Использование масс-спектрометрии для решения других задач

Масс-спектрометрический метод используется не только для измерения изотопного состава элементов. Он широко используется для определения химического состава вещества.

При определении химического состава вещества исследуемое вещество вводится в источник ионов (твердое, жидкое или газообразное), где оно атомизируется и ионизируется, выталкивающим напряжением направляются в трубу анализатора, где под воздействием магнитного поля формируются пучки ионов в зависимости от их массы и заряда. Изменяя напряженность магнитного поля или потенциал выталкивающего электрода можно измерить содержание всех изотопов элементов, присутствующих с пробе. В приемнике ионов фиксируется весь спектр ионных пучков и рассчитывается элементный состав вещества. В настоящее время разработаны различные типы приборов, работающих в автоматическом режиме, которые позволяют одновременно определять практически все элементы с высокой точностью и чувствительностью (до 10^-6-10^-8 %).

Разработаны установки, где масс-спектрометр работает в комплексе с горелкой с индуктивно связанной плазмой, в которой практически все вещества переходят в газообразное состояние. Плазменная горелка тонким капилляром соединена с ионным источником масс-спектрометра и исследуемое вещество «засасывается» в ионный источник, где происходит ионизация и масс-спектрометрический анализ. Изменяя магнитное поле, приемником фиксируется определенный участок спектра пробы и записывается спектр масс. По массовому числу определяют изотопы какого элемента, а по величине ионного тока его концентрация в пробе. Для определения концентрации прибор калибруется эталонными смесями. На рис. 7.6 показан участок спектра масс, полученный на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой.

Комплексирование масс-спектрометра с хроматографом позволяет идентифицировать хроматограмму и определять концентрацию компонента. В этом приборе, называемом хромато-масс-спектрометром, хроматограф разделяет вещество на фракции, а масс-спектрометр идентифицирует поступающие из колонки в ионный источник компоненты по массам и определяет их концентрацию. В отличие от хроматографа, где идентификация выходящих из колонки фракций производится по времени удерживания, в хромато-масс-спектрометре идентификация производится по массовым числам. Это позволяет точно фиксировать массу выходящего компонента, по которой и определяют, какой компонент выводит из хроматографической колонке. Хромато-масс-спектрометры широко используются для анализа нефтепродуктов (нефтей, бензинов, дизельного топлива и др.), и анализа сложных органических газообразных соединений (в частности микропримесей в воздухе). Разработаны автомобильные анализаторы, оснащенные хромато-масс-спектрометрами для решения различных задач, в том числе экологических.

Литература

Есиков А.Д. Масс-спектрометрический анализ природных вод. – М., «Наука», 1980.

Галимов Э.М. Геохимия стабильных изотопов углерода. – М., «Недра», 1968.

Есиков А.Д. Изотопная гидрология геотермальных систем. – М., «Наука», 1989.

Исидоров В.А., Зенкевич И.Г. Хромато-масс-спектрометрическое определение следов органических веществ в атмосфере. – Л., «Химия», 1982.