Способ масс-спектрометрического анализа

 

1. СПОСОБ МАСС-ГПГКТРОПЕТРИЧЕ:-СКОГО АНАЛИЗА', включающий образование ионов анализируемой пробы в искровом ионном источнике, откачиваемом до высокого вакуума, послелую-щее'разделение и. регистрацию, образовавшихся иоНрв, О:т ЛИ ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повышения Точности vi упрО1Д1ения анализа, непосредственно' в..зону искрового разряда вводят газ, до давления в йей 10'^ - 100 мм рт,ст.2, Способ поп,1,отличающ и и с я тем, что, С целью расширения области применения, в качестве газа используют анализируемое вещество.

СООЗ СОВЕ СНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) ((!) щ)у G 01 N 27/62 В О1 D 59/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ к АВтОРскбму сеидетельстВу

1 О

Недостатком способа .является неконтролируемое энерговыделение в плазl ме вакуумного разряда и ухудшеннйе

-, аналитические:кара ктеристики (точ-.ность анализа без применения этало- нов составляет 300Ф -относительных).. 0 ,Известен также способ масс-спек- ЧО трометрического -аналйза твердйх тел : Я . на искровом масс-спектрометре, за- ... (Д . ключающийся в образовании иойов ана- 0, лизируемой пробы .в искровом ионном источнике, .о-качиваемом до высокого вакуума с последующим разделением и регистрацией образова вшихся ионов.

На вакуумный промежуток подается импульсами высокое напряжение и осуществляется пробой промежутка. При этом вещество электродов распыляется и поступает в межэлектродный проме жуток, где образуется полностью ионизированная плазма с температурой

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) .2558094/25 (22) 22.12.77 (46) 15.05.92. Бюл. Ф 18 (71}:Институт геохимии и аналитиче= ской химии им.В.И.Вернадского

АЙ СССР (72} В.И.Держиев и Г. И.Рамендик (53).-621.384(088.8) (54) (57) 1. СПОСОБ НАСС-.СГ1ЕКТРИ)ЕТРЙЧЕ.— СКОГО АНАЛИЗА, .включающий образова нйе ионов анализируемой пробы в иск- ровом. ионном источнике, откачивае-мом до высокого вакуума, последую- т"

Г

- . Изобретение от носится.к области масс- спектрометрии .и может быть ис. йользовано в аналитической химии для элементного анализа.. твердых веществ, газов:.и жйдкостей. . Известен способ масс-спектромет-

;..рического айализа, заключающийся в образовании ионов из образца с по- : мощью вакуумной искры. Анализируемый образец помещают в камеру ионного источника с рабочим вакуумом

« 10. мм рт.ст, для исключения потерь энергии источника ионов на возбуждение и ионизацию атомов и мо- лекул остаточного газа и снижения " фона в масс-спектрах аналитического образца, и действуют на него искровым разрядом. Образец разрушается, ионизируется и образовавшиеся ионы регистрируются с помощью масс-спектрометра.

2 щее разделение и. регистрацию, образовавшихся ионов, о-т л и ч а ю - .. шийся тем, что, с целью повы" шения точности и упрощения анализа, непосредственно в .зону искрового разряда вводят газ, до давления: в йей 10 - .100 мм" рт.ст.

2. Способ по и. 1,: о т л и ч а юшийся тем, что, C целью расширения области применейия, в качест-. ве газа используют айализируемое вещество.

Ф 692362 . 4 электронов 5"30 эв. Величина проме". чистые инертные газы, водород, кисложутка определяется амплитудой им- род, азот и др., а также парообразпульсного высокого напряжения, по- ную пробу, даваемого с генератора импульсного 5 Предлагаемый способ осуществляет напряжения. Так, при амплитуде на-. ся с помощью устройства, изображеннопряжения 5-20 кВ величина вакуумного го на чертеже и состоящего из: гене-. промежутка лежит в диапазоне 50" .,ратора импульсного напряжения 1 (в .,200 мкм. Импульсное напряженйе подает- : качестве источника высокого напряся на промежуток с частотой 1-1000 Гц..1р лужения), разрядного: контура 7» элекДля создания пробоя электроды сводят трода 3 (образец), изготавливаемого с помощью специальных маййпуляторов . из йсследуеиого материала, электрода таким образом, чтобы-величина проме- " 4 (зонд) из тугоплавкого металла ваого HeTallfla» жутка соответствовала: величине на- . куумной камеры 5, масс-спектрометра пряжения, и поддерживает (вручную или S 6. Электрод 3 и электрод 4 изготовлеавтоматически) этот. зазор на протя- ны (порознь или вместе) с полым кажении айализа. Образующиеся в процес- налом 7 внутри для подачи рабочего се пробоя ионы извлекаются из зоны газа в межэлектродный промежуток. разряда и анализируется по массам: . Диаметр канала определяется условимасс-спектрометром. ..:,:,- 20 ями эксперимейта, в частности напряИасс-спектрометрический зондовый жением .пробоя и;требуемым локальным метод анализа на искрбвом масс-спек- давлением:газа в. промежутке. трометре позволяет.-за один экспери- " При напуске газа через канал 6 на.

» мент определять в пробе до 60 эле-.: - пример водорода. с локальйым давле, ментов с высокой чувствительностью 25 нием в промежутке 1 мм рт.ст алек- ., (10 -10 4) . : .. ", :. трическая прочность промежутка пони, Недостатком способа является .. ., жается до значения 0,7-0,8 .кВ/ми. недостаточная точность результатов . : Таким образом, импульсом напряжения анализа (не лучше 10-205 относитель- . .. 1,5 кБ можно осуществить"электричеHblx) . Это обьясняется тем, что вслед- ЗО ский пробой промежутка длиной 2 мм. ствие высокой электрическои прочно- Увеличивая. пробивное:.напряжение до сти вакуума величина межэлектродного . обычного для масс-спектрометрии знапромежутка при значениях амплитуды - ":- чения 10-20 кВ, :можно снизить велиимпульсного электрического напряжения .,чину локального давления до; 10

10-20 кВ составляет"малую величину . - : 10 мм рт.ст."столба или увелйчить

500-200 мкм. В процессе анализа .за. ., межэлектроднйй зазор да. 20 мм. При

35 данную величийу промежутка необходи- . этом анализируемым образцом может мо поддерживать с высокой точностью, .: являться один из электродов",образец так как незначительные изменения (в .::может также подаваться в Вйде жйдкопределах 253 относительных) приводят сти или газа непосредственно в меж"

40 к снижению точности«айализа, а боль-..... электродный промежуток.. Распыление шие изменения.- к прерыванию разря- -: (автоматйзация). исследуемого вещестда и - тем самым к неравномерной об- . ва и его ионизация осуществляются в . работке поверхности образца. :,.: канале разряда, образуюцегося в ра-

Целью изобретения:является повы-, : бочем газе между электродами

45 шение точности и уйрощение масс-спек- . Образование ионов осуществляется трометрического анализа,за счет . иск- не в вакуумном искровом разряде, а лючения необходимости в точной регу- с помощью локальйого:газового.разря- лировке межэлектродного промежутка, да..Поэтому инициирование и развитие а также расширение аналитических воз-.; разряда в предлагаемом способе принможностей способа. и обеспечения воз- ципиально отличаетсяот процессов в можности элементного анализа не толь- . вакуумном искровом разряде. В частко твердых тел, но и жидкостей и га- насти, при наличии в промежутке газов. за инициирование разряда осущестПоставленная цель достигается тем, вляется при повышенном пробое прочто непосредственно в зону искрово-. межутка, а не за счет эмиссии автоSS;

ro разряда вводят газ до давления в электронов. Наличие носителей заряда ней 10 -100 мм рт.ст. Желательно в в межэлектродном промежутке позволя ду стве рабочего газа использовать . ет использовать короткие импульсные

692362 6 напряжения, меньше, чем e = )Ч,, высокое давление создается только в гДе з - вРемЯ йеРемыканиЯ вакУУм- области PaзРЯда, в остальном же объго промежутка величиной*da плазмен- еме вакуумной камеры источника ионов, ным. сгустком с характерной скоро-. благодаря непрерывной откачке давле-, "стью Vo, 5 ние поддерживается на уровне

Давление газа в межэлектродном 10- мм Рт. ст.. Это необходимо длЯ промежутке не должно превышать, исключения пробоев ускоряющего напря- .

100 мм рт.ст., в противном случае жения на корпус источника и предотпроисходит интенсивная перезарядка 10 вращения рассеяния и перезарядки тоионов анализируемой йробы на атомах HoB при столкновении их с молекулами и молекулах .газа, заполйявшего.про- : Рабочего газа при их двйжении от мемежуток перед пробоем. Следствием. ста образования до регистрирующей ,этого является высокое содержание : системы. ионов рабочего газа в масс-спектро- 15 Использование предлагаемого изоб:метре и уменьшение ионного тока ана- . " Ретения помимо исключения необходи- лизируемой пробы за счет перезарядки : мости .в точном поддержанйи величины йонов в нейтралы., . .:. - .. : межэлектродного промежутка позволя Напуск газа в место искрообразова- ".. ет полу чить следующие дополнительные ния значИтельно увеличивает величи- 20 преимущества. ну.межэлектродного промежутка и иск- . Напряжение пробоя промежутка, а лючает необходимость .его регулирова-. : также ускоряющее напряжение можно . ния" во,время анализа. ::.:. :-.:,.-..,-:: -.значительно сйизит

Так, например при величине пробив- приводит к уменьшению габаритов приного"напряжения 10 кВ,"локальном:.: 25 бора и освобождает;от необходимости давлении водорода в промежутке ",: . . .Испо4ьзовать . специальные высоковольт-

1 мм рт.ст., пробивное .расстояние,::.: ные вакуумные вводы. между зондом и .-образцом 1О мм. Из-., - иерение этого расстояния в процессе .::. Появляется возможность анализироайализа за счет разрушения анода или .30 вать методом:искровой масс-спектро1 недостатком точйой установки поверх-::;метрии газа, а также жидкой пробы, в ности образца при сканировании (в .-" .,:. ::том числе пробы с выхода:газового

Сумме около .0,5:мм) не превышает 53- :. или жидкостного хроматографа. При от:исходной величины. промежутка: .и. . : .- этом. отверстие в электроде. служит вследствие:этого в регулировке-меж-. : : для .прямого ввода жидкости в область, элекгродного промежутка нет"необхо- : :,. ионообразования, а давление газа, 35

Особенйостью:предлагаемого мета- : . ..;:ного промежутка, создается за .счет ...да:является то, что сравнительно . .:. — Испарения с поверхйости жйлкости.