Способ масс-спектрометрического анализаВЕщЕСТВ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/62 

(54) СПОСОБ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВЕЩЕСТВ

1

Изобретение относится к масс-спектрометрии, преимущественно для качественного и количественного анализа индивидуальных веществ и их смесей, и мэжет быть использовано для мягкой т.е. неразрушающей ионизации молекул и радикёшов, особенно тех, которые при ионизации электронным ударом не содержат в масс-спектре молекулярных ионов.

Известны способы анализа веществ, находящихся в газовой или паровой фазе, основанные на неупругих процессах происходящих между атомными частицами, а именно реакциях перезарядки или на иоино-молекулярных реакциях химическая ионизация 1.

Анализируемое вещество присутствует в качестве примеси к известному основному веществу и при облучении исходной .смеси электронами образуются главным образо14, положительные ноша этого вещества которые затем вступая в реакции с молекулг1ми анализируемого вещества, производят ионы, характеризующие данное анализируемое Вещество. Ионы, характеризующие анализируемое вещество, образуются за счет различны ионно-молекулярных реакций, происходящих в результате многократных взгммодействий между молекулами анализируемого вещества и ионами основного вещестра, а также ионами, возникшими в результате таких взаимодействий. Анализ осуществляется измерением интенсивности ионов, характеризующих анализируемое вещество.

Недостатки способа - требуется специальная область повышенного давления ( 1 мм рт.ст.) в ионном источнике, где происходят ионно-ьюлекуляряые реакции, и, следовательно, дополнителные сравнительно мощные и дорогие средства откачки метод не всегда обепечивает достаточно мягкую ионизацию, т.е. получениемалолинейных масс-спектров; в качестве основного вещества испс льзуют многоатомные соединения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ масс-спектрометрического анализа веществ в газовой фазе, по которому исследуемое вещество ионизуют высоковозбуждёнными атомами с образованием ассоциативных ионов с последующим разделением по отношению

Im/e. Ш.

Однако в этом способе используют атомы с высокими потенциалаки ионизации, 410 юуюет ряд недостатков. Вопервык, для получения высоковозбужде ных атомов, энергия возбуждения кото рых находится вблизи их потенцигипа ионизации, нужны электроны сравнител но высокой энергии и такие электроны будут также приводить к ионизации и доследующему распаду анализируемых молекул. Во-вторых, атомы с высоким потенциалом ионизации практически трудно возбуждать дешевыми и доступными источниками света. В-третьих, при взаимодействии высоковозбужденно го атома, имеющего высокий потенциал ионизации с молекулой, потенциал ионизации которой ниже, может произойти процесс распада молекулы с образованием в масс-спектре осколочных ионов. Цель изобретения - получение мало линейчатых масс-спектров. Поставленная цель достигается тем что вспособе масс-спектрометричёско го анализа веществ в газовой фазе по которому исследуемое вещество ионизуют высоковозбужденными атомами с образованием ассоциативных ионов с последующим разделением их по т/е в анализаторе, в качестве высоковозбужденных атомов используют атомы с низкими потенциалами ионизации, например атомы щелочных и щелочнозеЛ1ельных металлов. Для получения ионов, характеризую U5IX исходное анализируемое вещество, используют процесс ассоциативной ионизации, в результате которого об разуются комплексные ионы, представляющие собой ионизированные соединения атомов, имеющих низкие потенциалы ионизации, с атомами или молекула ми анализируемого вещества. О наличии и количестве анализируемого вещества судят по интенсивности таких комплексных ионов. Реакции ассоциативной .ионизации протекают между высоковозбужденными атомами А какого-либо известного элемента периодической системы Менделеева, с потенциалом ионизации ниже, чем потенциал иониэапирг анализируемого вещества М, по схеме.

7-10 410 5-ЧО ЗЧО-

55 43 51 40 А + М- АМ + е, где AM - комплексный ион, характерн; зутощий анализируемое ве.щество; е - электрон. Высоковозбужденные атомы А могут быть .получены под действием электронов, фотонов, в разряде или какимлибо иным способом. . В масс-спектре, кроме ионов AM , содержатся только ионы А и А , если энергия электронов или фотонов, под действием которых образуются высоковозбужденные атомы меньше потенциала ионизации анализируемого вещества. В качестве атомов А используют, например атомы щелочных металлов, атомы щелочноземельных элементов, или другие атомы, имеющие низкие потенциалы ионизации. Ионизации анализируемого вещества ле происходит, так как потенциал ионизации элемента А ниже, чем потенциал ионизации анализируемого вещества и для возбуждения атомов А используют электроны или.фотоны с энергией ниже потенциала ионизации анализируемого вещества. Образование ионов происходит за счет ассоциативной ионизации двух нейтральных частиц, а не за счет ионно-молекулярных реакций.,, В предлагаемом методе нет необходимости, в создании области с повышенным давлением в ионном источнике, процесс происходит при давлениях в ионном источнике, масс-спектрометра 10 - . 10 мм рт.ст. П р и .м е р . На масс-спектрометр через прямой ввод в ионный источник помещают кварцевый тигель с металлическим калием. Температура подогревателя, тигля составляет 150°С, энергия ионизирующих электронов - б эВ, ток полной зкотссии - (3,2 мА. Затем через систему напуска поочередно напускают газообразные вещества, различной химической природы. , . Полученные масс-спектры и давления, до которых осуществляют напуск анализируемого вещества приведены в таблице, . -Таблица

Вещество

Давление, торр

,-6

3-10 5- 101,5.10

-6

NH.

6-10

-6

Пара CgHjo

5- 10

Абсолютная величина тока ионов К(СНз)СО .на входе умножителя составляет 1,5- при разрешающей силе прибора 1000, Величина тока ионов К во всех случаях на входе в умножитель больше А, что являвтся верхним пределом измерительной . системы.

Использование предлагаемого способа масс-спёктрометрического анализа обеспечивает возможность получения малолинейчатых масс-спектров,что чрезвычайно ваМсно для анализа сложных смесей веществ, а также.для идентификации отдельных веществ; благодаря мягкой ионизации возможность регистрации радикалов, образующихся в различных процессах; возможность использования света обычных разрядных ламп для получения масс-спектров а также лазеров, .

Формула изобретения

1, Способ масс-спектрометрического анализа веществ в газовой фазе.

Продолжение таблицы

Интенсивность

комплексных

ионов

, пр.ед.

76

126

85

29

34

по которому исследуемое вещество ионизуют высоковозбужденными атомами с образованием ассоциативных ионов с последующим разделением их по отно5шению массы к заряду в анализаторе, отличающийся тем, что, с

.целью получения малолинейчатых массспектров, в качестве высоковозбужденных атомов используют атомы с. низкиМи потенциалами ионизации,

0

2 Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в качестве высо- , ковозбужденных атомов используют атомы щелочных и щелочноземельных метгш5лов. .

i

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

2,Куприянов С.Б, Реакции электронновозбужденных атоллов и молекул, Химия высоких энергий , 197, т.бе 4, с, 304 (прототип),