2021-09-15
55
Масс – спектральный анализ основан на способности газообразныхионов разделяться в магнитном поле в зависимости от отношения m/e, где m
– масса, е – заряд иона. Ионизация молекул в газе происходит под действием потока электронов. Наиболее вероятными являются процессы образования однозарядных положительных ионов. Образование двух – и более высокоза-ряженных ионов, а также захват электрона с образованием отрицательных ионов являются менее вероятными процессами. По величине m/e определяют массовое число иона, а по интенсивности соответствующего сигнала судят о концентрации ионов.
В камере анализируемое вещество переводится в газообразное состоя-ние при давлении 10-2… 10-3 Па. Режим работы камеры устанавливается в зави-симости от того трудно – или легколетучие соединения входят в состав ана-лизируемого образца. Далее молекулярный пучок ионизируется. Не редко для анализа твердых проб применяются источники с поверхностной ионизацией, в которых процессы испарения и ионизации не разделены.
Ионизаци я молекулярного пучка газообразной пробы может быть вы-звана фотонами, ионами, электрическим полем, электронным ударом и други-
ми способами. Наибольшее распространение в аналитической практике полу-чили приборы, в которых ионизация осуществляется электронной или ионной бомбардировкой пробы, либо искровым разрядом. Для ионизации электрон-ным ударом используется пучок электронов, перпендикулярный потоку про-бы. Энергия электронов не велика и обычно составляет 10….100 эВ.
При бомбардировке молекул или атомов электронами одновременно происходит несколько процессов. В условиях масс – спектрального анализа образуются преимущественно положительные однозарядные ионы и частич-ные ионы с более высоким зарядом.
Образовавшиеся положительно заряженные ионы, проходят через уско-ряющие пластины, разность потенциалов между которыми достаточно высока (несколько тысяч вольт). Эдесь они приобретают энергию eV, а их скорость возрастает до u. Энергия eV будет равна кинетической энергии ионов mu 2 / 2, покидающий ионный источник со скоростью V: eV= mu 2 / 2
После ускорения в электрическом поле ионы под прямым углом пересе-кают магнитное поле напряженностью Н, подвергаясь, таким образом дей-ствию силы Неu, направленной перпендикулярно движению ионов, поэтому траекторией движения ионов будет окружность радиуса r.
Ионы, описывающие дугу радиуса r, попадают в детектор. детектиро-вание ионов производится фотографическим или электрическим способом. В последнее время разработаны устройства передающие информацию устрой-ства на ЭВМ, что позволяет значительно ускорить обработку данных.
Качественный масс – спектрометрический анализ основан на измере-нии массы ионов. Масс – спектры многих веществ изучены довольно подроб-но и составлены специальные атласы.
Количественные измерения в масс – спектрометрии проводят по току,фиксируемому детектором. Расчеты основаны на том, что пик ионного тока I пропорционален содержанию компонента и его парциальному давлению
I=kc=χр,
где k, χ-коэффициенты пропорциональности.
Практическое применение масс – спектрометрии весьма многообразно его применяют для анализа твердых, жидких и газообразных проб. Не-большой объем газа, требующийся для анализа, возможность определения всех компонентов в смеси без разделения и другие достоинства позволили успешно использовать масс – спектрометрию для определения газов в метал-лах. Метод применим для анализа металлов, полупроводников и других неор-ганических и органических веществ. Он позволяет определять примеси на по-верхности и по всему объему пробы.
Масс – спектральный метод характеризуется высокой универсально-стью. Он применим для определения почти всех элементов периодической си-стемы со средним пределом обнаружения 10-3…10-4%, а при благоприятных условиях и до 10 -7…%. Метод применим для анализа металлов, полупровод-ников, позволяет определять примеси на поверхности и во всему объему про-
бы. Одним из достоинств метода является возможность одновременного определения нескольких элементов и использования в работе небольших на-весок (1мг и меньше)погрешность метода составляет 5-10%.
Контрольные вопросы:
1.На чем основан эмиссионный спектральный анализ?
2.Что называется спектральной линией? Основные узлы схемы спек-трального анализа.
3.Какие источники света используют для возбуждения атома? Требова-ния предъявляемые к ним.
5.Признаки классификации спектральных приборов.
6.На чем основан качественный эмиссионный спектральный анализ? 7.На чем основан количественный спектральный анализ? Привести
уравнение Ломакина – Шайбэ.
8.Перечислите методы количественного эмиссионного спектрального анализа.
9.На чем основан атомно – абсорбционный спектральный анализ? 10.Oсновные узлы приборов для атомно - абсорбционного анализа? 11На чем основан рентгеновский спектральный анализ?
12.Что является основой масс – спектрального анализа?
