Теоретические основы масс-спектрометрии

Теоретические основы масс-спектрометрии

• Теоретические основы масс-спектрометрии Масс-спектральный анализ основан на способности газовых ионов разделяться в магнитном поле и зависит от отношения t / el (t — масса, e — ионный заряд). Ионизация молекул в газе происходит под воздействием потока электронов.

• Наиболее вероятным процессом является образование одновалентных положительных ионов. M + e «= M + + 2e ~ Образование двух или более сильно заряженных ионов и захват электронов путем образования отрицательных ионов являются сложными процессами. Массовое число ионов определяется значением m / e, а концентрация ионов определяется интенсивностью соответствующего сигнала.

Принципиальная схема масс-спектрометра приведена на рисунке. 13,1. Людмила Фирмаль

Внутри камеры аналит превращается в газообразное состояние при давлении 10-2 … 10-3 Па. Режим работы камеры устанавливается в зависимости от того, является ли анализируемый образец твердым или летучим соединением. При анализе газообразных образцов стадия испарения естественным образом исчезает. Далее молекулярный пучок ионизируется. Поверхностный источник для анализа твердых образцов *

Таллий полностью осаждается из тартратных растворов с pH> 13,0 и только при низком значении pH цинка-7,0. Ионизация, где процессы испарения и ионизации не разделены. Молекулярная ионизация газовых образцов обусловлена ​​фотонами, ионами, электрическими полями, электронным ударом и другими методами. Наиболее популярными в аналитической работе являются устройства, которые ионизируются электронной или ионной бомбардировкой или искровым разрядом образца.

В электронно-ударной ионизации используется стабилизированный электронный пучок, перпендикулярный потоку образца. Энергия электронов мала, обычно 10-100 эВ. Оказывать влияние на молекулы, Рисунок 13.1. Принципиальная схема масс-спектрометра Образец I-газа, 2 катода, 3 анода. 4-ускорительная пластина, 5-магнитное поле, 6-детектор Несколько процессов атомов электронами происходят одновременно.

Опыт показывает, что в условиях масс-спектрального анализа образуются преимущественно положительные однозарядные ионы и более заряженные парциальные ионы. Если энергия воздействующих электронов достаточно велика, чтобы вызвать разрыв химической связи, происходит молекулярная фрагментация и в потоке появляются так называемые фрагментные ионы.

Получающиеся положительно заряженные ионы проходят через ускорительную пластину, и разность потенциалов очень велика (тысячи вольт). Здесь они получают энергию эВ, а скорость увеличивается до v. Энергия eV, очевидно, равна кинетической энергии mv2 / 2% иона, оставляя скорость v у источника ионов. эВ = мв2 / 2. (13.1)

• После ускорения в электрическом поле ионы пересекаются с силой // под прямым углом к ​​магнитному полю и подвергаются действию тяжелых сил, направленных перпендикулярно движению ионов. Следовательно, траектория движения ионов представляет собой круг с радиусом r. Степенное уравнение Hev = mv2 / rt Присвойте это значение формуле (13.1). эВ = ^ 2 т2 Отсюда получите радиус круга. ни эВ = (13.2)

Ионы, которые рисуют дугу радиуса r, попадают в детектор. Обнаружение ионов осуществляется фотографическими или электрическими методами. Во время фотообнаружения ионный луч попадает на фотопластинку и вызывает почернение, пропорциональное количеству ионов.

В электрическом детекторе масс-спектрометра ионный ток измеряется электрометром, умножителем электронов или другим подобным устройством. Людмила Фирмаль

Сигнал обычно записывается высокоскоростным потенциометром. Недавно разработанные устройства, которые отправляют информацию с детектора на компьютер, могут значительно ускорить обработку данных. Перепишите выражение (13.2) в следующий формат m / e = r2H * / 2V.

Чтобы получить масс-спектр, вы можете, в принципе, изменить переменные в правой части этого уравнения (r, H или V) и измерить ток чернения или ионный ток на фотопластинке. Обычно радиус r не изменяется и определяется конструкцией устройства и остается постоянным для всех ионов.

Следовательно, изменение А с постоянной V или изменение V с постоянной H может отправлять ионы с различными значениями m / e в детектор. Масс-спектры представлены спектрограммой или табличными зависимостями, которые включают значения т / е и соответствующие интенсивности. Пропорциональная зависимость между экспериментально измеренным отношением V и m / e может быть найдена по шкале материалов с известными масс-спектрами. (13.3)

Смотрите также:

Решение задач по аналитической химии

Общая характеристика радиометрического метода	Качественный анализ масс-спектрометрии
Задачи по радиометрическому методу	Практическое применение масс-спектрометрии