной волной, вытекает из узкого отверстия в торцевой стенке трубы в откаченную камеру время пролетного масс-спектрометра. Ионы, образующиеся при воздействии электронного пучка, ускоряются, попадают в пролетную камеру и далее движутся со скоростями, обратно пропорциональными квадратному корню из массы. [c.301]

Однородность формы пучка является также важным требованием при масс-спектрометрическом определении распространенности. Важно также уменьшить случайные изменения в положении пучка вследствие недостаточной стабилизации потенциалов в приборе. При электрической регистрации изменения интенсивности пучка во времени крайне нежелательны, так как при этом методе весь спектр не измеряется одновременно. Это приводит к необходимости использовать в масс-спектрометрии лишь такие ионные источники, которые обеспечивают стабильный поток положительных ионов, и препятствует применению таких источников, как источник с горячей искрой (которые могут быть использованы в масс-спектрографах). Применение последних возможно только с одновременной регистрацией двух или более массовых пиков на отдельных коллекторах с непрерывным измерением отношений или с непрерывным внесением поправки на колебания, вызываемые источником [776]. [c.73]

Все рассмотренные методы характеризуются точностью 0,1 эв для ионов, у которых кривые эффективности ионизации аналогичны по форме кривым для инертных газов. При использовании специальной аппаратуры для получения моноэнергетического пучка электронов интерпретация ионизационных кривых значительно упрощается и становится возможным обнаружить их тонкую структуру, которая смазывалась при использовании электронов, неоднородных по энергии. Если допустить, как это сделал Никольсон [1485], что все ошибки обусловлены различием форм кривых эффективности ионизации, а это различие является следствием неодинакового участия высших энергетических уровней ионов в образовании ионизационных кривых, то точность определения будет возрастать при использовании любого метода, обеспечивающего возможность исследования тонкой структуры кривой. В ранней работе Ноттингема [1524], использовавшего энергетически однородный электронный пучок, была выявлена тонкая структура кривой эффективности ионизации ртути вблизи ионизационного потенциала. Было также показано, что если для ионизации использовать не термические электроны, а фотоэлектроны, тонкая структура проявляется более отчетливо [1631,1969] несмотря на то, что аппаратура не предусматривала возможность анализа по массам. Недавно Кларк [346] использовал для получения моноэнергетического пучка электронов 127-градусный электростатический селектор по скоростям он показал, как с изменением распределения электронов по энергиям изменяется кривая, которая в большинстве случаев становится прямолинейной с небольшим изгибом по мере приближения к потенциалу появления. В наиболее благоприятных случаях возможно получить результаты с точностью 0,02 эв, не зависящие от чувствительности регистрации в диапазоне от 10 до 1. [c.480]

Для регистрации сфокусированного пучка ионов в настоящее время чаще всего применяют электрометрический метод. Изменяя напряженность электрического или магнитного поля отклоняющей системы, на электроды коллектора — детектора ионов — направляют пучки сфокусированных частиц с последовательно увеличивающейся величиной отношения т/е. Запись значений тока коллектора в зависимости от напряжения отклоняющего поля представляет собой масс-спектр анализируемого соединения. [c.176]

Если многоатомный ионный пучок проходит через твердую пленку органического вещества толщиной в несколько сот ангстрем, помещенную в фокусе, то происходит полная диссоциация на атомы Уайт, Рурк и Шес илд [2165] утверждают, что масс-спектр выходящего пучка может быть использован для установления элементов, составляющих данный ион в масс-спектре. Примером поведения многоатомных пучков может служить полная диссоциация (СОг) " и (НгО) " при прохождении через пленку. Образование равных количеств О" и O " делает метод неколичественным, а значительные колебания энергии образующихся ионных пучков затрудняют регистрацию токов атомных ионов поэтому метод пока еще не может быть использован и для качественного анализа. [c.288]

Масс-спектрометрия является важнейшим методом регистрации образования и превращений ионов в газовой фазе. В этом случае молекулярный пучок ионов негюсредственно вытягивается высоким вакуумом из реактора, в котором происходят исследуемые процессы. Наряду с этим метод нашел ншрокое применение для исследования незаряженных частиц — молекул и свободных радикалов. В этом случае анализируемая проба предварительно поступает в ионный источник, где частицы подвергаются ионизации, чаще всего с помощью пучка ускоренных электронов. Проба может вытягиваться высоким вакуумом из реактора, в котором протекает изучаемая газовая реакция, из баллона напуска, в котором испаряется исследуемый образец жидкости или твердого тела, из газо-жидкостного хроматографа, в котором проходит предварительное разделение компонентов исследуемой реакционной смеси. Метод обладает высокой чувствительностью и позволяет анализировать вещества с упру-1 остью пара до 10 Па. [c.44]

ИОННЫЕ РАДИУСЫ, см. Атомные радиусы ИОННЫЙ выход, см. Радиационно-химические реакции. ИОННЫЙ МИКРОАНАЛИЗ, метод локального анализа, основанный на регистрации масс-спектров вторичных ионов с микроучастков пов-сти твердых тел. Исследуемый образец в вакууме бомбардируют сфокусированным п>чком первичных ионов (Аг" , Oj, О , s диаметр пучка 1-100 мкм, энергия 10 — 10 Дж, плотн. тока 0,1-10 А/м ). Первичные ионы при взаимод. с пов-стью упруго и неупруго рассеиваются, перезаряжаются, испытывают многократные соударения с атомами твердого тела. При этом часть атомов вблизи пов-сти получает энергию, достаточную для их эмиссии в вакуум в виде нейтральных частиц (катодное распыление) или в виде вторичных ионов (вторичная ионная эмиссия) [c.260]

В современных приборах используются разные методы регистрации ион ного пучка В одном из раиних методов часть элюата из хроматографической колонки отделялась и направлялась в пламенно ионизациорныи детектор, но при малом количестве образца деление элюата нежелательно Часто для из мереиия полного ионного тока служит специальный электрод в ионном ис точнике последний электрод перед выходной щелью Большинство масс спек трометров с двойной фокусировкой имеет монитор пучка между электрическим й магнитным секторами [c.19]

После разделения ионов производится их регистрация для определения массы иона и их количеств. Различают две группы масс-спектрометров по методу рех истрации масс. В первой группе осуществляется одновременная регистрация всех линий спектра, обычно фотографическим методом по почернению пластинки под действием ионных пучков. Во второй группе - раздельная последовательная регистрация отдельных линий, в большянстве случаев электрическими методами, В завксюлости от типа масс-спектрометра с npmie- [c.297]

Широкое применение в химической кинетике находит масс-спектрометрический метод. Непосредственным об1 ектом регистрации в масс-спектрометрах являются ионы в высоко.м вакууме. Молекулярный пучок ионов, ускоренный полем в несколько киловольт, попадает далее в магнитное поле, где ионы с различным отношением массы к заряду (т/е) в различной степени отклоняются от прямоли- ейной траектории и регистрируются в виде отдельных узких пиков, интенсивность которых пропорциональна содержанию соответствующих ионов в исходном пучке. Набор этих пиков и представляет собой масс-спектр. [c.44]

Показан возмоншый способ ввода молекулярного пучка. Демонстрируется метод регистрации ионов. Ионный пучок фокусируется на первый динод электронного умножителя фильтром Вина п фокусирующими электродами. [c.265]

Методы, применяемые для И. с. а., разнообразны и выбираются в зависимости от задачи, требуемой точности и аппаратурных возможностей лаборатории. Наиболее универсальный и распространенный 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. Томсон (1912), Ф. Астон (с 1919) и А. Демнстер (с 1922) открыли изотопию в ряде элемеитов 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]

Ионный ток, выходящий из источника, после прохождения через прибор и разделения по массам регистрируется детектором. Как ранее, так и в настоящее время большая часть работ выполняется с использованием в качестве детекторов ионночувствительных эмульсий. В гл. 4 изложена проблема регистрации и количественного измерения пучков ионов при помощи этих эмульсий. Обсуждены способы проявления пластин, гомогенность эмульсии, чувствительность эмульсии и ее зависимость от массы и энергии ионов, уровень фона, а также преимущества и ограничения фотографического метода регистрации ионов. [c.11]

В тексте сохранено деление на масс-спектрометры, в которых регистрация осуществляется электрическими методами, и масс-спектрографы с фотографической регистрацией, хотя в последнее время появились приборы с детектированием ионов обоими методами, и это деление считается устаревшим. В данном случае мы руководствовались не соображениями технического порядка. Основное различие между этими двумя режимами состоит в том, что в первом случае пучки ионов регистрируются последовательно, а во втором Ойновременно. Поэтому в масс-спектрографах необходимо обеспечить условия фокусировки для широкого диапазона масс ионов.— Прим. перев. [c.66]

В искровой масс-спектрометрии регистрация спектра ионов производится главным образом на фотопластинке. Прямую съемку ионного пучка на фотопластинку впервые применили Кенигсбергер и Кочевский [59]. В дальнейшем этот метод был развит Томсоном и др. [60—64]. В настояш,ее время фотографическая регистрация применяется в том случае, если другие методы регистрации масс-спектра использовать нецелесообразно. [c.24]

Если пучок ионов, полученных от какого-либо источника и ускоренных с помощью постоянйого напряжения до приобретения значительной однородной скорости, отклонить затем в магнитном поле, то, как известно, ионы с меньшей массой отклонятся сильнее, чем ионы с большей массой. С помощью фотопластинки, расположенной за магнитным полем, можно исследовать, из каких изотопов состоит смесь. Удачно подобрав отклоняющее и фокусирующие поля, Маттаух и Герцог построили спектрограф большой разрешающей силы. Их спектрограф не только смог разделить все изотопы вплоть до самых тяжелых, так же как и в классических опытах Астона, но и позволяет обнаружить тонкую структуру (дефект масс) массовых спектров. Для наших целей эти совершенные масс-спектрографы не подходят по двум причинам. Во-первых, определение относительной интенсивности по почернению эмульсии фотопластинки требует знания кривой почернения и зернистости пластинки и не может быть сделано быстро и с большой точностью. Во-вторых, эти спектрографы обладают малой светосилой, и поэтому какие-либо другие методы регистрации, кроме суммирующего фотографического, с ними вряд ли возможны. Уже довольно давно для измерения относительной интенсивности были сконструированы светосильные спектрометры, в которых интен- [c.64]

Возможен вариант метода, при котором первичные ионы получаются в специальной ионной пушке (источнике) и направляются в камеру столкновений без предварительного деления по массам. Волее или менее метод надежен при работе с одноатомными (в основном инертными) газами и при достаточно дифференциальной откачке пушки и камеры столкновений. Номером За обозначен вариант метода, при котором пучок первичных ионов выделяется масс-анализатором, проходит через мишень, а эффективность процесса обмена заряда измеряется либо путем регистрации образующихся медленных ионов без их разделения по массе, либо путем регистрации образующихся из ионов пучка быстрых нейтральных частиц. [c.10]

Методы определения кинетических констант в этой и всех других таблицах имеют следующие обозначения - метод внутренней ионизации электронным ударом при низком давлении газа - то же при повыиюнном Давлении 2 - метод внутренней ионизации Фотонным ударом 3. метод внешней ионизации с использованием двойных масс-спектрометров - метод внешней ионизации с разделением по массе только первичных ионов -метод внешней ионизации с разделением по массе только пучка вторичных ионов 2 - импульсный метод с внутренней ионизацией 6 - метод дрейфовой трубки Т - метод ионного циклотронного резонанса - метод, основанный на изучении ионного состава плазмы 9 - метод, основанный на изучении ионного состава пламени - метод, основанный на радиацион-но-химических исследованиях 1Л - метод, основанный на фотохимических исследованиях - метод сталкивающихся пучков - метод, основанный на изучении распада плазмы в потоке газа - метод совпадений, при котором производится одновременная регистрация частиц продуктов данного элементарного акта - расчетный метод. [c.15]

Одним из таких методов является метод с использованием вторич -но-электронпого умножителя, который применяют для измерения ионных токов в области 10 —Ю а. В настоящее время этот метод регистрации слабых пучков ионов получил широкое распространенней [c.67]

МАССОПЕРЕДАЧА, см. Массообмен. МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ, метод исследования и анализа в-ва, основанный на ионизации атомов в молекул, входящих в состав пробы, и регистрации спектра масс образовавшихся ионов. Проба подвергается ионизации в источнике ионов способ ионизации зависит от цели исследования и агрегатного состояния в-ва. Пучок образовавшихся ионов разделяется в масс-аналнзаторе, напр, под действием постоянного магн. или переменного электромагн. поля, в соответствии с отношением я /е, гдет—масса ионов,-е— их заряд. Разделенные ПУЧКИ ионов регистрируют электрич. или фотографии. способом в результате получают масс-спектр — совокупность линий, по положению пиков к-рых (соответствую-пщх максимумам ионного тока) определяют т/е (качеств, анализ), а по интенсивности (т. е. по величине соответствующего ионного тока) — огносит. содержание ионов в исходном пучке (количеств, анализ). В масс-анализаторе и в большинстве случаев в источнике ионов поддерживается высокий вакуум (10 —10 Па). Для обраб< и и интерпретации масс-спектров часто нспольз. ЭВМ. [c.314]

Для увеличения чувствительности прибор был модифицирован применением радиочастотного режима работы [1875, 1877—1879, 1881]. Из источника выходит непрерывный пучок ионов, а радиочастота прилагается к импульсным щелям при прохождении через эти щели ионы каждый раз изменяют свою кинетическую энергию. Для дальнейшего увеличения интенсивности пучка ионы регистрируются только после трех оборотов в магнитном поле. Коллектора (расположенного на одной оси с источником, но ближе к центру) достигают только те ионы, которые получают одно и то же замедление при каждом прохождении импульсных щелей, что позволяет им пройти через две щели, расположенные между коллектором и ионным источником. Траектории ионов, попавших на коллектор, показаны схематически на рис. 13. Собранные ионы являются теми ионами, которые делают полный оборот за целое число циклов N радиочастотного поля. Таким образом, максимум тока для любого числа масс получается при последовательных значениях N. При малых значениях массовых чисел и величине N, равной приблизительно 150, было получено разрешение по полуширине до 2,5 000 и разрешающая сила 7500 при массе 130. Используемый метод измерения масс сходен с методом Квисенберри, Сколмэна и Нира [1645]. Эти исследователи применили пилообразную развертку радиочастоты, что позволило им регистрировать пики масс на катодном осциллографе. При этом, изменяя частоту, можно совмещать пики соседних масс, что при пиках, обладающих одинаковой формой, дает возможность осуществить регистрацию частоты, а следовательно, и разности масс. Вероятная ошибка одного измерения равна 0,1% полуширины пика, что соответствует чувствительности измерения масс около Ы0" %. [c.35]

Современные хромато-масс-спектрометры позволяют переходить от регистрации масс-спектров электронного удара к химической ионизации в течение 2—3 с, т. е. записать два различных спектра даже для одного хроматографического пика. В некоторых приборах (LKB-2091, Varian МАТ 44S ) предусмотрена возможность детектировать отрицательные ионы М " в режиме химической ионизации. Такие ионы получаются при захвате молекулами органических соединений тепловых электронов, возникающих вследствие торможения первоначального электронного пучка в источнике ионов молекулами газа-реактанта. Полученные в настоящее время данные еще не позволяют судить о закономерностях поведения различных соединений в условиях подобной ионизации, однако сообщалось, что некоторые азотсодержащие вещества при этом могут детектироваться в количествах до 10 г [18]. По-видимому, этот метод найдет широкое применение при анализе следовых количеств органических соединений. [c.82]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология