Масс-спектрометр времяпролетный ЛЮМЭКС ЛЮМАС-30

Метод масс-спектрометрического анализа основан на разделении ионов исследуемого вещества по величинам m/e (отношение массы иона m к его заряду e) и измерении этих величин. Разделение ионов в масс-спектрометрах осуществляется либо статическим, либо динамическим методом.

Статический метод основывается на раздельном или совмещенном в пространстве воздействии на пучок ионов статических электрического и магнитного полей и реализуется в магнитно-секторных приборах. В таких приборах ионы, имеющие разную массу и заряд, при своем движении в зависимости от отношения m/e отклоняются на разный угол.

Динамический метод, основанный на том, что ионы, имеющие различные массы и заряды, двигаются в создаваемом четыремя электродами переменном электрическом поле по спиральным траекториям разного радиуса, реализуется в «квадрупольных» приборах. В этих приборах ионы с определенным отношением m/e сходятся к оси движения, в то время как траектории других ионов удаляются от нее.

Еще один вариант динамического метода основывается на том, что ионы, обладающие одинаковой кинетической энергией, но разной массой, имеют разные скорости и поэтому проходят равные расстояния за разное время. Этот вариант и реализуется во время-пролетных приборах.

Перевод некоторой части исследуемого вещества в ионизированное состояние в масс-спектрометрах производится с помощью ионных источников (за исключением случаев, когда исследуемое вещество уже находится в ионизированном состоянии). В ионных источниках применяются различные способы ионизации образца, такие как электронный удар, фотоионизация, ионный удар, вакуумный искровой разряд, тлеющий импульсный разряд и др.

Определение концентраций веществ или изотопов в образце производится путем измерения ионных токов разделенных ионов. При этом в качестве детектора используются вторично-электронные умножители или микроканальные пластины. Результаты измерений представляются обычно в виде масс-спектра и в форме таблицы данных.

Разработанный группой компаний «ЛЮМЭКС» прибор «ЛЮМАС-30» представляет собой время-пролетный масс-спектрометр с ионизацией в импульсном тлеющем разряде низкого давления. «ЛЮМАС-30» отличается наиболее эффективным использованием анализируемой пробы (вследствии закрытости пространства, в котором происходит атомизация и ионизация пробы), высокой эффективностью ионизации атомов (за счет повышенной концентрации высокоэнергетичных электронов), малым расходом реакционного газа (2-10 мл/мин), низкой потребляемой мощностью электрической энергии (60-120 Вт) и является эффективным инструментом для решения современных аналитических задач.

Инновационная разработка фирмы - времяпролётный масс-спектрометр «ЛЮМАС-50» - выполнен по линейной схеме. Ионизация молекул газа происходит посредством электронного удара. Частота импульса 10 кГц, ток эмиссии 200 мкА. В аналитической схеме реализован линейный вариант с 6-электродным отражателем. Регистрация ионов производится на МКП в токовом и счётном режиме. Время регистрации единичного спектра составляет 100 мкс. Полученные спектры суммируются, усредняются, фильтруются. После проведения калибровки система выдаёт состав анализируемого многокомпонентного газа. Обработка и отображение результатов анализа выполняются в режиме реального времени.

Преимущества

• возможность регистрации большого числа спектров за время распыления одной пробы, что позволяет улучшить отношение сигнал/шум за счет статистического усреднения зарегистрированных спектров;
• прямой анализ твердых проб, включая растворенные в пробах газы с высокоэкономичным расходом рабочего газа и вещества пробы за счет согласования во времени импульсной ионизации с времяпролетной регистрацией масс-спектра, что позволяет существенно снизить пределы обнаружения;
• высокая эффективность распыления и ионизации элементов пробы в импульсном разряде и, как следствие, низкие пределы обнаружения (50-200 ppb);
• большой динамический диапазон определяемых содержаний элементов (до 7 порядков величины), что на 2-3 порядка лучше пределов обнаружения других методов прямого анализа твердых проб;
• высокоэффективное подавление газовых компонент за счет временной дискриминации и использования водорода, как реакционного газа;
• широкий круг анализируемых объектов, включающий в себя, кроме металлов, диэлектрики и полупроводники. Эта возможность обеспечивается использованием коротких (1-80 мкс) импульсов разрядного тока, позволяющих распылять непроводящие и слабопроводящие электрический ток материалы;
• возможность прямого масс-спектрального анализа послойных неоднородностей самых разнообразных объектов (с послойным разрешением около 3 нм);
• возможность прямого масс-спектрального анализа многослойных тонкопленочных покрытий;
• отсутствие растворения в процедуре пробоподготовки.