质谱仪是如何工作的?(高中物理)

作者&投稿:将翁 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
高中物理质谱仪的速度选择器原理~

高中物理演示实验质谱仪+速度选择器+回旋加速器

问题提得好!在你所述的情况下确实存在这个问题,但并不耽误相关的计算题。
实际的质谱仪里的加速电场起到的是把离子从离子源进一步加速并引入检测器。离子源产生的离子已经具有很高的能量,离子质量速度电荷很不一样,也就是说那些离子的初速并不都一样。高中题设成初始速度为零的情况确实会令你这样善于思考的高手纠结。建议在休假闲暇的时候百度一下质谱仪的有关条目,尽管不一定都明白,但至少这个问题是不会纠结了。
谢谢你,使我关注了这个一向熟视无睹的问题。

质谱仪是测量带电粒子荷质比的工具,其主要原理就是利用公式r=mv/qB,v是速度,B是磁场强度,这两者知道后测出运动半径r就能知道m/q了,基本上就是这个原理,具体做法就是让带电粒子通过电场加速,然后进入磁场,受洛仑兹力进行偏转,偏转半径就是r喽,然后用感光胶片采集,来测量r是多少,就可以求要用的东西了。这是高中物理的,实际质谱仪的原理和应用都要更复杂很多,我是从物理计算角度解释的,其实记住r=mv/qB就OK了~ 不过我们这质谱仪高考基本不怎么考,因为很简单

o 电荷

电场
_____________________ 缺口_____________________________ 感光胶片
磁场

电荷在电场加速冲入磁场,在磁场中画一个半圆打在感光胶片上

稳定同位素质谱部分的核心是离子源,操作人员对附件设备做任何操作之前必须先考虑保护离子源。

1、设备配置

IRMS系统部件主要由系统主机、三个外设、两个接口和一个工作站组成。

①主机:即质谱仪,由离子源、质量分析器、检测器、电气系统以及真空系统组成。

②三个外设包括:燃烧型元素分析仪(Flash EA1112HT)、气相色谱仪(GC)和预浓缩装置(PreCon)。

③两个接口:连接元素分析仪的连续流接口(即Conflo Ⅲ)和连接气相色谱仪的的接口(GCC)。

④ 一个工作站:一台运行控制程序ISODAT 2.0的计算机。

2、软件功能及操作:

instrument control 软件主要控制质谱及相关附件设备(如:自动进样器),电脑启动后首先启动的软件;

acquisition 做样运行软件,

workshop系统备份软件,每年在设备状态最好时做一次系统备份。

workspace 方法编辑,数据导出和处理软件;

configurator附属硬件与主机质谱链接的设置软件。

EA control元素分析仪参数设置的软件。

3、仪器的维护

为保持仪器正常工作和良好性能,定期和必要的维护是必不可少的,具体的维护项目见下表:

表1:维护日程表

序号

维护内容

时间

1

换气路及反应管

必要时

2

He气系统泄漏检查

每月(换气或设备调整后)

3

更换水井

必要时

4

烘烤离子源

每月(或必要时)

5

老化色谱柱

每个月(或必要时)

6

更换压缩机干燥剂

每个月(或必要时)

7

机械泵油面观察

每月

8

换分子泵油杯

每年(或必要时)

9

清洗离子源(硅)

每2年(或必要时)

10

更换灯丝

每年(灯丝烧断或必要时)

①换气路及反应管:做C或N分析时,视测试样品的图形和标准样品的偏差,确定更换反应管(反应管填装要均匀)中化学试剂或清理炉灰(一般每周更换或清理一次);换做HO分析时,EA的气路依照气路图更换,参考气换作CO和H2。

②He气系统泄漏检查:每日早晨查看He气的压力并记录He气的量,He气泄漏可能发生在更换高压He气瓶,换水井或反应管,调换气路时,可能造成接头处泄漏,必须在接头处涂抹泡沫检漏,再配合EA的自动检漏,200秒内降到2mL/min内,视为不漏气或泄漏在允许范围内。

③更换水井:做N检测,水井装CO2吸收剂(黑色,NaOH和石灰的混合物),约2天换一次(由样品的性质决定,变白色大于一半);做C、H和O检测,水井装Mg(ClO4)2,约每个月更换一次。

④烘烤离子源:通过烘烤离子源可以使离子源中一些杂质带出,在参考气线性稍差或标准样品偏差较大时,烘烤离子源,一般烘烤要大于24小时(analysis heater点亮)。

⑤老化色谱柱:色谱柱升温140℃-190℃,可以将色谱柱中的杂质带出,一般每个月要烘烤一次,注意烘烤色谱柱必须将针阀和离子源关闭,He气的稀释打开。

⑥更换压缩机干燥剂:每天早晨压缩机排水,如发现干燥剂的2/3以上变色,更换干燥剂。

⑦机械泵油面观察:每个月都要打开质谱下方的小门,如果油面低于窗口的中心线,应补充同型号的新油至中心线上一点。如果油的颜色变黑或乳沫状,都应全部更换新油。

4、样品测试

① 固体样品CN同位素测试步骤:气路链接;He气泄漏检查;软件设置(炉子升温right furnace:400℃-600℃-800℃-950℃,逐步升温,每个温度待30min左右,载气流速设置,方法设计,离子源聚焦);待反应管烧稳定 (一般大于12小时),依次打开针阀、离子源,开始样品测试;每天早晨对离子源做自动聚焦。

② 液体水HO同位素测定:气路链接;He气泄漏检查;软件设置(炉子升温left furnace:400℃-600℃-900℃-1200℃-1380℃,载气流速设置,方法设计,离子源聚焦);待反应管烧稳定(一般需大于20小时),依次打开针阀、离子源,开始样品测试前保证参考气已稳定;每天早晨做H3+离子校正(连续两天的偏差小于0.1,仪器较稳定)。

5、故障分析及处理

该IRMS设备日常维护较好,运行比较稳定,现将我经历的几次故障总结如下:

①故障现象:EA 1112HT自动关机,显示温度超出设定范围,在2008年下半年,相继出现3次。

分析与处理:通过万用表检测热电偶的两个端口,均为热电偶烧毁,由工程师跟换热电偶后,设备恢复正常。原因可能是因为炉子持续高温时间太久(超过30天),致使热电偶烧毁,以后每15天降温一次对设备进行维护,再没有出现此类故障。

②故障现象:做样过程中突然跳出一个尖峰,然后离子源自动关闭,随后真空系统也自动关闭,在2010年4到7月,相继出现2次。

分析与处理:应该由真空瞬间变差引起,可能是真空系统的硬件故障,也可能是He气不稳定,第一次因机械泵油脏,换了泵油,重新启动设备正常,第二次He气瓶的总阀没有完全打开,真空表的压力变大,调整好载气压力后,重启质谱后正常。

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质谱仪测什么
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淫柴欣坦: 气相部分主要起分离作用和将目标物质引入质谱系统 质谱部分就是一个检测器包括电离源、质量分析器、电子倍增管 目标物质通过气相进入质谱后在电离源被电离成气相离子,然后进入质量分析器,不同质荷比离子被依次分开到达电子倍增管产生电信号,这样就会得到目标物质的三维信息,利用离子碎片更准确地定性.

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