Масс-анализаторы

Рис. 5.37. Схема электронно-ударного масс-спектрометра с 60-градусным секторный полем масс-анализатора.

Детектирование ионов. После прохождения системы масс-анализатора ионы попадают в детектор. Отдаваемый ими заряд через высокоомное сопротивление отводится в землю. Падение напряжения на этом сопротивлении пропорционально количеству ионов. После достаточного усиления его можно измерить подходящим регистрирующим устройством, которым могут быть компенсационный самописец, аналоговый цифровой преобразователь, и др. При выполнении качественных исследований (когда часто необходимо измерять очень малые ионные токи) для предварительного усиления в основном используются электронные умножители. По сравнению с простыми детекторами чувствительность благодаря этому повышается на несколько по-рядков. Однако коэффициент усиления в определенной степени зависит от массы и структуры детектируемых ионов [116]. [c.287]

После ионизации вещества ионы разделяются в масс-анализаторе в соответствии с их отношением массы к заряду. В настоящее время используют пять типов анализаторов магнитный секторный анализатор, квадрупольный фильтр масс (квадрупольный масс-спектрометр), квадрупольная ионная ловушка, времяпролетный анализатор и циклотронно-резонансный анализатор (масс-спектрометр на основе ион-циклотронного резонанса, ИЦР-спектрометр). Детектирование ионов в большинстве случаев проводят при помощи электронного умножителя, хотя применяют также и другие детекторы. В процессе анализа формируется огромное количество данных, поэтому для их сбора, хранения, обработки и интерпретации используют наиболее современные мощные компьютерные системы и программное обеспечение. [c.259]

Масс-спектрометр в основном состоит из четырех функциональных узлов, обеспечивающих введение пробы (система напуска), получение ионов (ионный источник), разделение ионов по массам (масс-анализатор) и регистрацию ионного тока (детектор). [c.285]

Образовавшиеся ионы ускоряются при прохождении через отрицательно заряженные щелевые диафрагмы 6 по направлению к масс-анализатору. Неионизированные молекулы, как и незаряженные осколки, при помощи диффузионного насоса 8 выводятся из масс-спектрометра. Наряду с ионизацией электронным ударом иногда используют также другие методы получения ионов. При осуществлении фотоионизации необходимая энергия поставляется ультрафиолетовым излучением. Для этого требуется излучение с длиной волны 150—80 нм (вакуумная ультрафиолетовая область), соответствующее ионизационному потенциалу 8—15 эВ. При ионизации полем используют сильное электрическое поле, способное оторвать электроны от молекул вещества пробы. В обоих методах ионизации происходит мягкая ионизация, так как подводимая энергия лишь немного превышает потенциал ионизации и, таким образом, едва разрывает связи в молекулярном ионе . Поэтому спектры, получаемые при фотоионизации и ионизации по- [c.286]

Масс-анализатор. Ионный пучок, исходящий из источника ионов, после-прохождения входной диафрагмы 7 (рис. 5.37) попадает в масс-анализатор. В большинстве приборов ионы различных масс разделяются при помощи магнитного поля. Магнит устанавливают так, чтобы силовые линии поля были перпендикулярны траектории ионного пучка (на рис. 5.37 — перпендикулярны плоскости чертежа). Вследствие действующей на ионы центро--бежной силы они описывают дугу с радиусом [c.287]

Рис. 9.4-7. Масс-анализаторы. а — секторный масс-анализатор с двойной фокусировкой б — времяпролетный анализатор в — циклотронно-резонансный анализатор.

Не останавливаясь детально на важнейших конструктивных особенностях современных хромато-масс-спектрометров (подробнее см. [63, 641), перечислим основные узлы прибора. В их число входят система соединения газового хроматографа и масс-спектрометра, чаще всего включающая так называемый молекулярный сепаратор, источник ионов, масс-анализатор, детектирующие устройства и — во всех современных моделях — системы обработки полученной информации, базирующиеся на достаточно быстродействующих ЭВМ с мощными внешними устройствами памяти (не менее 1—2 мегабайт). [c.199]

Рис. 7. Схема время-пролетного масС анализатора 1-сетка 2-дс-тектор.

Простейшим масс-анализатором является прибор на основе секторного магнита. Ионы с массой тп и зарядом ге попадают в магнитное поле В. Кинетическая [c.274]

В предыдущих разделах обсуждались различные средства, используемые для решения аналитических задач. Рассмотрение множества способов ввода пробы, методов ионизации, масс-анализаторов и выбор подходящей комбинации этих трех составляющих для каждого конкретного применения требует самого пристального внимания, поскольку обеспечивает правильное функционирование спектрометра. В этом разделе мы обсудим важные аспекты, касающиеся проведения аналитического эксперимента и практического применения масс-спектрометрии для качественного и количественного анализа. [c.285]

Сочетание газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием требует введения анализируемой пробы, находящейся при атмосферном давлении, в высокий вакуум масс-анализатора. [c.599]

Когда разрабатывали газовую хромато-масс-спектрометрию, ГХ-разделения проводили на набивных колонках со скоростями потока порядка 60 мл/мин и выше. Такая скорость потока несовместима с высоким вакуумом масс-спектрометрической системы. Решающим моментом коммерческого успеха гибридных ГХ-МС-систем было создание подходящего интерфейса, позволяющего преодолеть зто ограничение. Требования к интерфейсу состоят в следующем возможность снижения объемной скорости потока с ГХ-колонки до такого уровня, чтобы можно было поддерживать высокий вакуум масс-анализатора селективное отделение газа-носителя сохранение ненарушенными результатов хроматографического разделения. [c.600]

Для аналитического контроля технологических процессов используются магнитные и квадрупольные масс-анализаторы. [c.661]

Метод масс-спектрометрии позволяет разделять молекулы пробы в соответствии с их массами и измерять их количества. Для разделения молекул различных масс их прежде всего ионизируют, а затем помещают в электрическое и/или магнитное поле. Эти поля взаимодействуют с ионами, таким образом разделяя их пространственно в соответствии с их массой и зарядом. Разделенные ионы при достижении детектора создают электрический ток, который затем измеряется. Величина измеренного тока пропорциональна концентрации молекул в пробе. Можно выделить пять основных узлов обычного масс-спектрометра камера для ввода пробы, ионизационная камера, масс-анализатор, детектор и регистратор данных. [c.661]

Источник ионов Масс- анализатор Детектор Система обработки данных [c.83]

К квадрупольному масс-анализатору [c.84]

Траектория движения иона определяется устройством масс-анализатора. При заданных магнитной индукции В и ускоряющем напряжении U по ней движутся только те ионы, для которых величина отношения т/е соответствует уравнению (5.5.1). Все ионы с другими отношениями т/е движутся по тракториям с меньшими или большими радиусами и поатому не могуг пройти через выходную щель 10. Однако, изменяя В, можно выполнить условие, определяемое уравнением (5.5.1) для ионов с любым отношением т/е. Тогда все ионы, имеющиеся в ионном источнике, проходят выходную щель 10 при непрерывном изменении В в соответствии с условием. В Ym e и разделяются в зависимости от отношения т е. Из уравнения [c.287]

ИОННЫЙ МИКРОАНАЛИЗ, метод локального анализа. Исследуемый образец бомбардируют сфокусиров. пучком первичных ионов (диаметр пучка 1—100 мкм, энергня 10- — 10 Дж, плотность тока 0,1—10 А/м эмитированные из образца вторичные ионы регистрируют с помощью масс-спектрометра (см. Масс-спектрометрия). Одновременно происходит катодное распыление образца. Прибор для И. м. (ионный микроанализатор) состоит из источника ионов, систем сбора вторичных ионов и фокусировки ионных пучков, масс-анализатора и регистрирующего устройства. [c.225]

Прибор для И. м.-ионный микроанализатор-состоит из источника первичных ионов, вакуумной камеры, статич. и динамич. масс-анализаторов (см. Масс-спектро wiiipuH) и системы регистрации вторичных ионов. Из источников первичных ионов наиб, распространен д эплазмотрон с горя- [c.260]

Иоиный источник предназначен для образования газооб-разиых ионов исследуемого в-ва и формирования ионного пучка, к-рый направляется далее в масс-анализатор. Наиб, универсальный метод ионизации в-ва эл ектро н н ый удар. Впервые осуществлен П. Ленардом (1902). Совр. источники такого типа построены по принципу источника [c.659]

Четвертый тип масс-анализаторов — циклотронно-резонансный масс-анализатор с фурье-преобразованием (ИЦР-ФП-спектрометр или МСФП, масс-спектрометр с фурье-преобразованием), еще пока не получил широкого распространения в аналитической практике. Для разделения ионов используют ячейки различной геометрии на рис. 9.4-7,е изображена кубическая ячейка. Ячейка находится в магнитном поле В. Ионы образуются либо внутри ячейки, либо во внешнем ионном источнике. Ячейка состоит из двух расположенных напротив друг друга пластин-ловушек, двух возбуждающих пластин [c.277]

В динамич. анализаторах разделение ионов происходит под воздействием импульсных или радиочастотных электрич. полей с периодом изменения меньшим или равным времени пролета ионов через масс-анализатор. Ионы с разл. значениями m/z, как правило, разделяются по времени пролета определеЕгаого расстояния. Давление в анализаторах должно быть достаточно низким ( 10 Па), чтобы избежать рассеяния ионов на молекулах остаточных газов. [c.660]

Осн. характеристика масс-анализатора-его разрешающая способность, или разрешающая сила R. Она характеризует способность анализатора разделять ионы с незначительно отличающимися друг от друга массами и определяется отношением значения массы иона М к ширине его пика ДМ (выраженной в атомньк единицах массы) на определенном уровне высоты пика (обычно 50 или 10%) К = М/ДМ. Напр., R = 10000 означает, что масс-анализатор может разделять ионы с массами 100,00 и 100,01. [c.660]

Наиб, часто применяют статистические масс-ана-лизаторы с однородным магнитным полем(оди-нарная ( кусировка) нли комбмацией электрич. и магн. полей (двойная фокусировка). В масс-анализаторах с одинарной фокусировкой (рис. 4) ионный луч, сформированный [c.660]

Существует более 10 типов динамич. масс-анализаторов квадрупольный, время-пролетный, циклотронно-резонансный, магнитно-резонанс[1ый, радиочастотный, фарвитрон, омегатрон и др. Ниже рассмотрены наиб, широко применяемые масс-анализаторы. [c.661]

Квадрупольный масс-анализатор представляет собой квадрупольный конденсатор (рис. 6), к парам параллельных стержней к-рого приложены постоянное напряжение V и переменное высокочастотное ИоСовш/ (ш-частота, /-время) их суммы для каждой пары равны по величине и [c.661]

Время-пролетный масс-анализатор представляет собой эквипотенциальное пространство, в котором дрейфуют ионы, разделяясь по скоростям движения (рис. 7). Ионы, образующиеся в ионном источнике, очень коротким электрич. импульсом впрыскиваются в виде ионного пакета через сетку в анализатор. В процессе движения исходный ионный пакет расслаивается на пакеты, состоящие из ионов с одинаковыми значениями т/г. Скорость дрейфа отслоившихся ионньк пакетов и, следовательно, время их пролета через анализатор длиной L вычисляется по ф-ле [c.661]

Циклотронно-резонансный масс-анализатор-ячейка в виде прямоугольного параллелепипеда или куба, помещенная в однородное магн. поле. Ионы, попадая в ячейку, движутся в ней по спиральной траектории (циклотронное движение) с частотой где Я-напряженность магн. поля, т. е. ионы с одинаковыми значениями m/z имеют определенную циклотронную частоту. Действие прибора основано на резонансном поглощении энергии ионами при совпадении частоты поля и циклотронной частоты ионов. На применении циклотронно-резонансного масс-анализатора основан метод ион-циклотронного резонанса, к-рый используют для определения массы ионов, в частности мол. ионов, образующихся при ионно-молекулярных р-циях в газовой фазе анализа структуры высокомол. ионов определения кислотно-основных св-в в-в. Для легких ионов R = 10 . Первый масс-спектрометр ион-цмслотронного резонанса построен Г. Соммером, Г. Томасом и Дж. Хиплом (США, 1950). [c.661]

Масс-спектрометр работает в условиях глубокого вакуума (10 — 10 Па и выше), к-рый позволяет свести к минимуму потерю разрешающей способности из-за столкновения ионного пучка с нейтральными молекулами. Ионный источник и масс-анализатор имеют разные системы откачки и соединяются между собой каналом такого размера, к-рый достаточен для прохождения ионного луча. Такая конструкция предохраняет падение вакуума в анализаторе при повышении давления в источнике иоиов. В источнике ионов необходима также высокая скорость откачки для уменьшения эффекта памяти (удаление в-в, адсорбированных на внутр. пов-сти прибора). Обычно вакуум в приборах создают диффузионные насосы. Применяют также турбомолекул ярные насосы, обеспечивающие получение сверхвысокого вакуума (10 —Ю Па) и откачку со скоростью неск. литров в секунду эти насосы не требуют применения охлаждаемых ловушек. [c.662]

Явление наз. ионным Ц.р. (ИЦР), если заряженная частица- ион. ИЦР используют в масс-спектрометрии с 1950. Впервые этот метод был применен в масс-анализаторе (омегатроне), в к-ром измерялся ток ионов, попавших в резонанс с внеш. полем. В омегатроне частицы движугся во взаимно перпендикулярных переменном электрич. и постоянном магнитном полях. По резонансной частоте, используя ф-лу (1), определяют массу ионов. [c.375]

Процесс фрагментации имеет вероятностный характер. Это значит, что часть ионизированных молекул фрагментируется с ионном источнике, а часть — на пути к детектору, т. е. после ускорения. Последние (так называемые метастабильные ионы) не регистрируются в виде нормальных пиков осколочных ионов. В случае ДВС фрагментация ускоренных ионов обычно индуцируется в ионизационной ячейке с повышенным давлением, что требует спехдааль-ного устройства. В принципе требуются два масс-анализатора. Первый — для выбора родительского иона из ионов, образовавшихся в ионном источнике, и второй — для анализа дочерних ионов, образовавшихся в результате столкновений. Поэтому это метод называют тандемной масс-спектрометрией (МС-МС). [c.283]

Несмотря на то, что МС-МС можно реализовать с большинством из описанных выше (в разд. Разделение ионов , с. 274) масс-анализаторов, в большинстве случаев используют секторные и квадрупольные анализаторы. Схематичное изображение нескольких типов приборов для МС-МС приведено на рис. 9.4-9. В спектрометрах с двойной фокусировкой с геометрией ЕВ или ВЕ ионизационную камеру помещают либо в первой, либо во второй бесполевой области. Если камера расположена в первой бесполевой области масс-спектрометра с геометрией ВЕ (рис. 9.4-9,а), детектирование дочерних ионов конкретного родительского иона проводят сканированием при постоянном отношении В/Е (так называемый В/ связанный режим сканирования). Очевидно, при таком подходе разрешение ограничено оно составляет около 1000 для родительского иона и 5000 для дочернего иона. Другие секторные спектрометры, обладающие лучшим разрешением, состоят из трех или четырех секторов с камерой столкновений, расположенной в третьей бесполевой области, либо представляют собой комбинированные спектрометры, например, с BE-q тoлкн-Q геометрией (см. рис. 9.4-9,б) и квадрупольной ионизационной камерой. В комбинированных спектрометрах ионы, проходящие через область ВЕ, замедляются перед квадрупольной камерой. Важное преимущество комбинированных спектрометров заключается в возможности выбора родительского иона с большим [c.283]

В разд. 9.4 были описаны масс-спектрометры различных типов. Ограничимся характеристикой особенностей, относящихся к газовой хромато-масс-спектрометрии, таких, как чувствительность, линейный динамический диапазон, разрешение, диапазон масс и скорость сканирования. Скорость сканирования масс-спектрометра—это время, необходимое для сканирования одного порядка на шкале масс (например, от т/г 50 до 500). В газовой хромато-масс-спектрометрии с капиллярными колонками благодаря небольшой ширине пика необходима высокая скорость сканирования (< 1 с/порядок), чтобы получить по крайней мере 3-5 спектров для пика в режиме полного сканирования. Ограниченный диапазон масс некоторых масс-анализаторов не является проблемой, поскольку молекулярная масса соединений, поддающихся газохроматографическому разделению, обычно меньше 600. Различные типы масс-спектрометров значительно различаются разрешающей способностью. Разрешение Д —мера способности масс-спектрометра разрешать два пика иона с различными т/г, она определяется как К = т/Ат. Способность масс-спектрометра разрешать два пика с различающимися на единицу массами называется единичным массовым разрешением. С едичичным массовым разрешением обычно работают квадрупольные приборы. Приборы же с двойной фокусировкой достигают высокого массового разрешения (Д > 10 ООО). Это важно, поскольку из точной массы иона фрагмента часто можно непосредственно получить элементный состав. Для разделения ионов С5Н11О2 и 4HllN20 (табл. 14.2-1) с Дт = 0,01123 требуется разрешение по крайней мере К = 9172. [c.603]

Детекторы с ловушкой ионов (ЛИД). Хотя детектор с ловушкой ионов был разработан относительно недаврю, он приобретает большую популярность в качестве газохроматографического детектора. Он произошел от квадрупольного масс-анализатора, но претерпел полную переделку. Потенциал, который контролирует сканирование, подается на кольцевой электрод, расположенный между двумя заземленными крышками (рис. 14.2-3,5). Молекулы аналита, поступающие в детектор непосредственное ГХ-колоики, ионизируются электронным ударом. Ионизация и введение пробы в ловушку ионов являются импульсными, поскольку включение и выключение ускоряющего потенциала осуществляется через определенные промежутки времени. Затем ионы накапливаются [c.604]

Одним из ранних решений для введения жидких проб в МС был интерфейс прямого жидкостного ввода (ПЖВ). В этом интерфейсе, разработанном в начале 1970-х гг. Мак-Лафферти и сотр. [14.3-1], элюат из ВЭЖХ-колонки разделялся, и небольшая его часть (около 1-4% или 10-20 мкл/мин) попадает в десольватационную камеру через сопло или диафрагму, где образовывается жидкая струя, которая затем распадается на мелкие капельки. Ббльшая часть растворителя отделяется за счет испарения, в то время как оставшаяся часть служит газом-реагентом для химической ионизатщи (ХИ) перед тем, как ионизированное соединение вводится в масс-анализатор (рис. 14.3-1). [c.621]

Первый описываемый здесь метод - интерфейс с тепловым распылителем, или АДХИ-интерфейс. В АДХИ, химической ионизации при атмосферном давлении, механизм ионизации идентичен ионизации при средних давлениях. Ионы газа-реагента обычно образуются коронным разрядом. Положительно заряженные ионы могут получаться за счет реакций переноса протона, образования аддукта или удаления заряда. Отрицательно заряженные ионы, наоборот, могут образовываться в результате реакций удаления протона, переноса аниона или захвата электрона. Масс-спектры, полученные при традиционной ХИ (среднего давления) и АДХИ, несколько отличаются друг от друга, что можно объяснить тем, что образование ионов в АДХИ - равновесный процесс, в то время как в ХИ среднего давления он контролируется кинетически. Важным преимуществом также является теоретически достигаемая чувствительность в АДХИ по сравнению с традиционной ХИ, что обусловлено значительно большей эффективностью реакции ион-молекулярных взаимодействий при более высоком давлении. АДХИ, однако, не может достичь ожидаемого увеличения чувствительности на 3-4 порядка из-за значительно более низкой эффективности переноса ионов через масс-анализатор при более высоком давлении. [c.626]

Интерфейс с электрораспылением (ЭРИ) работает при значительно более низких скоростях потока, обычно 1-10 мкл/мин. Процесс ионизации с электрораспылением включает распыление потока жидкости в аэрозоль с каплями, несущими большой заряд, и ионизацию определяемых молекул после удаления растворителя из заряженных капель. ЭРИ относится к интерфейсам АДИ, поскольку проба вводится после соответствующего деления с хроматографической колонки или непосредственно через инфузионный аппарат с помощью иглы из нержавеющей стали в десольватационную камеру при атмосферном давлении (рис. 14.3-7). В то время как игла находится при заземленном потенциале, к цилиндрическому электроду прикладывается сильное электрическое поле (2-5 кВ), которое заряжает поверхность жидкости, выходящей из иглы, при этом создается тонкий аэрозоль из заряженных капелек. Двигаясь в электрическом поле, капельки проходят через поток осушающего азота. Поток газа предназначен для испарения растворителя, а также чтобы предотвратить попадание незаряженных частиц в источник ионов. Затем ионы проходят через капилляр и попадают в вакуум первого уровня откачки, а затем, после прохождения через систему линз и дальнейшую откачку, в масс-анализатор. [c.627]

В типичном масс-спектрометре проба вводится в вакуумную камеру в виде паров или газа. Следовательно, твердые вещества или очень высококипящие жидкости (с температурой кипения > 250°С), как правило, не могут быть подвергнуты анализу с использованием обычного масс-спектрометра. Давление внутри масс-спектрометра приблизительно в миллиард раз ниже нормального атмосферного давления, таким образом непрерывный ввод пробы при оп-1те-анализе представляет достаточно сложную техническую задачу. Для того чтобы поддержать низкое давление в масс-спектрометре без перегрузки его вакуумных насосов, необходимо использовать специальный ограничитель потока. Существует четыре способа подключения масс-спектрометра к котро-лируемым технологическим линиям капиллярный ввод, молекулярное натекание, пористая прокладка и мембранное соединение. После того как проба введена в масс-спектрометр, она ионизируется в ионизационной камере. Наиболее общий метод ионизации — ионизащя электронным ударом. Следующей стадией за ионизацией молекул пробы является разделение заряженных частиц в соответствии с их массой. Эта стадия в приборе выполняется в масс-анализаторе. Различают два основных типа масс-анализаторов, используемых в масс-спектрометрах для промышленного анализа магнитные и квадрупольные масс-анализаторы [16.4-32,16.4-33]. Магнитные анализаторы обычно дают наиболее стабильные показания. Масс-спектрометры, способные проводить измерения ионов с массой более чем 200 атомных единиц массы (а.е.м.), обычно имеют квадрупольные анализаторы, поскольку они менее дорогие и более компактные по сравнению с магнитными анализаторами. [c.661]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология