Блок-схема и принцип работы масс-спектрометра. Методы ионизации материалов.

Масс-спектрометр – прибор для определения масс атомов (молекул) по характеру движения их ионов в электрическом и магнитном полях.

Принцип работы.

Нейтральный атом не подвержен действию электрического и магнитного поля. Однако, если отнять у него или добавить ему один и более электронов, то он превратится в ион, характер движения которого в этих полях будет определяться его массой и зарядом. Строго говоря, в масс-спектрометрах определяется не масса, а отношение массы к заряду. Если заряд известен, то однозначно определяется масса иона, а значит масса нейтрального атома и его ядра.

Этап 1: Ионизация

Образование положительно заряженного иона, путем выбивания одного или нескольких электронов из атома (масс-спектрометры всегда работают с положительными ионами).

Этап 2: Ускорение

Ионы ускоряются таким образом, чтобы у всех была одна и та же кинетическая энергия.

Этап 3: Отклонение

Ионы отклоняются от траектории магнитным полем согласно их массам. Чем легче ион, тем больше он отклоняется. Величина отклонения также зависит от числа положительных зарядов в ионе - другими словами, от того, сколько электронов было выбито на первом этапе. Чем больше ион заряжен, тем больше он отклоняется.

Этап 4: Детектирование

Пучок ионов, прошедший через прибор, детектируется электронными средствами

Методы ионизации вещества.

Способ ионизации зависит от фазы исходного вещества.

Газовая фаза:

- электронная ионизация – в вакууме при энергии 70 эВ

- химическая ионизация – в разреженном газе(метане), фрагментация молекул

- электронный захват

- ионизация в электрическом поле – фрагментация молекул практически отсутствует

Жидкая фаза:

- Термоспрей – раствор с анализируемым веществом подается через перегретый капиляр в камеру пониженным давлением

- ионизация при атмосферном давлении:

-электроспрей

-химическая ионизация при атмосферном давлении

-фотоионизация

Твердая фаза:

- бомбардировка быстрыми атомами (FAB)

- десорбция в электрическом поле (FD)

- ионизация в индуктивно связанной плазме (ICP)

-термоионизация или поверхностная ионизация (анализируемое вещество испаряется в вакууме с нагретой проволоки)

- ионизация в тлеющем разряде и искровая ионизация

- ионизация в процессе лазерной абляции (метод удаления вещества с поверхности лазерным импульсом)

- масс-спектрометрия вторичных ионов (SIMS)

- масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией