СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И АНАЛИЗА СЛЕДОВЫХ КОЛИЧЕСТВ ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ В АТМОСФЕРЕ ВОЗДУХА Российский патент 2002 года по МПК G01N30/00 G01N27/62 

Изобретение относится к способам и материалам катода для обнаружения и анализа следовых количеств органических молекул взрывчатых, наркотических или физиологически активных веществ в атмосфере воздуха путем ионизации указанных молекул на нагретой поверхности катода, выполненного из электропроводного материала, последующей регистрации электрического тока, инициированного в воздушном зазоре между катодом и дополнительным электродом-коллектором ионов образовавшимися на поверхности катода ионами, в цепи катода или коллектора ионов, и может быть использовано при создании стационарных, переносных и портативных приборов для регистрации наличия в атмосфере воздуха указанных типов органических молекул, а также для идентификации органических молекул путем анализа ионного тока.

Известен способ регистрации в вакууме потока органических молекул, направляемых на поверхность катода, путем их ионизации на поверхности катода, нагретого до рабочей температуры, в результате совместной адсорбции органических молекул и атомов щелочных металлов, также направляемых на поверхность катода из внешнего источника, например кнудсеновской ячейки, и последующей регистрации ионного тока в вакуумном зазоре между катодом и коллектором посредством измерения электрического тока в цепи катода или в цепи коллектора [1] . При этом катод для реализации указанного способа выполняют из электропроводного материала, например вольфрама, не ионизирующего молекулы данных органических соединений в отсутствие атомов щелочных металлов. Данный способ основан на явлении химического взаимодействия органической молекулы и атома щелочного металла, совместно адсорбированных в вакууме на поверхности нагретого катода, последующей ионизации образовавшегося комплекса на поверхности нагретого катода и его десорбции с поверхности катода.

Использование данного способа в условиях вакуума, а также в условиях отсутствия в среде остаточных газов прибора примесей кислорода обеспечивает эффективную ионизацию и регистрацию ряда электроотрицательных и электроположительных органических молекул. Однако использование данного способа для регистрации следовых количеств молекул органических соединений в атмосфере воздуха требует дросселирования потока воздуха, содержащего следовые количества органических молекул, в вакуумную камеру, содержащую нагретый катод, коллектор ионов и кнудсеновскую ячейку, являющуюся источником потока атомов щелочного металла на поверхность катода, что существенно снижает чувствительность данного способа. Кроме того, кислород воздуха, дросселируемого в вакуумную камеру и являющегося, по-существу, газом-носителем органических молекул, будет связывать атомы щелочного металла в кнудсеновской ячейке и на поверхности катода в термически и химически устойчивые оксиды типа R₂О, где R - щелочной металл, О - кислород. Это приведет к существенному уменьшению скорости переноса атомов щелочного металла из кнудсеновской ячейки на поверхность катода, а также к существенному уменьшению скорости химического взаимодействия между органическими молекулами и атомами щелочного металла на поверхности катода и, как следствие, к существенному сужению чувствительности известного способа применительно к регистрации следовых количеств органических молекул в атмосфере воздуха.

Наиболее близкими к предложенному способу регистрации и анализа следовых количеств органических молекул в условиях атмосферы воздуха является способ избирательной ионизации указанных органических молекул на нагретой поверхности катода, выполненного из электропроводного тугоплавкого металла, например из молибдена, и последующая регистрация ионного тока в воздушном зазоре между катодом и коллектором ионов путем регистрации электрического тока в цепи катода или коллектора [2].

Известный способ основан на явлении поверхностной ионизации органических молекул, величина потенциала ионизации которых меньше величины работы выхода материала катода, на нагретой поверхности катода в условиях атмосферы воздуха. Например, величина работы выхода молибдена составляет 4,0-4,2 эВ, то есть данный материал катода позволяет регистрировать достаточно ограниченный класс органических молекул, потенциал ионизации которых меньше указанной величины. Известный способ включает подачу газовой пробы атмосферного давления, содержащей молекулы органического вещества, в замкнутый или проточный объем, в который помещен катод из молибдена, нагретый до рабочей температуры, выбираемой в интервале 200-500^oС, а также дополнительный электрод-коллектор ионов, и регистрации и анализе ионного тока в воздушном зазоре между катодом и коллектором путем измерения электрического тока в цепи катода и/или в цепи коллектора.

Наиболее близким к заявленному материалу катода для реализации заявленного способа регистрации следовых количеств органических молекул в атмосфере воздуха является материал на основе электропроводного переходного металла, например молибдена, на поверхности которого формируют слой оксида молибдена путем прогрева катода в окислительной атмосфере [2]. Этим достигают увеличения величины работы выхода поверхности катода до 6,5-6,8 эВ.

В известном способе регистрации для анализа типа органических молекул, содержащихся в воздухе, в воздушный зазор между катодом и коллектором помещают устройство, осуществляющее сепарацию ионов органических молекул, попадающих на коллектор, в соответствии с величиной их массы, электрического заряда или дрейфовой подвижности [3].

Известный способ в сочетании с известным электропроводным материалом катода на основе окисленного молибдена обеспечивают эффективную регистрацию и анализ органических молекул, потенциал ионизации которых меньше величины работы выхода оксида молибдена. Примером могут служить органические молекулы с гетероатомом азота, находящимся в функциональной связи с алкильными, фенильными и другими электроположительными радикалами. Именно к указанным типам органических соединений относятся многие наркотические вещества. В частности, для органических молекул из класса третичных аминов, ионизационная эффективность окисленного молибдена в условиях атмосферы воздуха достаточно высока и составляет (0,5÷1,7)•10^-1. Однако ионизационная эффективность окисленного молибдена при регистрации вторичных аминов составляет всего (0,14÷2,5)•10^-2 и не превышает 8•10^-5 при регистрации первичных аминов [3].

Кроме того, известный способ в сочетании с известным конструкционным материалом катода не позволяет регистрировать органические молекулы с электроотрицательными радикалами, имеющими потенциал ионизации выше 7,0 эВ, например органические молекулы типа нитросоединений M-NO₂, нитрилов M-CN (где М - органический радикал) и многих других типов, к классу которых относятся взрывчатые и многие физиологически активные вещества, так как ионизационная эффективность окисленного молибдена по отношению к органическим молекулам указанных типов в условиях атмосферы воздуха составляет не более 10^-7-10^-12.

Изложенное дает основание сделать вывод о том, что известные способы регистрации и анализа органических молекул в сочетании с известным конструкционным материалом катода не в полной мере удовлетворяют требованиям по регистрации следовых количеств органических молекул взрывчатых, наркотических или физиологически активных веществ в условиях атмосферы воздуха путем их поверхностной или химической ионизации на поверхности нагретого катода и последующей регистрации ионного тока в цепи катода и/или коллектора ионов.

В основу настоящего изобретения положена задача разработать способ и конструкционный материал катода для регистрации следовых количеств органических молекул, содержащих как электроотрицательные, так и электроположительные радикалы, в условиях атмосферы воздуха, лишенный указанных недостатков, что позволит расширить функциональные возможности способа за счет возможности регистрации более широкого класса наркотических веществ, а также возможности регистрации взрывчатых и физиологически активных веществ.

Это достигается тем, что способ обнаружения следовых количеств органических молекул взрывчатых, наркотических или физиологически активных веществ в атмосфере воздуха включает подачу газовой пробы, содержащей органические молекулы, в замкнутый или проточный объем, в который помещен коллектор ионов и катод, нагрев катода до рабочей температуры, регистрацию и анализ ионного тока в воздушном зазоре между коллектором ионов и катодом путем измерения электрического тока в цепи катода и/или в цепи коллектора, причем поверхность катода насыщают атомами по крайней мере одного щелочного металла путем переноса атомов щелочного металла из объема материала катода на поверхность катода, регистрируют и анализируют ионный ток вторичных органических молекул, образовавшихся на поверхности катода в результате взаимодействия органических молекул с атомами щелочного металла на поверхности катода. Материал катода для способа выполнен из электропроводного материала, содержащего по крайней мере одну оксидную бронзу щелочного металла и оксида переходного металла.

Поверхность катода насыщают атомами щелочного металла за счет термической диффузии атомов щелочного металла из объема материала катода на поверхность катода при рабочей температуре катода, выбираемой в интервале 50÷500^oС и/или за счет электродиффузии атомов щелочного металла из объема материала катода на поверхность катода при рабочей температуре катода, выбираемой в интервале 50÷400^oС.

Оксидная бронза материала катода имеет химическую формулу R_xMe_nO_m, где х=0,1÷1,2; R - щелочной металл; Me - переходный металл из группы: титан, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений, платина, палладий, никель, кобальт; О - кислород, причем соединение Ме_nО_m является бронзообразующим оксидом металла Me.

В качестве бронзообразующего оксида выбирают или оксид ванадия, или оксид молибдена, или оксид вольфрама.

Оксидная бронза является гомогенным твердым раствором двух различных оксидных бронз щелочных металлов и оксидов переходных металлов, отличающихся типом щелочного металла R и или типом металла Me бронзообразующего оксида Ме_nО_m и имеет химическую формулу
или R¹ _xR² _yMe_nO_m,
или R_xMe¹ _zMe² _(n-z)O_m,
или R¹ _xR² _yMe¹ _zMe² _(n-z)O_m,
где R, R¹ и R² - щелочной металл; Me, Ме¹ и Ме² - переходный металл из группы титан, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений, платина, палладий, никель, кобальт; О - кислород, причем x=0,1÷1,2; у=0,1÷1,2; 0<z<n.

Щелочные металлы R, R¹ и R² выбирают из группы литий, калий, натрий, рубидий, цезий, а металлы Me, Мe¹ и Ме² выбирают из группы: ванадий, молибден, вольфрам.

Заявленный способ иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг. 1 - схематическое изображение устройства для регистрации следовых количеств органических молекул в атмосфере воздуха, использующее заявленные способ и материал катода в варианте с термодиффузионной подпиткой поверхности катода атомами щелочного металла.

Фиг. 2 - схематическое изображение устройства для регистрации следовых количеств органических молекул в атмосфере воздуха, использующее заявленные способ и материал катода в варианте с электродиффузионной подпиткой поверхности катода атомами щелочного металла.

Изображенное на фиг.1 устройство включает следующие элементы:
1 - катод, выполненный из заявленного материала; 2 - поток ионов щелочного металла, подпитывающий поверхность катода; 3 - керн катода; 4 - рабочая поверхность катода; 5 - подогреватель катода; 6 - источник питания подогревателя; 7 - коллектор ионов; 8 - входной поток анализируемого воздуха, содержащего следовые количества органических молекул; 9 - выходной поток воздуха; 10 - корпус устройства; 11 - измеритель тока ионов; 12 - источник питания в цепи измерения тока ионов.

Изображенное на фиг.2 устройство включает следующие элементы:
1-12 - элементы, назначение которых аналогично элементам фиг.1; 13 -пористое электропроводящее покрытие рабочей поверхности катода; 14 - источник питания, обеспечивающий электродиффузию ионов щелочного металла к рабочей поверхности катода.

Подача анализируемого воздуха может осуществляться либо в непрерывном, либо в периодическом режиме. В этом случае прибор может быть снабжен входным и выходным клапанами и клапаном для продува устройства воздухом или иным газом для удаления следов анализируемых веществ после их анализа.

Сущность заявленного способа регистрами и анализа органических молекул в атмосфере воздуха состоит в насыщении поверхности материала катода атомами щелочного металла из объема материала катода, а не из внешнего источника, и регистрации и анализе ионного тока вторичных органических молекул, образовавшихся на поверхности катода в условиях атмосферы воздуха. При этом сам материал выбран таким образом, что находящиеся на его поверхности атомы щелочного металла при рабочей температуре катода не связываются молекулами кислорода воздуха в термодинамически стабильные молекулы оксидов щелочных металлов, а находятся в поверхностных междоузлиях кристаллической решетки сложного оксидного соединения - оксидной бронзы щелочного металла и оксида переходного металла. Так как выбранные в качестве материала катода оксидные бронзы имеют широкую область гомогенности как по кислороду, так и по щелочным металлам [4] , это обеспечивает сохранение фазового состава оксидной бронзы, а также сохранение поверхностных междоузлий, занятых атомами щелочных металлов, в широком диапазоне рабочих температур катода и в присутствии кислорода воздуха.

В основе заявленного способа лежит сложная цепочка физико-химических процессов, протекающих на поверхности катода, а именно: подпитка поверхности катода атомами щелочного металла из объема катодного материала - химическое взаимодействие между органической молекулой и атомом щелочного металла на поверхности катода - ионизация образовавшейся вторичной органической молекулы - десорбция иона образовавшейся вторичной органической молекулы с поверхности катода.

Отличительной особенностью заявленного способа является то, что атомы щелочного металла и в объеме заявленного конструкционного материала катода, и в поверхностных междоузлиях конструкционного материала находятся в виде ионов, что обеспечивает высокую эффективность протекания этапа химического взаимодействия между органической молекулой и атомом щелочного металла, а также высокую эффективность этапа ионизации образовавшейся вторичной органической молекулы как при регистрации и анализе органических молекул с электроположительными радикалами, так и при регистрации и анализе органических молекул с электроотрицательными радикалами. В то же время в известном способе [1] атомы щелочного металла на поверхности катода находятся в адсорбированном состоянии и связаны с поверхностью катода силами не ионного, а ковалентного или металлического типов.

Эффективность химического взаимодействия органических молекул с атомами щелочных металлов и эффективность последующей ионизации образовавшихся вторичных органических молекул определяются концентрацией атомов щелочного металла на поверхности оксидной бронзы, которая в свою очередь зависит от скорости испарения атомов щелочного металла с поверхности материала катода при рабочей температуре катода и скорости подпитки поверхности катода атомами щелочного металла из объема катодного материала. При температуре катода менее 50^oС уменьшается скорость диффузионной подпитки поверхности катода атомами щелочною металла, а также скорость десорбции ионизированных комплексов "органическая молекула - атом щелочного металла" с поверхности катода, так как процесс десорбции протекает с преодолением активационного барьера. Указанные причины приводят к снижению эффективности обнаружения следовых количеств органических молекул в атмосфере воздуха при температуре катода менее 50^oС. При температуре катода более 500^oС в присутствии кислорода воздуха резко интенсифицируются процессы фазовых переходов в оксидных бронзах щелочных металлов и оксидов переходных металлов, в частности начинают протекать процессы распада оксидных бронз на термодинамически стабильные оксиды щелочных металлов и бронзообразующие оксиды переходных металлов. При этом резко уменьшается эффективность обнаружения следовых количеств органических молекул в атмосфере воздуха из-за уменьшения скорости химического взаимодействия между органическими молекулами и атомами щелочных металлов.

Оптимальной температурой катода, при которой максимальны скорости химического взаимодействия: ионизации и последующей десорбции иона комплекса "органическая молекула-атом щелочного металла" с поверхности катода, является температура в диапазоне 100-300^oС в зависимости от типа оксидной бронзы.

Однако при указанных рабочих температурах катода только диффузионная подпитка поверхности катода может не обеспечить величины концентрации атомов щелочного металла на поверхности катода, необходимой для эффективной регистрации всех типов органических молекул. Поэтому заявленный способ предусматривает дополнительную подпитку поверхности оксидной бронзы атомами щелочного металла путем их электродиффузии из объема оксидной бронзы к ее поверхности. Заявленный способ электродиффузионной подпитки поверхности катода основан на том, что оксидные бронзы щелочных металлов являются соединениями с ионным типом межатомной связи, в которых атомы щелочных металлов находятся в соответствующих междоузлиях кристаллической решетки в виде положительно заряженных ионов.

Ионы щелочных металлов обладают высокой степенью подвижности вдоль одного направления кристаллической решетки оксидной бронзы и характеризуются меньшей подвижностью вдоль остальных направлений кристаллической решетки. В то же время оксидные бронзы щелочных металлов не являются диэлектриками, а обладают металлическим типом проводимости, причем электрический ток в них переносится как электронами, так и ионами щелочных металлов [5]. Однако в отличие от классических полупроводниковых материалов, в которых носители заряда противоположных знаков (электроны и дырки) при приложении к образцу из полупроводникового материала разности потенциалов движутся в противоположных направлениях, в оксидных бронзах щелочных металлов электронный ток увлекает за собой положительно заряженные носители заряда - ионы щелочных металлов [5] . При этом возникает явление электродиффузии ионов щелочных металлов, причем именно в направлении тока электронов. В то же время при температуре катода выше 400^oС и при приложении к материалу катода разности потенциалов, обеспечивающей электродиффузию ионов щелочных металлов, может происходить электрохимические разложение оксидных бронз щелочных металлов.

Предложенный способ реализуется путем выбора оксидной бронзы с химической формулой R_xМе_nО_m, где х=0,1÷1,2; R - щелочной металл; Me - переходный металл, выбираемый из группы титан, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений, платина, палладий, никель, кобальт, О - кислород, причем соединение Мe_nO_m является одним из бронзообразующих оксидов металла Ме. Отметим, что указанные переходные металлы могут иметь один или несколько бронзообразующих оксидов, например, TiО₂, TiO₃, V₂O₅, V₃O₈, МоО₃, Мо₆О₁₇. WO₃, ТаО₃, ReO₃ и т.д. [6].

При значении х<0,1 не удается поддерживать требуемую концентрацию атомов щелочного металла на поверхности катода ни за счет термодиффузионной, ни за счет электродиффузионной подпитки поверхности катода. При значении х>1,2 возрастает скорость фазовых превращений в оксидных бронзах при рабочей температуре катода, что приводит к их распаду на оксид щелочного металла и бронзообразующий оксид переходного металла.

Оптимальными составами являются оксидные бронзы на основе бронзообразующих оксидов ванадия, молибдена или вольфрама. Указанные бронзы позволяют регистрировать органические молекулы как взрывчатых, так и наркотических и физиологически активных веществ с высокой степенью эффективности. Это связано с тем, что оксид ванадия обладает высокой каталитической активностью по отношению к органическому синтезу, что повышает эффективность образования комплексов "органическая молекула - ион щелочного металла на поверхности катода", оксид молибдена обладает высокой работой выхода, что повышает эффективность ионизации образующихся комплексов, а оксид вольфрама характеризуется высокой подвижностью ионов щелочных металлов, находящихся в его кристаллической решетке, что повышает эффективность термодиффузионной и электродиффузионной подпитки поверхности катода атомами щелочных металлов.

Оптимальными щелочными металлами, входящими в состав оксидной бронзы, являются калий, ионы которого имеют высокую подвижность в кристаллической решетке оксидных бронз, цезий, имеющий низкий потенциал ионизации, и натрий, имеющий высокую скорость взаимодействия с органическими молекулами.

Вариантом реализации заявленного способа является выбор химического состава оксидной бронзы, входящей в состав материала катода, отличающейся тем, что оксидная бронза является гомогенным твердым раствором двух различных оксидных бронз щелочных металлов, отличающихся типом щелочного металла R и/или типом металла Me, и имеет химическую формулу вида R¹ _xR² _yMe_nO_m, R_xMe¹ _zMe² _(n-z)O_m или R¹ _xR² _yМе¹ _zМе² _(n-z)О_m, где R, R¹ и R² - различные щелочные металлы; Me, Ме¹ и Ме² - различные металлы из группы титан, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений, платина, палладий, никель, кобальт, имеющие бронзообразующие оксиды, причем х= 0,1÷1,2, у=0,1÷1,2, 0<z<n.

Наличие в составе оксидной бронзы атомов двух щелочных металлов с различными ионными радиусами и различными потенциалами ионизации приводит к увеличению скорости химического взаимодействия и скорости ионизации в цепочке процессов "подпитка поверхности атомами щелочного металла - химическое взаимодействие между органической молекулой и атомом щелочного металла - ионизация образовавшегося комплекса - десорбция иона образовавшегося комплекса". Наличие в составе оксидной бронзы атомов двух бронзообразующих металлов Me, оксиды которых обладают разной степенью каталитической активности, разной работой выхода, а также с учетом большей "рыхлости" кристаллической решетки твердых растворов оксидов по сравнению с кристаллической решеткой простого оксида, приводит к увеличению скорости химического взаимодействия и скорости подпитки поверхности в указанной цепочке процессов.

Оптимальными составами являются сложные оксидные бронзы щелочных металлов типа калий - натрий - ванадий - кислород, калий - натрий - вольфрам - кислород, калий - натрий - молибден - кислород, калий - ванадий - вольфрам - кислород, кадий - ванадий - молибден - кислород, калий - натрий - ванадий - вольфрам - кислород, калий - натрий - ванадий - молибден -кислород.

Изложенное показывает, что в научно-технической и патентной литературе отсутствуют технические решения, позволяющие достичь указанных технических результатов с помощью вышеуказанных приемов и средств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условиям патентоспособности: "новизна" и "изобретательский уровень". Заявленный способ и материал могут быть реализованы в промышленности, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности: "промышленная применимость".

Источники информации
1. Расулев У. Х., Назаров Э.Г., Хасанов У.И. др. Термическая десорбция квазомолекулярных положительных ионов органических соединений при их совместной адсорбции с атомами щелочных металлов. Тезисы докладов XXI Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. Ленинград: 1990, т.1, с.128.

2. Патент США 5028544 от 02.07.91 г., МКИ G 01 N 33/00.

3. Буряков И. А., Крылов Е.В., Макась А.Л. и др. Дрейф-спектрометр для контроля следовых количеств аминов в атмосфере воздуха. Журнал аналитической химии, 1993, т.43, Вып.1, с.156-165.

4. Фотиев А.А., Волков В.Л., Капусткин В.К. Оксидные ванадиевые бронзы. М.: Наука, 1978, 176 с.

5. Петров B.C., Кудрина Л.В., Новак П.Я. и др. Особенности обмена компонентами между ион-электронным проводником Na_0,33V₂О₅ и газовой фазой. Международная конференция "Химия твердого тела". Тезисы докладов, ч.2, Свердловск-Одесса, 1990, с.46.

6. Лазарев В.Б., Красков В.Г., Шаплыгин И.С. Электропроводность окисных систем и пленочных структур. М.: Наука, 1979, 168 с.

Использование: аналитическая химия. Сущность изобретения: в замкнутый или проточный объем, содержащий катод и дополнительный электрод-коллектор, направляют поток воздуха атмосферного давления, содержащий следовые количества органических молекул взрывчатых, наркотических или физиологически активных веществ. Катод выполняют из материала, содержащего по крайней мере одну оксидную бронзу щелочного металла и оксида переходного металла с химической формулой R_xMe_nO_m, где х=0,1-1,2; R - щелочной металл; Ме - переходный металл из группы титан, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений; О - кислород, причем соединение Me_nO_m является одним из бронзообразующих оксидов металла Ме. Катод нагревают до рабочей температуры в интервале 50-500^oС, прикладывают разность потенциалов между катодом и коллектором и измеряют электрический ток положительно заряженных ионов вторичных органических молекул, образовавшихся на поверхности катода в результате взаимодействия органических молекул с атомами щелочного металла на поверхности катода в условиях атмосферы воздуха. Для повышения чувствительности заявленного способа между рабочей поверхностью катода и его противоположной поверхностью прикладывают дополнительную разность потенциалов. Для расширения класса анализируемых органических молекул и повышения селективности анализа в качестве материала катода выбирают сложную оксидную бронзу, имеющую химический состав R¹ _xR² _yMe_nO_m, R_xMe¹ _zMe² _(n-z)O_m или R¹ _xR² _yMe¹ _zMe² _(n-z)O_m,
где R, R¹ и R² - различные щелочные металлы, Ме, Ме¹ и Ме² - различные переходные металлы из группы, указанной выше, соединение Ме_nO_m которых является бронзообразующим оксидом, причем х=0,1-1,2, у=0,1-1,2, 0<z<n. Проведены испытания заявленного способа при анализе воздуха атмосферного давления, содержащего примеси органических соединений из классов аминов, нитросоединений с радикалом -NO₂, нитрилов с радикалом -CN, а также хлор- и арсинсодержащих органических соединений. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обнаружения следовых количеств органических молекул взрывчатых, наркотических или физиологически активных веществ в атмосфере воздуха, заключающийся в том, что подают газовую пробу, содержащую органические молекулы, в замкнутый или проточный объем, в который помещен коллектор ионов и катод, нагревают катод до рабочей температуры, регистрируют и анализируют ионный ток в цепи коллектора ионов и/или в цепи катода, отличающийся тем, что в качестве материала катода используют материал, содержащий по крайней мере одну оксидную бронзу щелочного металла и бронзообразующего оксида переходного металла, при этом обеспечивают насыщение поверхности катода атомами по крайней мере одного щелочного металла путем переноса атомов щелочного металла из объема материала катода на его поверхность, регистрируют и анализируют ионный ток вторичных органических молекул, образовавшихся на поверхности катода в результате взаимодействия органических молекул с атомами щелочного металла на поверхности катода. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность катода насыщают атомами щелочного металла за счет термической диффузии атомов щелочного металла из объема катодного материала на поверхность катода при температуре катода в интервале 50÷500^oС. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что поверхность катода дополнительно насыщают атомами щелочного металла за счет электродиффузии атомов щелочного металла из объема катодного материала на поверхность катода при рабочей температуре катода в интервале 50÷400^oС. 4. Способ по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что оксидная бронза щелочного металла имеет химическую формулу
R_xMe_nO_m,
где х = 0,1÷1,2;
R - щелочной металл;
Ме - переходный металл из группы титан, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений, платина, палладий, никель, кобальт;
О - кислород,
причем соединение Me_nO_m является бронзообразующим оксидом металла Ме. 5. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что в качестве бронзообразующих оксидов выбирают или оксиды ванадия, или оксиды молибдена, или оксиды вольфрама. 6. Способ по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что оксидная бронза является гомогенным твердым раствором двух различных оксидных бронз щелочных металлов и бронзообразующих оксидов переходных металлов с различным типом щелочного металла R и/или типом металла Ме бронзообразующего оксида Ме_nO_m и имеет химическую формулу или R¹ _xR² _yMe_nO_m, или R_xMe¹ _zMe² _(n-z)O_m, или R¹ _xR² _yMe¹ _zMe² _(n-z)O_m,
где R, R¹ и R² - щелочной металл; Ме, Ме¹ и Ме² - переходной металл из группы титан, ванадий, ниобий, молибден, вольфрам, рений, платина, палладий, никель, кобальт; О - кислород, причем х= 0,1÷1,2, y= 0,1÷1,2, 0<z<n. 7. Способ по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что щелочные металлы R, R¹, R² выбирают из группы литий, калий, натрий, рубидий, цезий, а металлы Ме, Ме¹ и Ме² выбирают из группы ванадий, молибден, вольфрам.