Вакуумная искра

Методы масс-спектрометрии основаны на получении ионов определяемого элемента, их последующем разделении в магнитном поле (или другими средствами) по величине отношения т е (где т — масса иона, е — величина его заряда) и регистрации спектра полученных групп частиц. Они применяются в аналитической химии брома для количественного определения изотопов и для структурного анализа смесей гомологов по их молекулярной массе. Наиболее универсальные варианты — метод вакуумной искры и метод ионной бомбардировки, как и оптический спектральный анализ, позволяют одновременное определение большого числа элементов. Однако масс-спектры отличаются от оптических спектров отсутствием мертвых зон и в меньшей мере обременены помехами со стороны элементов-спутников, что обеспечивает более высокую чувствительность анализа, достаточную для решения ряда специальных задач химии материалов очень высокой степени чистоты. [c.158]

Основные недостатки ИИИ во-первых, ионный ток ио самой природе вакуумной искры нестабилен во-вторых, высокое напряжение, приложенное к электродам, приводит к большому разбросу ионов по энергиям, достигающему [c.850]

В спектрах масс, которые образуются вакуумной искрой, кроме спектра примесей, на основании которого были получены данные табл. 1, регистрируются в определенных концентрациях многоатомные и многозарядные ионы главным образом изотопов основы и примесей, если их содержания велики. [c.33]

Чувствительность обнаружения примесей масс-спектральным методом с вакуумной искрой в некоторых материалах [c.34]

Кроме графита, у кремния и германия с помощью вакуумной искры были обнаружены многоатомные ионы в Ве, Mg, А1, Ti, Fe и Си у бериллия вплоть до Ве , у алюминия до Al , у магния до Mgj, у железа до Fes, У меди до ug [15]. [c.34]

Принципиальная возможность определения примесей газов в металлах масс-спектральным методом вакуумной искры очевидна для доказательства этого достаточно сопоставить давление пара пробы вблизи канала искрового разряда (10 —10 тор) [27] и давление остаточного газа вакуумной системы (10 тор). Однако количественная расшифровка при определении кислорода затруднена из-за повышенного по сравнению с элементами основы и примесей выхода его ионов, который к тому же еще зависит от природы анализируемых веществ и состояния их поверхностей. Применение стандартов решает проблему количественного анализа, но абсолютная [c.40]

Характеристики образцов титана, использованных для калибровки масс-спектрометра с вакуумной искрой, приведены ниже. [c.41]

Масс-спектральный метод вакуумной искры позволяет определять примеси в твердых веществах с чувствительностью до 10 % [47, 48], причем одновременно определяются примеси элементов от лития до урана включительно (см. также настоящий сборник). [c.10]

Чувствительность определения трудновозбудимых неметаллических элементов можно увеличить методом вакуумной искры [c.104]

Рис. 3.9. Схема вакуумной искры [8].

Спектрометрический метод вакуумной искры (разд. 3.2.6) является многообещающим для определения газов в металлах. Дальнейшее совершенствование этого метода показало, что он может удовлетворить требованиям, касающимся экспрессности и точности. Аналитические методы, основанные на вакуумной экстракции, восстановительном плавлении с газом-носителем или активационном анализе, в настоящее время должны рассматриваться как наиболее подходящие для определения кислорода в металлах. Для определения азота и водорода, а также кислорода одновременно с азотом и водородом применение подходящих методик эмиссионного спектрального анализа кажется перспективным. [c.180]

На рис. 3 изображена схема одного из вариантов источника ионов с вакуумной искрой. [c.120]

Разброс энергии в ионном пучке, получаемом в искровом источнике, достигает величины 1 кэв. При такой неоднородности пучка нельзя использовать масс-спектрометр с фокусировкой только по углу, так как при этом предполагается применение ионного пучка, однородного по энергии [40]. Этот факт послужил тем препятствием, которое задержало применение метода вакуумной искры для химического анализа. [c.121]

Нестабильность ионного тока устраняется двумя путями использованием фотографических пластин [41—43] или применением регистрирующей системы, в которой фиксируются отношения разрешенного и неразрешенного ионных пучков вместо величины одного разрешенного пучка. В искровом источнике анализируемый образец полностью распадается и наблюдаемый масс-спектр представляет собой сумму масс-спектров индивидуальных элементов, из которых состояло твердое вещество. Метод вакуумной искры не может дать информации для идентификации сложных соединений он применяется главным образом для анализа металлов, сплавов, полупроводниковых материалов и т. п. [c.121]

Основными преимуществами метода вакуумной искры являются высокая чувствительность [42] (о чувствительности можно судить по тому факту, что метод позволяет регистрировать с уверенностью поверхности загрязнения на электроде эквивалентные 0,1 монослоя) и возможность за один эксперимент получить информацию об элементах-примесях в исследуемых веществах в пределах всей периодической системы. Немаловажным является тот факт, что анализы образцов можно проводить без использования стандартов для калибровки прибора, и нет необходимости применять химические реактивы, что уменьшает вероятность внесения примесей. Чтобы достигнуть чувствительности Ю- О/о (атомных) [45], необходимо израсходовать 1—1,5 мг образца, имеющего хорошую проводимость. Для образцов с худшей проводимостью расход вещества несколько возрастает, но обычно не превышает 3—5 мг. [c.122]

Во-первых, при определении следов элементов всегда встает вопрос фона. Если постепенно уменьшать количество углерода в образце, то можно заметить, что существует минимум, ниже которого ток иона С " уменьшаться не будет. Это значение тока соответствует пику С+, обязанному своим существованием остаточным углеводородным газам, присутствующим в вакууме. Это ограничение, обусловленное фоном, нежелательно для одних значений масс и почти не играет роли для других. Для доказательства, что наблюдаемая масса принадлежит образцу, обычно требуется несколько экспозиций. Для большинства элементов влияние фона становится меньше при снижении давления. Применение новейшей вакуумной техники [47] должно заметно повысить чувствительность и достоинства метода вакуумной искры. [c.123]

Пределы чувствительности определения примесей в некоторых веществах, полученные с помощью вакуумной искры [c.124]

Но в противоположность газовому анализу углеводородных смесей применение масс-спектрометрических методов для химического анализа высоко чистых веществ пока ограничено. Это ограничение связано в основном с отсутствием в настоящее время промышленных приборов с двойной фокусировкой, допускающих использование источника с вакуумной искрой. Такие приборы в настоящее время выпускаются в Англии, Франции, ФРГ и Японии. [c.125]

Масс-спектрометр с искровым ионным источником позволяет проводить многоэлементный химический анализ с высокой абсолютной и относительной чувствительностью [1]. Не менее важны и другие достоинства этого прибора, в частности, отсутствие влияния третьих элементов и хорошая линейность. Калибровочный график метода вакуумной искры в широком диапазоне концентраций представляет собой прямую, проходящую под углом 45° к осям координат [2]. Поэтому для количественного анализа достаточно определить значения коэффициентов относительной чувствительности Ki, которые определяют сдвиг калибровочных прямых, соответствующих различным примесям. [c.204]

Газоразрядные источники света для анализа жидких, твердых и порошкообразных материалов. Для анализа жидких, твердых и порошкообразных материалов в настоящее время используют следующие виды газового разряда конденсированная высоковольтная и низковольтная искра, импульсная (мощная) искра, высокочастотная (маломощная) искра, вакуумная искра, дуга постоянного и переменного тока, тлеющий разряд. Эти виды газового разряда имеют существенные различия в электрических характеристиках мощности и плотности тока, частоте, продолжительности разряда, напряжении горения и др. Различие электрических характеристик определяет различия в спектральных и аналитических характеристиках. К спектральным характеристикам относят температуру плазмы и температуру электродов и пробы, концентрацию электронов в плазме, время пребывания атомов в зоне возбуждения т, объем и геометрическую форму зоны возбуждения, наличие термодинамического равновесия, интенсивность и флуктуацию фона. К аналитическим характеристикам относят определяемые элементы, круг анализируемых материалов, предел обнаружения, стабильность аналитического сигнала, диапазон определяемых концентраций, необходимое количество пробы (расход пробы), правильность и воспроизводимость анализа. [c.60]

Исследованию основных аналитических характеристик метода вакуумной искры — чувствительности и точности получаемых данных — посвящена больщая часть публикаций. Пределы точности масс-спектрометрических результатов зависят от чувствительности эмульсии на различных участках фотопластинки, режимов работы искрового источника, характера образования ионов исследуемого вещества в искровом промежутке, структуры спектра масс, вариаций фона фотопластинки и условий ее проявления, соответствия индивидуальных ионных токов элементному составу анализируемых веществ, распределения примесей в пробе и т. д. [c.6]

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]

Поскольку чувствительность метода вакуумной искры высока, арматура искрового источника изготовляется из такого материала, который не вносит дополнительных примесей в регистрируемый масс-спектр. В качестве материала для изготовления щелей, держателей, экранов, подводящих проводов и т. п. обычно используется тантал. [c.18]

Часть распыленного материала покидает межэлектродный зазор в виде ионов. Для того чтобы учесть различные процессы ионизации, происходящие в вакуумной искре, необходимо ввести эффективный коэффициент ионизации атомов данного вида а. [c.40]

Характерно, что многоатомные соединения графита, кремния I германия образуются и при использовании в качестве источ-гика ионов вакуумной искры [48]. С помощью метода вакуум- oй искры были обнаружены многоатомные образования при анализе бериллия, магния, алюминия, титана, железа и меди / бериллия вплоть до Вещ, у алюминия до АЙ, У магния до у железа до Ре(Г, у меди до Сиз [49]. [c.55]

Механизм формирования изображения. Исиользование фотопластинки в качестве детектора ионов позволяет сохранить основные преимущества метода вакуумной искры высокую чувствительность, широкий диапазон регистрируемых масс, однако вносит определенные неточности в получаемые результаты, связанные со специфическими свойствами эмульсионных слоев. Обзор свойств фотоэмульсий, применяемых в искровой масс-спектрометрии, сделан Оуэнсом [8]. [c.72]

ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ВАКУУМНОЙ ИСКРЫ [c.103]

Главки Г. Г. и др. Разработка масс-спектрального метода вакуумной искры для определения примесей азота, кислорода и углерода в Nb, Та и Gee чувствительностью 10 —Ю %. Фонды Гиредмета, 1967. [c.108]

Ионизацию атомов и молекул анализируемого вещества осуществляют чаще всего либо бомбардировкой паров образца электронами средней энергии, либо вакуумной искрой. Для электронной бомбардировки применяют пучки электронов с энергией 50— 100 эВ. Для получения потока электронов нагревают металлическую ленту. Образовавшиеся термоэлектроны ускоряют и пропускают через пары пробы по направлению к аноду, к которому при-, ложено некоторое напряжение. При встрече электронов высокой [c.221]

При анализе труднолетучих неорганических веществ наиболее часто лрименяют искровые источники ионов. На рис. 13.2 приведена схема искрового источника ионов. Два электрода — анализируемый образец ) и дисковый электрод 2 —соединены с вторичной обмоткой источника переменного напряжения 5 радиочастотного диапазона ( - 1 МГц). Вакуумную искру получают при приложении напряжения между электродами и 2. Если напряжение достаточно для получения электрической искры (20—40 кВ), то на электроде 1 вследствие нагрева твердое вещество испаряется и поступает в пространство между электродами. В этом пространстве при бомбардировке электронами, появляющимися при разряде, образуются ионы. Ионы с помощью фокусирующего электрода 4 направляются на входную щель 5 масс-анализатора, где они в соответствии с отношением массы к заряду т/е разделяются. В приборах с двойной фокусировкой разделение ионов по массам достигается комбинированным воздействием электрического и магнитного полей. [c.222]

Характерно, что многоатомные образования графита, кремния и германия не подвергаются полной диссоциации и в вакуумной искре, причем здесь сохраняется также повторяемость концентраций для четных и нечетных молекул, какая наблюдалась при использовании ячейки Кнудсена [14]. [c.34]

В недавно вышедшей работе [16] авторы сообщают, что при анализе аморфного углерода отмечается плавное уменьшение интенсивности этих ионов с ростом массовых номеров в отличие от ступенчатого для графита, причем максимальная масса, зарегистрированная ими, оказалась С ". Аналогичное уменьшение интенсивностей было отмечено в алмазе, но в нем своими концентрациями выделяются и С,. Не менее интересные наблюдения были сообщены в статье [17]. Здесь авторы с помощью масс-спектрометра с вакуумной искрой исследовали ароматические углеводороды. Ими были получены масс-спектры антрацена, пирена, трифенилена, хри-зена, нафталина, бензперилена и каронена для всех этих веществ спектр многоатомных ионов оказался индивидуальным, состоящим из большого [c.35]

Как было показано в работах [4, 14, 18, 19, 28], вклад процесса ассоциации соединений из пара в вакуумной искре невелик. Поэтому линии соединений титана с кислородом TiO , TiO , Ti O , TisO , TigOj можно в принципе использовать для количественных определений кислорода. Практическое значение для таких определений имеют линии mie — 62 -н 66 (TiO ) как наиболее интенсивные (рис. 6). Для исследования зависимости выхода TiO" от содержания кислорода были использованы образцы титана с известным содержанием кислорода в диапазоне концентраций от 0,02 до 1% (0,06—3,0 атомн. %). [c.41]

Масс-спектральный метод вакуумной искры начал с 1954 г. применяться для определения примесей в полупроводниковых веществах [1]. Описание конструкции промышленного масс-анализатора с двойной фокусировкой, искровым источником ионов, фотографической регистрацией спектра масс и метод анализа некоторых твердых веществ при помощи этого прибора изложены в работе [2]. О конкретных применениях метода вакуумной искры для анализа ультрачистых веществ, сплавов, непроводящих материалов, химических элементов с низкой температурой плавления и микропримесей в жидкостях говорится в работах II—6]. [c.104]

Масс-спектральный метод вакуумной искры, согласно литературным данным, успешно применяется для определения примесей в соединениях АщВу и исходных материалах. Отсутствие химической подготовки образцов (за исключением очистки поверхности травлением) сводит к минимуму возможность загрязнения проб посторонними примесями. Чувствительность определения некоторых элементов-примесей в интерметаллидах достигает 3- 10 % [31]. Результаты по определению примесей в ОаЛз, ОаР, 1п5Ь и ОаЗЬ находятся в хорошем согласии с числом носителей тока, найденных по величине эффекта Холла, и с подвижностью носителей. [c.133]

Наиболее общим источником линейчатого спектра в области длинных рентгеновских лучей является милли-кеновская горячая вакуумная искра , но недостатком этого источника, затрудняющим его использование для работ по спектрам поглощения, является то, что при очень маленьком промежутке между электродами необходимо [c.79]

Рис. 3. Схема ионного источиика с вакуумной искрой

Вакуумную искру получают при приложении высокого радиочастотного напряжения между образцом и диском. Если напряжение достаточно для получения вакуумной искры, то вследствие нагрева твердое вещество на электродах испаряется и поступает в пространство между электродами. Здесь, в результате бомбардировки электронов, появляющихся при разряде, образуются ионы. Интенсивная ионизация происходит вследствие соударения этих ионов с электродами. Механизм образования ионов в искровом источнике подробно рассмотрен Чупахиным и Гланиным [71]. [c.120]

Эхерн [49] исследовал возможности использования источника с вакуумной искрой для анализа на примеси веществ, находящихся в жидкой фазе. Применение специальной техники концентрирования примесей жидкости на электрод ионного источника показало, что для обнаружения и идентификации примеси покрытие ею электрода ионного источника может составить примерно 0.01 монослоя или меньше. В переводе на жидкость это составило около 10 атомных частей или около 10 г. В отдельных случаях было необходимо для обнаружения бериллия 7.10 2 г и серебра 8.10 1 г. [c.122]

Источник с вакуумной искрой может быть использован для определения микропримесей в непроводящих веществах и порошках [50]. Таким образом, метод является практически уни-версальньщ. Его быстрое внедрение в аналитическую практику для анализа веществ высокой чистоты могло бы существенно расширить ее возможности. [c.124]

При резком повышении напряжения для завершения пробоя требуется менее нескольких сотых долей микросекунды. Однако не исключено, что в этом случае пиковое напряжение может быть намного выше установившегося. Можно предположить, что плотность тока автоэлектронной эмиссии достигает при этом чрезвычайно высоких пиковых значений и анодные пятна могут взрываться подобно тому, как это происходит под действием лазерного импульса большой мощности. Быстро расширяющаяся газовая плазма заполняет зазор. Затем происходит пробой либо по механизму Бойля и др. (1955), либо непосредственно в виде разряда Таунсена. Высокоскоростная съемка вакуумной искры, выполнения Снодди (1931) и Чайлзом (1937), показала расширение облака анодного пара. [c.34]

Главный вопрос при изучеиии вакуумного разряда — объяснение лавинообразного нарастания концентрации частиц в межэлектродном зазоре. В настоящее время можно считать установленным, что для коротких (<0,1 мм) вакуумных промежутков причиной пробоя служит автоэлектронная эмиссия с катода [15]. Высокая напряженность ноля, необходимая для возник новения токов автоэлектронной эмиссии, создается у отдельны микроскопических выступов (усов) на поверхности электродов. Авторы работы [16] предложили качественную модель инициирования вакуумной искры, основанную на предположении, что элементарным актом возникновения пробоя является взрыв микровыступов на катоде, разогретых автоэлектронными токами (этот процесс аналогичен электрическому взрыву тонких проволочек). [c.34]

Предельная абсолютная чзтствительность для примесей, определяемых масс-спектрометрическим методом вакуумной искры [c.77]

Разброс данных масс-спектрометрического метода, как правило, был значительно меньше, чем рентгеиоспектрального. Это объясняется усреднением состава исследуемого вещества в масс-спектрометрпческом методе из-за многократного переноса распыленных частиц образца в зазоре между электродами [56], Существует несколько способов для получения результатов с высокой точностью. Предельная точность результатов. метода вакуумной искры ограничивается возможностями фотографической регистрации 2—4% из-за неодинаковой чувствительности и неоднородности эмульсии фотопластинок, [c.104]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология