Способ масс-спектрометрического анализавеществ

<11834493

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заяэленб 041278 (21)2691595/18-25 (51)М. Кл з

G 01 N 27/62 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 300581. Бюллетень ЙЯ20 (53)УДК 621 384 (088.-8) 1

Дата опубликования описания 30.05.81 (72) Авторы „ изобретения

t с

1, 1

Г ! !

A.A.Ïåðîâ и С.Е.Куприянов, (71) Заявитель (54) СПОСОБ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

ВЕЩЕСТВ

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

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

Анализируемое вещество присутствует в качестве примеси к известному основному веществу и при облучении 20 исходной, смеси электронами образуются, главным образом, положительные ионы этого вещества, которые затем вступая в реакции с молекулами анализируемого вещества, производят ионы, характеры- зующие данное анализируемое вещество, Ионы, характеризующие анализируемое вещество, образуются за счет различных

, ионно-молекулярных реакций, происхо- . дящих в результате многократных взаи- ЗО модействий между молекулами анализируемого вещества и ионами основного вещества, 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.от ° ) в ионном источнике, где.происходят ионно-молекулярные реакции, и, следовательно, дополнитель-: ные сравнительно мощные и дорогие средства откачки метод не всегда обеспечивает достаточно мягкую ионизацию, т.е. получение малолинейных масс.-спектрову в качестве основного вещества используют многоатомные соединения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ масс-спектрометрического анализа веществ в газовой фазе, по которому исследуемое вещество . ионизуют высоковозбужденными атомами с образованием ассоциативных ионов с последующим разделением по отношению (m/е. (23.

Однако в этом способе используют атоьы с высокими потенциалами иониэа. ции, что имеет ряд недостатков. Во834493!

О

50

Интенсивность ионов (К К .), пр»Еда

Давление, торр

Интенсивность комплексных ионов

К э и+, пр.ед.

Вещество

7- 10

4 10

5. 10

3 10

С Н NO

С,Н, 61

240

Щ то=Сэ Н.,з

40

CHSOH первых, для получения высоковозбужденных атомов, энергия возбуждения которых находится вблизи их потенциала ионизации, нужны электроны сравнительно высокой энергии и такие электроны. будут также приводить к ионизация и жоследующему распаду анализируемых молекул. Во-вторых, атомы с высоким потенциалом ионизации практически трудно возбуждать дешевыми и доступными источникаъгл света. В-третьих, при взаимодействии высоковозбужденного атома, имеющего высокий потенциал .ионизации с молекулой, потенциал иониэации которой ниже, может произойти процесс распада молекулы с об разованием в масс-спектре осколочных ионов»

Цель изобретения - получение малолинейчатых масс-спектров.

Поставленная цель достигается тем, Что в способе масс-спектрометрическо-. го анализа веществ в газовой фазе, по которому исследуемое вещество ионизуют высоковозбужденными атомами с образованием ассоциативных ионов с последующим разделением их по m/е в анализаторе, в качестве высоковозбужденных атомов используют атомы о низкими потенциалами ионизации, например атомы щелочных и щелочнозеуельных металлов.

Для получения ионов, характеризую:щих исходное анализируемое вещество, используют процесс ассоциативной ионизации, в результате которого образуются комплексные ионы, представ- З5 ля1ощие собой ионизированные соединения атомов, имеющих низкие потенциалы ионизации, с атомами или молекула-. ми анализируемого вещества. О наличии и количестве анализируемого ве- 40 щества судят по интенсивности таких комплексных ионов. Реакции ассоциативной .ионизации протекают между высоковозбужденными атомами A какого-либо известного элемента периодической системы .Менделеева, с потен45 циалощ мриизации ниже, чем потенциал ионизщруг анализируемого вещества

М, по схеме.

А + М- АМ+ + е, где AN+ - комплексный ион, характеризующий анализируемое ве.щество; е — электрон.

Ф

Высоковозбужденные атомы А могут быть получены под действием электро нов, фотонов, в разряде или какимлибо иным способом.

В масс-спектре, кроме ионов AN сОдержатся только ионы А и А, есФ- + ли энергия электронов или фотонов, под действием которых образуются высоковозбужденные атомы A меньше уь потенциала ионизации анализируемого вещества.

В качестве атомов А используют, например атомы щелочных металлов, атомы щелочноэемельных элементов, или другие атомы, имеющие низкие потенциалы ионизации °

Ионизации анализируемого вещества .не происходит, так как потенциал ионизации элемента A ниже, чем потенциал ионизации анализируемого вещества и для возбуждения атомов A 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.

Пример . 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 эмиссии — 0,2 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 834493

Продолжение таблицы

Вещество

Интенсив бсть ионов (К .ЗК4" ), пр,ед.

Давление, тсрр

Интенсивность комплексных ионов

Я +

К М, пр.ед.

I (с,н ) о

3 10

5. 10

1,5. 10

6 ° 10

5 ° 10

105

76 с н -он (сн ) Со

83

100

126 .

124

Пара = С,Н„, 300

Составитель H.Àëèìoâà

Редактор E.Äè÷ûícêàÿ Твхред,И. Ролинка Корректор Г. Решетник

Заказ 4058/65 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Роаударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

4 5

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб, д. /

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, уд. Проектная, 4

Абсолютная величина тока ионОв (К(СНЭ) СО) на входе умножителя составляет 1,5° . 10 "A при разрешающей силе прибора 1000. Величина тока ионов K+ во всех случаях на входе в 25 умножитель больше 10 з A, что является верхним пределом измерительной системы.

Использование предлагаемого способа масс-спектрометрического анали- 3() эа обеспечивает возможность получения малолинейчатых масс-спектров,что черезвычайно ваЖно для анализа сложных смесей веществ, а также.для идентификации отдельных веществу благода- З5 ря мягкой ионизации возможность регистрации радикалов, образующихся в различных процессах; воэможность использования света обычных разрядных ламп для получения масс-спектров, а также лазеров.

Формула изобретения

1. Способ масс-спектрометрического анализа веществ в газовой фазе, по которому исследуемое вещество ионизуют высоковозбужденными атомами с образованием ассоциативных ионов с последующим разделением их по отно-. шению массы к заряду в анализаторе, отличающийся тем, что, с целью получения малолинейчатых массспектров, в качестве высоковозбужденных атомов используют атомы с низкиМи потенциалами иониэации.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве высоковозбужденных атомов используют атомы щелочных и щелочноэемельных металлов. !

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 355527, Ф кл. 250-4 l . 9, 1970, 2. Куприянов С.E. Реакции электронновоэбужденных атомов и молекул. Химия высоких энергий, 1974, т.6,, Ф 4, с. 304 (прототип).