Ионные источники
Масс-спектрометры классифицируются также по способам ионизации, в качестве которых используются: 1) ионизация электронным ударом; 2) фотоионизация; 3) ионизация в сильном электрическом поле (полевая ионная эмиссия); 4) ионизация ионным ударом (ионно-ионная эмиссия); 5) поверхностная ионизация; электрическая искра в вакууме (вакуумная искра); 6) ионизация под действием лазерного луча.
В
аналитической масс-спектроскопии
наиболее часто применяются благодаря
относительной технической простоте и
достаточно большим создаваемым ионным
токам способы: 1 – при анализе испаряемых
веществ; 2 – при работе с трудноиспаряемыми
веществами и 3 – при изотопном анализе
веществ с низкими потенциалами ионизации.
Способ 2 благодаря большому энергетическому
разбросу ионов обычно требует анализаторов
с двойной фокусировкой даже для достижения
разрешающей силы в несколько сотен
единиц. Значения средних ионных токов,
создаваемых ионным источником с
ионизацией электронным ударом при
энергии ионов в 40–100 эВ и ширине щели
источника
несколько десятков мкм, составляют
10-10–10-9
А. Для других способов ионизации эти
токи обычно меньше. «Мягкая» ионизация,
т.е. ионизация молекул, сопровождаемая
незначительной диссоциацией ионов,
осуществляется с помощью электронов,
энергия которых лишь на 1–3 эВ превосходит
энергию ионизации молекулы. Получаемые
при «мягкой» ионизации токи обычно
10-12–10-14
А.
Регистрация ионных токов
Величины ионных токов, создаваемых в масс-спектрометрах, определяют требования к их усилению и регистрации. Чувствительность применяемых усилителей 10-15–10-16 А при постоянной времени от 0,1 до 10 сек. Дальнейшее повышение чувствительности или быстродействия достигается применением электронных умножителей, которые повышают чувствительность измерения токов до 10-18–10-19 А.
Примерно те же значения чувствительности достигаются при использовании фотографической регистрации ионов за счет длительной экспозиции. Однако из-за малой точности измерения ионных токов и громоздкости устройств введения фотопластинок в вакуумную камеру анализатора фоторегистрация масс-спектров сохранила определенной значение лишь при очень точных измерениях масс, а также в тех случаях, когда необходимо одновременно регистрировать все линии масс-спектра из-за нестабильности источника ионов, например при элементном анализе в случае ионизации вакуумной искрой.
В России разрабатывается и выпускается много различной масс-спектральной аппаратуры. Принятая система индексов для масс-спектрометров классифицирует приборы в основном не по типу устройства, а по назначению. Индекс состоит из двух букв (МИ – масс-спектрометр изотопный, МХ – для химического анализа, МС – для физико-химических, в том числе структурных, исследований, МВ – прибор с высокой разрешающей способностью) и четырех цифр, из которых первая указывает на используемый метод разделения ионов по массам (1 – в магнитном однородном поле, 2 – в магнитном неоднородном поле, 4 – магнито-динамический, 5 – время-пролетный, 6 – радиочастотный), вторая – на условия применения (1 – индикаторы, 2 – для производств, контроля, 3 – для лабораторных исследований, 4 – для специальных условий), а последние две – являются номером модели.