طیف سنج جرمی،شامل یک سیستم خلاء خوب است،که در این دستگاه،پیش بینی شده است.و با استفاده از خلاء بالا اولین بار در آزمایشگاه به دست آمد.خلاء زیاد،به فشاری به اندازه کافی،پایین اشاره دارد.
میانگین مسیر آزاد مولکول ها (مسافت طی شده بین برخورد)در گاز باقی مانده،بیشتر از ابعاد ظرف خلاء است.
طیف سنج های جرمی همواره به دنبال شرایط بهبود خلا هستند.
از جمله خواصی که فشارهای پایین را مطلوب می کند می توان به کاهش پراکندگی پرتو در آنالایزر اشاره کرد که باعث ایجاد تداخل در پس زمینه و کاهش تولید نیروهای کاذب در خارج از گازهای باقی مانده به ویژه از ترکیبات آلی می شود . که حاضر هستند تاریخچه تکنیک های خلاء متنوع و بزرگ است و به طیف سنج های جرمی کنونی فشارهایی را وارد می کند که معمولاً چهار تا پنج مرتبه کمتر از اندازه هایی است که ابتدا توسط تامسون ، استون و دمپستر استفاده می شد. اختراع پمپ انتشار توسط فیزیکدان آلمانیولفگانگ گاید در سال ۱۹۱۵ ،با پیشرفتهای مهم شیمی دان آمریکایی ایرووینگ لانگمویر مدت کوتاهی پس از آن ،این دستگاه را از محدودیت های شدید خلاء ضعیف خلاص کرد. در طول دهه ۱۹۶۰ پمپ های انتشار شروع به جایگزینی با پمپ های یون گیر کردند و پمپ های توربومولکولی در دهه ۱۹۸۰ رایج شدند.
کاربرد الکترونیک در دستگاه طیف سنج جرمی
بهره برداری از یک توده:
طیف سنج بستگی به تجهیزات الکترونیکی استادانه درست شده است.
منابع نیاز به منابع قدرت بسیار پایدار، آهن ربا نیاز دستگاه های اندازه گیری میدان مغناطیسی و یون کنترل فعلی عرضه برای کویل ، آشکارسازهای استفاده از انواع منابع تغذیه و تقویت کننده، و عملکرد کلی نیاز به تجهیزات کمکی الکترونیکی دارد.
استفاده از طیف سنج های جرمی پس از جنگ جهانی دوم افزایش سریعی یافته است.و دلیل آن را می توان تا حدی زیادی به دانشمندان و فیزیک دانانی که در طول جنگ،آموزش الکترونیکی دیده اند،نسبت داد .
بسیاری از آنها از طیف سنجی جرمی در آن برای نظارت بر جداسازی ایزوتوپ های اروانیوم و همچنین تجزیه و تحلیل بنزین و هوانوردی استفاده کرده اند.
کامپیوتر ها در طیف سنج جرمی
معرفی رایانه های کوچک برای کارهای آزمایشگاهی در دهه ۱۹۶۰ شیوه انجام طیف سنجی جرمی را کاملاً تغییر داد و کاربردهای آن را تا حد فوق العاده ای گسترش داد.
کامپیوترها با دستگاه های طیف سنج ارتباط برقرار کردند.
برنامه های اندازه گیری،امکان تکرار مداوم پیدا کردند،و داده های بدست آمده را ثبت کنید. در تجزیه و تحلیل ارگانیک ، کامپیوتر برای ذخیره طیف هزاران ترکیب برنامه ریزی شد ، که اجازه می دهد تا سریع ماده مورد مطالعه شناسایی شود.
راه هایی که ابداع کردند،پاسخ سوالات را در عرض چند دقیقه پس از پایان تجزیه و تحلیل به دست می آمد.
توده های اتمی
کشف ایزوتوپ ها با اولین طیف سنج جرمی به سوال در مورد عدد صحیح اتم ها فقط با دقت خام پاسخ دادند،و نیاز به تعیین دقیق جرم را کاملا آشکار کردند. اینها ابتدا توسط استون انجام شد و با دقت بیشتری توسط نسلهای بعدی تکرار شد.
داده های اول،انحرافات جزیی از یک قانون صحیح را نشان داد.اما یک تغییر شبه سیستماتیک را به عنوان تابعی از عدد اتمی نشان داد.
در اوایل دهه ۱۹۳۰ این داده ها انرژی واکنش های هسته ای را که در آن زمان از طریق رابطه جرم و انرژی مشاهده می شد،توضیح داد.که دو دهه قبل توسط نظریه نسبیت خاص ارائه شده بود.از آن زمان طیف سنجی جرمی و فیزیک هسته ای برای تعیین جرم های ایزوتوپی با دقت بالا ترکیب شده است. واحد جرم مورد استفاده اکنون به گونه ای تعریف شده است که جرم است.
ایزوتوپ کربن ۱۲،دقیقا ۱۲ واحد جرم اتمی توانایی خود برای باز تولید مقادیر مشاهده شده مورد آزمایش قرار می گیرد.نظریه هسته ای به طور مداوم مطرح می شد.در واقع ، این توده ها آزمایش اولیه و حیاتی مدل های هسته ای را ارائه می دهند. طیف سنجی جرمی از همان ابتدا با فیزیک هسته ای ارتباط تنگاتنگی داشت.اغلب به نوعی به عنوان بخشی از آزمایشات هسته ای برای شناسایی محصولات واکنش یافت می شود.
طیف سنج های جرمی بزرگ،به عنوان جدا کننده ایزوتوپ استفاده می شوند. قادر به تولید مقادیری از ایزوتوپهای پایدار انتخاب شده هستند.که دارای تجزیه و تحلیل ارزشمندی هستند.
کاربرد طیف سنج های جرمی کجاست؟
عناصر را از طریق فرایندهای مختلف شیمیایی،فیزیکی و محیطی این عناصر را ردیابی کرد.بدون مشکلات ایجاد شده توسط ردیاب های رادیو ایزوتوپ ردیابی کرد.البته تجزیه و تحلیل توسط طیف سنج جرمی انجام می شود.
علاوه بر این ، واکنشهای هسته ای اغلب مقادیر بسیار کمی از محصولات رادیواکتیو تولید می کنند ، که نمی توان آنها را به راحتی با روشهای شیمیایی معمولی دستکاری کرد.
در چنین مواردی ، ایزوتوپهای پایدار محصول به عنصر رادیواکتیو اضافه می شود و در نتیجه غلظت را افزایش می دهد تا در محدوده روش تحلیلی قرار گیرند.این ایزوتوپهای غنی شده برای تحقیقات در فیزیک هسته ای ضروری هستند.
زمین شناسی و ژئوشیمی
مطالعه اولیه از تجزیه رادیو اکتیو اورانیوم وتوریم به سرب باعث شد تا فیزیکدان انگلیسی ارنست رادرفورد پیشنهاد کند که این فرایند می تواند برای تعیین سن سنگها و در نتیجه زمین با مشاهده مقدار هلیوم باقی مانده توسط یک سنگ نسبت به محتوای اورانیوم و توریم آن مورد استفاده قرار گیرد.
به طیف سنج های جرمی با قابلیت اندازه گیری نسبت های ایزوتوپی اجازه می دهد تا ترکیب عناصر تعیین شود که در آنها یک یا چند ایزوتوپ ناشی از پوسیدگی رادیواکتیو است .
اگر میزان عنصر اصلی اندازه گیری شود و در شرایط خاصی برای تاریخ محیط زیست سنگ برآورده شود،سن سنگی که عنصر از آن بدست آمده است را،می توان تعیین کرد.
قدمت مطلق(تاریخ گذاری)
اکسیژن -۱۸ بیشتر از گوشته است در نتیجه اکسیژن ۱۸ واکنش های این سنگ های لایه فوقانی و هیدروسفر و جو با پوسته زمین است.
این واقعیت اجازه می دهد تا از اکسیژن -۱۸ برای ارزیابی درجه ای که ماگما های سنگ های صعودی پوسته را که هنگام بالا آمدن به سطح ترکیب کرده اند،استفاده کند.
استفاده از ایزوتوپها در درک منشا و ماهیت منظومه شمسی بسیار ارزشمند بوده است.
شواهد زیادی نشان می دهد،که شهاب سنگ ها اجرامی هستند،که در اوایل تاریخ منظومه شمسی،جامد شده اند.
رادیواکتیویته های عناصر منقرض شده،با نیمه عمر مختلف شناسایی شده اند که محدودیت زمانی بین سنتز عناصر و تراکم آنها تعیین می کند.
این رادیواکتیویته های عناصر منقرض شده،کلیدهای جدیدی هستند،که تقریباً به طور کامل به عناصر دختر خود پوسیده شده اند.
یک مثال منیزیم ۲۶ موجود در شهاب سنگ های اولیه است.که در نتیجه ایجاد شده است.
نیمه عمر ۲۶-۷۲۰/۰۰۰سال آلومنیوم ۲۶ پوسیدگی آلومیوم
هیدروژن کربن،نیتروژن،اکسیژن و گوگرد در طبیعت
این عناصر که هر کدام دارای دو یا چند ایزوتوپ پایدار هستند برای حیات حیاتی هستند. همه تغییرات قابل اندازه گیری در ترکیب ایزوتوپ ها را در نتیجه فرآیند های طبیعی و به ویژه متابولیک نشان می دهد.
در اوایل سال ۱۹۳۹ مشاهده شد که ماده زنده ترجیحاً ایزوتوپ نوری کربن را با سرعت متفاوت با توجه به گونه ها ومحیط ترکیب می کند .
آگاهی از این امر در درک تکامل بیوشیمیایی اولیه زمین بسیار ارزشمند است
تبخیر آب دریا باعث می شود در آب شیرین نسبت اکسیژن ۱۸ به اکسیژن ۱۶ و در زمان دمای متوسط بالا نسبت به دمای پایین کمتر باشد.
و در یخ های قطبی و پوسته های فسیلی آهکی تکامل آب و هوایی گذشته زمین شناسی اخیر را آشکار کرده است.
تجزیه و تحلیل عناصر کمیاب
این دستگاه ممکن است برای اندازه گیری مقدار کمی از حساسیت یک عنصر از طریق تکنیک اندازه گیری رقت ایزوتوپ استفاده شود.
یون-واکنش های مولکولی
با توجه به خلاءهای ضعیفی که پیش از مشارکت گاید و لانگمویر وجود داشت.این موضوع مورد توجه آزمایشگران قرار گرفت.آنها جرم های ۳ و ۱۹ را مشاهده کردند که نمی توانند با یونیزاسیون ساده تولید شوند .
این مشکلات با بهبود خلاء از بین رفت . واکنشهای مولکول یون در درک شیمی شعله ها ، تخلیه های الکتریکی ، جو فوقانی و نمونه های در معرض تابش بسیار مهم است.
طیف سنج جرمی ابزار انتخابی برای چنین آزمایش و تحقیقاتی است.
شیمی آلی یا ارگانیک
طیف سنجی جرمی نقش مهمی در شیمی آلی دارد،کاربرد آن قبلا در تجزیه شیمیایی هنگام توصیف تکنیک های تجربی مناسب مورد بحث قرار گرفت.
از تکنیک های مشابه،می توان در تعیین ساختار مولکول های پیچیده استفاده کرد.اما شاید اندازه های با وضوح بالا برای چنین کارهایی ارزش بیشتری داشته باشد.
کاوشگرهای فضایی
اکتشافات فضایی آینده ، با طرح این پرسش که آیا حیات در جای دیگری از منظومه شمسی وجود دارد یا خیر ، برای تولید مولکولهای مشخصه حیات ، به طیف سنج جرمی متکی است. یک فضاپیمای بدون سرنشین مجهز به طیف سنج جرمی قبلاً اطلاعات زیادی در مورد سطح و جو مریخ فاش کرد و میزان مواد آلی موجود را محدود اعلام کرد.
نشت یابی
دستگاه طیف سنج نشت یابی تجاری پرکاربردی است.که برای تعیین محل نشتی طراحی شده است.
سیستم های خلاء شامل یک طیف سنج جرمی کوچک با منبع یون بمباران الکترون است.که به سیستم معیوب متصل است.و برای تشخیص نشت تنظیم شده است.هلیوم و گاز از طریق مویرگ روی قسمتهای مشکوک پخش می شود. هنگامی که هلیوم از طریق نشت وارد می شود ، سیگنال ایجاد می شود و محل دقیق را می توان با دستکاری ماهرانه مویرگی تعیین کرد.
طیف سنج جرمی شتاب دهنده
شتاب دهنده های ذرات مورد استفاده در فیزیک هسته ای را می توان طیف سنج های جرمی با اشکال نسبتا مخدوش در نظر گرفت،اما سه عنصر اصلی منبع یون،آنالیزور و آشکارساز همیشه وجود دارد.
آلوارز و رابرت کورنوگ ایالات متحده برای اولین بار از شتاب دهنده به عنوان طیف سنج جرمی در سال ۱۹۳۹استفاده کرد و از یک سیلیکوترون برای اثبات این امر استفاده کرد.
جهت کسب اطلاعات بیشتر،خرید و تعمیر پمپ های وکیوم طیف سنج های جرمی با ما تماس بگیرید:
تهران بزرگراه آیت الله سعیدی شهرک صنعتی چهاردانگه
تلفن:۰۲۱۵۵۲۵۲۱۵۳
اصفهان بزرگراه خرازی،بلوار آتشگاه،خیابان شهید نبوی منش
تلفن:۰۳۱۳۷۶۶۰۳۵۰
