Масс-Спектрометр

Масс-Спектрометр — магнит және электр өрістерінің вакуумда шапшаң қозғалатын иондар шоғына тигізетін әсеріне негізделіп, иондалған молекулалар мен атомдарды олардың массалары бойынша бөлетін құрылғы. Иондарды тіркеу Масс-Спектрометр-лерде эл. тәсілдермен, ал масс-спектрографтарда — фотосезгіштік қабаттың қараюы бойынша жүзеге асырылады. Масс-Спектрометр-дің құрамында, әдетте

• зерттелетін затты (1) дайындаушы құрылғы,
• иондар көзінде (2) заттың белгілі бір бөлігі иондалып иондар шоғы түзіледі,
• масс-талдағышта (3) иондар массасы бойынша дәлірек айтқанда, иондар массасының (m) олардың зарядына (е) қатынасының шамасы бойынша бөлінеді;
• иондар қабылдағышында (4) иондық ток электр сигналына түрленеді.

Одан әрі

• сигнал күшейтіледі (күшейткіш, 5) және тіркеледі.
• Тіркегіш құрылғыға (6) иондар саны (иондық ток) жөніндегі талдағыштан түскен ақпаратпен қатар, иондардың массасы (m) жөнінде де ақпарат түседі.
• Масс-Спектрометр-де эл. қоректендіру жүйесі (8),
• иондар көзі мен талдағышта жоғары вакуум жасайтын және оны ұстап тұратын құрылғы да (9) болады.

* Масс-Спектрометр. кейде ЭЕМ-мен (7) жалғастырылады. 

Иондар қандай тәсілмен тіркелгендігіне қарамастан массалар спектрі иондық токтың (І) массадан (m) тәуелді болатындығын көрсетеді. Осы тәуелділік графигіндегі әр өркеш белгілі бір ионның массасын білдіреді. Ал өркештің биіктігі сол изотоптың заттағы мөлшеріне пропорционал болады. Ион массасының (m) өркеш еніне ( m) қатынасы Масс-Спектрометр-дің ажыратқыштық күші не ажыратқыштық қабілеті (R) деп аталады:

R=m/ m.
Масс-Спектрометрдің ажыратқыштық қабілеті R~102 дейін — төмен, ал R~102–103 болса — орташа, R~103–104 болса — жоғары, ал 104-ден асса — өте жоғары деп есептеледі.
Масс-талдағыштар талдағыш түрлері бойынша статик. және динамик. М. с-лер болып ажыратылады.
Статик. Масс-Спектрометр-де иондарды бөлу үшін тұрақты немесе прибор арқылы ион ұшып өту кезінде өзгермейтін электр және магнит өрістері пайдаланылады. Сондықтан m/e қатынасының мәні әр түрлі болатын иондар түрлі траекториялардың бойымен қозғалады. Сөйтіп, фотопластинкада әр ионның шоғы өзіне тән қара жолақ қалдырады. Әр жолаққа сәйкес келетін иондардың массасы (m) магнит өрісінің кернеулігі (Н), иондарды үдетуші өрістің потенциалдар айырымы (V) және иондардың орталық траекториясының радиусы (r) арқылы анықталады: . Динамик. Масс-Спектрометр-де қатынасының мәні әр түрлі иондарды бөлу үшін белгілі бір қашықтықты иондардың әр түрлі уақытта жүріп өтуі пайдаланылады.
Масс-Спектрометр-лерде иондалудың әр түрлі тәсілдері пайдаланылады:

1. электрондар соққысымен иондалу;
2. фотоиондалу;
3. күшті электр өрісінде иондалу (өрістік иондық эмиссия);
4. иондар соққысымен иондалу (ион-иондық эмиссия);
5. беттік иондалу;
6. ұшқындық разряд (ваккумдық ұшқын);
7. лазер сәулесі арқылы иондалу.

Масс-Спектрометр-лерде алынатын иондық токтың шамалары бұларды күшейту және тіркеуге қойылатын талаптарды анықтайды. Электрондық соққымен иондалу кезіндегі иондық токтар ~10–10–10–9А. Иондалудың басқа амалдары үшін әдетте иондық токтар бұдан кіші болады. Масс-Спектрометр-лерде қолданылатын күшейткіштердің сезгіштігі 0,1-ден 10 с-ке дейінгі тұрақты уақыт аралығында ~10–15–10–16А. Масс-Спектрометр-лердің сезгіштігін немесе тез әрекет етуін бұдан әрі көтеру, сезгіштікті 10–18–10–19А-ге дейін жоғарылататын электрондық көбейткіштерді және жеке иондарды тіркеуге мүмкіндік беретін жүйелерді пайдаланғанда мүмкін болады. Бірақ та иондық токтарды өлшеу дәлдігінің төмендігіне және талдағыштың вакуумдық камерасына фотопластинкаларды енгізетін құрылғының қолайсыздығына байланысты масс-спектрлерді фототіркеу тек массаларды өте дәл өлшеулер жүргізгенде және де бір мезгілде масс-спектрді түгелдей тіркеу қажет болғанда ғана белгілі мағынасы сақталады.