Question

Что такое масс-спектрометр? Для чего он используется?

Answer 1

Масс-спекрометр - прибор, позволяющий получить масс-спектры. С помощью этих приборов можно осуществлять метод исследования веществ, основанный на определении массы и относительного количества ионов, образованных из веществ, подвергнутых ионизации. Каждый масс-спектрометр независимо от деталей состоит из основных элементов: системы введения вещества в прибор; источника ионов, предназначенного для получения катионов из анализируемого вещества; масс-анализатора,предназначенного для разделения положительных ионов по массам (по отношению массы к заряду); детектора и регистрирующего устройства; вакуумно-откачной системы. Области применения молекулярной масс-спекрометрии в науке вещества весьма разнообразны. Например, установление структуры веществ, идентификация и количественный анализ соединений, количественный анализ с установлением индивидуального состава и др.

Answer 2

Масс-спектрометр работает на использовании формулы Лоренца: заряженная частица в магнитном поле, перпендикулярном скорости частицы, движется по окружности, радиус которой пропорционален отношению массы к заряду: R = vm/eB (B - индукция магнитного поля). Если заряд известен (как правило, это +1: ионы исследуемого вещества), то радиус пропорционален массе. Значит, пропуская через такой магнитный сепаратор пучок ионов разной массы, можно заставить их на выходе двигаться по разным траекториям. А значит, они потом "приземляются" в разные точки подложки.

Вот этот эффект, когда на подложке ионы разных масс попадабт в разные места и, значит, оказываются отделёнными друг от друга, и позволяет строить "спектр масс": определять и массу атомов, входящих в состав образца, и их относительное количество.

На практике у ионов обычно известна не скорость, а энергия, которую они приобретают под действием ускоряющей разности потенциалов (несоклько десятков киловольт, а то и сотен киловольт). В таком случае формула несколько сложнее, и радиус траектории оказывается пропорциональным не массе, а корню из массы. Что никак не меняет ПРИНЦИПА работы прибора.