Массовое число, определение измерением

Еслп ионизации подвергается смесь, состоящая из нескольких компонентов, то получаемый масс-спектр представляет собой аддитивное наложение масс-спектров индивидуальных компонентов. Для определения количественного состава смеси по ее масс-спектру предварительно должна быть проведена калибровка прибора по каждому из возможных компонентов смеси. При калибровке, во-первых, снимается масс-спектр индивидуального соединения для этой цели индивидуальное соединение вводят в систему напуска масс-спектрометра, предварительно подготовленного к анализу, и регистрируют ионные токи в диапазоне массовых чисел от 15 до М + 14, где М — молекулярный вес калибровочного соединения, измеряют высоты пиков, отвечающие каждому зарегистрированному массовому числу, и приводят все величины к одной шкале измерений. [c.263]

Канал индикации массовых чисел предназначен для непрерывного автоматического определения массовых чисел, соответствующих линиям регистрируемого масс-спектра, по шкале индикатора масс. Массовые числа определяются измерением напряженности магнитного поля в межполюсном зазоре электромагнита, измерение основано на использовании эффекта Холла в полупроводниках. [c.16]

Масса изотопов и атомная масса. С помощью масс-спектрографического анализа можно точно установить массы и относительное содержание индивидуальных изотопов для всех элементов. В табл. 2.1 приведено относительное содержание, зэ стандарт (ровно 12, без дробной части) принята масса изотопа углерода с массовым числом 12. Экспериментально найденные относительные массы каждого из изотопов называют изотопной массой. Относительное содержание изотопов элементов в образцах из разных источников — за крайне редкими исключениями— является строго постоянным. Поскольку атомы некоторых элементов представляют собой смесь изотопов, содержащих нуклиды с неодинаковыми массовыми числами, то если тщательно установить относительный состав смеси, атомная масса должна выразиться вполне определенной величиной, представляющей среднее из значений масс изотопов. Атомные массы, приведенные в табл. 2.3, вычислены на основании измеренных величин индивидуальных изотопных масс и относительного содержания изотопов. [c.41]

Определение массового числа измерением магнитного поля [c.56]

Таким образом, изменение энергии на единицу массы вследствие изменения ядерной структуры определяется упаковочным множителем (с точностью до последнего члена). Упаковочный множитель для водорода значительно больше, чем для углерода и азота, и вследствие этого точное измерение масс представляет собой чувствительный метод определения количества водородных атомов в комбинациях атомов. Этот метод может также использоваться для установления различия между комбинациями атомов в органических соединениях, содержащих одинаковое число водородных атомов, имеющих номинально одно и то же массовое число. Так, например, можно отличить N2 и СО. В этих случаях необходима большая точность измерения масс иногда такие комбина- [c.61]

В ряде случаев в результаты могут вноситься ошибки, вызванные присутствием фоновых пиков на массах, по которым желательно провести измерения. Влияние таких фоновых пиков обязательно должно быть учтено. Иногда это можно сделать точно [2035], однако вводимые поправки часто бывают сомнительными, так как введение образца может увеличить или подавить фоновые пики благодаря десорбции молекул со стенок трубки или реакции с веществом, дающим фон. В некоторых случаях фон на определенных массовых числах может быть учтен измерением других пиков в масс-спектре соединения, ответственного за наличие фона, при этом указанные выше пики должны быть свободны от наложения пиков образца. Во многих случаях при сравнении относительных распространенностей изотопов в эталоне и образце неизвестного состава фон, вызванный в большинстве случаев ранее изучаемым образцом, будет очень сходным с фоном в спектре, измеряемом в данный момент. В таких случаях уничтожить память о прежнем образце можно лишь споласкиванием промывание [c.79]

Правило для азота может быть использовано на приборах с простой и двойной фокусировкой для определения тяжелых масс не только молекулярных ионов. Если формула, полученная на основании измерения масс, указывает на нечетное число атомов азота при четном массовом числе или, наоборот, на четное число атомов азота при нечетном массовом числе, то ион не может быть молекулярным. Начальная кинетическая энергия может быть источником ошибок при измерении масс на приборе с простой фокусировкой, но это не имеет места для молекулярных ионов, и хотя такие ошибки могут случайно привести к кажущейся массе молекулярного иона, когда фактически имеется осколочный, обратное положение не имеет места. [c.314]

По значениям / масс-спектрометры относят к двум типам низкого [/ (1 — 3)-10 ] и высокого (7 10 ) разрешения". Спектрометры первого типа позволяют проводить измерения массы с точностью до 3—4 значащих цифр, т. е. до десятых долей а. е. м. у частиц с массами порядка 10 и до 1 а.е. м., если их масса превышает 10 . Шкалу масс на таких приборах предпочтительнее калибровать в массовых числах (см. раздел 1.1). Спектрометры высокого разрешения имеют намного большую точность измерения массы (до 5—6 значащих цифр) и калибруются непосредственно в углеродной шкале. Определение массы ионов с более чем тремя значащими цифрами после запятой дает возможность непосредственно устанавливать их элементный состав (см. раздел 1.4). Соотношение Н — т/Ат позволяет оценить надежность измерений при заданном Н, неодинаковую в разных участках шкалы. Так, если R = 10 , а т 100, то абсолютно точно определяются две значащие цифры дробной части значения т, а погрешность ее измерений будет составлять несколько тысячных долей а.е. м. [c.31]

Метод определения разрешающей способности, предложенный СКБ аналитического приборостроения состоит в следующем [29]. Разрешающая способность определяется величиной Мт/АМ, где Мт — верхний предел диапазона измерений по массовым числам для однозарядных ионов, АМ — минимальная разность масс ионов, раздельно регистрируемых прибором. Величина разрешающей способности вычисляется по масс-спектрограмме, полученной при развертке масс-спектра по формуле [c.23]

F19) и i/i2 массы С , Использование каждого из этих эталонов привело бы к незначительным (почти в пределах ошибок определения) изменениям А, в. но химич. шкале. Однако pi непригоден для физич, измерений А, в, (массовое число некратное, отношение протонов к нейтронам равно /10). Шкала же, основанная на С " (переводной коэфф, с химич, шкалы 0,999956), принята на Международном съезде физиков в Оттаве (сент, 1960) и должна быть обсуждена Международным съездом химиков (1961), [c.166]

На этом образце впервые был определен атомный В( радия. По измерениям Марии Кюри оп оказался раве 225,9— поразительно точно Сейчас известно, что рад1 из урановой руды — это изотоп с массовым числом 226. [c.320]

Для установления точности масс-спектрометрических определений был проведен ряд контрольных исследований. В одном из таких экспериментов проводилось измерение дублетов Ог— S, С2Н4 —СО через определенные промежутки времени с интервалом в несколько месяцев между первым и последним определением. В другом случае измерялись одинаковые разности масс по нескольким массовым числам для получения сведений о линейности шкалы масс и схемы, измеряющей напряжение. Например, была измерена разность масс СН4 — О (с номинальной массой 16), а также массы 28 и 44 на дублетах G2H4 — Со и У2(СзН8 — СО2) соответственно было получено вполне удовлетворительное совпадение результатов. [c.54]

Определение малых отклонений в относительной распространенности изотопов для разных образцов облегчается использованием стандартного образца. Измерение распространенности изотопов в эталонном образце до и после анализа исследуемого образца позволяет оценить случайные ошибки последовательных измерений и величину медленного дрейфа в показаниях прибора. Еще одним методом повышения чувствительности прибора пррс измерении малых изменений относительной распространенности изотопов служит применение двухколлекторной системы, в которой изучаемые изотопные ионы одновременно собираются на отдельных электродах. Этот метод был впервые предложен Астоном [78] и применен Штраусом [1960] для измерения относительных распространенностей изотопов никеля. Измерение распространенности производилось непосредственно нуль-методом. Один из коллекторов ионов находился в фиксированном положении, а другой мог перемещаться при помощи сильфонного микрометрического винта. Такая система может быть использована в широком диапазоне отношений масс изотопов. Разделение при измерении никеля устанавливается в диапазоне двух массовых чисел (измерение изотопов с четным массовым числом) либо трех массовых чисел (измерение отнопкния N1 Применение двойного коллектора позволило Штраусу использовать искровой источник быстрые колебания в интенсивности не оказывали влияния на регистрацию отношения ионных токов. Горман, Джонс и Хиппл [776] распространили этот метод на получение полного масс-спектра в их масс-спектрометре измерялось отношение интенсивности пиков данных ионов к полному ионному току. Суммарная интенсивность ионных токов регистрировалась при помощи электрода, помещенного у входа в магнитный анализатор. Аналогичную [c.96]

Для поисков редких изотопов и установления верхних пределов распространенности гипотетических ядер были сконструированы специальные приборы. Экспериментально определенный изотопный состав элементов может быть использован для проверки гипотез о строении ядра, и точные таблицы распространенности изотопов жизненно необходимы ядерной физике. При рассмотрении разрешающей силы масс-спектрометра наложение, вызываемое пиком соседней массы, обычно выражают в процентах от высоты этого пика, причем наложение порядка 0,1% считается удовлетворительным. Однако когда один пик значительно превосходит соседний по интенсивности, влияние наложения становится более заметным и чувствительность обнаружения малого пика будет определяться не чувствительностью регистрирующей системы, а скорее этим наложением. Хвосты , связанные с пиками, в обычном аналитическом масс-спектрометре асимптотически стремятся к нулю с обеих сторон пика. Большей частью они вызываются разбросом пучка положительных ионов при столкновении с нейтральными молекулами газа. Однако на них оказывает влияние также разброс ионов в пучке по энергии и (при ионном токе 10 а) дефокусирующее действие объемного заряда [145]. Возможность использования любого прибора для измерения распространенности редких изотопов с любым массовым числом М определяется отношением ионного тока, соответствующего массе М, к ионному току, соответствующему массовому числу М . Приборы с простой фокусировкой, используемые обычно для подобных определений, позволяют получить величину этого отношения (чувствительность определения распространенности), равную 10 для массы 100 при наинизшей величине рабочего давления. Таким образом, наложение равно 1% распространенности изотопа, содержащегося в количестве 1 %. Один из путей повышения эффективной чувствительности определения распространенности заключается в концентрировании редких изотопов путем собирания положительных ионов с соответствующим массовым числом на одном масс-спектрометре и изучения концентрата на втором аналогичном приборе. Чувствительность определения распространенности, достигаемая в таком двухстадийном процессе, равна квадрату чувствительности, получаемой на одном приборе, так что мож но ожидать повышения этой величины до 10 . Такие результаты были получены путем последовательного соединения двух магнитных анализаторов масс на специальном приборе, построенном для изучения редких изотопов. У щели коллектора первого анализатора (дискриминирующая щель объединенной установки) ионы получают дополнительное ускорение и входят во второй анализатор. Необходимо отметить, что увеличение разрешающей силы на этой системе исчезающе мало. Первый такой прибор был построен Инграмом и Гессом [1011] энергия ионов в первом анализаторе была равна 1500 эв, а во втором — 10 ООО эв. Позднее Уайт и Коллинз 12162] построили установку, снабженную 20-ступенчатым электронным умножителем и очень чувствительным широкополосным детектором, что позволило получить высокую чувствительность определения распространенности. Этот прибор схематически изображен на рис. 30. Единственный природный изотоп, открытый за последнее десятилетие, был обнаружен при его помощи [2163] большое число элементов исследуется сейчас на наличие неожидаемых изотопов. Во многих случаях были установлены пределы существования данных изотопов, по порядку равные п-10 %. Например, для величин содержания Ыа и Ыа были установлены пределы, равные соответственно <1 10 % и<3-10 % прежний предел содержания этих изотопов был равен <2-10 %. [c.108]

Два магнитных сектора могут быть, конечно, связаны с электростатической отклоняющей системой с целью получения двойной фокусировки. Трехступенчатый масс-спектрометр такого типа, сконструированный Уайтом, Роурке и Шеффилдом [2166], позволил получить чувствительность определения распространенности 10 °. При определении сечений нейтронного захвата различными ядрами масс-пектрометр открывает широкую возможность измерения как скорости исчезновения бомбардируемых ядер, так и скорости образования новых ядер. Наиболее чувствительное измерение малых сечений возможно в том случае, когда новообразованные ядра отличаются по массе от ядер, имеющихся в системе.В этом случае сочетание спектрометра (с высокой чувствительностью определения распространенности) с чувствительным детектором обеспечивает лучший метод изучения продуктов, позволяющий проводить определение массового числа. [c.110]

Несмотря на то что такие элементы, как сера и галогены, сравнительно часто входят в состав органических соединений, мы сочли возможным не включать их в рассмотрение, поскольку это повлекло бы за собой значительное увеличение размеров таблицы. Присутствие любого из этих элементов легко может -быть обнаружено благодаря необычно высокой относительной распространенности изотопов с массой (X-f 2), где X —масса основного изотопа. Интенсивность пиков ионов, содержащих изотопы, зависит от числа атомов присутствующих элементов. Эти ионы чрезвычайно характерны и легко могут быть обнаружены, что иллюстрируется приведенными ниже примерами, поэтому задача определения количества атомов серы, хлора или брома сравнительно проста. Если известно количество атомов серы или галогенов, то часть массы молекулы, приходящаяся на долю этих атомов, вычитается из измеренного значения массы, и число возможных комбинаций оставшихся атомов в молекуле обычно уменьшается до 2 или 3 путем сравнения оставшейся массы с соответствующими массовыми числами в таблице. Необходимо только рассчитать отношения распространенностей для небольшого числа комбинаций атомов, состоящих из соответствующего количества атомов углерода, водорода, кислорода и азота, которые затем добавляются к ранее установленным для атомов серы и галогенов. Такой расчет довольно сложен и трудоемок, но он может быть проведен на основе использования изотопных соотношений для углерода, водорода, кислорода и азота, представленных в приложении 1. Массы различных комбинаций атомов определяются простым арифметическим подсчетом. Значения масс основных изотопов элементов, используемых в таблице, следующие Щ = 1,008145 = 12,003844 = 14,007550. Эти величины были приведены Огата и Мацуда [1530], но могут быть в настоящее время уточнены наибольшее изменение имело место для (приложение 2). Использование старых цифр дает небольшую разницу при уровне точности, необходимом при химическом анализе, особенно если иметь в виду, что при измерении масс с использованием масс-спектрометра путем сравнения неизвестной массы с известной необходимо, чтобы разница между ними была возможно меньше, а числа углеродных атомов в сравниваемых ионах мало бы отличались одно от другого. [c.301]

В первом случае обычно определяют значение молекулярной массы исследуемого соединения, находя в его спектре ион наибольшей массы. Некоторые соединения характеризуются лишь слабыми молекулярно-ионными пиками или, как, например перфторпарафины, не дают их совсем следовательно, наиболее интенсивный пик спектра будет относиться к осколочному иону. Определенную помощь в идентификации молекулярно-ионных пиков может оказать измерение спектра при низком значении ионизирующего напряжения — процесс, при котором фрагментация уменьшается и который в особо благоприятных условиях может дать единственный пик, принадлежащий молекулярному иону. При измерении пиков на приборе с высокой разрешающей способностью оказывается возможным, используя таблицы, сравнивать массовые числа осколков с массами атомов, входящих в молекулу. Бейнон применил данный способ для определения молекулярных формул веществ. При помощи этого способа можно вывести также формулы осколочных ионов. Однако появление пика отдельного фрагментарного иона в спектре данного соединения еще не доказывает однозначно, что такой радикал входит в состав молекулы, так как он может образоваться и в результате перегруппировки. [c.276]

В работах по определению геологического возраста необходимо оироделять содержание изотопа стронция-87. При этом приходится вводить поправки на присутствие рубидия. Высоту пика с массовым числом 85, который обусловлен только рубидием, умножают или на природное отношение ВЬ/ ВЬ, или на отношение, измеренное при низкой температуре нити. Эта поправка вычитается из высоты пика с массовым [c.112]

Химич. единица удобна для измерений А. в. физико-химич. методами, поскольку в соответствующих измерениях используется кислород в eio природном изотопном составе. Но природный кислород не может служить эталоном в фшзич. измерениях А. в., где стандартом обязательно должна быть масса конкретного атома. В таких и.змерениях используется физич. единица, удобная тем, что массовое число О является целым, кратным для ряда других чисел (это удобно при масс-спехстрометрич. измерениях), и что соотношение чисел нейтронов и протонов в О (1 1) наиболее раснрострштоно для изотопов других элементов (это важно для использования метода ядерных реакций). Однако существование двух шкал А. в. создает нек-рые трудности. Разница между ними значительно превышает точность определения А. в. как физич., так и физико-химич. методами. Поэтому делаются попытки создать единую шкалу А. в. При этом важно, чтобы новая единица не привела к пересмотру огромного числа табличных данных по атомным и мол. весам, а также различным мольным величинам, опубликованным в лит-ре. [c.166]

Масс-спектрометры других типов — секторный [10], квадру-польпый [8] и монопольный [24], используемые как анализаторы парциального давления,— имеют коллекторные области, не ограниченные размерами, и поэтому позволяют включать в систему усилители ионного тока для ионного коллектора. Эти спектрометры, пригодные для измерения парциальных давлений в интервале от 10 до 10 мм рт. ст., могут разрешать близкие массы вплоть до массы по крайней мере 100, обнаруживать массы вплоть до 200 и проводить сканирование в диапазоне предварительно определенных масс со скоростями вплоть до 1 атомной массы в 1 мс. Эти приборы хорошо подходят для быстрого определения парциальных давлений отдельных компонентов методом флеш-десорб-ционной спектрометрии для этой цели масс-спектрометр настраивают на массы представляющих интерес частиц, проводят наблюдение за пиком с одним массовым числом и на выходе электронного умножителя ставят пикоамперметр. [c.236]

Р-распадов поэтому мало правдоподобно, чтобы разделение заряда приводило к распределению, соответствующему максимуму кинетической и минимуму радиоактивной энергий [138]. Вероятность того, что при заданной массе встретится определенное значение заряда, плавно, но круто падает по мере роста разности с наиболее вероятным значением. Поэтому стабильные ядра в качестве первоначальных осколков неизвестны. По той же причине несущественно, какой из членов последовательности (исключая несколько первых) служит для измерения выхода следующие члены последовательности редко образуются непосредственно. В качестве дальнейшего следствия укажем, что редкость симметричного относительно А деления проявляется в малом выходе осколков с 44<2<49 однако если рассматривать также и дочерние ядра первоначальных осколков, то симметричные заряды должны быть представлены лучше, чем симметричные массовые числа. Те элементы, у которых массы стабильных изотопов несколько меньше масс, соответствующих пикам на кривой выхода, встречаются особенно часто, например деКг и дгТе с 17 и соответственно 15 известными изотопами и изомерами. В целом, т. е. считая как первоначальные осколки, так и их дочерние ядра, среди 87 известных последовательностей были найдены атомные номера от 30 до 65. Наиболее быстрое химическое определение возможно с благородными газами в этой связи существенно, что длиннейшие известные цепи (из семи членов каждая) имеют своим материнским ядром благородный газ. [c.70]

Ионы, имеющие другое массовое число, не могут отбирать энергию от высокочастотного поля, а следовательно, обладая малой энергией, тормозятся положительно заряженными сурпрессорными сетками и е достигают коллектора. Изменяя частоту приложенного напряжения, можно последовательно получить пики для ионов с различными массовыми числами (от 2 до 100). Кроме определения парциального давления составляющих газов, топатрон позволяет также замерить и полное давление всей газовой смеси в диапазоне от 10- до 10 мм рт. ст. путем измерения ионного тока в цепи первой сетки, расположенной в непосредственной близости от катода. [c.152]

И портативнее динамические масс-спектрометры, в ко-торых применяется ВЧ-поле, специально предназначенные для компонентного анализа остаточного газа и для измерения парциальных давлений. Обычно результат измерений представляет собой спектрограмму, по горизонтальной оси которой отложены массовые числа М в единицах 1/16 массы атома изотопа кнслорода-16. Расположение пиков ионного тока у определенных значений М свидетельствует о присутствии этих молекул в устаточном газе, а относительная высота пиков служит [c.121]

Краткое обсуждение проблемы летучих, содержащихся в исходном материале, приводится в работе Регеля с соавторами [6], посвященной исследованию масс-спектров напряженных образцов полиметилметакрилата и полистирола. Позднее Регель и соавторы вновь вернулись к обсуждению этого вопроса [15] при сопоставлении продуктов термо- и механодеструкции полиметилметакрилата, полистирола, полипропилена, полиакрилонитрила и поливинилхлорида. Они указали, что в их более раннем исследовании [12] не удалось установить различие между остатками мономера в ненапряженном образце полиметилметакрилата и образце, подвергнутом механодеструкции. В более поздней работе Регель и соавторы попытались связать отношение тока ионов с массовым числом 59 (которые отождествлялись с примесью в исходном образце) и тока ионов с массовым числом 100 (ионы мономера) с отношением количества мономера в исходном образце к его количеству в образце, подвергнутом механодеструкции. Используя ряд довольно косвенных соображений, они пришли к выводу, что отношение высот пиков, отвечающих ионам с массовыми числами 100 и 59, может быть использовано для установления различия между долей мономера, образующегося в результате деструкции, и долей мономера, диффундирующего изнутри образца [15]. Поздняков и Регель [17] полагают, что соединения, выделяющиеся при измерении массч пектров напряженных образцов полистирола, являются как продуктами механодеструкции, так и летучими компонентами исходного образца. Баумгартнер с соавторами [9] специально не обсуждает этой проблемы, но отмечает, что исследуемые образцы перед тем, как прикладывать нагрузку, помещали в масс-спектрометр и проводили откачку до тех пор, пока выделение газов не достигало низкого уровня . Хотя авторы всех упомянутых, выше работ пoдчepкивaюt исключительную важность обсуждаемой, проблемы, ни в одном случае не было проведено определение остаточного мономера в полимерной матрице. [c.82]

В 1961 г. Международный союз химиков вместо кислородной единицы атомных весов ввел новую шкалу атомных весов, а именно Vi2 веса легкого изотопа углерода, приняв массовое число атома этого изотопа точно равным 12. Основная причина, побудившая принять это решение, заключается в следующем. После того как был разработан весьма точный. метод измерения относительного веса положительно заряженных частиц, входящих в состав кана-ловых лучей, оказалось, что обычный кислород представляет собой смесь трех разновидностей атомов, или трех изотопов с относительными массами 16, 17 и 18. Таким образом, условно принятый химиками вес атома кислорода, равный 16, относится не к определенным атомам, а к средней массе трех изотопов кислорода. Сам по себе этот факт не создавал бы затруднений, если бы изотопный состав природного кислорода оставался постоянным независимо от того, из какого источника получен кислород. Однако оказалось, что кислород, полученный из воды, имеет несколько иное соотношение изотопов, чем кислород воздуха кислород, выделенный из мрамора, отличается по изотонпому составу от первых двух. [c.33]

Непрерывность спектра -частиц, установленная Чэдвиком в 1914 г., с самого начала ставила ученых в тупик. Исследования спектров а- и у-лучей показали, что ядра существуют в некоторых определенных энергетических состояниях. Однако во всех известных случаях Р-распада переход из одного определенного состояния в другое сопровождается испусканием 3-частиц с различной кинетической энергией. Калориметрические измерения (т. е. поглощение энергии всех р-частиц в калориметре и измерение суммарного тенла) показали, что энергия, приходящаяся на долю каждой -частицы, равна не максимальной, а средней энергии р-снектра. Эти наблюдения, казалось бы, говорят о несоблюдении закона сохранения энергии при р-распаде. Более того, из экспериментов следовало, что не соблюдаются и другие хорошо известные законы сохранения. Действительно, как известно, все ядра с четными массовыми числами подчиняются статистике Бозе и имеют целочисленный спин, а все ядра с нечетными А следуют статистике Ферми и обладают полуцелым спином. Поскольку при Р-распаде массовое число не изменяется, то исходное и конечное ядра должны обладать одинаковой статистикой и спинами одного класса (целыми или полуцелыми). С другой стороны, вылетающая р-частица (электрон или позитрон) имеет спин, равный /г, и подчиняется статистике Ферми, что позволяет сделать заключение, что при р-распаде не соблюдается закон сохранения момента количества движения и меняется статистика. Наконец, опыты, в которых были измерены и сопоставлены импульсы р-частицы и ядра отдачи, указывают на несоблюдение закона сохранения импульса. [c.61]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология