Регистрация ионного тока фотографическая

В книге подробно рассмотрены серьезные достижения искровой масс-спектрометрии, связанные с улучшением экспрессности метода благодаря применению ЭВМ и расчетных программ для автоматической расшифровки масс-спектров и для получения количественных данных (гл. 7), а также использованию электрической регистрации ионных токов (гл. 5) наряду с фотографической (гл. 6). [c.6]

Выше мы рассмотрели как случайные, так и систематические возможные ошибки в масс-спектрометрическом методе с искровым источником ионов. Некоторые из этих неточностей наблюдаются при работе как с фотографической, так и с электрической регистрацией ионных токов, в то время как другие связаны только с электрической регистрацией. Они связаны с трудностями при электрическом сканировании или переключении пиков, более низким разрешением, ошибками, относящи- [c.170]

До сих пор рассматривалось только считывание результатов с фотопластин. Однако за последнее время в масс-спектрометрии с искровым источником существенно расширялось применение электрической регистрации, что позволило улучшить аналитические характеристики этого метода анализа следов элементов. Система электрической регистрации ионных токов принципиально отличается от фотографической. Она, как было отмечено в других главах, может работать в двух режимах сканирования масс-спектра и переключения пиков. Сканирование означает перемещение масс-спектра с некоторой скоростью относительно щели коллектора. Таким образом, данные имеют вид непрерывно изменяющегося (аналогового) электрического сигнала, который обычно регистрируется на картах скоростного самопишущего потенциометра, на магнитной ленте или обоими этими способами. Если используется только самописец, данные можно считывать визуально, затем идентифицировать и табулировать. Когда аналоговый сигнал записан в какой-либо форме, можно использовать процесс накопления и сжатия, сходный с режимом работы автоматического микрофотометра. В этом случае при [c.223]

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]

Степень сложности регистрирующих систем весьма различна. Обычно они включают несколько стадий детектирование, усиление и регистрацию усиленного сигнала. Эти стадии в большинстве систем, измеряющих ионные токи, которые возникают в масс-спектрометре, лучше всего рассматривать раздельно. Системы, включающие фотографические процессы, где эти стадии менее отчетливы, рассматриваются отдельно от электрических методов. [c.203]

При фотографическом методе регистрации, обеспечивающем достаточную точность измерения масс, затрачивается время на обработку фотопластинок экспонирование, проявление и измерение. Кроме того, на воспроизводимость и точность измерения ионных токов влияет качество эмульсий. Поэтому соединение масс-спектро-метра с электрическим способом регистрации с электронной вычислительной машиной позволяет получить систему, работающую в реальном масштабе времени, когда сбор и обработка данных происходит во время записи масс-спектра [57, 58]. Решение этой проблемы требует быстрой магнитной развертки масс-спектра, что в условиях высокого разрешения является нелегкой задачей и увеличения быстродействия считывающих систем. [c.36]

В продаже имеются масс-спектрометры высокого разрешения двух основных типов масс-спектрометр Маттауха—Герцога и Пира — Джонсона. В приборе Маттауха — Герцога (рис. 5-14) разделенные пучки всех ионов фокусируют на одну и ту же фокальную плоскость. На фотографической пластинке, помещенной в эту плоскость, одновременно регистрируются линии всех ионов, и при этом не возникает ограничений, связанных с разверткой. Такая регистрация спектров имеет особое преимущество в системах ГХ — МС, так как фотоэмульсия производит интегрирование ионного тока, изменяющегося в течение выхода разделенных соединений из газового хроматографа. Для юстировки спектрометра или для электрической регистрации спектра с помощью развертки при- [c.211]

В существующих приборах величина мгновенного ионного тока не контролируется. Ни в одной из опубликованных работ не описано влияние вибрации или вращения электродов на величину этих токов. Очевидно, что величина мгновенного ионного тока зависит и от вариаций напряжения пробоя. Устройство для прерывания ионного тока, снижающее среднюю величину ионного тока при непрерывном искровом разряде в случае фотографической регистрации, не приводит к снижению нестабильности мгновенного ионного тока в приборах с искровым источником (Браун и др., 1968). Поэтому в настоящее время при конструировании системы электрической регистрации нужно учитывать ожидаемые параметры мгновенного ионного тока, особенно в тех случаях, когда измерения проводятся в короткие промежутки времени. При этом искажения сигнала могут быть максимальными. [c.144]

Зависимость выигрыша во времени от числа определяемых примесей для двух различных пределов обнаружения показана на рис. 5.17 (операции выполняются вручную) и 5.18 (с применением автоматических систем). Результаты анализа с чувствительностью на уровне 1 млрд" даны для двух значений полного ионного тока. Числитель и знаменатель дроби, приведенной у каждой кривой, представляют соответственно время анализа с фотографической и электрической регистрацией для двух крайних точек на оси абсцисс. Эти данные свидетельствуют о значительном выигрыше во времени в случае электрической регистрации по сравнению с фотографической. Однако электрический детектор обычно не позволяет получить высокое разрешение по массам, что затрудняет конкуренцию с фотопластиной в исключении возможных наложений. [c.179]

Отметим существенные недостатки искрового ионного источника во-первых, ионный ток по самой природе вакуумной искры чрезвычайно нестабилен во-вторых, высокое напряжение, при--лол<енное к электродам, приводит к большому разбросу ионов по энергиям, достигающему 1,5—5 кэв [39—41]. Эти свойства искрового источника делают невозможным применение его в масс-спектрометрах с одинарной фокусировкой. Большой раз- брос ионов по энергиям диктует необходимость фокусировки ионов по скоростям, а нестабильность ионного тока вынуждает применять интегральный метод регистрации спектра масс. Во всех приборах с искровым источником масс-спектр, как правило, регистрируют на фотопластинку или используют электрический детектор. Выбор фотографического способа регистрации был обусловлен его простотой, нечувствительностью к колебаниям ионного тока и возможностью одновременной регистрации с высокой чувствительностью широкого диапазона элементов, содержащихся в анализируемой пробе. [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]

Первые неточные масс-спектры были получены Вином [2179] и Томсоном, использовавшими один и тот же принцип для разделения пучка положительно заряженных ионов на компоненты по массам. В более совершенных опытах Томсона (1910 г.) коллимированный пучок положительных ионов проходил через комбинированное электростатическое и магнитное поля. Поля были параллельны одно другому и перпендикулярны направлению движения ионов. Под воздействием полей ионы отклонялись от своего первоначального пути, и смещения траекторий пучка были взаимно перпендикулярны. Положение ионов за пределами поля регистрировалось на фотопластинке. Если углы отклонения невелики, то на пластинке возникает ряд параболических кривых. Каждая кривая соответствует ионам с определенным отношением массы к заряду, а длина кривой характеризует распределение ионов по энергиям в исходном пучке. Позднее, перейдя к определению относительных количеств ионов различных типов, Томсон заменил фотографическую пластинку металлической, в которой была вырезана параболическая щель. Изменение напряженности магнитного поля обеспечило возможность развертки масс-спектра и регистрацию токов различных типов ионов. Таким образом, Томсону следует также приписать открытие и масс-спектрометра. Основные исследования были выполнены им на параболическом спектрографе. [c.14]

Анализ высокопроцентных содержаний примесей с помощью искровой масс-спектрометрии имеет мало преимуществ по сравнению с рентгеноспектральным методом, результаты которого отличаются высокой точностью и воспроизводимостью. Рентгеноспектральный метод неэффективен для измерения легких элементов Ве, Li, Не, Н, которые могут быть определены методом вакуумной искры. В этом, пожалуй, единственное преимущество масс-спектрометра с искровым ионным источником при анализе прнмесей, содержащихся в больших концентрациях. Чувствительность электрической регистрации ионных токов составляла 10 а. В настоящее время имеются приемники ионов, позволяющие детектировать токи с чувствительностью до 10 а, т. е. теоретически можно легко достигнуть предельной чувствительности фотографического метода регистрации порядка 10 —10 % и даже превысить ее. На практике с помощью электрической регистрации такая чувствительность теперь реализуется на приборах с устройствами для стабилизации ионного тока, оснащенных необходимыми детектирующими приставками [20, 21]. [c.115]

Кривые зависимости силы тока от напряжения наносятся в приборе — полярографе — автоматически с фотографической регистрацией. Эти автоматически регистрируемые кривые называются полярограммами. Метод применим для определения многих разнообразных органических веществ и большинства обычных восстанавливающихся неорганических ионов. [c.62]

При использовании в качестве детектора флюоресцирующего экрана, фотографической пластинки или электрометрической системы регистрации ионных токов (с синхронной разверткой напряженности магнитного поля во времени) получают графическое изображение спектра масс, количественно характеризующее состав ионного пучка в заданном диапазоне соотношений т/е. На рис. 2.13 в качестве примера тжведен масс-спектр паров ртути, полу- [c.57]

Вместо фотографической пластины можно использовать электрические детекторы (как в масс-спектрометрах для исследования органических соединений или квантометрах для спектрального анализа). Электрические методы регистрации ионных токов проще, они более экспрессны и чувствительны. Однако на фотопластине удается фиксировать одновременно информацию о большом числе составляющих пробы, что особенно важно при анализе твердых веществ. Поэтому фо-топйастина остается пока основным методом детектирования ионов. [c.213]

Многие авторы предпринимали попытки улучшить основные характеристики фотографической эмульсии как детектора ионов (Ахерн, 1966), несмотря на то что ряд принципиальных недостатков фотографического метода регистрации ионов ограничивает его возможности. В некоторых лабораториях ведутся работы над созданием систем электрической регистрации ионных токов для масс-спектрометров с искровым источником ионов. Основные условия, которые для этого необходимы, и некоторые предварительные результаты, полученные в этой области, обсуждаются в настоящей главе. [c.139]

В первых главах рассматриваются физика вакуумного разряда, а также основные принципы масс-спектрометрии с двойной фокусировкой и измерение ионных токов при помощи электрической или фотографической систем регистрации. Далее следуют главы, в которых обсуждаются проблемы количественной расшифровки масс-спектров и определение на основании полученных данных действительного состава образца. Подробно изложены специальные приемы анализа изоляторов, порошков, микрообразцов, биологических образцов, агрессивных, радиоактивных и легкоплавких веществ, а также определение газов в твердых телах. Последние главы посвящены использованию лазера в масс-спектрометрии для анализа твердых тел и исследованию поверхности главным образом методом вторичной ионной эмиссии. [c.8]

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]

Капеллен и др. (1965) провели сравнение аналитических данных электрических и фотографических измерений для 9 образцов низколегированной стали серии N68 8КМ-460. Обоими методами детектирования было определено 14 элементов. Метод электрической регистрации заключается в одновременном интегрировании разделенного ионного тока, сфокусированного электростатически, и сигнала монитора, соответствующего полному ионному току затем полученные значения вручную приводятся к изотопу основы (железо), имеющему минимальную распространенность, и проводятся необходимые расчеты. Исследованные примеси присутствовали в концентрациях от 10 МЛН до 2 вес.% результаты электрических и фотографических измерений хорошо согласовались. Аргиле и Бингхем [c.141]

Электрическая система регистрации имеет большое преимущество перед фотографической, когда необходимо установить содержание определенного элемента на уровне 10 % при малом полном ионном токе. В настоящее время с помощью электрорегистрации с высокой чувствительностью и точностью [5—7] удается регистрировать составляющие образцов в широ- [c.71]

В этой главе изложено современное состояние методов количественной оценки компонентов исследуемых веществ на масс-спектрометре с искровым ионным источником. Обсуждаются два способа детектирования ионных токов электрический и фотографический. Несмотря на большую перспективу электро-детекции, наибольшее внимание уделяется рассмотрению свойств и особенностей фотографических эмульсий. Определение аналитических характеристик фотопластинки и учет различных источников погрешностей устранили бытовавшее ранее представление о том, что в ряде случаев большие погрешности результатов относились за счет фотографического метода регистрации. В настоящее время установлено, что погрешности, вносимые непосредственно фотопластинкой, не превышают 3—4% и могут быть снижены в дальнейшем до 1,5—2% при использованги безжелатинных ионочувствительных проводящих [c.106]

Принцип разделения ионов в магнитном поле был продемонстрирован Вином еще в 1898 г. В 1912 г. Томсон с помощью этого принципа доказал наличие двух изотопов неона и тем самым подтвердил гипотезу о существовании изотопов. В 1918 г. Демпстером для регистрации тока ионов была использована электрическая схема, и такие приборы получили название масс-спектрометра, тогда как применение Астоном в 1919 г. для регистрации ионов фотопластинки дало название масс-спектрографу. Оба типа приборов объединяются термином масс-спект-роскоп . В 20-е годы были лучше развиты фотографические средства регистрации ионов, поэтому маос-спектрографы получили более широкое распространение. Особенно успешио их применение для определения точных значений атомных весов изотопов. В 30—40-е годы в связи с бурным развитием электротехники положение изменилось в пользу масс-спектр01мет ров. [c.3]

Детектирование и измерение положительных ионов на выходе анализатора можно выполнять фотографическим и фотоэлектрическими методами. Методы электрической регистрации позволяют следить за изменением тока во времени, тогда как фотопластинка интегрирует ионный ток за некоторьи определенный промежуток времени. Чувствительность и постоянная времени являются определяющими параметрами одну из этих величин молшо увеличить за счет другой. Ионные токи стандартных масс-спектрометров обычно [c.333]

Все приборы собраны по схеме Маттауха—Герцога (рис. 4) и основаны на базе спектрометра Ханнея [58]. Радиус электростатического анализатора 20—64 см, максимальный радиус в магнитном анализаторе 20—30 см, минимальный 2,5—5 см. Разрешающая способность с фотографической регистрацией порядка 3000. Диапазон масс М-35М для одной установки поля. Искровой источник — типа высокочастотной искры. Твердые пробы (0,2 х 0,2 х X 1,2 см) помещают в зажим, находящийся в источнике. Искра получается при помощи импульсов (1 мгц) в диапазоне 10—100 кв. Для выбора оптимальных условий работы можно менять напряжение, продолжительность импульса и скорость следования импульсов. Ускорение ионного луча перед входом в анализатор достигается напряжением 2—20 кв. Напряжение на конденсаторе составляет одну десятую от напряжения ускорителя и должно быть стабилизировано по крайней мере с точностью до 0,001% во всем интервале экспозиций. На входе в магнитный сектор помещают монитор, перехватывающий часть ионного пучка . Измерение мгновенных и интегральных интенсивностей ионного пучка осуществляется при помощи интегрирующего усилителя постоянного тока. Мгновенное значение ионного тока помогает найти оптимальную величину пропускания ионов интегральная интенсивность служит мерой экспозиции. [c.340]

При фотографической регистрации аналитик может использовать ЭВМ только после того, как анализ образца на масс-спектрометре закончен и фотопластина проявлена. В противоположность этому при электрической регистрации ЭВМ может принимать непосредственное участие в процессе накопления данны.х. Использование для этой цели систем с разделением времени рассмотрено в разд. 7.4, однако очевидно, что для этой цели еще более подходят ЭВМ специального назначения, способные не только непосредственно считывать данные при помощи быстрого аналого-цифрового преобразователя, но и контролировать ток электромагнита, напряжение на электростатическом анализаторе, коэффициент усиления электронного умножителя и другие параметры прибора. Ранее уже упоминалась система, описанная Эвансом и др. (1969), в которой использовали специальный настольный калькулятор (микро-ЭВМ) и переходное устройство для накопления данных и их обработки, последовательно элемент за элементом. Более сложные системы описаны Бингхемом и др. (1969, 1970 а—в), а также Брауном и др. (1971), использовавшими ЭВМ РОР-81 с основной памятью объемом 4К и вспомогательным дисковым запоминающим устройством объемом 64 К. Эти системы, осуществляющие обработку данных в процессе эксперимента, значительно облегчили процесс анализа на масс-спектрометре с искровым источником ионов. [c.239]