Issiqlik ionlashtiruvchi mass-spektrometriya - Thermal ionization mass spectrometry

Termal ionlash mass-spektrometri

Issiqlik ionlashtiruvchi mass-spektrometriya (TIMS) sirt ionlanishi deb ham ataladi va juda sezgir izotop mass-spektrometriya tavsiflash texnikasi. Radionuklidlarning izotopik nisbati namunani elementar tahlil qilish uchun aniq o'lchov olish uchun ishlatiladi.[1] Namunaning yakka zaryadlangan ionlari termal ionlash effekt. Kimyoviy tozalangan suyuqlik namunasi metall filamentga qo'yiladi, so'ngra erituvchini bug'lantirish uchun isitiladi. Tozalangan namunadan elektronni olib tashlash, natijada filamanni elektronni bo'shatish uchun etarli darajada qizdirish orqali amalga oshiriladi, so'ngra namuna atomlarini ionlashtiradi.[2] TIMS foydalanadi a magnit sektori ionlarni massa va zaryad nisbati asosida ajratish uchun massa analizatori. Ionlar elektr potentsial gradiyenti bilan tezlikni oshiradi va elektrostatik linzalar nuriga yo'naltirilgan. Keyin ion nurlari elektromagnitning magnit maydonidan o'tadi, u erda ionning massasi / zaryad nisbati asosida alohida ion nurlariga bo'linadi. Ushbu ommaviy hal qilingan nurlar voltajga aylanadigan detektorga yo'naltirilgan. Keyinchalik aniqlangan kuchlanish izotopik nisbatni hisoblash uchun ishlatiladi.[3]

Ionlanish manbai

Amaldagi iplar tantal (Ta), volfram (V), platina (Pt) yoki reniy (Re) dan tayyorlanadi. An'anaviy ravishda TIMSda ishlatiladigan ikkita ip mavjud. Bitta filaman namuna uchun va namunali filament deb ataladi. Suyuq namuna namunadagi filamentga joylashtiriladi, so'ngra bug'lanib, ionlar hosil bo'ladi. Keyinchalik, bu ionlar ionlash filamenti deb ham ataladigan boshqa filamentga tushadi. Bu erda ion ionlash orqali elektronni yo'qotadi.[4]

Issiqlik ionlash massa spektrometriyasidagi ikkita ip

Bitta filaman usuli ham mumkin. Namuna bug'langandan so'ng, ionlar ionlash uchun yana o'sha filamentga cho'kishi mumkin.[4]

Uch filament yoki ko'p filamentli to'plamdan foydalanish ionlanish samaradorligini oshiradi va bug'lanish va ionlanish tezligini alohida boshqarilishini ta'minlaydi.[4]

Filamentlarni aktivatorlar bilan yuklash kerak. Aktivator kerakli elementning bug'lanishini bosadi va filamanning ionlash potentsialini oshirishi yoki kamaytirishi mumkin. Bu yuqori ionlanish samaradorligiga va umumiy hosilning yuqori bo'lishiga olib keladi. Eng keng tarqalgan aktivator - bu Pb uchun silikagel / fosforik kislota. [5]

Iplar vakuumda, u 400-2300 ° S gacha bo'lgan haroratgacha yetishi mumkin. Iplarning shikastlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun ular odatda 10 dan 20 gacha filament birikmalariga ega bo'lgan karuselga o'xshash namunali turretga mahkam o'rnashgan. Bug'lanish jarayoni odatda uzoq muddatli signallar va kichik izotopik fraktsiyalash evaziga nisbatan past haroratlarda o'tkaziladi. Ionlanish qismi yaxshi ionlanish samaradorligini ta'minlash uchun yuqori haroratni talab qiladi. [6]

Chiqarilgan ionlar past fazoviy va energetik tarqalishiga ega, bu esa bitta fokuslangan magnit sektorli massa analizatori yoki to'rtburchaklarni moslashtiradi. [6] TIMS uchun ishlatiladigan eng keng tarqalgan detektorlar Faraday kubogi, Deyli detektori va elektron multiplikatori. [5] Odatda TI ion manbalari ko'p kollektorli (MC) tizimlar bilan yig'iladi. [6]

Issiqlik ionlash mexanizmi

Issiq filaman suyuq namunani qizdirganda, namuna ichidagi fermi darajasi metalnikiga teng keladi. O'z navbatida, bu elektronni namunadan metall filamentgacha tunnel qilishiga imkon beradi. Natijada elektronni yo'qotgan namunadan ijobiy ionlar hosil bo'ladi. Elektronlarning bu uzatilishi salbiy ionlarning hosil bo'lishiga ham olib keladi. Keyinchalik, termal ionlanishning ikki turi mavjud. Ulardan biri ijobiy termal ionlash (P-TI), ikkinchisi manfiy termal ionlash (N-TI). [5] Ionlar ishlab chiqarilishi parametrlangan Saxa ionlanish tenglamasi yoki Saha-Langmuir tenglamasi.[4]

Izotoplar koeffitsientini o'lchash

Keyin turli xil izotoplarning nisbiy ko'pligi turli xil izotoplarning kimyoviy fraktsiyalanishini, radiogen bo'lmagan izotoplarning turli xil suv omborlarida harakatlanishini va radiogenik qiz izotoplari ishtirokida quyosh tizimi ob'ektlarining yoshi yoki kelib chiqishini tavsiflash uchun ishlatiladi.[7][8]

Elementar tahlil ishonchli izotopik nisbatlarni bergani uchun TIMSning ustun qo'llanilishi hisoblanadi. Kamayish tendentsiyasiga rioya qilgan holda ionlanish energiyasi, davriy jadvalning pastki chap tomonida joylashgan elementlar TIMS uchun yaroqlidir. Bundan tashqari, yuqori elektron yaqinligi davriy jadvalning yuqori o'ng tomonida ko'rilganligi, bu metall bo'lmaganlarni ajoyib nomzodlarga aylantiradi.[4] Texnika izotoplar geokimyosida keng qo'llaniladi, geoxronologiya va kosmokimyoda.[7][8]

Miqdor izotoplar nisbati texnikasi izotopni suyultirish termal ionlashtiruvchi mass-spektrometriya (ID-TIMS) [9] va kimyoviy aşınma termal ionlash massa spektrometriyasi (CA-TIMS).[10]

TIMSdagi signal intensivligi TIMSga joylashtirilgan miqdorga mutanosib emasligi sababli izotoplarni suyultirish usuli qo'llaniladi. [5]

Yoshi bo'yicha magnit sektorlari bo'lgan mass-spektrometrlar to'rtburchakli mass-spektrometrga yoki nisbatan yaxshiroq aniqlikka ega to'rt qavatli massa analizatori. Induktiv ravishda bog'langan plazma-kvadrupolli mass-spektrometrlar izotopik nisbatlarning o'zgarishini radioaktiv parchalanish orqali aniqlashning yanada yuqori aniqligiga imkon beradi. Keyinchalik aniqlik yoshni belgilashda yuqori aniqlikni anglatadi.[5]

Adabiyotlar

  1. ^ Beker, Yoxanna Sabin (2012 yil 30-avgust). "13-bob Radionuklidlarning noorganik massa spektrometriyasi". L'Annunziata-da Micheal F. (tahrir). Radioaktivlikni tahlil qilish bo'yicha qo'llanma (3-nashr). Elsevier Science. p. 833-870. ISBN  978-0-12-384873-4.
  2. ^ Silikat jinslarini tahlil qilish bo'yicha qo'llanma. ISBN  978-94-015-3990-6.
  3. ^ Konstantinos A. Georgiou; Georgios P. Danezis. "3- bob. Elementar va izotopik massa spektrometriyasi". Pikoda, Yolanda (tahrir). Oziq-ovqat xavfsizligi va sifati uchun rivojlangan mass-spektrometriya (68 tahr.). p. 131-243. ISBN  978-0-444-63340-8.
  4. ^ a b v d e Dass, Chxabil (2007). Zamonaviy mass-spektrometriya asoslari. Wiley-Intertersience. pp.264 -265. ISBN  978-0-471-68229-5.
  5. ^ a b v d e Makishima, Akio (2016). Issiqlik ionlashtiruvchi mass-spektrometriya (TIMS): silikatlarni hazm qilish, ajratish va o'lchash. Vaynxaym, Germaniya: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Boschstr. ISBN  978-3527340248.
  6. ^ a b v Gross, Yurgen H. (2011). Mass-spektrometriya: darslik (2-nashr). Germaniya: Springer. ISBN  978-3-642-10711-5.
  7. ^ a b Lehto, J., X. Hou, 2011. Radionuklidlar kimyosi va tahlili. Vili-VCH.
  8. ^ a b Dikkin, A.P., 2005. Radiogen izotoplar geologiyasi 2-nashr. Kembrij: Kembrij universiteti matbuoti. 21-22 betlar
  9. ^ Duan, Yixiang; Danen, Ray E.; Yan, Syaomey; Shtayner, Robert; Kuadrado, Xuan; Ueyn, Devid; Majidi, Vohid; Olivares, Xose A. (oktyabr 1999). "Mass-spektrometriya uchun yaxshilangan issiqlik ionlashtiruvchi bo'shliq manbasini tavsifi". Amerika ommaviy spektrometriya jamiyati jurnali. 10 (10): 1008–1015. doi:10.1016 / S1044-0305 (99) 00065-3. S2CID  95797693.
  10. ^ Mattinson, Jeyms M. (2005 yil iyul). "Zircon U-Pb kimyoviy aşınma (" CA-TIMS ") usuli: Zirkon yoshining aniqligi va aniqligini oshirish uchun estrodiol tavlash va ko'p bosqichli qisman eritishni tahlil qilish". Kimyoviy geologiya. 220 (1–2): 47–66. Bibcode:2005ChGeo.220 ... 47M. doi:10.1016 / j.chemgeo.2005.03.011.