Динамикалық масс-спектрометрдің масс-анализаторы
Динамикалық масс-срек-де айнымалы электр өрістерін пайдаланады, құралдар магниттіж/е магнитсіз болуы мүмкін.1. Ұшу-уакытты масс-спекрометр 2. Радиожилікті масс-спектр.3. массалар фильтрлері 4.Ион-циклотронды резонансты масс-анализатр.1 магнитті,1 магнитсізге токталайын.
Массалар фильтрлері. Магнитссіз масс-анализатордың жұмыс істеу принципі иондардың жоғары жилікті түрі ерекше электр өрісімен әрекеттесуіне негізделген.
Көршілес электродқа берілетін потенциал бірдей, кері таңбалы, электродтардың арасындағы екі өлшемді электр өрісінін формуласы
Квадрупольді масс-анлизатордың артықшылығы: сызбасы қаравпайым, айыру қабілеті жоғары, өлшемі салыстырмалы кіші, 0,1 Па қысымда жұмыс істеуі мүмкін.
Ион-циклотронды резонансты масс-анализатор. Магнитті динамикалық құралға жатады. Жұмыс істеуі: ионның траекториясы перпендикуллярлы біртекті магнит өрісінде ион щеңбер бойымен қозғалуына негізделген. Қозғалудың Т ионның бастапқы жылдамдығы мен оның бағытына тәуелді емес, бірақ массаға,зарядқа, магнит өрісінің индукциясына тәуелді.
айналу
жилігі келесі формуламен анықтаймыз
N
және S – магниттің полюстері; ИК –
иондар көзі; Д – иондар детекторы; А –
анализатор; ионның траекториясы спираль
түрінде
көрсетілген, ал айнымалы электр өрісінің
бағыты
стрелкамен
бейнеленген
Магнитті масс-анализаторлары масс-спектрометрдің блок сызбасы. Масс-спектрдің негізгі теңдеуін жаз.
Кең
тараған түрі. Бұл құралдар ірі габаритті,
ауыр, жұмысы шапшаң емес, бірақ басқа
сипаттамаларының жиыны бойынша
масс-спектрометрлердің басқа түрінен
жақсы. Мангитті масс-анализаторларда
біртекті магнит өрісі әдетте сектор
түріндегі шектеулі облысында тудырылады,
осы облысқа ион шоғы жіберіледі. Сектрдің
ашылу бұрышы 30-180 шамаға тең.
1
– енгізу
жүйесі;
2 – катод;
3 –
ионизациялық
камера;
4
–
шығатын
саңылау;
5 –
ион
шоғыры;
6 –
элктромагнит;
7
–
коллектор;
8 –
күшейткіш;
9 –
тіркейтін
құрал;
10
–
күшейткіштің
кіру
кедергісі
Ионизациялық
камераның салыстырмалшы потенциалы +U
болса, оң зарядты иондар +U
мен 0 потенциал айырымынан өтеді ж/е
энергиясы
Біртекті
магнит өрісінде жылдамдығымен жылжитын
массасы мен заряды болатын зарядталған
бөлшектерге Лорец күші әсер етеді
Лоренц күшінің динамикалық шамасы кинетикңалық формадағы центрге тартқыш күшке теңестіруге болады.
R-траекторияның қашықтық радиусы
Осы
теңдеулерді қортататын болсақ,
масс-спектрдің негізгі теңдеуін аламыз:
Магнит өрісінде ион шоғыры 5 кеңістікте m/e қатынасы бірдей болатын щоқтарға бөлінеді, олардың әр қайсысы өзінің қиғаштық радиусына сәйкес өз траекториясымен қозғалады.
3.Статикалық масс-анализатордың схемасын қарастырыныз
Статикалық масс-спекртлерде иондар m/e қатынасы бойынша тұрақты электр әдістерінде кеңістікте бөлінеді. Қос тоғыстаушы статикалық масс-спектр. Құралдың айыру қабілетін арттыру үшін қос тоғыстаушы масс-анализаторларды пайдаланады, оларда ион шоғыры бағытты, кинетикалық энергия б/ша тоғысталады. Ион шоғыры алдымен иондардың траекториясына перпендикулярлы бағытталған радиалды электростатикалық өрісі бар цилиндрлік конденсатордан өткізіледі.
Иондарға
әсер етеін күш:
V-анализатордың пластинкаларындағы потенциал айырымы
’
электростатикалық
анализаторда энергиясы бірдей иондар
m/e
қатынасына қарамастан бір траекториямен
қозғалады.
4. Тепе-теңдік хроматография теориясының негіздерін түсіндіріңіз. Бұл теория өте идеал түрде алынады, ал реалды түрде тепе-теңдік орнамайды. Бірақ идеал жағдайда өте жақын шарттарды таңдап алуға болады. Екі фазаның арасында мезеттік масса алмасу жүреді. Тепе-теңдік хроматографиясы теориясының негізгі мәселесі компоненттің орын ауыстыру жылдамдығы мен оның сорбциялануының арасындағы тәуелділікті анықтау, оны жылдамдықтар теориясы деп те атайды. Теорияның негізгі теңдеуін материалдық баланс әдісімен алады: заттың қозғалғыш фазасының кез келген көлеміндегі жинақталу жылдамдығы мен заттың фазалар арасында таралу жылдамдығы бірдей болу қажет. Теңдеу келесі түрде жазылады:
Мұндағы:
ὡ-
компонент
зонасының
түтік
(бағана)
бойымен
сызықты
орын
ауыстыру
жылдамдығы,
см/с;
аS
-
S көлденең
қимасы
бар
қозғалмалы
фазамен
толтырылған
газ-тасмалдаушының
көлемдік
жылдамдығы,
см3/с;
VС-
қозғалмалы
фазамен
толтырылған
және
бағана
ұзындығының
бірлік
мәнімен
алынған
бағанадағы
кеңістіктің
көлемі;
Vα-
тұрақты
фазамен
толтырылған,
бағананың
ұзындығының
бірлік
мәнімен
алынған
кеңістіктік
көлемі;Сα-
тұрақты
фазадағы
компоненттің
концентрациясы;С
-қозғалмалы
фазадағы
компоненттің
концентрациясы;
x
-
түтіктің
(бағананың)
басынан
компоненттің
концентрациясы
орналасқан
жергедейінгі
қашықтық.
Элюенттік
хроматографияда
Генри
заңымен
түсіндірілетін
сорбцияның
түзусызықты
изотермасы
басым
болғандықтан,
dCα/dC=
const
деп
алынып,Г
-
Генри
коэффициентімен
алмастырылады
тұрақты
фазадағы
зат
концентрациясының
қозғалмалы
фазадағы
концентрациясына
қатынасы.
Бұл
кезде
(1)-теңдеу
келесі
түрге
ие
болады:
Сонымен, компонент зонасының түтік (бағана) бойымен қозғалу жылдамдығы газ-тасымалдаушының көлемдік жылдамдығына тура пропорционал және Генри коэффициентіне кері пропорционал болады. Зат неғұрлым нашар сорбцияланса (Г неғұрлым аз болса), оның орын ауыстыру жылдамдығы соғұрлым үлкен болады. Г коэффициентінің мәні әртүрлі болатын компоненттер үшін олардың сәйкес зоналарының орын ауыстыру жылдамдықтары да әртүрлі болады, сондықтан қоспаның бөлінуін қамтамасыз етеді. Газ-тасымалдаушының сызықты жылдамдығы оның көлемдік жылдамдығымен және түтіктің (бағананың) бос көлемімен VС анықталады. Жылдамдықтар теориясының көлденең диффузиясын (сорбент қабаты бойымен) ескерсек, компонент концентрациясының зонадағы таралуын береді.
5.Айналмалы спектрлердегі таңдап алу ережелерін талдаңыз. Молекуланың геометриялық параметрлерін анықтау жолдарын көрсетіңіз.Айналмалы КШ-спектрлері жағдайында іріктеу ережесі өзгеріп,∆J=0,+2 түріне ие болады. Сонда келесі теңдеуді аламыз:
V(J+2)v(J)=2B(J+3)-2B(J+1)
яғни, бірінші айналу сызығы қоздырушы сызықтан 6 қашықтықта орналасады. Жұтылудың айналмалы ИҚ-спектрі тек қана НСl, СО және т.б. полярлы молекулаларда ғана, ал КШ-спектрі полярлық та, полярсыз да молекулаларда бола беретінін айта кету керек.
Айналу спектрлерінен көршілес сызықтардың арақашықтығы бойынша Bv табылады, осы Bv- дан үлкен дәлдікпен инерция моменті және ядроаралық қашықтық есептеледі. 2-кестеде мысал ретінде таза айналу спектрлері бойынша нәтижелер келтірілген. Көптеген белгілі екі атомды молекулалар үшін ядро аралық қашықтық 0,074 нм (Н2) және 0,465 нм (Сs2) арасындағы диапазонда жатады, ал айналу спектрлерінің сызықтарының арақашықтығы 0,01-ден 120 см-1 арасында өзгереді. нәтижелер келтірілген. Көптеген белгілі екі атомды молекулалар үшін ядро аралық қашықтық 0,074 нм (Н2) және 0,465 нм (Сs2) арасындағы диапазонда жатады, ал айналу спектрлерінің сызықтарының арақашықтығы 0,01-ден 120 см-1 арасында өзгереді