Отрицательные ионы пучки

Существует много различных типов масс-спектрометров. Детали конструкции и относительные достоинства различных типов приборов описаны в литературе [1—7]. Большинство основных принципов масс-спектрометрии можно продемонстрировать, описав принцип действия простого масс-спектрометра, изображенного на рис. 16.1. Образец, находящийся в емкости, вводится через отверстие, входит в ионный источник а и проходит через электронный пучок в точке в, пучок обозначен штриховой линией. При взаимодействии образца с электронами, имеющими достаточную энергию, образуются положительные ионы, движущиеся по направлению к ускоряющим пластинам гид, поскольку между задней стенкой (напускной щелью) и передней стенкой этого устройства существует небольшая разность потенциалов. Отрицательные ионы притягиваются задней стенкой, которая заряжена положительно относительно передней стенки, и разряжаются на ней. Положительные ионы проходят через пластины гид, ускоряются под действием большой разности потенциалов (несколько тысяч вольт) между этими пластинами и покидают ионный источник через отверстие б. Заряженные ионы движутся по круговой орбите под влиянием магнитного поля. Полуокружность, помеченная е, есть траектория движения ускоренного иона в магнитном поле напряженности Н. Радиус полуокружности г зависит от следующих параметров 1) ускоряющего потенциала V(т. е. от разности потенциалов между ускоряющими пластинами г и (3), 2) массы иона т, 3) заряда иона е и 4) напряженности магнитного поля Н. Связь между этими параметрами выражается уравнением [c.313]

В масс-спектрометре исследуемое вещество ионизируется, полученный ионизированный газ разделяется на пучки ионов, имеющих одинаковую массу и заряд, после чего регистрируется сила ионного тока каждого из таких пучков ионов. По типу зарядов образующихся ионов различают масс-спектрометры положительных и отрицательных ионов. Первые имеют значительно большее распространение благодаря своей информативности и широкой области применения. Поэтому настоящее пособие в основном посвящено рассмотрению масс-спектров положительных ионов. [c.5]

С помощью электрического поля образующиеся при ионизации ионы с зарядом и массой т собираются в пучок, которому придается определенное направление, положительные ионы движутся к отрицательно заряженной мишени (коллектору), а отрицательно заряженные — к положительной. Если такой ионный пучок пропус- [c.56]

В левой части рисунка показана камера, в которой под действием электрического разряда образуются положительные ионы и затем под влиянием электрического поля с определенным ускорением движутся вправо. Ионы, проходящие через первую щель, обладают различной скоростью в следующей части установки (селекторе скоростей) выделяется пучок ионов с примерно равными скоростями, тогда как ионы с другими скоростями задерживаются при проходе через вторую щель. (Здесь не будет описана конструкция устройства, позволяющего отобрать ионы, обладающие определенной скоростью.) После второй щели ионы движутся между двумя металлическими пластинами, из которых одна заряжена положительно, другая отрицательно. Ионы получают ускорение в направлении отрицательной пластины и отклоняются от прямолинейного пути А, по которому они двигались бы, если бы пластины не были заряжены, [c.86]

На выход вторичных ионов можно существенным образом влиять, бомбардируя образец реакционными ионами. В результате использования кислорода в качестве первичного пучка можно увеличить выход положительных вторичных ионов на два порядка величины (достигнув максимума при условии, что поверхность насыщена кислородом эквивалентно оксидному состоянию). Цезиевые пучки увеличивают выход отрицательных вторичных ионов на несколько порядков величины. На практике для достижения максимальной чувствительности используют оба типа пучков электроположительные элементы анализируют в режиме положительных ионов при бомбардировке кислородом, а электроотрицательные элементы анализируют в режиме отрицательных ионов при бомбардировке ионами цезия. [c.363]

В результате бомбардировки образуются как отрицательные, так и положительные ионы, но объектом масс-спектрометрических исследований обычно являются положительные ионы. Пучок положительных ионов подвергается действию электростатического поля в системе фокусирующих и формирующих пучок пластин, после чего поступает в поле, создаваемое электромагнитом. [c.5]

В зависимости от свойств анализируемых веществ и характера решаемой задачи ионы атомов и молекул могут быть получены несколькими способами, в том числе электронным ударом, бомбардировкой поверхности пробы пучком электронов, ионов или нейтральных атомов, испарением с накаленных металлических поверхностей, фотоионизацией, в газовом разряде, в вакуумном высоковольтном разряде, плазменными методами. Многие из этих способов оформлены в виде конструкций, дающих возможность ионизировать вещества в газовой, жидкой и твердой фазах, обеспечивать более или менее одинаковую ионизацию всех компонентов смеси или селективное усиление ионизации веществ определенной структуры, получать положительные и отрицательные ионы. Разнообразие способов ионизации является одной из сильных сторон масс-спектрометрии, что дает возможность в зависимости от задач исследования и природы веществ менять вид воздействия на молекулы. [c.842]

Следующий метод, применяемый для исследования поверхностных явлений,— это метод вторичной ионно-ионной эмиссии. При бомбардировке поверхности твердого тела первичным пучком положительно заряженных ионов (обычно ионами инертного газа, например, Аг+) происходит эмиссия с поверхности вторичных положительных и отрицательных ионов — вторичная ионно-ионная эмиссия, а также нейтральных и некоторых других частиц [3, 8—11]. Прямое масс-спектрометрическое изучение вторичных ионов, а в ряде случаев дополнительное изучение вторичных нейтральных частиц (с ионизацией их электронным ударом) дает ценную информацию о поверхности твердого тела. [c.49]

Электризация частично проникающими электронными или ионными пучками проводится в вакууме, причем энергия электронов выбирается таким образом, чтобы, с одной стороны, длина пробега электронов в полимере была значительно меньше толщины иленки, а с другой стороны, чтобы коэффициент вторичной электронной эмиссии был меньше единицы, ибо только в этом случае заряжаемая поверхность приобретает устойчивый заряд отрицательного знака. Кинетика зарядки полимерных пленок электронным пучком в вакууме также свидетельствует об экспоненциальном возрастании 1/з с течением времени зарядки, причем время релаксации т определяется силой тока электронного пучка. [c.192]

Увеличение энергии электронов приводит к образованию возбужденных заряженных частиц, которые могут распасться на отдельные фрагменты. В практике обычно применяют пучки электронов с энергией 50—100 эВ, так как это позволяет получать наиболее воспроизводимые спектры. Для большинства исследуемых систем такой энергии достаточно, чтобы выбить из молекулы второй электрон и образовать двухзарядный ион. Бомбардировка образца электронами приводит также к образованию некоторых видов отрицательных ионов, но их доля обычно не превышает 10 от полного числа заряженных частиц. [c.203]

Масс-спектр отрицательных ионов тиофана был получен при ускоряющем напряжении 4800 в, интенсивности электронного пучка 5 а, энергии электронов 70 эв, давлении в ионном источнике 10 мм рт. ст. Температура трубы масс-спектрометра 120° 1°С. [c.244]

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]

Отрицательные ионы могут быть обнаружены при обращении полей в масс-спектрометре, однако определение потенциала появления отрицательных ионов представляет более трудную задачу, чем определение потенциала появления положительных ионов. Спектроскопических эталонов, которые могут быть использованы в качестве внутреннего стандарта (как, например, аргон при измерении потенциалов положительных ионов), не существует. Ошибки, возникающие при обращении полей, не могут быть учтены, так как изменение условий ионизации в источнике не позволяет пользоваться положительными ионами в качестве эталонных. Меньшая интенсивность пучка отрицательных ионов также увеличивает трудность измерений. [c.293]

Применение масс-снектрометрии для исследования органических молекул основано на бомбардировке их пучком электронов средних энергий в высоком вакууме и анализе образующихся при этом заряженных частиц и фрагментов ( осколков ). Продажные масс-спектрометры приспособлены для анализа положительно заряженных фрагментов, хотя ведется также активная разработка масс-спектрометров, предназначенных для анализа отрицательных ионов. Принципиальная схема масс-спектрометра приведена на рис. 2-26. Положительные ионы, образующиеся при бомбардировке электронами, разгоняются отрицательно заряженными ускоряющими пластинами, и поток их, изгибаясь, попадает в канал анализатора, где они рассортировываются анализирующим магнитом в зависимости от отношения их массы к заряду т/е). При хорошем разрешении через щель проходят и попадают на коллектор только ионы одной массы, даже в тех случаях, когда массы лежат в диапазоне от нескольких сотен до тысяч. Заселенность каждого из диапазонов масс может быть определена при построении графика зависимости скорости поступления ионов в коллектор ионов от величины магнитного поля анализирующего магнита. [c.62]

В качестве источников ионов чаще применяют дуоплазмотроны с холодным катодом, в которых можно получать как положительные, так и отрицательные ионы. Особенно важна возможность получения очень чистых потоков отрицательных ионов иода из аргон-иодной газовой смеси. Чистота первичного пучка предупреждает неконтролируемые химические процессы усиления эмиссии и имплантацию примесей в ходе самого анализа. [c.581]

Вместе с тем, есть и одна позитивная сторона в применении хлористых (или фтористых) соединений в качестве исходных веществ присутствие хлора (фтора) оказывает положительное воздействие на процесс прохождения ионного пучка по сепарационной камере, так как легко образующиеся отрицательные ионы хлора или фтора улучшают компенсацию пространственного заряда ионов. [c.295]

Основную роль в образовании квазинейтральной плазмы ионного пучка ( синтезированной плазмы ) играют электроны, появляющиеся в ионном пучке в результате ионизации остаточного газа быстрыми ионами. Образующиеся вторичные ионы выталкиваются из пучка электрическим полем, а электроны остаются в пучке, если к этому созданы условия. Одним из главных условий является наличие потенциального барьера для электронов между пучком и газоразрядным узлом источника 1 (рис. 7.1.1). Этот барьер создают, прикладывая к ускоряющему электроду 4 (рис. 7.1.1) отрицательный относительно земли (т. е. электрода 5) потенциал. [c.299]

При измерениях в современном ускорительном тандемном масс-спектро-метре первый высоковольтный распыляющий источник ионов с полусферическим ионизатором и системой для доставки паров цезия производит пучки отрицательных ионов мощностью около 36 кэВ из образцов графита, полученного из анализируемого образца. В этом источнике, контролируемом компьютером, может быть помещено и исследовано 60 образцов (предварительно подготовленные и очищенные образцы, превращённые в графит, помещают в контейнеры размером со среднюю таблетку), укреплённых на 100-милли-метровых дисках, при этом длительность цикла загрузки и выгрузки этих дисков составляет менее 40 секунд. [c.572]

Масс-спектрометр служит химику-органику для получения из исследуемого вещества методом электронного удара или другим способом положительных, а также отрицательных ионов, для разделения их путем воздействия электрического и магнитного полей на гомогенные пучки, объединяющие ионы с одинаковым отношением массы к заряду, и в конечном итоге для количественного определения различных видов ионов. Информация, которую предоставляют масс-спектры, позволяет делать выводы о составе (в том числе изо- [c.252]

Применение масс-спектрометрии для исследования органических молекул основано на бомбардировке их пучком электронов средних энергий в высоком вакууме и анализе образующихся при этом заряженных частиц и фрагментов ( осколков ). Коммерческие масс спектрометры приспособлены для анализа положительно заряжен ных фрагментов, хотя ведется также активная разработка масс спектрометров, предназначенных для анализа отрицательных ионов Принципиальная схема масс-спектрометра приведена на рис. 2-26 [c.75]

Образовавшиеся положительные ионы ускоряются отрицательной разностью потенциалов V между щелями 5i и и выходят из последней в виде ионного пучка со скоростью У см сек. Кинетическая энергия иона (в эргах) равна изменению потенциальной энергии [c.373]

Бомбардировка ускоренными атомами или ионами - также "мягкий" и довольно универсальный метод анализа труднолетучих, полярных и термически лабильных соединений. В основу метода положен следующий принщ1п. Пучок быстро движущихся атомов или ионов ударяется под углом 60-70° о металлическую поверхность, покрытую образцом, передавая большую часть своей высокой кинетической энергии молекулам образца. Образец при этом интенсивно разогревается, молекулы частично отрываются от его поверхностных слоев, переходя в газообразное состояние. При этом происходит также образование положительных и отрицательных ионов. Нейтральные молекулы образца могут ионизироваться в плазме над поверхностью. [c.31]

Для этого часто применяют аргон, однако более тяжелые атомы ксенона обладают большей энергией и, следовательно, эффективнее ионизируют изучаемое вещество. Пучок ускоренных атомов направляют на пробу, представляющую собой раствор изучаемого вещества в жидкой матрице (обычно глицерине) на металлической подложке (рис. 5.5). Между металлической подложкой и щелью ионного источника поддерживают разность потенциалов, поэтому образующиеся под де т-вием ускоренных атомов на поверхности пробы или вблизи нее ионы выталкиваются из ионн(нх) источника. В зависимости от приложенной разности потенциалов можно изучать как положительные, так и отрицательные ионы. Метод чрезвычайно прост и позволяет регистрировать масс-спектры при температурах близких к комнатной. Масс-спектрометрня с БУА особенно эффективна при изучении сравнительно полярных веществ, легко отдающих или присоединяющих протон. Как правило, зарегистрированный в режиме БУА масс-спектр состоит из интенсивного квазимолекулярного иона (например, [М + Н]+ или [М - Н] и небольшого числа структуряо-ин- рмативных осколочных ионов. [c.187]

Другие ошибки при определении распространенности изотопов могут быть связаны с характеристиками регистрирующей системы. Некоторые типы детекторов, подобных электронному умножителю, являются сами по себе дискриминаторами масс. Высокие омические сопротивления (10 —10 ом), используемые обычно при измерении малых токов, поляризуются, когда напряжение на них превышает несколько вольт, что может привести к ошибкам в определении отношения. Поэтому усиление может зависеть от величины си нала, и для устранения этого явления обычно в схему включают отрицательную обратную связь с глубоким охватом. Нелинейность может возникать также в регистрирующей системе. Например, в нашей лаборатории для измерения ионных пучков средней интенсивности часто используется система, в которой гальванометр [c.81]

В последнем случае процесс может происходить при любой энергии выше пороговой. Любая избыточная энергия отводится в виде кинетической энергии электронов. В процессе электронного захвата энергия электрона должна характеризоваться очень малым разбросом, так как электроны, уносящие избыточную энергию, отсутствуют, и поэтому ионы образуются благодаря резонансному процессу. Хиккем и Фокс [889] провели очень тщательные измерения ионов ЗРе (в спектре гексафторида серы), образующихся в результате резонансного захата при измерении использовался метод разности задерживающих потенциалов с электронным моноэнергетическим пучком в импульсном режиме. Исследуемое соединение характеризуется наивысшим значением диэлектрической постоянной среди известных газов. Это свойство, вероятно, связано с легкостью захвата электронов [890] до достижения им энергии, необходимой для начала распада. Результаты Хиккема и Фокса показывают, что процесс захвата происходит при энергии менее 0,1 эб и с разбросом не более 0,05 эв. Это значение для 5Рв используется в настоящее время в качестве стандарта для калибровки шкалы напряжений в определениях других отрицательных ионов [711]. Если, однако, разность значений энергии между потенциалами появления стандарта и измеряемых ионов велика (например, 10 эв), то могут возникнуть ошибки, вызванные различными условиями образования объемного заряда в ионизационной камере. Резонансный захват приводит к очень ограниченной кривой эффективности даже в случаях диссоциации молекуляр- [c.293]

В случае применения ионных источников с ионизацией электронным ударом и использования в качестве аналитической линии иона необходимо знать эффективное сечение ионизации атома серы. Если же атомы серы входят в состав молекулы примеси, то необходимо знать эффективный выход ионов б" " при взаимодействии электронов с молекулами. Если даже все сечения будут известны, то при изменении молекулярного состава ионный ток будет меняться, хотя общее содержание атомов может остаться неизмен-, ным. Все эти затруднения можно ликвидировать, если использовать ионный источник с отрицательной поверхностью ионизацией. Отрицательная поверхностная ионизация — образование отрицательных ионов на поверхности твердого тела — применялась ранее для определения сродства атомов к электрону [4, 5] она использовалась в детекторах молекулярных пучков галогенов [6]. Применение этого явления для анализа серы в газах возможно потому что сера имеет большое сродство к электрону, равное 2,1 эв. [1]. Ионы 0 с массовым числом 32, равным массовому числу иона 8 , не [c.233]

Детекторы. Приемник ионов с регулируемой по ширине щелью состоит из коллектора ионов и антидина тройного электрода, находящегося под отрицательным потенциалом по отношению к земле, служащего для подавления вторичной электронной эмиссии коллектора. Ширина входной щели должна соответствовать ширине ионного пучка интенсивность последнего обычно не превышает [c.23]

Некоторая доля частиц, распыленных с мишени, проходит между полу-пластинами ж ъ область ионизации масс-спектрометра. Нейтральные распыленные частицы ионизуются электронным пучком с током около 100 мпа (рис. 3). При регистрации заряженных распыленных частиц электронный пучок выключается. Для рептетрации отрицательных ионов изменяют знаки электрического и магнитного полей. Подробное описание анализатора дано в статье автора [7]. Разрешаюш ая сила масс-спектрометра М/ЛМ составляла приблизительно 250 для ионов, образованных из молекул газа, а для распыленных частиц с начальными кинетическими [c.166]

В 1955 г. Катценштейн и Фридланд [25] описали ВП масс-спектрометр, в котором, как и в лампе Беннета, электронный пучок был параллелен направлению ускорения ионов. В области ионного источника имеется несколько пластин с электрическими потенциалами. Энергия ионов при пролете расстояния 100 см до коллектора составляет 250 эв. На сетку перед коллектором с частотой, равной частоте пульсации ионного пучка, подавали отрицательный импульс длительностью 0,1 мксек (импульс выбора ионов). Через тормозящую сетку, помещенную перед коллектором, могут проходить лишь ионы, получившие избыточную энергию импульса. Масс-спектр развертывается (что исключает необходимость в широкополосном усилителе) путем медленного изменения времени задержки между импульсом ускоряющего напряжения в ионном источнике и импульсом выбора ионов длительностью 0,1 мксек. Хорошее разрешение соседних пиков получается до массы 75. [c.252]

Структура В2О3 дважды исследовалась методом отклонения молекулярного пучка в неоднородном электрическом поле. В более ран-вей работе эта структура была определена, как неполярная, но затем, более тщательное определение [262] позволило обнаружить незначительный дипольный момент, ориентированный перпендику--лярно к оси симметрии молекулы. Образование отрицательных ионов ВО и ВО в изомолекулярных обменных реакциях с ионами С1" изучали Сривастава и др. [263] сродство молекул ВО и ВО2 к электрону составляет 3,12 0,1 и 3,57 0,13 эВ. Горохов [29] дает для сродства ВО2 к электрону 3,3 0,5 эВ. Для ВО2 2 8 = —322 8 кДж/моль [263]. [c.92]

Этот механизм эмиссии используется, например, в детекторах с поверхностной ионизацией для измерения интенсивности атомных пучков. Он люжет быть применен для измерений возбужденных атомов, имеющих эффективный потенциал ионизации К,- Квозб, или невозбужденных атомов в сочетании с веществами, имеющими большие значения щ [78]. Положительные ионы образуются также при соударениях отрицательных ионов с нейтральной поверхностью, но вероятность такого процесса весьма мала [116, 121]. [c.113]

Опишем вкратце новейшие методы измерений сечения перезарядки [19]. Пучок ионов с одинаковыми скоростями, свободный от нейтральных атомов и молекул, входит в камеру через отверстие, которое может закрываться подвижным электродом для измерения полного первичноготока пучка /ц. В этой камере, содержащей газ при малом давлении, установлены цилиндрические электроды длиной /. Измеряется электронный ток насыщения на положительный коллектор, обусловленный ионизацией под действием первичных ионов. Когда полярность коллектора делается отрицательной, измеряется ток г,, который представляет собой сумму тока медленных ионов, образованных путем перезарядки, и ионного тока 1 , обусловленного ионизацией атомов быстрыми первичными ионами. Таким образом, сечение ионизации и сечение перезарядки могут быть одновременно определены в зависимости от энергии ионного пучка из следующих равенств [c.142]

В случае положительных ионов энергетическая неоднородность электронного пучка начинает заметно сказываться лишь при работе в области, близкой к потенциалам ионизации молекул, а при энергии электронов О—2 эВ влияние пространственного заряда и градиента поля в источнике ионов столь значительно, что исключает возможность образования ионов путем резонансного захвата электронов. Для получения моноэнерге-тического пучка электронов были разработаны различные приемы, обеспечивающие сужение распределения электронов по энергиям до 0,1 эВ [3] и возможность получения отрицательных ионов резонансным захватом электронов. [c.13]

Процессы, приводящие к эмиссии положительных и отрицательных ионов.с поверхности твердого тела, можно подразделить на термически равновесные, в которых испарение частиц происходит в результате нагрева эмиттера, и неравновесные, когда ионы эмиттируются с поверхности под действием облучения лазером, ионными, электронными и атомными пучками [243]. [c.176]