Изотопы кислорода и водорода природных вод СССР
Методическое пособие - Геодезия и Геология
Другие методички по предмету Геодезия и Геология
ена к нулю либо уменьшением концентрации указанных частиц, либо ограничением времени их пребывания в ионизационной камере. Первый путь требует увеличения светосилы источника, второй - введения дополнительного электрического поля в область ионизационного пространства. Последнее способствует быстрому выводу ионов Н2+ из зоны реакции в высокий вакуум. Нами использованы оба пути при модернизации источника ионов (рис. 3). Для увеличения светосилы выходная щель была расширена до 0,60 мм, а также увеличено I несколько раз сечение потока ионизирующих электронов, Выходная щель 3 ионизационной камеры 2 расширена до 2 мм, что усилило проникающее поле вытягивающей линзы.
Параллельно выходной щели 3 установлен выталкивающий электрод 1, на который подается напряжение от 0 до 20 В. Неизбежно возникающая при этом дополнительная хроматическая аберрация несущественна, если учитывать очень большую дисперсию в области 2 и 3 а е.м. Внесенные в источник ионов изменения существенно уменьшили значение коэффициента /R0, который составил 0,061. Прямые, соответствующие формуле (4) и построенные для этого случая по методу наименьших квадратов, отвечают погрешности R0 = 1З %. Таким образом, только небольшие изменения в конструкции и питании источника позволяют получить точность на порядок выше, чем в заводских приборах. Эта точность может оказаться достаточной для решения некоторых задач. При этом предполагается, что измерения будут вестись однолучевым методом с помощью несколько видоизмененного заводского приемника ионов.
Дальнейшее повышение точности может быть достигнуто за счет применения двухлучевого приемника ионов со схемой компенсационных измерений и системы дифференциального впуска образцов, которая аналогична разработанной для изотопного анализа кислорода. В этом случае нет необходимости строить прямые по уравнению (4) и определять R0 методом экстраполяции. Как известно, результаты можно получить непосредственно путем сравнения изотопного состава исследуемого образца и стандарта. Для таких измерений точность определяется такой же формулой (5), где все погрешности относятся к разностям изотопных отношений образца и стандарта. В частности, = ()‰, т. е. это отклонение от параллельности линии образца и линии стандарта. I(Н2+) - разница между интенсивностями 2 а. е. м. образна и стандарта. Давление в напускных баллонах с помощью сильфонного устройства может быть легко уравнено с погрешностью до 0,05 При этом используется компенсационная схема батарея - усилитель, где нуль-индикатором служит автопотенциометр ЭПП-09. R - относительная погрешность определения разницы в изотопных отношениях образца и стандарта. Как показано в работах Э. М. Галимова [1968 г.], Р.Е.Прилуцкого [1970 г.] и других исследователей, она применительно к методу Г. Юри [84] составляет сотые доли процента. Таким образом, точность масс-спектрометрического изотопного анализа водорода в основном определяется погрешностью и, следовательно, отпадает необходимость в повышении точности измерения R и I(H2+). Суммарная погрешность R0 была найдена независимо по воспроизводимости анализов одних и тех же пар образцов, повторявшихся в течение длительного времени. Она отвечает расчетной и составляет примерно (23)‰.
Приемник ионов. Для одновременной регистрации ионных токов с массовыми числами 2 и 3 а. е. м. представлен на рис. 4. Входные щели 4 и 5 соответственно для 2 а. е м. составляют 15, для 3 а. е. м.- 6,7 мм и изготовлены из железо-никелевого сплава (фени), обладающего малым коэффициентом вторичной эмиссии. Коллекторы выполнены в виде цилиндров Фарадея с соотношением /11 для 2 а. е. м. и /16 для 3 а. е. м.%.
Таблица 4
Отношение /R0 для разных масс-спектрометров
Автор/R0Ф.Бигл [Bigl F.,1968 г.]0,025Р.Боттер [Botter R.e.a.,1960 г.]0,031Ветштейн Е.В и др. [1971 г.]0,061Есиков А.Д [1974 г.]0,097В.Чермак [Cermak V., 1962 г.]0,125И.Фридмен [Friedman I., 1963 г.]0,41П.В.К.Марти [Murthy P.V.K., 1963 г.]2,8Д.Гвозданович [Gvozdanovich D., 1957 г.]6,6
Коллекторы смонтированы на керамических изоляторах, которые совместно с корпусом 2 закреплены на фланце 8. На антидинатронную сетку 6 подается напряжение -180 В. Внутренние поверхности входных щелей, антидинатронной сетки и коллекторов особенно тщательно полируются.
Камера анализатора. Так же как и другие детали вакуумного тракта, изготовлена из нержавеющей стали 1Х18Н9Т. В области приемника ионов в нее встроены специальный раструб с внутренним диаметром 80 мм и электроввод для питания антидинатронной сетки.
Другие узлы. В общих чертах сходны с описанными в разделе Экспрессный изотопный анализ кислорода. В работе применена двухканальная металло-стеклянная система напуска с двумя вымораживающими ловушками в каждой линии. Входная часть выполнена из молибденового стекла, остальная (прогреваемая) - из нержавеющей стали. Учитывая большую относительную разницу между стабильными изотопами водорода и их различную подвижность, схему вакуумной коммутации следует собирать таким образом, чтобы длина вакуумпроводов была минимальной, а их сечение - максимальным. Вязкостный поток газа в источник ионов осуществляется натекателями в виде капилляров с отношением длины к радиусу 2*103. Во входные цепи усилителей постоянного тока устанавливаются сопротивления 1012 Ом для детектирования 3 а.е.м. и 109 Ом для 2 а. е. м. с соответствующим уравниванием постоянной времени . В табл.4 сравниваются известные нам водородные масс-спектрометры, для которых могла быть получена характеристика в виде отношения /R0 при /(Н2+) = 10-9 A [49].
Методика изотопного анализа молекул