同位素质谱计工作原理.ppt

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同位素质谱计工作原理
同位素质谱计是用来测定同位素比值的精密仪器。它是在一密闭的真空系统内，通过仪器内的离子源将待测样品变为带电离子，这些离子在一高压电场力的作用下获得了能量，经聚焦、整形成一束截面为矩形的离子束，定向射入一个固定的磁场内（称为磁分离器）。
带电粒子在磁场内高速运动，导致它们的运动轨迹发生偏转。样品的质量数（M）、电荷（e）、高压（V）、磁场强度（H）以及粒子偏转运动的曲率半径（R），存在以下关系：
当高压电场电压（V）和磁场强度（H）为定值时，不同M/e的粒子，其偏转曲率半径（R）也不一致。这样不同荷质比的同位素离子在经过磁分离器后达到彼此间的彻底分离。然后在磁场出口的相应位置设置接收器，收集不同荷质比的带电离子流，将其转换为电压信号。离子流的强度大小实际上反映了这些不同荷质比离子数目的多少，籍此可以定量测出各种同位素之间的比值。
同位素质谱计工作原理图
进样设备主要包括了金属带架、样品盘、样品蒸干器等一些基本器具，主要完成样品的制备及送样。处理过的样品先经三次水（保证样品的纯净）溶解，然后把溶解后的样品滴在金属试样带上，并通过样品蒸干器使样品蒸干，对电离电位高的元素，为了提高电离效率，可以在样品带上先涂上一层所谓“发射剂”，然后再涂上样品，这样能大大提高离子的发射率 。
进样设备（preparation device）
分析系统主要由离子源（ion source）、样品转盘（magazine drive），磁分离器（separating magnet）和离子接收器（ion collector system）组成，它对离子进行全程分析，是我们正确测试同位素比值的前提。
分析系统（analyzer system）
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离子源（ion source）
MAT261质谱计离子源采用的是热表面电离源，表面电离的原理是：将分析样品涂敷在金属丝(带)表面上，在真空中通以电流使金属丝炽热，样品因受热而蒸发。从表面上蒸发的样品粒子大部分是中性粒子，但也有一部分以正或负离子形式脱出表面。
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分析系统（analyzer system）
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分析系统（analyzer system）
离子源（ion source）
如样品原子电离电位低于金属表面电子的逸出功(功函数)时，电子可以从样品原子中逸出而迁移到金属表面，以正离子的形式蒸发出来。如果样品原子的电子亲合势大于金属表面电子逸出功时，样品原子能从金属表面俘获电子，而以负离子的形式蒸发出来。利用静电透镜将离子引出并聚焦成离子束，供质谱分析用。