Referatas Rentgeno fotoelektroninė spektroskopija. Elektroninė Ože spektroskopija. Antrinių jonų masių spektroskopija.
Vilnius 2003 Turinys
Rentgeno fotoelektroninėspektroskopija……………………………………………………..….. 2Elektroninė Ožespektroskopija……………………………………………………..………………. 3Antrinių jonų masiųspektroskopija……………………………………………………..…………. 8Naudotaliteratūra………………………………………………………………………………………… 14 Rentgeno fotoelektroninė spektroskopija
Iš pirmo žvilgsnio Rentgeno fotoelektroninė spektroskopija galipasirodyti paprastu tyrinėjimo metodu. Fotoelektroninis efektas tapo aiškusdar amžiaus pradžioje. Buvo suprasta, kad nežiūrint į įsivaizduojamus sunkumus, neypatingąintensyvumą ir monochromatiškumą, naudojant elektroninę emisiją,atsirandančią išmušant elektronus šiuo spinduliavimu, galima atlikti labainaudingus tyrimus. Šis metodas naudojamas ne tik cheminei analizei. Šiam metodui taikyti ir matuoti aparatūra atsirado panaudojus β-spektroskopijos aparatūrą. Kai kurie iš pirmųjų Rentgeno fotoelektronųspektroskopijos eksperimentų buvo daromi net β spektrometruose,perdarytuose taip, kad būtų galima nukreipti į bandinį Rentgenospinduliuotę. Labai greitai buvo nustatyta, kad signalo intensyvumas buvoaukščiau už kα liniją Rentgeno spinduliuotės elemente. Rentgeno vamzdžio anodai buvo gaminami iš šių metalų: Na, Mg ir Al. Išjų ypatingai naudojami tik Mg ir Al, nes maža kα spinduliavimo kvantųenergija magnyje ir aliuminyje apsunkina energetinio tų elektronųišsiskyrimų magnetiniame lauke analizę. Nepaisant to šie metalai idealiaitinka elektrostatiniam analizatoriui. Analizatoriai būna dviejų tipų:cilindriniai ir pusiausferinio veidrodžio. Naudojant pilno spektrospinduliavimą, Rentgeno vamzdžio fotoelektronų sužadinimui stipriaisumažėja naudingo signalo spektro švarumas. Kaip žinoma, šalia charakteringųjų kα1,2 linijų, dėl krentančiųelektronų srauto taip pat atsiranda stabdantysis spinduliavimas ir kitoscharakteringos linijos, pvz., kβ linijos. Šios linijos sumažina fonopoveikį signalui, o nepageidaujamos linijos iššaukia elektronų, kurie galitrukdyti kitų linijų stebėjimą, atsiradimą spektre. Šiai problemaiišspręsti naudojami daugiaelemenčiai detektoriai. Nors elektronų energija išoriniuose debesėliuose pasiekia 100 kW, Al kαspinduliavimas leidžia aptikti daugumos elektroninių elementų sudėtis.Esant bet kuriam Z turi charakteringą energinį ryšį, kuris padeda atrasti
duotąjį elementą. Analizė vyksta apšviečiant medžiagą Rentgeno spinduliaisir stebint, kaip jie sugeriami. Rentgeno spindulių šaltinis turi būti toks,kad būtų galima keisti jo bangų ilgį.Elektroninė Ože spektroskopija
Ože elektronai gali būti sudėtingo antrinių elektronų spektrosudedamoji dalis, jeigu pirminių elektronų energija pakankamai didelė, kadvyktų medžiagos atomų sužadinimas ir elektronų išmušimas iš vidiniųsluoksnių. Vienas iš būdų elektronams sugrįžti iš sužadintos būsenos įnesužadintą susijęs su rentgeno spindulių atsiradimo charakteristikomis,kitas – su daugybe sužadinto atomo vidinių elektronų perėjimų, kuriesąlygoja elektronų emisiją ir atomo jonizaciją (vidinę konversiją arbaautojonizaciją). Pagrindinę objekto paviršių paliekančių elektronų dalį (apie 90%)sudaro antriniai elektronai. Jų energija sudaro kelis elektronvoltus.Antrinių elektronų pasiskirstymo fone stebimi nedideli pikai, kai kiekvienoelemento energijų vertės yra griežtai fiksuotos. Tie pikai yra susiję su vadinamaisiais Ože elektronais. Jų atsiradimas (kaip ircharakteringojo rentgeno spinduliavimo) yra susijęs su atomų sužadinimu,kai atsiranda elektrono vakansija viename iš vidinių elektronų sluoksnių.Jei medžiagą bombarduojančių pirminių elektronų energija pakankamai didelė,kad išmuštų elektronus iš vidinių sluoksnių, tai atsiradusi vakansija yraužimama elektrono iš gretimo sluoksnio. Atsipalaidavusi energijaišspinduliuojama charakteringojo rentgeno spinduliavimo kvanto pavidaluarba yra sunaudojama elektrono atplėšimui iš kito sluoksnio – emisijai. Taiyra Ože perėjimas. Tie emituoti elektronai vadinami Ože elektronais. Abuelektronų perėjimai yra galimi, tačiau su skirtingomis tikimybėmis.Nespindulinio perėjimo tikimybė nepriklauso nuo atominio numerio (kai Zpakankamai didelis), tuo tarpu kai perėjimo, kurio metu išspinduliuojamaenergija, tikimybė auga proporcingai ketvirtam Z laipsniui. Todėl lengvųelementų atomams Ože perėjimo tikimybė sudaro apytiksliai 95%, o sunkiems(z>70) apie 10 %. Paprastai Ože spektras vaizduojamas kaip kreivės pirmosios išvestinės
pasiskirstymas pagal antrinių elektronų energijas. Ože spektrai skirstomi iserijas ir grupes lygiai taip pat kaip ir charakteringojo spinduliavimokvantų energijos. Jie gali būti panaudoti nustatant chemines junginiųsudėtis, o taip pat cheminių ryšių tipus bandinio paviršiuje (cheminė atomųsąveika sukelia Ože pikų poslinkį). Ože elektronų spektro serija apibūdinama pirmojo tipo elektroninevakansija, o spektro grupė – antrine vakansija. Pavyzdžiui, jeigu buvosužadintas K sluoksnis, Ože perėjimas vyksta peršokant elektronui iš LIIlygio į K ir po to pereinant iš LIII lygio. Šis perėjimas pavaizduotas 2-ame paveikslėlyje. Šiuo atveju Ože elektroną reikia priskirti K serijai irLIILIII grupei ir apibrėžti kaip K LIILIII. Jo energija išreiškiama kaipenergijų skirtumas atitinkamų elektroninių būsenų: [pic], (1) Kai elementų atominis numeris yra didesnis nei 20 ( kai Z>20 ), taitada naudojama tokio pavidalo išraiška: [pic], (2) čia (Ew)z ir (Ex)z – energijų reikšmės w ir x lygiuose duotajam atomuisu atitinkamu z; (Ey)z+1 – y lygio energija atome su numeriu z + 1. Antrojo nario prasmė yra ta, kad z atomo (iš kurio buvo atplėštasvienas iš vidinių sluoksnių elektronų), elektronai yra lauke, kurisapytiksliai yra lygus atomo z + 1 laukui. Tolesni skaičiavimai susiję su daug tikslesne vakansijų, esančiųvidiniuose sluoksniuose įtaka energetiniams lygiams bei Ex ir Ey. Reikiapastebėti, kad eksperimentiškai Ože elektronai aptinkami ne su visomisenergijomis. Tai yra susiję su atrankos taisyklėmis, kurios iki šiol daryra ne visiškai ištirtos. Taip pat reikia pastebėti, kad kondensuotomssistemoms skirtingai nei izoliuotiems atomams, lygiai „išplaukia“ įplatesnes ar siauresnes energines zonas, todėl Ože elektronų pikai metalamsir lydiniams turi plotį, kuris yra nulemtas tų zonų energijų. Išimtimigalima laikyti tik kai kuriuos pikus su atitinkamais pločiais. Taigi pagalOže elektronų energijas galima nustatyti ir apibūdinti cheminio ryšio tipą. Ože elektronų išlėkimas tiesiog proporcingai priklauso nuo pirminioelektronų pluoštelio intensyvumo. Pirminių elektronų energija apibūdinasužadinimą vienos arba kitos Ože spektro serijos, todėl didžiausia tikimybėatsirasti pirminėms elektroninėms vakansijoms pasiekiama tada, kaibombarduojančių elektronų energija maždaug tris kartus viršija atitinkamoelektroninio lygmens energiją. Optimalios geometrinės sąlygos registruotiOže elektronus yra tada, kai pirminis elektronų pluoštelis krenta 70-80okampu (čia yra kampas tarp krentančio pluoštelio krypties ir paviršiausnormalės). Tokiomis sąlygomis didžiausias emituotų elektronų intensyvumasyra paviršiaus normalės kryptimi. Visa tai susiję su tuo, kad Ožeelektronų išėjimo gylis yra labai mažas palyginus su pirminių elektronųprasiskverbimo gyliu. Ože spektrometrą sudaro labai aukštą vakuumą turinti kamera (apie 10-6Pa), elektroninė patranka, antrinių elektronų analizatorius ir tiriamosiosmedžiagos paviršiaus valymo sistema, taip pat, be abejo, tiriamojimedžiaga. Spektrometrai skiriasi pagal analizatoriaus veikimo principą.Labiausiai yra paplitę spektrometrai, kurių analizatoriai naudojami sustabdomuoju lauku. Ši sistema pasirodė labai patogi tyrimams dėl to, kad jigali būti panaudota analizuoti lėtų elektronų difrakciją, o tai yra taippat labai efektyvu tiriant įvairių medžiagų paviršius. Bandinys yra bombarduojamas arba elektronine patranka 2 su pasvirapluoštelio kryptimi, arba patranka 3 su normaliąja pluoštelio kryptimi,kuri naudojama lėtų elektronų difrakcijai. Analizuojanti sistema sudaryta iš trijų pusiau sferinių tinklelių 4, 5,6 ir pusiau sferinio kolektoriaus 7, kuris naudojamas kaip fluorescensinisekranas, kai stebima lėtų elektronų difrakcija. Bandinys yra padėtastinklelių centre ir yra įžemintas. Tinklelis 4, kuris yra arčiausiaibandinio, taip pat yra įžemintas. Tokiu būdu sistemoje tinklelis-bandinyselektrinio lauko nėra. Antrasis tinklelis turi besikeičiantį potencialą irsudaro stabdomąjį elektrinį lauką. Trečiasis tinklelis taip pat, kaip irpirmasis, yra įžemintas. Jis reikalingas tam, kad sumažinti sistemosstabdomasis tinklelis – kolektorius talpą. Į kolektorių paduodama nedidelėteigiama įtampa, kad būtu išvengta antrinės elektronų emisijos iš pačiokolektoriaus. Jei stabdomasis tinklelis turi įtampą, kurią pažymėsim V, taiantriniai elektronai su energija, mažesne nei E = cV, atsistums, olektronai, kurių energija didesnė arba lygi E pereis tinklelį ir pataikys ikolektorių. Srovės stipris I(E) bus proporcingas bendram elektronųskaičiui, kurių energija didesnė arba lygi E. Visa tai galima užrašytitokia išraiška: [pic]; (3) [pic]. (4) Taigi norint gauti elektronų pasiskirstymo pagal energijas funkciją ,reikia išdiferencijuoti I(E). Šiam diferencijavimui naudojama elektroninėschema 8,9, kuri įjungia stabdomojo potencialo moduliavimą nedidelesinusoidinio signalo įtampa su kelių kilohercų dažniu ir sinchroninįkolektoriaus įtampos su pagrindiniu dažniu w ir antrosios harmonikos dažniu2w detektavimą. Iš dažnio w gauname [pic], (5) o iš 2w – N‘(E). Ože spektrometro jautrumas ir skiriamoji gebapriklauso nuo moduliuojančio signalo amplitudės. Amplitudės padidėjimaspadidina antrosios harmonikos signalo registracijos jautrumą. Tuomet labaikrenta prietaiso skiriamoji geba. Optimali amplitudė lygi matuojamojo pikopuspločiui. Skiriamoji duotojo tipo spektrometro skiriamoji geba siekia0,3%. Skirtingiems elementams Ože elektronų energijų intervalas yra labaiplatus- nuo keliu elektronvoltų iki dešimčių kiloelektronvoltų. Vienoperiodo ribose augant atominiam numeriui spektrai išlieka panašūs (jeipirminių elektronų energija yra pakankamai didelė tam, kad sužadinti vienąir tą pačią seriją), tačiau to pačio tipo Ože elektronų energija sumažėja. Pavyzdžiui, elektronų N5N6 energija atominiam numeriui z ═ 72 yra lygi165 eV, o kai z = 79, tai 139 eV. Lengviems elementams, išskyrus H ir He, Ože elektronų spektrai yra ganpaprasti. Jie yra mažų energijų srityse ir gan lengvai analizuojami. Daugsunkesniems elementams paparasčiausia KLL serija pasislenka į aukštųenergijų sritį, kur taip gali būti pikų, kurie susieti su plazminiaisvirpesiais ir charakteringais nuostoliais. Tuo pačiu atsiranda pikai KLM,KMM ir kitiems Ože perėjimams, kurie išsidėsto žemų energijų srityse, o tailabai supaprastina analizavimą. Elektronų emisijos reiškinys dėl vidinės konversijos buvo pastebėtas irteisingai išaiškintas 1925 metais. Tą padarė Pjeras Ože. Jo garbei šieelektronai buvo pavadinti Ože elektronais. 1953 metais buvo užregistruotiOže elektronų pikai. Tai buvo padaryta tyrinėjant eksperimentinius antriniųelektronų spektrus. Šiam metodui ir buvo pasiūlytas Ože spektroskopijospavadinimas. Nežiūrint į tai, tik 1960 metais Ože spektroskopijos metodasįgavo praktinę reikšmę ir buvo pripažintas unikaliu cheminės analizėsmetodu tyrinėjant medžiagų paviršių ir elementų pasiskirstymą tankiausiuosesluoksniuose. Ože metodo pritaikymas ir tobulinimas labiausiai priklausėnuo technikos lygio ir jos kūrimo. Ože spektrometrams reikalingas tokioaukšto lygio vakuumas darbiniame režime, kuris net ir dabar vadinamassuperaukštu. Ože spektroskopija susidūrė su technikos ir moksloproblemomis. Pavyzdžiui, viena iš problemų buvo medžiagos kosminio vakuumotechnikai sukurti, taip pat dangų ir plėvelių kūrimas ir daugelis kitųproblemų. Pagrindinis metodo pranašumas yra tas, kad Ože elektronų išėjimo gylisyra labai mažas (taip yra dėl palyginus mažos tų elektronų energijos). Vario antrinių elektronų spektrai energijų intervale nuo 30 iki 140eV. Tai yra monokristalas su paviršiaus orientacija (100), taip patspektrai tų pačių paviršių, kai buvo „užneštas“ aukso sluoksnis. Jau irmonosluoksniui Au pikas, kai energija lygi 72 eV, yra gan intensyvus. Tuotarpu vario piką auksas padaro mažai pastebimu. Esant tokiam mažam išėjimogyliui, paviršiaus tyrinėjimą gali apsunkinti ir ir dujų adsorbcija. Švarųpaviršių galima gauti skilimu superaukštame vakuume, aukštatemperatūriniukaitinimu arba jonizaciniu bombardavimu. Joninio bombardavimo sluoksnių nuėmimas gali būti panaudotas elementųpasiskirstymo analizei medžiagų paviršiuje ir taip pat gilumoje. . Be nevienalyčio nikelio ir chromo lydinio pagrindinių komponenčiųpasiskirstymo, į akis krenta deguonies buvimas išoriniame paviršiuje irišoriniuose plėvelės (iki 5 nm) ir titnago sluoksniuose. Argono (Ar) jonųatsiradimas susijęs su tuo, kad sluoksnių nuėmimas buvo vykdomasbombarduojant Ar jonais. Elementų pasiskirstymo paviršiuje analizavimuigali būti panaudota stipri Ože elektronų pikų intensyvumo priklausomybė nuopirminių elektronų pluošto kritimo kampo, o taip pat ir palyginamoji topaties elemento skirtingų pikų intensyvumo analizė.Antrinių jonų masių spektroskopinė analizė
Masių spektroskopinė analizė – tai medžiagų tyrimo metodas, kuriuonustatoma medžiagos jonizuotų atomų masė ir santykinis kiekis. Tiriamojimedžiaga paverčiama dujomis, jonizuojama ir gauti skirtingos masės jonai,dažniausiai turintys teigiamą krūvį, atskiriami elektriniu ir magnetiniulauku priklausomai nuo jono masės ir jo krūvio santykio m/z dydžio.Atskirti jonai registruojami fotografine plokštele arba detektoriniuimtuvu. Gauti signalai sudaro spektrą, kuriame jų padėtis atitinka m/zdydį, o signalo stipris proporcingas m/z vertę attitinkančiam jonų kiekiui.Matome, kad masių spektroskopinė analizė iš esmės skiriasi nuo kitųspektrinės analizės metodų, kurių pagrindą sudaro elektromagnetinėsspinduliuotės emisija arba absorbcija. Masių spektroskopineanalize galima nustatyti visus elementus irjunginius, kuriuos galima paversti dujomis. Analizuojant elementus irneorganinius junginius, apsiribojama izotropinės sudėties ir medžiagos mažųkiekių (pėdsakų) nustatymu. Masių spektroskopinė analizė taip pat naudojamaorganiniams junginiams atpažinti ir jų sandarai nustatyti. Tiriamosios medžiagos, paverstos dujomis, molekulės jonizuojamosgreitųjų elektronų srautu (jonizuoti galima kibirkštiniu išlydžiu,ultravioletinės ir regimosios spinduliuotės kvantų srautu bei kt.). esant
tam tikro dydžio elektronų srauto energijai, susidūrus elektronui sumolekule elektronas gali atskilti iš molekulės ir susidaryti molekulinisjonas M+* (čia M, pvz., organinio junginio molekulė). Jonizacijos metugalimos tokios reakcijos: M + e → M+* + 2e (6) M + e → M2+* + 3e (7) M + e → M-* (8) Jonai, susidarę pagal (6) ir (7) schemą, turi nelyginį skaičiųelektronų, todėl lygtyse kartu su jono krūvio tašku nurodomas irnesuporuotas elektronas. Didžiausia vyksmo tikimybė yra tos jonizacijos, kurios metu atskeliamasvienas elektronas (6). Toks vyksmas sudaro organinių junginių masiųspektroskopinės analizės metodikų pagrindą. Daugumai junginių vyksmo pagal(7) tikimybė maža. Masių spektre taip pat registruojami jonai, turintysdvigubą krūvį, kurių masės skaičius m/2. analizuojant spektrus jie didesnėsįtakos neturi. Tikimybė, kad elektronas prisijungs ir susidarys neigiamokrūvio jonas (8), yra taip pat labai maža ir sudaro tik apie 0,1 %. Kad elektronas atskiltų iš analizuojamos medžiagos molekulės,smogiančiojo elektrono energija turi būti ne mažesnė už molekulėsjonizacijos potencialą, kuris dažniausiai būna 8 – 15 V dydžio. Dėl didelioπ elektronų judrumo arenų jonizacijai reikalinga palyginti maža energija.Tuo tarpu alifatinių junginių σ ryšių elektronus galima atskelti tiknaudojant didelę energiją. Pakankamai didelė elektronų smūgio energija, perduota molekulei,sukelia molekulinių jonų skaidymąsi – fragmentaciją. Masių spektroskopinėjeanalizėje naudojami 30 – 100 eV energijos elektronai. Ši energija daugdidesnė už jonizacijos energiją, todėl molekuliniai jonai fragmentuojasi.Mažiausia energija, kurios reikia, kad susidarytų molekulinių irskeveldrinių jonų fragmentai, vadinama pasirodymo potencialu. Šispotencialas yra didesnis už jonizacijos potencialą dydžiu, lygiu nutraukimoryšio disociacijos energijai. Jonų, susidūrusių po elektronų smūgio,sandara dažniausiai esti nenustatyta. Masių spektras – tai teigiamai įelektrintų skeveldrinių jonų masėsverčių ar jų santykinio kiekio visuma. Jis gali būti pateiktas įvairiaisbūdais: užrašytas prietaiso savirašiu, grafiniu vaizdu arba skaičių eilute.Šiuolaikiniuose spektrometruose rezultatai apdorojami kompiuteriu. Grafinį masių spektro vaizdą sudaro rinkinys linijų atkarpų, kuriųilgis proporcingas smailių dydžiu, išreikštam procentais. Taip pateiktispektrai yra vaizdesni ir juos patogiau šifruoti. Kartais masių spektraipateikiami skaičių eilute, kurios pradžioje užrašoma m/z reikšmė, o šalia,skliaustuose, – santykinis dydis procentais. Dažniausiai junginių masiųspektrai vaizduojami linijomis. Signalų stipris nustatomas pagal linijųaukštį, išreikštų milimetrais. Tariama, kad didžiausios smailės dydis 100%, visų kitų smailių dydis proporcingai perskaičiuojamas ir išreiškiamasprocentais. Paprastai į smailes, kurių dydis mažesnis kaip 3 %,neatsižvelgiama. Todėl smailių dydis yra svarbus struktūrinės analizėsparametras. Kuo mažesnės energijos reikia, kad susidarytų jonas, tuodidesnė smailė masių spektre. Kita vertus, smailė tuo didesnė, kuo didesnėjono skilimo energija, t.y. kuo patvaresnis yra šis jonas. Skirtingų medžiagų masių spektrai skiriasi vienas nuo kito. Todėl, jeiturime mišinio ir jo komponentų masių spektrus, galima atlikti kiekybinęšių mišinių analizę. Nustatyta, kad bandinio smailių dydis masių spektreyra tiesiogiai proporcingas bandinio garų slėgiui jonų šaltinyje. Jeibandinį sudaro įvairių junginių mišinys, tai smailių dydžiai busproporcingi mišinio komponentų daliniams slėgiams. Atlikdami kiekybinęanalizę pirmiausia užrašome tiriamojo mišinio ir visų jo komponentų –etalonų masių spektrus. Tiriamojo mišinio ir etalonų molių kiekiai, kurienaudojami masių spektrams gauti, palaikomi pastovūs. Tam tikslui nustatomapastovi joninė srovė, tekanti masių spektrometre. Kiekvienam mišiniokomponentui parenkamos smailės, atitinkančios tam tikras m/z vertes.Mišinio smailės dydis laikomas smailių, priklausančių kiekvienamkomponentui, dydžių suma, esant tam tikrai m/z vertei. Todėl norintnustatyti bandinio kiekybinę sudėtį reikia sudaryti reikiamą skaičiųtiesinių lygčių ir iš jų apskaičiuoti mišinio komponentų kiekį. Išspręstišias lygtis galima tiesinių lygčių metodu ir atėmimo būdu. Tačiau šisatvejis yra sudėtingas ir užima daug laiko. Be to galima padaryti matavimobei skaičiavimo klaidų, todėl dažnai masių spektroskopinė analizė taikomaizotopinei sudėčiai nustatyti, nes tai universalus būdas, kuriuo galimalabai tikslius rezultatus. Kita vertus, palyginti su kitais metodais, masiųspektroskopinėje analizėje susiduriama su didesniais eksperimentiniaissunkumais. Izotopinė analizė ypač svarbi tiriant fizikinius ir cheminiusvyksmus medžiagose, turinčiose žymėtųjų izotopų (D, 15N, 13C ir kt.)skaičių. Nustatyti izotopinę sudėtį masių spektroskopinės analizės metodu labaipaprasta. Kadangi jonų skaičius proporcingas smailės dydžiui, tai išsmailių dydžių galima tiesiogiai nustatyti žymėtojo ir nežymėtojo junginiosantykį. Atliekant tokius tyrimus, reikia laikytis šių sąlygų: 1) izotopų kaitos metu turi keistis tik masės skaičiai, bet ne dydžių santykis, t.y. junginio su žymėtuoju atomu jonizacijos ir skilimo tikimybė turi būti tokia pati kaip ir be žymėtojo atomo; 2) atliekant analizę, tikslinga naudoti molekulinių jonų smailes. Tačiau nuo molekulinių jonų dažnai atskyla vandenilio atomai, todėl matuojamoji smailė susikloja su smaile [M – 1] ir pirmąją smailę įvertinti sunkiau. Jonizacijai naudojant elektronus, kurių energija tik nedaug didesnė už jonizacijos potencialą, skilimo reakciją galima sulėtinti ir kartu išvengti vandenilio atomo atskėlimo; 3) atliekant skaičiavimus, reikia žinoti, kaip izotopai pasiskirstę gamtoje. Masių spektrometrą sudaro keturi pagrindiniai mazgai: bandinioįleidimo, jonų susidarymo, jonų atskyrimo pagal masę ir joninės srovėsregistravimo. Atliekant spektroskopinius tyrimus, tiriamasis bandinys turi būtidujinės būsenos ir 1,33*10-2 – 1,33*10-4 Pa vakuumas. Toks didelis vakuumasreikalingas tam, kad susidarę jonai, keliaujantys detektoriaus link,nesusidurtų su kitomis molekulėmis. Kai slėgis didesnis, jnų srautasišsiplečia, kartu sumažėja spektrometro skiriamoji geba ir smailių dydis.Bandiniai, kurių yra palyginti didelis garų slėgis, iš pradžių išgarinamiparuošimo įrenginyje, o iš jo kaip dujos pastoviu greičiu tiekiami į jonųšaltinį. Slėgis šiame įrenginyje nustatomas keičiant išgarinimo temperatūrąir bandinio dozavimą. Mažai lakios medžiagos, kurių dalinis garų slėgis, jų pačiųnesuskaidant, gali siekti maždaug 1,33 – 1,33*10-4 Pa, įleidžiamos tiesiogį jonų šaltinį. Garavimo greitis, kartu ir slėgis jonų šaltinyje,nustatomas šaldant arba šildant bandinio įleidimo vamzdelį. Tiriantkietuosius kūnus ir mažai lakius skysčius, bandinio paruošimo įrenginįreikia šildyti, kad būtų palaikomas reikalingas dujų slėgis ir nevyktųadsorbcija. Kad būtų mažesnė bandinio termokatalizinio skilimo tikimybė,šio įrenginio paviršius padengiamas inertine medžiaga – emaliu, auksu.Nepaisant to, dalinio daugelio junginių skilimo nepavyksta išvengti.Dažniausiai priimamas kompromisinis sprendimas: bandinio paruošimo sistemair kitos masių spektrometro detalės šildomos iki tokios temperatūros, kadadsorbcija ir terminis skilimas būtų vos pastebimi. Daugumos organinių junginių pakankamą garų slėgį sudaryti, kol jie darnepradeda skilti. Tiktai didelės molekulinės masės polimerai ir junginiaisu polinėmis grupėmis skyla sudarius analizei reikiamą garų slėgį. Todėltiriant tokius polimerus dažnai apsiribojama jų pirolizės produktų analize.Kartais junginiai, turintys polinių grupių, iš anksto paverčiami lakiaisdariniais. Bandinio dažniausiai imama apie 1 mg. Tačiau, kai bandinys tiesiogiaiįleidžiamas ir greitai registruojamas masių spektras, jo kiekis gali būtisumažintas iki mikrogramų. Dinaminiame masių spektrometre skirtingos masės jonų atskyrimaspagrįstas skirtinga trukme, per kurią jonai nuskrieja tą patį atstumą, arbajonų virpesių magnetiniame ir kintamajame elektriniame lauke skirtingudažniu, sukimosi periodu, rezonanso dažniu. Perėję masių analizatorių , jonai patenka į detektorių, kuriame jieatiduoda savo krūvį. Šis krūvis per varžą nuleidžiamas į žemę. Įtamposkritimas šioje varžoje yra proporcingas jonų skaičiui. Sustiprintas įtamposkritimas išmatuojamas registruojančiu prietaisu, pvz., kompensaciniusavirašiu, analoginiu skaitmeniniu keitikliu ir kt. Kai būtina išmatuotilabai mažas jonines sroves, jų jautrumas padidėja kelias dešimtis kartų.Tačiau stiprinimo koeficientas šiek tiek priklauso nuo jonų masės ir jųstruktūros. Svarbiausia masių spektrometro charakteristika yra skiriamoji geba –dydis atvirkščias mažiausiam atskirai registruojamų masių M ir M0 skirtumui∆Mmin: [pic]. (10) Skaitinė skiriamosios gebos vertė priklauso nuo masių spektrometro.Skiriamoji statinių masių spektrometrų geba kinta nuo 1000 iki 30000. Tokieprietaisai sugeba atskirti jonus, kurių masė skiriasi 0,0001 a.v. Skriejimotrukmės ir kvadrupolinio rezonanso masių spektrometrų skiriamoji geba lygiapie 1000, magnetinio rezonanso masių spektrometro – apie 2000. Skaitinės didelės skiriamosios gebos vertės neatitinka tiriamosiosmedžiagos realios molekulinės masės. Pagrindinė priežastis yra ta, kaddidėjant molekulinei junginio masei jo lakumas mažėja. Junginių, kuriųmolekulinė masė yra per 500, masių spektrą gauti sunku. Kita svarbi charakteristika yra santykinis ir absoliutusis jautris.Santykiniu jautriu vadinamas mažiausias izotopo kiekis, kurį masiųspektrometras dar gali atskirti iš mišinio. Dažniausiai jis būna 10-3 – 10-7 %. Absoliutusis jautris – mažiausias medžiagos kiekis, kurį aptinka masiųspektrometras. Šifruojant spektrus, registruojamas smailes reikia priskirtiatitinkamiems masės skaičiams. Tam tikslui pirmiausia pasirenkamoskontrolinės smailės, kurių atžvilgiu gali būti atskaitomi kitų smailiųmasės skaičiai. Tai oro komponentų smailės, kurių būna beveik visuose masiųspektruose. Tačiau visą spektrą galima šifruoti tik tada, kai dauguma masėsskaičių jame yra patvirtinti ir nėra didelių tarpų tarp smailių. Priešinguatveju būtina įleisti etaloninės medžiagos, kaip masės vidinio etalono.Šiam tikslui tinka medžiagos, kurios suteikia spektrui daugelį būdingųjųsmailių plačiame masių intervale.Naudota literatūra
1. Mickevičius D., Cheminės analizės metodai. 1 dalis. Vilnius. 1998. 2. Булфсон Н. С., Заикин Р. Н., Федотов М. А. Масс-спектрометрия. 1983. 3. http://www.mokslo.centras.lt