современные методы масс-спектрометрии: лабораторный практикум

Федеральное агентство по образованию Московский инженерно-физический институт (государственный университет) СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ Лабораторный практикум Рекомендовано УМО « Ядерные физика и технологии » в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений Москва 2008 УДК 543.51(075) ББК 22.344я7 C56 Современные методы масс-спектрометрии: Лабораторный практикум / А.С. Фролов, Т.Г. Моисеева, А.А. Сысоев, А.А. Сысоев. — М.: МИФИ, 2008. — 96 с. Приведены описания пяти лабораторных работ по массспектрометрии, выполняемых студентами групп Ф7-10а и Ф7-10б в рамках курса «Физические основы масс-спектрометрии». Пособие подготовлено в рамках Инновационной образовательной программы МИФИ. Рецензент проф. МИФИ, д-р физ.-мат. наук А.А. Писарев ISBN 978-5-7262-1060-5 © Московский инженерно-физический институт (государственный университет), 2008 Редактор Т.В. Волвенкова Подписано в печать 20.11.2008. Формат 60х84 1/16 Печ.л. 6,0. Уч.-изд.л. 6,5. Тираж 120 экз. Изд. № 3/62. Заказ № 2-2407 Московский инженерно-физический институт (государственный университет). 115409, Москва, Каширское ш., 31 Типография издательства «Тровант». г. Троицк Московской области СОДЕРЖАНИЕ Введение ....................................................................................... 4 Лабораторная работа 1 Магнитный масс-спектрометр для изотопного анализа ............. 8 Лабораторная работа 2 Масс-спектрометр с ионизацией в индуктивно связанной плазме для изотопного и элементного анализа ....................................... 48 Лабораторная работа 3 Анализ состава жидкой смеси на квадрупольно-времяпролетном масс-спектрометре ............... 62 Лабораторная работа 4 Анализ состава твердых образцов на времяпролетном масс-спектрометре с лазерным источником ионов ..................................................... 74 3 ВВЕДЕНИЕ Масс-спектрометрия — физический метод анализа состава вещества, основанный на измерении интенсивности заряженных частиц с разными массами. История метода начинается с первых основополагающих опытов Томсона в 1912 году. Существенное отличие масс-спектрометрии от других аналитических физико-химических методов состоит в том, что оптические, рентгеновские и некоторые другие методы детектируют излучение или поглощение энергии молекулами или атомами, а масс-спектрометрический метод детектирует непосредственно заряженные атомы, молекулы или их фрагменты. Для измерения массы частиц (или вернее отношение массы к заряду) в данном методе используются различия в движении заряженных частиц материи с разными массами в магнитном или электрическом полях. Принцип масс-спектрометрического анализа основан на измерении интенсивностей ионных токов, величины которых пропорциональны концентрациям компонент в пробе. В настоящее время масс-спектрометрия применяется в атомной промышленности, аналитической химии, биохимии, клинической химии, общей и органической химии, фармацевтике, косметике, парфюмерии, пищевой промышленности, химический синтез, нефтехимии и нефтепераработке, при контроле окружающей среды, производстве полимеров и пластиков, в медицине и токсикологии, криминалистике, при допинговом контроле, контроль наркотических средств, алкогольных напитков, в геохимии, геологии, гидрологии, петрографии, минералогии, геохронологии, археологии, полупроводниковой промышленности и металлургии. Одной из широко распространенных задач массспектрометрии является элементный, молекулярный и изотопный анализ. Элементный анализ – это определение элементного состава веществ, химических соединений, материалов и других объектов. Заряженные атомы химических элементов могут быть разделены с помощью анализат