1.8. Классификация масс-спектрометрических приборов

Как уже отмечалось, для выполнения различных анализов изотопного и молекулярного состава веществ выпускалось и выпускается в настоящее время большое количество разнообразных масс-спектрометрических приборов. В Советском Союзе была предложена и использовалась следующая их классификация (таблица 2)

Условные обозначения масс-спектрометров Таблица 2

Группы масс-спектрометров по основным признакам

Индекс

Цели анализа Для анализа молекулярного (химического) состава вещества Для анализа изотопного состава Для анализа веществ с высокой разрешающей способностью Принцип разделения ионов В магнитном однородном поле В магнитном неоднородном поле поле π-радиан секторное поле Магнитно-динамический По времени пролета Радиочастотный Квадрупольный Область применения Индикаторы Для производственного контроля Для лабораторных исследований Для специальных условий

МХ МИ МВ 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4

Кроме того, две последние цифры отводятся для номера модели.

В качестве примера рассмотрим обозначения некоторых масс-спектрометров:

МИ1201, МХ1311, МВ2302, МХ5301, МХ6407.

• МИ1201, масс-спектрометр для анализа изотопного состава веществ с разделением ионов в однородном магнитном поле, для производственного контроля, модель первая.

• МХ1311, масс-спектрометр для химического анализа веществ с разделением ионов в однородном магнитном поле, для лабораторных исследований, одиннадцатая модель.

• МВ 2302, масс-спектрометр с высокой разрешающей способностью с разделением ионов в магнитном неоднородном поле π-радиан, для лабораторных исследований, модель вторая.

• МХ5301, масс-спектрометр для анализа химического состава веществ с разделением ионов по времени пролета, для лабораторных исследований, первая модель.

• МХ6407, масс-спектрометр для анализа химического состава веществ с радиочастотным разделением ионов, для специальных условий, седьмая модель.

1.9. Вакуумные системы масс-спектрометров

Вакуумные системы масс-спектрометров имеют разное назначение и разное использование, свои особенности эксплуатации. Мы здесь затронем некоторые общие положения.

1.9.1. Назначение вакуумных систем масс-спектрометров и требования, предъявляемые к ним

Ранее мы отмечали, что ионные пучки формируются, а затем разделяются по массам в условиях высокого вакуума. Причем чем выше вакуум, тем меньше вероятность соударения ионов с атомами и молекулами остаточного газа, тем меньше вероятность рассеяния ионного пучка, а, следовательно, выше точность анализа.

Таким образом, работа масс-спектрометра без высокого вакуума невозможна.

Вакуумные системы масс-спектрометрических приборов предназначены:

• Для получения и контроля вакуума в аналитической части прибора (источник ионов, камера анализатора, приемник ионов).

• Для получения и контроля вакуума в системах подготовки и напуска проб исследуемых газов и паров.

К вакуумным системам современных масс-спектрометров и к элементам этих систем предъявляются следующие требования:

• Получение высокого и в некоторых случаях сверхвысокого вакуума в аналитической части приборов.

• Высокая герметичность и надежность разъемных соединений в условиях периодической сборки и разборки систем.

• Высокая стабильность газового потока в системе и возможность точной его регулировки.

• Минимальное газоотделение внутренних поверхностей деталей и узлов.

• Высокая химическая стойкость материалов, из которых изготовлены детали и узлы систем.

• Возможность многократного прогрева отдельных узлов и вакуумной системы в целом без нарушения герметичности.

Вакуумные условия в аналитической части существенно влияют на точность, чувствительность, разрешающую способность и другие параметры прибора.

По мере увеличения давления, как остаточного, так и исследуемого газа (пара) в масс-спектрометре, увеличивается вероятность рассеяния ионов, ухудшается разрешающая способность прибора.

При повышении остаточного давления в источнике ионов увеличивается интенсивность линий остаточного масс-спектра, которые накладываются на линии компонент исследуемой пробы.

Исходя из вышесказанного, рабочее давление в источнике ионов берут не более 5∙10^-5 мм. рт.ст., а давление в камере анализатора- 10^-7 ÷ 10^-8 мм. рт.ст.