ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Источники с поверхностной ионизацией из "Масс-спектромерия и её применение в органической химии" Тантал имеет более короткий срок службы по сравнению с вольфрамом (в атмосфере воздуха и водяных паров). Торированный вольфрам более стоек в жестких условиях работы и потому часто используется в течеискателях. [c.123] Этот тип источников называют иногда источниками термической эмиссии. Их использовали в самых первых работах. Получение положительных ионов методом поверхностной ионизации было открыто Герке и Рейхенгеймом [721, 722]. Сущность явления состоит в том, что вещества с раскаленной поверхности могут испаряться в виде положительных ионов. [c.123] Для повышения эмиссии положительных ионов используются различные методы. Один из методов предусматривает натекание газа на активированную поверхность. В другом методе [823] используются специальные органические СЕ1Язывающие вещества, или цементы , для увеличения сцепления образца и носителя. При использовании цементов интенсивность ионного пучка получается достаточно высокой, однако применение их усложняет работу. В масс-спектре появляются лишние пики, которые при достаточно высокой чувствительности прибора могут затруднять расшифровку спектра. Наряду с этим присутствие цементов увеличивает вероятность сгорания вольфрамовой нити. Увеличение эффективности происходит отчасти вследствие улучшения контакта между образцом и металлом, но главным образом вследствие химического эффекта, вызывающего изменения работы выхода. [c.124] Введение образца в источник обычно осуществляется следующим образом каплю образца помещают на нить и высушивают инфракрасными лучами. Добавление боратов благоприятствует образованию положительных ионов, однако механизм действия этих соединений не выяснен. При исследовании изотопных соотношений серебра Гесс, Маршалл и Юри [883] помещали серебро на нить в виде сильно основного раствора Ag(NHз) и затем добавляли борную кислоту для получения хорошего выхода ионов. [c.124] Для получения положительных ионов не всегда необходимо испарять твердый слой с поверхности металлического носителя. Когда молекулы газа сталкиваются с раскаленной нитью, то имеется такая же вероятность эмиссии положительных ионов. Источник с поверхностной ионизацией, состоящий из раскаленной проволоки, окруженной парами калия, был использован Муном и Олифантом [1439] для получения ионов калия. Описано интересное развитие этого вида источника [771, 777, 1006, 1033, 2144]. Образец наносят на металлическую нить обычным способом, и эту нить нагревают для испарения образца с достаточной скоростью. Вторую, более раскаленную нить, расположенную поблизости, используют для ионизации паров. Этот метод обладает тем преимуществом, что в нем скорость испарения не зависит от температуры, необходимой для разложения молекул образца такой образец, как хлорид цезия, может испаряться при очень низкой температуре. Если для исследования веществ с высоким потенциалом ионизации необходима высокая температура нити, то это может быть достигнуто путем применения ионизирующей нити без дополнительной затраты образца, неизбежной при высокой температуре одно-нитного источника, причем не будет необходимости иметь образец в виде тугоплавкого материала. [c.125] Как пример использования такой системы рассмотрим исследование гадолиния. При испарении его с вольфрамовой нити при температуре 1250° К отношение п ,1по составляет около 10 . Эта величина может быть увеличена в 10 раз, если пары гадолиния будут находиться около вольфрамовой нити при температуре 2500° К. Наряду с воздействием на эффективность ионизации повышение температуры будет изменять относительную интенсивность различных ионов, образующихся из многоатомных образцов. Примером этому может служить тот же гадолиний. Исследование ОбгОз на источнике с одной нитью приводит к преимущественному образованию ионов GdO в случае источника со многими нитями большинство составляют ионы Gd . [c.125] Аналогичныйэффектбыл получен Кенделлом [1093], использовавшим источник с одной нитью. Эффективный нагрев твердых образцов достигался их помещением на тот конец ионизирующей нити, где температура была достаточна для испарения, но слишком мала для обычной поверхностной ионизации. и,ент-ральная область нити была достаточно нагрета, чтобы вызвать ионизацию паров. Использование низкотемпературного участка нити может заменить источник с несколькими нитями для получения определенного тока положительных ионов. Понижение температуры приводит к меньшему выделению газа под влиянием радиации раскаленной нити и, следовательно, к меньшей интенсивности фоновых линий в масс-спектре. Был описан метод, в котором используется только одна нить и нагревание поверхности осуществляется путем радиации от ионизирующей нити [1561, 1607]. [c.125] Максимальная температура, при которой может быть использована вольфрамовая нить, равна примерно 2700° К- При Ътой температуре можно обнаружить вольфрам в ионном пучке, и интенсивность его ионного тока достигает 10 а [1561]. Интенсивность этого пучка может быть испольгювана для контроля температуры нити и поддержания ее на максимально допустимом уровне. Источники с поверхностной ионизацией обладают преимуществами по сравнению с печными [1562] при решении большинства проблем, касающихся анализа твердых неорганических соединений. Основное их преимущество состоит в отсутствии ионизирующего электронного луча, который мог бы ионизировать остаточные газы и давать интенсивные фоновые линии в спектре. Это особенно существенно потому, что введение твердых образцов в вакуумную систему представляет собой сложную задачу, так как, несмотря на использование вакуумного шлюза, остаточное давление в камере обычно несколько выше, чем в источниках, работающих при комнатной температуре, вследствие начинающегося при включении обогрева выделения газов. Держатель нити конструктивно прост и дешев, и нить легко заменяется при переходе от одного образца к другому. Это исключает возможность загрязнения одного образца другим. Еще одно достоинство этого типа источника состоит в том, что для анализа требуется очень малое количество образца (типичная загрузка 10 мкг/мм при площади нити 5мм ). Возможно анализировать и меньшие количества для большинства веществ достаточно 1 мкг в отдельных случаях, как, например, при анализе рубидия, достаточно 10 г образца [911]. Серьезный недостаток метода состоит в возможности фракционирования изотопов при введении в источник легких элементов (гл. 3) этот недостаток можно преодолеть, если подвергать ионизации комбинации из нескольких атомов или применять источник с несколькими нитями (применять горячую нить). Изотопное фракционирование может быть вызвано также диффузией образца в нить. Это не наблюдается и вряд ли имеет большое значение, так как энергия активации гораздо больше для диффузии, чем для испарения. [c.126] Был описан также масс-спектрометр для анализа лития путем испарения нитрата лития методом поверхностной ионизации [168]. Прибор представляет собой три Y-образные конструкции, расположенные под углом 120° одна к другой. Две из них представляют собой ионные источники, третий — коллекторную систему. Каждый из источников и коллектор образуют 60-градусный секторный масс-спектрометр, и путем обращения магнитного поля каждый из источников может быть включен в работу. Источники снабжены запорными вентилями, обеспечивающими возможность вскрытия источника без повышения давления до атмосферного в анализаторной трубке. Использование двух источников уменьшает время откачки, и анализ может проводиться непрерывно со скоростью 3 образца в час. [c.127] Преимущества источников термической ионизации для изучения ряда актинидов обсуждались Холлом и Вальтером [818]. Высокая точность и чувствительность — отличительные черты источника, используемого в этой работе. Определение количества образующихся ионов как функции температуры нити дало качественную характеристику процесса ионизации для каждого из полученных элементов. [c.127] Вернуться к основной статье