Показать меню

Поверхностная ионизация

05.12.2020
121

Поверхностная ионизация — метод анализа.

Метод поверхностной ионизации или термической ионизации молекул и атомов используют в масс-спектроскопии. Ток положительно заряженных ионов I {displaystyle I} при поверхностной ионизации может быть определен в соответствии с формулой Саха-Ленгмюра:

I i = e ν γ i S 1 + A − 1 exp ⁡ ( e ( V − ϕ − ( e E ) 1 / 2 ) / k T ) {displaystyle {I}_{i}={frac {e u gamma _{i}S}{1+A^{-1}exp(e(V-phi -(eE)^{1/2})/kT)}}}

где e {displaystyle e} – заряд электрона, ν {displaystyle u } –поток частиц на поверхность (атомов, кластеров или молекул), γ i {displaystyle gamma _{i}} – индивидуальный коэффициент для i-тых десорбирующихся частиц, зависящий от конкретной взаимодействующей пары адсорбируемая частица-эмиттер, отражающий эффективность их образования и десорбции, ϕ {displaystyle phi } – работа выхода, S {displaystyle S} – площадь эмитирующей поверхности, A {displaystyle A} – отношение полных статистических сумм для заряженной и нейтральной i-той частицы, k {displaystyle k} – постоянная Больцмана, T {displaystyle T} – температура эмиттера , E {displaystyle E} – напряженность электрического поля у эмиттера. Величина ионного тока и наблюдаемый масс-спектр зависят как от свойств ионизирующегося соединения, так и свойств поверхности.

В большинстве масс-спектрометров тянущее ионы электрическое поле составляет величину не более 104 В/см и тогда слагаемым e E {displaystyle eE} можно пренебречь :

I i = e ν γ i S ( 1 + A − 1 exp ⁡ ( e ( V − ϕ ) / k T ) / A ) {displaystyle {I}_{i}={frac {e u gamma _{i}S}{(1+A^{-1}exp(e(V-phi )/kT)/A)}}}

Для тока отрицательно заряженных частиц можно записать

I i = e ν γ i S 1 + A − 1 exp ⁡ ( e ( ϕ − χ ) / k T ) ) {displaystyle {I}_{i}={frac {e u gamma _{i}S}{1+A^{-1}exp(e(phi -chi )/kT))}}}

где χ {displaystyle chi } - сродство к электрону. В зависимости от знака приложенного тянущего ионы электрического поля регистрируются либо положительно заряженные ионы, либо отрицательно заряженные ионы.

Из этой формулы следует, что можно выделить два случая поверхностной ионизации:

  • Легкой ионизации, когда величина
  • e ( ϕ − V ) ≫ k T {displaystyle e(phi -V)gg kT}

    e ( χ − ϕ ) ≫ k T {displaystyle e(chi -phi )gg kT}

    тогда ионизируется каждая падающая на поверхность частица.

    2. Тяжелая ионизация, когда

    e ( V − ϕ ) ≫ k T {displaystyle e(V-phi )gg kT}

    e ( ϕ − χ ) ≫ k T {displaystyle e(phi -chi )gg kT}

    тогда единицей в знаменателе можно пренебречь и будет наблюдаться экспонентоциальная зависимость тока ионов от температуры:

    I i = e ν γ i S A e ( e ( ϕ − V ) / k T ) {displaystyle {I}_{i}=e u gamma _{i}SAe^{(e(phi -V)/kT)}}

    I i = e ν γ i S A e ( e ( χ − ϕ ) / k T ) {displaystyle {I}_{i}=e u gamma _{i}SAe^{(e(chi -phi )/kT)}}

    Температура при которой наблюдается поверхностная ионизация атомов и молекул обычно более 700 K.

    В качестве эмиттера ионов используются тугоплавкие элементы,например, вольфрам, молибден или их окислы. Работа выхода эмиттера составляет величину от 4.5 эВ для вольфрамовой ленты до 5.8 эВ для иридиевой ленты. Для эмиттера из окисла вольфрама достигается максимальная величина работы выхода - 6.7 эВ. Такие значения работы выхода эмиттера создают ограничение ионизацию атомов и молекул: зарегистрировать частицы с потенциалом ионизации более 9.0 эВ затруднительно.

    Еще по этой теме:
    Ферраты
    02:31, 05 декабрь
    Ферраты
    Ферраты — соли, содержащие феррат-анион FeO42- (Fe(VI)). Соответствуют железной кислоте H2FeO4, которая в свободном виде не существует. Как правило, окрашены в фиолетовый цвет. Свойства Ферраты
    Инвариантная мера
    19:01, 04 декабрь
    Инвариантная мера
    Инвариантная мера — в теории динамических систем мера, определённая в фазовом пространстве, связанная с динамической системой и не изменяющаяся с течением времени при эволюции состояния динамической
    Матрица Коши (линейная алгебра)
    14:45, 04 декабрь
    Матрица Коши (линейная алгебра)
    В математике матрица Коши (названа в честь Огюстена Луи Коши) — это матрица размера m × n с элементами вида a i j
    Интеграл Зиверта
    08:34, 04 декабрь
    Интеграл Зиверта
    Интеграл Зиверта (интегральный секанс) — специальная функция, возникающая в задачах о распространении излучения от протяжённого источника. Назван по имени шведского физика Рольфа Зиверта, который
    Торический узел
    17:35, 02 декабрь
    Торический узел
    Торический узел — специальный вид узлов, лежащих на поверхности незаузлённого тора в R 3
    Квадратное треугольное число
    05:27, 02 декабрь
    Квадратное треугольное число
    В теории чисел квадратным треугольным числом (или треугольным квадратным числом) называется число, являющееся как треугольным, так и квадратным. Существует бесконечное число квадратных треугольных
    Комментарии:
    Добавить комментарий
    Ваше Имя:
    Ваш E-Mail: