ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Масс-спектрометрия из "Инструментальные методы химического анализа" Масс-спектрометр является прибором, в котором заряженные молекулы газов (ионы) разделяются отклоняющим полем по их массам. По существу он не имеет связи с оптической спектроскопией, но названия масс-спектрометр и масс-спектрограф выбраны по аналогии с прежними приборами, с помощью которых получались фотографические снимки, напоминающие оптический линейный спектр. [c.338] Масс-спектрометр с электромагнитной фокусировкой. В наиболее известном методе ионный пучок проходит через эвакуированную камеру в мощном магнитном поле, которое направляет ионы по круговым траекториям. На рис. 264 представлен масс-спектрометр этого типа. [c.338] В этом уравнении т—-масса иона и v—гго скорость. [c.339] Это уравнение показывает, что ионы движутся со скоростями, определяемыми отношениями их зарядов к массам, е/т. [c.339] Здесь г—радиус кривизны траектории. [c.339] Конструкция аппарата такова (см. рис. 264), что коллекторного электрода могут достигать только те ионы, траектории которых отвечают заданному радиусу кривизны. Уравнение (14—6) показывает, что при данных значениях У и Я к коллектору будут направляться ионы, имеющие определенное зна чение отношения т е. [c.339] Ввиду того что ионы образуются при удалении электронов из нейтральных атомов или молекул, заряд любого иона должен быть небольшим целым, кратным заряду одного электрона. На практике чаще всего наблюдается заряд, равный единице, реже—двум, и совсем редко—более высокие заряды, так что для практических целей величину е в уравнении (14—6) можно считать численно равной заряду одного электрона, принимая во внимание, что иногда она может быть вдвое большей. Это означает, что при соответствующей регулировке ускоряющего напряжения I/ или магнитного поля Н можно собрать в пучок ионы любой определенной массы. [c.339] Слева видны контакты электронной пушки и ускорителя, а также боковой рукав, ведущий к насосу, справа внизу—электрод коллектора. [c.341] Разрешающая сила масс-спектрометра, т. е. его способность разделять ионы с очень близкими значениями масс, иллюстрируется примером, представленным на рис. 269. Углекислый газ и пропан почти не отличаются по молекулярному весу, но их действительные массы все же незначительно разнятся друг от друга ( 02=44,010 СзН ч=44,094) в таком же положении находятся азот (N2=28,016) и этилен (С2Н4=28,042). На одном из приборов при ширине щели 0,017 см могут быть разрешены углекислый газ и пропан, но не азот с этиленом. Уменьшением эффективной ширины щели посредством вспомогательного электрода разрешение значительно увеличивают. [c.342] В пространстве между ними в таких условиях время прохождения ионов в этой области становится достаточным для отделения ионов с нерезонансными скоростями от ионов выбранной массы, прибывающих к электродам я и / в надлежащей фазе колебания. [c.344] На рис. 273 изображена масс-спектрограмма паров ртути, полученная с использованием трехступенчатой трубки. Пик, соответствующий примерно массовому числу 200, представляет собой огибающую пиков нескольких изотопов ртути. Максимумы против масс 150 и 250 не отвечают действительности и могут быть устранены (с некоторой потерей чувствительности) незначительным увеличением блокирующего напряжения. [c.344] Разрешение у спектрометров описываемого типа не так велико, как у приборов, в которых используется отклонение при помощи магнита, но оно достаточно при анализе газов, когда разделяемые массы отличаются более чем на 6%. [c.344] Высокочастотный спектрометр. Третий тип масс-спектрометра построен на принципе циклотрона, но значительно меньших размеров (рис. 274 и 275). Ионизационное пространство в форме яш,ика подвергается одновременному воздействию постоянного магнитного поля и переменного радиочастотного электростатического поля. Ионы образуются в центре этого пространства при соударении молекул газа с электронами. Затем они ускоряются посредством высокочастотного поля сначала по одному направлению, затем по другому, а магнитное поле направляет ионы по круговым путям, в результате чего образуется расширяющаяся спиральная траектория. Путь ионного пучка преграждает электрод коллектора. Последнего достигают те ионы, отношение т/е которых удовлетворяет следующим уравнениям. Влияние магнитного поля определяется уравнением (14—5), т. е. [c.345] Разрешение прибора изменяется обратно изменению массы ионов, но оно достаточно для распознавания изотопов, т. е. дает возможность использовать прибор для обычных аналитических целей. [c.346] Полный приближенный анализ фракции нефти можно осуществить на основании одного масс-спектра путем сопоставления последнего со спектрами многочисленных чистых углеводородов. В данном случае, так же как при анализе с использованием инфракрасной области спектра, необходимо решение системы уравнений. Результаты одного из таких анализов приведены в табл. 29 они указывают на состав смеси из парафиновых и олефиновых углеводородов, содержащих в молекулах от одного до пяти атомов углерода . Смесь изготовлялась искусственно из чистых соединений. [c.349] Мольные проценты найдено. . взято. . . [c.352] При определении каждого компонента достигается точность около 0,5%. При условии использования электрической счетной машины полный анализ можно выполнить приблизительно в течение часа. [c.352] Метод меченых атомов. Подобно радиоактивным изотопам, в качестве меченых атомов (гл. 13) можно использовать также стабильные изотопы с необычными массовыми числами. При условии снабжения чистыми изотопами возможен синтез соединений с молекулярным весом, отличаюш,имся на одну, две или большее число атомных единиц массы от молекулярных весов обычных соединений. В таком случае метод изотопного разбавления потребует масс-спектрометрических измерений вместо измерения р адиоактивности. [c.352] Образующийся СО2 изолируют, освобождают от трудно сжижаемых газов и исследуют на масс-спектрометре. [c.353] При определении азота образец окисляют при помощи СиО, а не О2, чтобы свести на нет вероятность попадания в образец следов азота. Поправка на воздух, который может проникать в прибор, проводится путем измерения пика, соответствующего массе аргона 40. Поскольку отношение азота к аргону в воздухе постоянно, количество азота из воздуха может быть рассчитано и учтено. [c.353] Вернуться к основной статье