Основные методы ионизации
Газовая фаза:
Электронная ионизация
Химическая ионизация
Электронный захват
Ионизация в электрическом поле
Жидкая фаза:
Фотоионизация при атмосферном давлении
Электроспрей
Ионизация при атмосферном давлении
Химическая ионизация при атмосферном давлении
Твердая фаза:
Прямая лазерная десорбция
Матрично-активированная лазерная десорбция
Масс-спектрометрия вторичных ионов
Бомбардировка быстрыми атомами
Десорбция в электрическом поле
Плазменная десорбция
Ионизация в индуктивно-связанной плазме
Термоионизация
Ионизация в тлеющем разряде
1.1 Электронная ионизация
Является одним из наиболее известных способов ионизации. Для ионизации вещества используется поток электронов с высокой энергией. На
рисунке 3 приведена схема типичной установки, применяемой для этих целей.
Рисунок 3. Устройство прибора для электронной ионизации
Источником электронов является нагретая металлическая проволока (катод). Электроны, покидающие поверхность катода, разгоняются электрическим полем по направлению к аноду. Путь электронов проходит через объем, занятый анализируемым веществом, предварительно переведенным в газообразное состояние (в ионизационной камере поддерживается разряжение 10–5– 10–6мм рт. ст.), с молекулами которого происходит взаимодействие, заключающееся в передаче энергии. Электрон, пролетая вблизи молекулы, вызывает возбуждение ее электронной оболочки. Результатом такого возбуждения является перемещение собственных электронов молекулы на более высоколежащие орбитали. Начиная с определенных значений энергии (энергия ионизации), возбуждение заканчивается потерей электрона и превращением молекулы в соответствующий катион-радикал, называемый молекулярным ионом.
M +e →M +•+ 2e
Эффективность ионизации зависит от
энергии ионизирующих электронов,
максимум эффективности достигается
при энергии примерно 70 эВ.
Рисунок 4. Распределение энергии электронов
Преимущества:
– Наиболее изученный метод ионизации;
– Может использоваться для ионизации практически любых летучих соединений;
– Высокая воспроизводимость спектров;
– Фрагментация позволяет получить информацию о строении соединения;
– Возможность идентификации соединений сравнением полученного масс-спектра со спектрами из базы данных.
Недостатки:
– Анализируемое вещество должно обладать достаточной летучестью и термической стабильностью;
– Отсутствие или низкая интенсивность в спектрах многих соединений сигнала молекулярного иона затрудняет идентификацию.
1.2 Химическая ионизация
Химическая ионизация – это ионизация образца пучком предварительно ионизированных молекул газа, например, метана или аммиака. Ионизация молекул газа происходит при помощи электронной ионизации при 150-200 эВ и дальнейшего химического превращения газа-ионизатора.
Сталкиваясь с молекулами образца, ионизированные молекулы газа передают свой заряд в виде протона:
Преимущества:
– Позволяет получить информацию о молекулярной массе соединения;
– Масс-спектр намного проще, чем при ионизации электронами.
Недостатки:
– Как и в случае электронной ионизации, анализируемое вещество должно обладать достаточной летучестью и термической стабильностью;
– Поскольку осколочных ионов практически не образуется, метод в большинстве случаев не позволяет получить информацию о строении вещества;
– Результат сильно зависит от типа газа-реагента, его давления, времени взаимодействия с веществом, поэтому очень трудно добиться воспроизводимых результатов.