4.4.4. Масс - спектроскопия

Сущность масс-спектроскопии заключается в разделении с помощью электрических и магнитных полей пучка заряженных частиц (обычно ионов) с разными удельными зарядами. Удельный заряд определяется отношением заряда иона Q к его массе M.

На рис. 48 приведена схема масс – спектрометра. Его основным элементом является камера ВК из которой при помощи вакуумного насоса ВН удален воздух. Проба анализируемой газовой смеси атомизатором АТ разлагается на ионы, а затем поступает в формирователь пучка ФП (ускоритель) заряженных частиц. На некотором расстоянии от оси прямолинейного движения пучка частиц расположен электрод А. Он запитывается электрическим напряжением и называется анодом. Между анодом А и ускорителем частиц ФП существует электрическое поле. Перпендикулярно потоку частиц специальными катушками L₁ и L₂ создается магнитное поле, которое отклоняет поток частиц от прямолинейной траектории. Величина этого отклонения зависит от напряженности магнитного поля, прямо пропорциональна заряду Q частиц в пучке и обратно пропорциональна их массе M. В результате в камере масс-спектрометра происходит разделение пучка заряженных частиц на несколько потоков с различающимися удельными зарядами Q/M. На анод А поступает только один из образовавшихся потоков. При этом величина анодного электрического тока пропорциональна концентрации частиц с конкретным удельным зарядом. Протекая через резистор R₂, ток преобразуется в напряжение, которое через усилитель сигнала УС поступает на регистрирующее устройство РП. Настройка прибора на измерение концентрации частиц с требуемой величиной Q/M осуществляется изменением напряженности магнитного поля при помощи резистора R₁.

Масс-спектроскопия является очень точным методом анализа состава смесей веществ. Недостатком метода является сложность его аппаратурной реализации. Кроме того, метод не позволяет разделить разные частицы с одинаковыми удельными зарядами. Типовой масс-спектрометр содержит вакуумный насос, устройства для ионизации и дозирования анализируемой пробы. Поэтому обычно прибор не является переносным и предназначен для работы в лабораторных условиях, хотя в последнее время появились сообщения о создании переносных устройств реализующих методы масс-спектроскопии.