Меню

Масс спектрометр электродвигатель постоянного тока соответствие



Масс спектрометр электродвигатель постоянного тока соответствие

Рекомендуем! Лучшие курсы ЕГЭ и ОГЭ

1) действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу

2) действие магнитного поля на проводник с током

3) взаимодействие постоянных магнитов

А) Масс-спектрометр работает на принципе воздействия магнитного поля на движущуюся заряженную частицу.

Б) Электродвигатель постоянного тока работает благодаря эффекту действия магнитного поля на проводник с током.

Зимний водопровод на даче

Такое свойство грунта, как его промерзание, — важный фактор, который следует учитывать при возведении нового жилого или промышленного объекта. Скорость и глубина промерзания грунта зависят от многих составляющих: от самого типа породы (см. таблицу); природной влажности; значений отрицательных температур; наличия снегового покрова и др. Знание этого показателя необходимо, если вы хотите возвести прочный и долговечный фундамент для дома, построить зимний водопровод.

Для функционирования водопровода в зимнее время трубы укладывают в грунт ниже уровня промерзания земли. Трубы, как правило, утепляют подстилкой из песка или полипропиленовыми чехлами. Однако всегда существует участок водопровода, подводящий воду непосредственно в дом и нуждающийся в дополнительной защите от промерзания. Одним из решений в этом случае является использование на этом участке водопровода специального кабеля, который помещается в трубу и подогревает на этом участке воду.

Саморегулирующий греющий кабель — разновидность нагревательных проводников, которые способны самостоятельно изменять выделение тепла в зависимости от температуры окружающей среды. Устройство саморегулирующего проводника представлено на рис. 1.

Рис. 1. Устройство саморегулирующего проводника

Основным устройством в конструкции является нагревательная проводящая матрица. Отдельные участки (нагревательные элементы) матрицы подсоединяются параллельно к токопроводящим медным проводникам, которые, в свою очередь, подключены к внешнему источнику тока. Принцип работы полимерной матрицы заключается в следующем: при уменьшении температуры на любом участке матрицы электрическое сопротивление уменьшается. Потребляемая мощность при этом увеличивается, и элемент нагревается до более высокой температуры. И, наоборот, при нагревании матрицы потребляемая мощность начинает снижаться. Таким образом достигается терморегуляция (рис. 2).

Рис. 2. Регулирование температуры

Слои изоляции, защитной экранирующей оплётки, внешней оболочки выполняют функции термозащиты, а также защиты от механических и электромагнитных внешних воздействий.

Онлайн курсы ЕГЭ и ОГЭ

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • Вариант 1
  • Вариант 1. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 2
  • Вариант 2. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 3
  • Вариант 3. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 4
  • Вариант 4. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 5
  • Вариант 5. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 6
  • Вариант 6. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 7
  • Вариант 7. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 8
  • Вариант 8. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 9
  • Вариант 9. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 10
  • Вариант 10. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 11
  • Вариант 11. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 12
  • Вариант 12. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 13
  • Вариант 13. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 14
  • Вариант 14. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 15
  • Вариант 15. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 16
  • Вариант 16. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 17
  • Вариант 17. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 18
  • Вариант 18. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 19
  • Вариант 19. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 20
  • Вариант 20. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 21
  • Вариант 21. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 22
  • Вариант 22. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 23
  • Вариант 23. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 24
  • Вариант 24. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 25
  • Вариант 25. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 26
  • Вариант 26. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 27
  • Вариант 27. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 28
  • Вариант 28. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 29
  • Вариант 29. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
  • Вариант 30
  • Вариант 30. Задания ОГЭ 2020. Физика. Е.Е. Камзеева. 30 вариантов
  • Решения заданий по номерам
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
Читайте также:  Ток коллектора транзистора в рабочей точке

Для наших пользователей доступны следующие материалы:

  • Инструменты ЕГЭиста
  • Наш канал

Источник

МАСС-СПЕКТРОМЕТР

Прибор для разделения ионизов. молекул и атомов по их массам, основанный на воздействии магн. и электрич. полей на пучки ионов, летящих в вакууме. В М.-с. регистрация ионов осуществляется электрич. методами, в м а с с — с п е к т р о г р а ф а х — по потемнению фоточувствит. слоя.

М.-с. (рис. 1) обычно содержит устройство для подготовки исследуемого в-ва 1, ионный источник 2, где это в-во частично ионизуется и происходит формирование ионного пучка, масс-анализатор 3, в к-ром происходит разделение ионов по массам, точнее, обычно по величине отношения массы m иона к его заряду е, приёмник ионов 4, где ионный ток преобразуется в электрич. сигнал, к-рый усиливается (усилитель 5) и регистрируется.МАСС-СПЕКТРОМЕТР

Рис. 1. Блок-схема масс-спектрометра (пунктиром обведена вакуумируемая часть прибора).

В регистрирующее устройство 6, помимо информации о кол-ве ионов (ионный ток), из анализатора поступает также информация о массе ионов. М.- с. содержит системы электрич. питания 8 и устройства 9, создающие и поддерживающие высокий вакуум в ионном источнике и анализаторе. Иногда М.-с. соединяют с ЭВМ.МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 2

Рис. 2. Масс-спектр свинца, образующегося при распаде тория; dm50% — ширина пика на полувысоте, dm10% — на уровне 1/10 от макс. интенсивности.

При любом способе регистрации ионов спектр масс в конечном счёте представляет собой зависимость ионного тока I от m. Напр., в масс-спектре свинца (рис. 2) каждый из пиков ионного тока соответствует однозарядным ионам изотопов свинца. Высота каждого пика пропорц. содержанию изотопа в свинце. Отношение массы иона к ширине пика 8т (в атомных единицах массы) наз. разрешающей способностью R М.-с.: R=m/dm. Т. к. dm на разных уровнях относительно интенсивности ионного тока различна, то R также различна. Напр., в области пика изотопа 208Pb (рис. 2) на уровне 10% относительно вершины пика R = 230, а на полувысоте R=380. Для полной хар-ки разрешающей способности прибора необходимо знать форму ионного пика, к-рая зависит от мн. факторов. Иногда разрешающей способностью наз. значение той наибольшей массы, при к-рой два пика, отличающиеся по массе на единицу, разрешаются’ до заданного уровня. Т. к. для мн. типов М.-с. R не зависит от отношения m/e, то оба приведённых определения R совпадают. Считается, что М.-с. с R до 102 имеет низкую разрешающую способность, с R = 102 —103 — среднюю. с R =103—104 — высокую, с R=104—105 — очень высокую.

Если в-во вводится в ионный источник в виде газа, то чувствительностью М.-с. наз. отношение тока, создаваемого ионами данной массы заданного в-ва. к парциальному давлению этого в-ва в ионном источнике. Эта величина в М.-с. разных типов лежит в диапазоне 10-6—10-3 А/мм рт. ст. Относит, чувствительностью наз. мин. содержание в-ва, к-рое ещё может быть обнаружено в смеси с помощью М.-с. Для разных М.-с., смесей и в-в она лежит в диапазоне 10-3—10-7%. За абс. чувствительность иногда принимают мин. кол-во в-ва в граммах, к-рое необходимо ввести в М.-с. для обнаружения этого в-ва.

По типу анализаторов различают статич. и динамич. М.-с. В статич. масс-анализаторах для разделения ионов используются электрич. и магн. поля, постоянные или практически не изменяющиеся за время пролёта иона через прибор. Ионы с разл. значениями m/e движутся в анализаторе по разным траекториям ( см. ЭЛЕКТРОННАЯ И ИОННАЯ ОПТИКА). В масс-спектрографах пучки ионов с разными величинами m/e фокусируются в разных местах фотопластинки, образуя после проявления следы в виде полосок (входное и выходное отверстия ионного источника обычно имеют форму прямоуг. щелей). В статич. М.-с. пучок ионов с заданными m/e фокусируется на щель приёмника ионов. При плавном изменении магн. или электрич. поля в приёмную щель последовательно попадают пучки ионов с разными m/e. При непрерывной записи ионного тока получается график с ионными пиками — масс-спектр (в масс-спектрографе используются микрофотометры).МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 3

Рис. 3. Схема статич. масс-анализатора с однородным магн. полем: S1 и S2 — щели источника и приёмника ионов; ОАВ — область однородного магн. поля H, перпендикулярного плоскости рисунка; тонкие сплошные линии — границы пучков ионов с разными m/e; r — радиус центр. траектории ионов.

В наиболее распространённом статич. масс-анализаторе с однородным магн. полем (рис. 3) ионы, образованные в ионном источнике, выходят из щели шириной S1 в виде расходящегося пучка, к-рый в магн. поле разделяется на пучки ионов с разными m/e (mа/e, mb/e, mс/e), причём пучок ионов с массой mb фокусируется на щель шириной S2 приёмника ионов. Величина mb/e определяется выражением:МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 4

где mb — масса иона, е — его заряд (в ед. алементарного электрического заряда), r — радиус центр. траектории ионов (в см), Н — напряжённость магн. поля (в Э), V — ускоряющий потенциал (в В). Развёртка масс-спектра производится изменением Н или V. Первый метод предпочтительнее, т. к. в этом случае по ходу развёртки не изменяются условия вытягивания ионов из источника.

Разрешающая способность статич-М.-с. определяется из соотношения:МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 5

где s1 — реальная ширина пучка в месте, где он попадает в щель приёмника S2 Если бы фокусировка ионов была идеальной, то в случае X1=X2 (рис. 3) s1 была бы в точности равна S1. В действительности s1>S1, что уменьшает разрешающую способность М.-с. Одна из причин уширения пучка — неизбежный разброс по кинетич. энергии у ионов, вылетающих из ионного источника (см. ниже). Другие причины — рассеяние ионов в анализаторе из-за столкновения с молекулами остаточного газа, а также электростатич. «расталкивание» ионов в пучке. Для ослабления влияния этих факторов применяют т. н. «наклонное вхождение» пучка в анализатор и криволинейные границы магн. поля. В нек-рых М.-с. используют неоднородные магн. поля, а также ионные призмы ( см. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИЗМЫ). Для уменьшения рассеяния ионов стремятся к созданию в анализаторе высокого вакуума (р?:10-8 мм рт. ст.). Для ослабления влияния разброса по энергиям применяют М .-с. с двойной фокусировкой, к-рые фокусируют на щель S2 ионы с одинаковыми m/e, вылетающие не только по разным направлениям, но и с разными энергиями. Для этого ионный пучок пропускают через магнитное и отклоняющее электрич. поле спец. формы (рис. 4). Сделать S1 и S2 меньше неск. мкм технически трудно. Кроме того, это привело бы к очень малым ионным токам. Поэтому для получения R = 103—104 используют большие r, т. е. длинные ионные траектории (до неск. м).МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 6

Рис. 4. Схема масс-анализатора с двойной фокусировкой. Пучок ускоренных ионов, вышедших из щели S1 источника ионов, проходит через электрич. поле цилиндрич. конденсатора, к-рый отклоняет ионы на 90°, затем через магн. поле, отклоняющее ионы ещё на 60°, и фокусируется в щель S2 приёмника коллектора ионов.

В динамич. масс-анализаторах для разделения ионов с разными m/e используют, как правило, разные времена пролёта ионами определ. расстояния и воздействие на ионы импульсных или радиочастотных электрич. полей с периодом, меньшим или равным времени пролёта ионов через анализатор. Существует более 10 типов динамич. масс-анализаторов: время-пролётный, радиочастотный, квадрупольный, фарвитрон, омегатрон, магниторезонансный, циклотронно-резонансный и др.

Во в р е м я — п р о л ё т н о м м а с с-а н а л и з а т о р е (рис. 5) ионы образуются в ионном источнике и очень коротким электрич. импульсом «впрыскиваются» в виде «ионного пакета» через сетку .1 в анализатор 2, представляющий собой эквипотенциальное пр-во. В процессе дрейфа к коллектору 3 исходный пакет «расслаивается» на неск. пакетов, каждый из к-рых состоит из ионов с одинаковыми m/e. МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 7

Рис. 5. Схема время-пролётного масс-анализатора. Пакет ионов с массами m1 и m2 (чёрные и белые кружки) движется в дрейфовом пр-ве анализатора так, что тяжёлые ионы (m1) отстают от лёгких (m2).

Расслоение обусловлено тем, что в исходном пакете энергии всех ионов одинаковы, а их скорости и, следовательно, времена пролёта t через анализатор длиной L обратно пропорц. ?m :

t=L?(m/2eV). (3)МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 8

Рис. 6. Схема радиочастотного масс-анализатора. Ионы с определ. скоростью и, следовательно, определ. массой, внутри каскада .ускоряясь ВЧ полем, получают прирост кинетич. энергии, достаточный для преодоления тормозящего поля и попадания на коллектор.

Читайте также:  Тұрақты ток генераторында кеңінен таралған қандай қоздыру

Последовательность ионных пакетов, приходящих на коллектор, образует масс-спектр, к-рый регистрируется. Разрешающая способность R = 103. В радиочастотном масс-анализаторе (рис. 6) ионы приобретают в ионном источнике энергию eV и проходят через систему последовательно расположенных сеточных каскадов. Каждый каскад представляет собой три плоскопараллельные сетки 1,2, 3, расположенные на равном расстоянии друг от друга. ср. сетке относительно двух крайних приложено ВЧ электрич. поле Uвч. При фиксированных частоте w этого поля и энергии ионов eV только ионы с определённым m/e имеют такую скорость v, что, двигаясь между сетками 1 и 2 в полупериоде, когда поле между ними явл. ускоряющим для ионов, они пересекают сетку 2 в момент смены знака поля и проходят между сетками 2 и 3 также в ускоряющем поле. Т. о., они получают макс. прирост энергии и попадают на коллектор. Ионы др. масс, проходя эти каскады, либо тормозятся полем, т. е. теряют энергию, либо получают недостаточный прирост энергии и отбрасываются в конце пути от коллектора высоким тормозящим потенциалом (U3. В результате на коллектор попадают только ионы с определённым m/e. Масса таких ионов определяется из соотношения:

где а — постоянная прибора, s — расстояние между сетками. Перестройка анализатора на регистрацию ионов др. масс осуществляется изменением либо нач. энергии ионов, либо частоты w ВЧ поля.МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 9

В к в а д р у п о л ь н о м м а с с — а н а л и з а т о р е, или ф и л ь т р е м а с с, разделение ионов осуществляется в поперечном электрич. поле с гиперболич. распределением потенциала. Поле создаётся квадрупольным конденсатором, между парами стержней к-рого приложены постоянное и ВЧ напряжения (рис. 7). Пучок ионов вводится в вакуумную камеру анализатора вдоль оси квадруполя через отверстие 1. При фиксиров. значениях частоты w и амплитуды перем. напряжения U0 только у ионов с определ. значением m/e амплитуда колебаний в направлении, поперечном оси анализатора, не превышает расстояния между стержнями. Такие ионы за счёт нач. скорости проходят через анализатор, и, выходя из него через отверстие 2, регистрируются, попадая на коллектор ионов. Сквозь квадруполь проходят ионы, масса к-рых удовлетворяет условию:

где а — постоянная прибора. Амплитуда колебаний ионов др. масс нарастает по мере их движения в анализаторе так, что эти ионы достигают стержней и нейтрализуются. Перестройка на регистрацию ионов др. масс осуществляется изменением амплитуды U0 или частоты перем. составляющей напряжения. Разрешающая способность R = 103.МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 10

Рис. 8. Схема фарвитрона.

В ф а р в и т р о н е ионы образуются непосредственно в самом анализаторе при соударениях молекул с эл-нами, летящими с катода, и совершают колебания вдоль оси прибора между электродами 1 и 2 (рис. 8) с частотой w. Колебания обусловлены распределением потенциала между электродами. При совпадении частоты w этих колебаний с частотой перем. напряжения Uвч, подаваемого на сетку, ионы приобретают дополнит. энергию, преодолевают потенциальный барьер и попадают на коллектор. Условие резонанса имеет вид:

где а — постоянная прибора.

В динамич. М.-с. с поперечным (относительно траектории ионов) магн. полем разделение ионов по массам основано на совпадении циклотронной частоты иона с частотой перем. напряжения, приложенного к электродам анализатора.МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 11

Рис, 9. Схема анализатора омегатрона.

Так, в о м е г а т р о н е (рис. 9) под действием приложенных высокочастотного электрич. поля Е и перпендикулярного ему пост. магн. поля Н ионы движутся по дугам окружности. Ионы, циклотронная частота к-рых совпадает с частотой w поля E, движутся по спирали и достигают коллектора. Масса этих ионов удовлетворяет соотношению:

где а — постоянная прибора.МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 12

Рис. 10. Схема магниторезонаненого масс-анализатора (магн. поле H перпендикулярно плоскости рисунка).

В м а г н и т о р е з о н а н с н о м масс-анализаторе (рис. 10) используется постоянство времени облёта ионами данной массы круговой траектории. Из ионного источника 1 близкие по массе ионы (область траекторий к-рых заштрихована), двигаясь в однородном магн. поле, попадают в модулятор 2, где формируется тонкий пакет ионов, к-рые за счёт полученного в модуляторе ускорения начинают двигаться по орбите II. Разделение по массам осуществляется в результате ускорения «резонансных» ионов, циклотронная частота wц к-рых равна частоте w поля модулятора или w=nwц (n — целое число). Такие ионы в течение неск. оборотов ускоряются модулятором и, двигаясь по раскручивающейся спирали, попадают на коллектор 3. Масса ионов обратно пропорц. со, R »2,5•104.МАСС-СПЕКТРОМЕТР. Рис. 13

Рис. 11. Циклотронно-резонансный масс-анализатор.

В ц и к л о т р о н н о — р е з о н а н с н о м М.-с. (рис. 11) происходит резонансное поглощение ионами эл.-магн. энергии при совпадении циклотронной частоты ионов с частотой перем. электрич. поля в анализаторе. ВЧ электрич. поле в области анализатора позволяет идентифицировать ионы с данной величиной m/e по резонансному поглощению энергии ионами при совпадении частоты поля и циклотронной частоты ионов. Ионы движутся по циклоидам в однородном магн. поле Н с циклотронной частотой орбит. движения

и попадают на коллектор. Разрешающая способность R» 2•103.

Разрешающая способность динамич. масс-анализаторов определяется сложной совокупностью факторов. Помимо влияния объёмного заряда и рассеяния ионов в анализаторе для время-пролётного М.-с. важную роль играет отношение времени, за к-рое ионы пролетают расстояние, равное ширине ионного пакета, к общему времени пролёта ионами пр-ва дрейфа; для квадрупольного М.-с. существенно число колебаний ионов в анализаторе и соотношение пост. и перем. составляющих электрич. полей; для омегатрона — число оборотов, к-рое совершает ион в анализаторе, прежде чем попадает на коллектор ионов, и т. д.

Для М.-с. с очень высокой разрешающей способностью, а также для лаб. приборов, от к-рых требуется сочетание высокой разрешающей способности с большой чувствительностью, широким диапазоном измеряемых масс и воспроизводимостью результатов измерений, применяются статич. масс-анализаторы.

Динамич. М.-с. используются: время-пролётные М.-с.— для регистрации процессов длительностью от 102 до 10-3 с, радиочастотные М.-с. (малые масса, габариты и потребляемая мощность) — в косм. исследованиях, квадрупольные М.-с. (высокая чувствительность) — при работе с мол. пучками ( см. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ И АТОМНЫЕ ПУЧКИ), магниторезонансные М.-с.— для измерения очень больших изотопных отношений, циклотронно-резонансные М.-с.— для изучения ионно-мол. реакций.

Ионные источники. В М.-с. используются разл. способы ионизации:

1) ионизация электронным ударом,

3) ионизация в сильном электрич. поле (полевая ионная эмиссия),

4) ионизация ионным ударом (ионно-ионная эмиссия),

5) поверхностная ионизация,

6) искровой разряд (в а к у у м н а я и с к р а),

7) ионизация под действием лазерного излучения или электронных, ионных и атомных пучков.

Масс-спектрометр наиб. часто используется для:

1 — анализа газов и легко испаряемых тв. в-в;

2 — для анализа состава поверхности тв. тел;

3 — для ионизации газов и органич. соединений, наносимых на поверхность электрода (д е с о р б ц и я п о л е м);

4 — для анализа трудно испаряемых тв. в-в (одновременно испарение и ионизация);

5 — для анализа сложных органич. соединений, а также при изотопном анализе в-в с низкими энергиями ионизации.

Регистрация ионных токов. Величины ионных токов, создаваемых в М.-с., определяют требования к их усилению и регистрации. Ионные токи при ионизации электронным ударом (при энергии эл-нов 40—100 эВ и ширине щели источника S1 в неск. десятков мкм) =10-10—10-9 А. Для др. способов ионизации они обычно меньше. Получаемые при мягкой ионизации токи обычно =10-12 —10-14 А. Чувствительность применяемых в М.-с. усилителей =10-15—10-16 А при постоянной времени от 0,1 до 10 с. Дальнейшее повышение чувствительности или быстродействия М.-с. достигается применением электронных умножителей, повышающих чувствительность до 10-18—10-19, а также систем, позволяющих регистрировать отд. ионы.

Такая же чувствительность достигается в масс-спектрографах за счёт длит. экспозиции. Однако из-за малой точности измерения ионных токов и громоздкости устройств введения фотопластинок в вакуумную камеру анализатора фоторегистрация масс-спектров сохранила определ. значение лишь при очень точных измерениях масс, а также в тех случаях, когда необходимо одновременно регистрировать весь масс-спектр (из-за нестабильности источника ионов, напр. при элем. анализе в случае ионизации вакуумной искрой).

Источник

Масс-спектрометр: виды, особенности и принцип работы

Масс-спектрометр: виды, особенности и принцип работы

Масс-спектрометр – это прибор, который методом масс-спектрометрии определяет состав, структуру вещества и другие его характеристики на молекулярном уровне. Это отличительная черта масс-спектрометрического метода по отношению к другим методам, вроде рентгеновского, оптического и прочих.

Читайте также:  Публикации статьи схемы блуждающие токи

масс-спектрометр

Масс-спектрометр основан на принципе работы анализа заряженных частиц пробного образца: определение массы молекул, их структуры, заряда, изотопного состава. Исследованию поддаются любые материалы, которые поддаются ионизации.

Самые распространенные типы масс-спектрометров:

  1. Хромато-масс-спектрометр.
  2. Квадрупольный масс-спектрометр.
  3. Магнитный масс-спектрометр.
  4. Времяпролетный масс-спектрометр.

Устройство масс-спектрометра можно условно представить в виде блок-схемы.

масс-спектрометр

Анализируемое вещество 1 ионизируется ионным источником 2. Получаемые в результате пучок ионов попадает в камеру масс-спектрометра, так называемый масс-анализатор 3, где ионы разделяются по значению отношения массы иона к его заряду. Приемник ионов (детектор масс-спектрометра) 4 преобразует ток в электрический сигнал, который усиливается с помощью усилителя 5. Этот усиленный сигнал, в котором имеется информация о количестве и массе ионов, принимает регистрирующее устройство 6. Некоторые модели потом выводят дополнительно все полученные результаты на ЭВМ 7.

Для создания и поддержания вакуума, в котором происходит процесс анализа (на блок-схеме эта область обозначена пунктирными линиями), масс-спектрометр снабжен системой питания 8 и вакуумным насосом 9.

В результате всего этого процесса получаются данные в виде масс-спектров.

масс-спектрометр

Каждый материал имеет неповторимый вид масс-спектра, который зависит от структуры и массы молекул. Сложные молекулы могут распадаться не на один, а на несколько ионов или иметь несколько зарядов, поэтому метод масс-спектрометрии имеет очень широкие возможности изучения веществ.

Примечание. В масс-спектрометре может устанавливаться два масс-анализатора, такой прибор получил название тандемный масс-спектрометр.

Хромато-масс-спектрометр

Хромато-масс-спектрометр – это разновидность масс-спектрометра, в котором соединены два метода исследования: хроматография и масс-спектрометрия. Причем газовый хроматограф и масс-спектрометр работают абсолютно независимо друг от друга.

хромато-масс-спектрометр

Применяется газовый масс-спектрометр во многих областях производства, где необходимо исследование органических и других сложных веществ, это:

  • медицина и фармацевтика;
  • биология;
  • химия;
  • экологический контроль;
  • криминалистические лаборатории;
  • парфюмерное производство;
  • пищевая индустрия и прочее.

Существует два вида хромато-масс-спектрометров: газовый и жидкостный.

Все хромато-масс-спектрометры имеют общую схему устройства, которая позволяет исследовать, как газообразные, так жидкие вещества.

Примечание. Хромато-масс-спектрометр позволяет изучить очень сложные материалы, в состав которых входит до 400 компонентов.

Газовый хромато-масс-спектрометр на первом этапе анализирует весь диапазон масс, потом проводится качественный анализ отдельных видов ионов. И конечным этапом является объединение всех данных на диаграмме со шкалой время. Получается такая хроматограмма всех ионов пробного образца.

Газовая хроматография хорошо сочетается с процессами ионизации методом электронного удара или химической ионизацией. Для жидкостной хроматографии применяются методы ионизации электроспрей и химическая ионизация при обычном давлении.

Квадрупольный масс-спектрометр

Квадрупольный масс-спектрометр характеризуется очень высокой чувствительностью, производительностью и простотой использования, поэтому широко используется в разных областях производства.

квадрупольный масс-спектрометр

Большинство моделей имеют автоматическую систему контроля давления и могут включаться и выключаться автоматически. А также блок управления и программное обеспечение для контроля за процессом исследования в режиме реального времени.

Принцип работы квадрупольного масс-спектрометра состоит в следующем.

Полученные во время ионизации ионы разгоняются в электрическом поле и проходят через квадрупольный анализатор, который представляет собой четыре стержня. Стержни находятся под таким напряжением постоянного или переменного тока, что в определенное время сквозь них могут проходить ионы какого-то одного значения отношения массы к заряду. Таким образом, меняя напряжение сканируются различные ионы с разными показателями.

Распознавание ионов происходит цилиндром Фарадея или вторично-электронным умножителем. Все результаты исследования в конечном итоге поступают на компьютер.

квадрупольный масс-спектрометр

Примечание. Квадрупольный масс-спектрометр может работать в большом диапазоне давления: от атмосферного до сверхвысокого, что является большим преимуществом данного прибора.

Преимущества квадрупольного масс-спектрометра:

  • компактность;
  • большая скорость анализа;
  • разрешение масс-спектрометра меньше 1 а.е.м.;
  • простота в обслуживании.

Это дает возможность эффективно его использовать для анализа газов, течеискания и контроля процессов, которые происходят в вакууме.

Магнитный масс-спектрометр

Магнитный масс-спектрометр использует в процессе исследования анализ траектории движения ионов в магнитном поле.

магнитный масс-спектрометр

Принцип работы магнитного масс-спектрометра состоит в следующем.

Ионы из ионизатора ускоряются и проходят через магнитное поле, которое образуется перпендикулярно перемещению частиц. В результате направление передвижения ионов меняется: частицы с разным значением отношения массы к заряду по-разному реагируют на магнитное поле. Масс-анализатор меняет силу поля и регистрирует ионы только одной массы по очереди. Существуют многоканальные детекторы, которые могут регистрировать сразу все значения масс.

магнитный масс-спектрометр

Примечание. Часто магнитный масс-спектрометр применяется для исследования окружающей среды, пищевых продуктов и прочее.

Преимуществом магнитного масс-спектрометра является очень высокая чувствительность, высокое разрешение и стабильность работы.

Времяпролетный масс-спектрометр

Времяпролетный масс-спектрометр наряду с обычными образцами может работать с образцами, которые термически нестабильные различного происхождения.

времяпролетный масс-спектрометр

Отличительной характеристикой принципа работы времяпролетного масс-спектрометра является то, что ионы от импульса высокого напряжения или ионизирующего лазера начинают движение одновременно. После этого происходит регистрация всех частиц одновременно, поэтому скорость анализа составляет несколько микросекунд.

времяпролетный масс-спектрометр

Примечание. Времяпролетный масс-спектрометр может работать совместно с жидкостным хроматографом. В результате суммируется общая интенсивность тока в каждом масс-спектре, поэтому для исследования достаточно веса вещества равное единицам пикограмм.

Примером применения времяпролетного масс-спектрометра является использование его для анализа белковых взаимодействий в генной инженерии, поиска патологий клеток и маркеров болезней.

Масс-спектрометры Agilent

Лидером в области масс-спектрометрического оборудования являются масс-спектрометры Аgilent (США).

масс-спектрометры Agilent

Кроме изученных и признанных моделей масс-спектрометров, цена которых зависит от комплектации оборудования, компания Аgilent постоянно занимается поиском новых решения для модернизации и улучшения приборов. Например, хромато-масс-спектрометр Аgilent 5975С обладает возможностью стабилизировать термически нестабильные материалы и произвести их исследование с максимальной точность. Масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой 7700 оснащен новой конструкцией ионных линз для увеличения чувствительности и снижения уровня фона, а также новым радиочастотным генератором, нечувствительным к высоколетучим органическим растворителям.

Устройство и принцип работы масс-спектрометров, которые можно купить у официальных дистрибьюторов компании, позволяют применять масс-спектрометры с разными разделительными приборами. Это позволяет значительно уменьшить стоимость и увеличить производительность масс-спектрометров, что с достоинством может оценить покупатель. А новые программные обеспечения и улучшения конструктивных особенностей масс-спектрометров Agilent обеспечивает надежность и получение достоверных результатов.

Источник

Масс-спектрометры МТИ-350ГМ

Масс-спектрометры МТИ-350ГМ

Масс-спектрометры МТИ-350ГМ (Фото 1)

Номер в ГРСИ РФ: 64324-16
Категория: Спектрометры
Производитель / заявитель: ООО «УРАЛПРИБОР», г.Новоуральск

Масс-спектрометры МТИ-350ГМ (далее — масс-спектрометры) предназначены для измерений и автоматического контроля изотопного состава гексафторида урана.

Скачать

Информация по Госреестру

Основные данные
Номер по Госреестру 64324-16
Наименование Масс-спектрометры
Модель МТИ-350ГМ
Межповерочный интервал / Периодичность поверки 1 год
Срок свидетельства (Или заводской номер) 24.06.2021
Производитель / Заявитель

ООО «Новоуральский приборный завод» (Уралприбор), г.Новоуральск

Назначение

Масс-спектрометры МТИ-350ГМ (далее — масс-спектрометры) предназначены для измерений и автоматического контроля изотопного состава гексафторида урана.

Описание

Принцип действия масс-спектрометров основан на пространственном разделении в магнитном поле ионов анализируемого вещества, отличающихся массовым числом, и измерения атомной доли изотопов по количеству регистрируемых ионов.

Конструктивно масс-спектрометры состоят из:

— системы подготовки и ввода проб;

— комплекса вычислительных средств.

Вакуумно-аналитическая часть служит для конструктивного объединения источника ионов, приемника ионов и анализатора, а также элементов системы откачки с соблюдением необходимой вакуумной плотности.

Система подготовки и ввода проб предназначена для подготовки к анализу и ввода в источник ионов гексафторида урана с известной концентрацией изотопов урана (стандартных образцов), а также проб с неизвестным содержанием изотопов урана из пробоотборников и технологических линий.

Приемник ионов предназначен для одновременной и независимой регистрации изотопов

урана U, U, и U. Для измерений малых ионных токов приемник комплектуется вторичным электронным умножителем.

Электронная часть содержит в своем составе различные электронные блоки и узлы, обеспечивающие остальные части масс-спектрометра необходимыми электрическими сигналами, а также позволяющие осуществлять управление режимами работы частей масс-спектрометра. Также при помощи блоков электронной части производится сбор и первоначальная обработка измерительной информации и передача ее в комплекс вычислительных средств.

Комплекс вычислительных средств служит для реализации возможностей информационного обмена, обеспечения управления работой узлов прибора, сбора, накопления, обработки информации и расчета результатов. С помощью комплекса вычислительных средств осуществляются в автоматическом режиме управление блоками масс-спектрометра, необходимые калибровки, отбор и подготовка пробы к анализу из технологической линии, проведение анализа.

Масс-спектрометр выпускается в двух исполнениях: исполнение 1 без вторичного электронного умножителя (ВЭУ) и исполение 2 с ВЭУ.

По способу защиты от поражения электрическим током масс-спектрометр относится к классу 0I по ГОСТ 12.2.007.0-75.

Электрическое сопротивление изоляции сетевых цепей масс-спектрометра относительно корпуса в нормальных климатических условиях при напряжении постоянного тока 500 В не менее 20 МОм.

Масс-спектрометр относится к классу безопасности 4Н по классификации объектов ядерного топливного цикла в соответствии с НП-016-05.

Таблица 1 — Идентификационные данные программного обеспечения масс-спектрометров

Источник