Ce este ionizarea prin impact de electroni? Metode de ionizare. Vedeți ce este „Grevă electronică” în alte dicționare

O poziție specială între metodele de ionizare a substanțelor organice o ocupă ionizare prin impact de electroni. Principalele avantaje ale acestei metode sunt fiabilitatea și versatilitatea. În plus, bibliotecile de computer existente de spectre de masă de la Wiley și NIST folosesc spectre de impact de electroni. Teoriile dezintegrarii spectrometrice de masă și abordările de interpretare a spectrelor se bazează, de asemenea, în principal pe formarea inițială a unui cation radical molecular ca urmare a ionizării electronilor.

Denumirea metodei de ionizare - impactul electronilor - este oarecum înșelătoare. Nu există un impact real al electronilor asupra moleculei. Un electron care zboară lângă o moleculă își excită învelișul de electroni, drept urmare electronii proprii ai moleculei se deplasează către orbiti superiori și pot depăși limitele de acțiune forte nucleare. În acest sens, recent termenul de „impact de electroni” este din ce în ce mai mult înlocuit, în special în literatura de limba engleză, cu termenul de „ionizare a electronilor”.

Un fascicul de electroni este generat de catod (un fir sau placă de reniu sau tungsten) și accelerat de un potențial de 12-70 V către anod. Substanță în fază gazoasă la presiune

10 -5 -10 -6 mm Hg. Artă. Procesul de ionizare poate fi reprezentat formal prin ecuație

Diagrama schematică

sursa de soc electronic:

1- catod; 2 - anod; 3 – gaura

a introduce o mostră; 4 – electrod de evacuare

M + e = M +. + 2e -

Ca rezultat, se formează ionul molecular M+. . Este un ion de electroni impar, adică un cation radical.

Eficiența ionizării este în general foarte scăzută. De fapt, nu mai mult de 0,01% din molecule sunt ionizate. Probabilitatea de ionizare pentru fiecare substanță are o valoare caracteristică numită secțiune transversală de ionizare.

Un parametru important ionizarea este energia electronilor ionizanți. În majoritatea cazurilor, numărul de molecule ionizate atinge un maxim la energiile electronilor de aproximativ 50 eV. Spectrele de masă standard de impact de electroni sunt de obicei luate folosind electroni ionizanți cu o energie de aproximativ 70 eV, ceea ce se explică prin nivelul suficient de realizat. randament ridicat ionizarea și stabilitatea spectrului de masă rezultat.

În timpul procesului de ionizare, ionul molecular primește exces energie internăîn intervalul 0-20 eV. Această energie în exces este distribuită uniform peste toate legăturile, iar energia în exces a oricărei legături duce la ruperea acesteia cu desprinderea unui fragment neutru și formarea unui ion de fragment. Energia minimă a electronilor ionizanți la care un ion fragment va fi înregistrat în spectrul de masă pe lângă cel molecular se numește energia de apariție a acestui ion. Cu cât energia electronilor ionizanți este mai mare, cu atât număr mai mare se realizează direcţiile de dezintegrare a ionilor moleculari. Mai mult, dacă energia în exces a ionului fragment rămâne ridicată, pot apărea procese secundare ale dezintegrarii sale ulterioare. Deoarece diferențele în energia de apariție a ionilor de fragment sunt mici, chiar și modificările mici ale energiei electronilor ionizanți pot duce la modificări semnificative ale spectrului de masă.

Alături de ionii încărcați unic, în timpul ionizării moleculelor se formează și cei cu încărcare multiplă. Numărul de ioni cu încărcare multiplă este semnificativ mai mic decât cei încărcați individual; depinde, în primul rând, de structura moleculelor și de condițiile de ionizare.

În unele cazuri, când este necesară creșterea intensității vârfului MG, se folosesc electroni ionizanți cu o energie de 12-20 eV În aceste condiții, doar intensitatea relativă a vârfului M4* și vârfurile so-. numiti ioni de rearanjare crește în raport cu intensitatea vârfurilor ionilor de fragment, în timp ce intensitatea absolută toate vârfurile din spectru scad. În plus, în astfel de cazuri, multe direcții de fragmentare nu sunt implementate, ceea ce duce la pierderea unei anumite părți a informațiilor primite. Cu toate acestea, trebuie amintit că, dacă un vârf de ion molecular este absent în spectrul de masă obținut la o energie ionizantă a electronilor de 70 eV, acesta nu va fi prezent la o energie electronică mai mică. În acest caz, se poate argumenta că ionul molecular al acestui compus este instabil. Trebuie subliniat faptul că un număr semnificativ de compuși organici sunt caracterizați de ioni instabili în condiții de impact electronic, ceea ce reprezintă un dezavantaj semnificativ. această metodă

ionizare. Deoarece presiunea în sursa de ioni a impactului electronilor este de 10-KG3 mm Hg. Art., iar proba poate fi încălzită la câteva sute de grade, mulți compuși organici trec în faza gazoasă. Cu toate acestea, pentru analiza termolabile, nevolatile și Metoda de ionizare prin impact electronic nu este adecvată. În plus, în spectrele de masă obținute folosind ionizarea prin impact de electroni, vârful ionului molecular are o intensitate scăzută sau este absent cu totul. Răspândirea largă a energiilor electronilor ionizanți nu permite să se determine cu suficientă acuratețe caracteristicile moleculelor și ionilor (energia de aspect și ionizare). Acestea sunt principalele dezavantaje ale metodei de impact cu electroni, lucru de eliminat care a dus la crearea unui număr de metode alternative de ionizare.

Pentru a elimina un electron dintr-o moleculă (atom), este necesar să cheltuiți o anumită cantitate de energie. Valoarea minimă a unei astfel de energii se numește energia de ionizare a unei molecule (atom), valoarea sa pentru atomi este diverse substanțe se află în limita a 425 eV.

Simultan cu procesul de ionizare a gazului, are loc întotdeauna procesul invers - procesul de recombinare: ioni și molecule pozitivi și negativi. Cu cât apar mai mulți ioni sub influența ionizatorului, cu atât procesul de recombinare este mai intens. Ca urmare a recombinării, conductivitatea gazului dispare sau revine la valoarea sa inițială.

După cum am menționat mai sus, îndepărtarea unui electron dintr-un atom (ionizarea unui atom) necesită cheltuirea unei anumite cantități de energie. Când un ion pozitiv și un electron se recombină, această energie, dimpotrivă, este eliberată. Cel mai adesea este emis sub formă de lumină și, prin urmare, recombinarea ionilor este însoțită de o strălucire (strălucire de recombinare). Dacă concentrația de ioni pozitivi și negativi este mare, atunci numărul de evenimente de recombinare care apar în fiecare secundă va fi, de asemenea, mare, iar strălucirea de recombinare poate fi mare, iar strălucirea de recombinare poate fi foarte puternică.

Ionizarea sub influența unui ionizator extern este luată în considerare doar în cazul câmpurilor electrice relativ slabe, când energia cinetică eEL acumulată de un electron (sau ion) pe calea liberă medie L este mai mică decât energia de ionizare Ei

și, prin urmare, atunci când se ciocnesc cu particule neutre, electronii schimbă doar direcția de mișcare (împrăștiere elastică).

În plus față de această ionizare, ionizarea prin impactul electronilor este posibilă.

3.2 Ionizarea prin impactul electronilor.

Acest proces constă în faptul că un electron în mișcare liberă cu suficient energie cinetică la ciocnirea cu un atom neutru, elimină unul (sau mai mulți) electroni atomici. Ca urmare, atomul neutru se transformă într-un ion pozitiv (care poate ioniza și gazul) și, pe lângă cel primar, apar electroni noi care ionizează mai mulți atomi. Astfel, numărul de electroni va crește ca o avalanșă , acest proces se numește avalanșă de electroni. Acest tip de ionizare se observă în câmpuri puternice, când

Pentru a caracteriza cantitativ capacitatea de ionizare a electronilor și ionilor, Townsend (1868 – 1957) a introdus doi „coeficienți de ionizare de volum” și . este definită ca numărul mediu de ioni de același semn produși de un electron pe unitatea de lungime a drumului său. Coeficientul care caracterizează capacitatea ionizantă a ionilor pozitivi are același sens. Coeficientul de ionizare de către electroni este semnificativ mai mare decât coeficientul de ionizare de către ionii pozitivi.

Următorul experiment clasic Townsend demonstrează această afirmație.

Experienţă: O cameră de ionizare este luată sub forma unui condensator cilindric, al cărui electrod intern este un fir de metal subțire (Fig. 1). Între filament și cilindrul exterior al condensatorului, o diferență de potențial V se pretinde a fi suficientă pentru a se asigura că ionizare de impact gaz Acesta din urmă va apărea practic numai în apropierea firului, unde câmpul electric este foarte puternic Să presupunem că firului i se aplică un potențial pozitiv. Apoi electronii se vor repezi spre filament și ionizează gazul din apropierea acestuia. Ionii pozitivi, care se repetă spre cilindrul exterior, vor trece prin regiunea de câmp slab și practic nu vor provoca ionizare. Să schimbăm acum polaritatea tensiunii V fără a-i schimba valoarea. Atunci rolurile ionilor pozitivi și negativi se vor schimba. Ionii pozitivi se vor repezi spre filament, iar ionizarea din cameră va fi excitată aproape exclusiv de ei. Experiența arată că în primul caz curentul de ionizare este mai mare și crește mai repede cu tensiunea V decât în ​​al doilea (fig. 2, curba I se referă la cazul în care electrodul intern este pozitiv, iar curba II la cazul în care este negativ). ).

Astfel, rol principal ionizarea prin impactul electronilor joacă un rol, în comparație cu care ionizarea prin ioni pozitivi poate fi neglijată în multe cazuri.

3.3 Descărcare independentă și neindependentă.

Înainte de a trece la considerarea teoriei lui Townsend, vom oferi conceptul de descărcare independentă și neindependentă.

Se numește o descărcare care există numai sub acțiunea unui ionizator extern non-descărcare de sine.

Dacă ionii necesari pentru menținerea conductivității electrice a gazului sunt creați de descărcarea în sine (ca urmare a proceselor care au loc în descărcare), o astfel de descărcare de gaz se numește independent.

Teoria trecerii Townsend curent electric prin gaz.

Se ține cont de impactul ionizării atomilor și moleculelor de gaz de către electroni și ionii pozitivi. Pentru simplitate, vom considera electrozii tubului de descărcare ca fiind plati. Vom neglija recombinarea ionilor și electronilor, presupunând că în timpul trecerii dintre catod și anod aceste particule nu au timp să se recombine. În plus, ne vom limita la regimul staționar, când toate cantitățile care caracterizează debitul nu depind de timp. Să plasăm originea coordonatelor pe suprafața catodului K, îndreptând axa X către anodul A. Fie ne(x) și np(x) concentrațiile electronilor și ionilor pozitivi, iar ve și vp deriva medie a acestora. viteze. Să luăm un strat plat infinit de subțire într-un gaz. Prin această zonă din stânga, electronii ne(x) vp(x) intră în strat în fiecare secundă, iar ne(x+dx) ve(x+dx) iese din dreapta. În volumul stratului dx, datorită ionizării de către electroni, în fiecare secundă apar electroni ne vedx și același număr de ioni pozitivi. În cele din urmă, poate exista o sursă externă de ionizare care creează q perechi de ioni per unitate de volum de gaz în fiecare secundă. Și întrucât în ​​cazul unui proces staționar numărul de electroni din strat nu se modifică, relația trebuie îndeplinită

ne(x)ve(x)-ne(x+dx)ve(x+dx) + (neve + npvp)dx +qdx=0

În mod similar, pentru ionii pozitivi care se deplasează de la anod la catod,

np(x+dx)vp(x+dx) – np(x)vp(x) + (neve + npvp)dx +qdx=0

Înlocuind diferențele cu diferențele corespunzătoare și reducând cu dx, obținem

Ionizarea electronilor

Ionizarea electronilor(EI, electron impact ionization, EI - Electron Ionization sau Electron Impact) este cea mai comună metodă de ionizare a substanțelor în fază gazoasă în spectrometria de masă.

În timpul ionizării electronilor, moleculele analitului intră în fluxul de electroni care se deplasează de la catodul emițător la anod. Energia electronilor în mișcare este de obicei de 70 eV, ceea ce, conform formulei lui de Broglie, corespunde lungimii unui standard. legătură chimică V molecule organice(aproximativ 0,14 nm). Electronii provoacă ionizarea moleculelor analizate cu formarea de cationi radicali:

M + e − = M .+ + 2e −

Ionizarea electronică are loc în vid (comparativ cu ionizarea chimică) pentru a preveni formarea masivă a ionilor de gaz atmosferici care se pot recombina și distruge ionii analitului.

Deoarece energia electronilor depășește semnificativ energia legăturii chimice, are loc fragmentarea ionilor. Chimia fragmentării ionilor în timpul fragmentării electronilor a fost bine studiată, prin urmare, cunoscând masele fragmentelor și intensitățile acestora, este posibil să se prezică structura inițială a substanței. Spectrele de masă obținute prin metoda ionizării electronice sunt foarte reproductibile, așa că astăzi există biblioteci care conțin sute de mii de spectre de diferite substanțe, care facilitează foarte mult analiza calitativă.

Unele substanțe suferă o fragmentare foarte intensă, producând doar fragmente cu greutate moleculară mică care îngreunează identificarea. Pentru analiza unor astfel de substanțe, există o metodă alternativă de ionizare chimică

Spectrometrie de masă Mass Mass Spectrul de software MS
	EI CI IA ( engleză) BBA DvEP MALDI APCI ESI DESI GD ICP MIP TS DART
Analizor de masă	Sector magnetic IP Quadrupole Quadrupole Capcană de ioni Orbitrap Tandem ICR
Detector	Multiplicator de electroni Detector de plăci cu microcanale Detector Daly
combinație MS	MS/MS GC/MS LC/MS IMS/MS

Fundația Wikimedia.

2010.

Vedeți ce este „ionizarea electronică” în alte dicționare: Teoria E. este o încercare foarte îndrăzneață de a considera un atom al oricărei substanțe ca un agregat al aceluiași număr de atomi de electricitate pozitivă și negativă, așa-numiții electroni pozitivi și negativi, formând... ... Dicţionar Enciclopedic

F. Brockhaus și I.A. Efron Dispozitiv pentru producerea de fluxuri (fasciuri) de electroni într-un volum din care aerul a fost îndepărtat (în vid). Electronii din fasciculul de electroni zboară din catod și sunt accelerați câmp electric

(Fig. 1). Emisia de electroni din catod are loc în principal... ...

Termenul Auger electron spectroscopy Termen în engleză Auger electron spectroscopy Sinonime Auger spectroscopy Abrevieri EOS, AES Termeni înrudiți spectroscopie fotoelectronică ultravioletă, spectroscopie fotoelectronă cu raze x... ... Ionizarea în atmosfera superioară cauzată de pătrunderea materiei meteorice în ea (vezi Materia meteorică). Active M. si. apare în principal în timpul ciocnirilor atomilor meteorici evaporați și dispersați cu moleculele de aer. Medie......

Vezi art. (vezi PROCESE MULTI-FOTONE). Dicționar enciclopedic fizic. M.: Enciclopedia sovietică. Redactor-șef A. M. Prohorov. 1983. IONIZARE MULTIFOTONĂ ... Enciclopedie fizică

Procesul în creștere constantă de multiplicare a electronilor ca rezultat al ionizării atomilor și moleculelor, de obicei prin impactul electronilor; este cel mai important element al energiei electrice. defalcarea gazelor. În cele mai multe cazuri, L. e. se dezvoltă în energie electrică. sau e-mail mag... Enciclopedie fizică

- (vezi IONIZAREA). Dicționar enciclopedic fizic. M.: Enciclopedia Sovietică. Redactor-șef A. M. Prohorov. 1983. IONIZAREA STEP ... Enciclopedie fizică

Termenul spectroscopie electronică moleculară Termenul în engleză spectroscopie electronică moleculară Sinonime Spectroscopie UV, spectroscopie UV Abrevieri Termeni înrudiți spectroscopie vibrațională electronică Definiție metodă de determinare... ... Dicţionar Enciclopedic de Nanotehnologie

Ionizarea electronilor (EI, electron impact ionization, EI Electron Ionization sau Electron Impact) este cea mai comună metodă de ionizare a substanțelor în faza gazoasă în spectrometria de masă. În ionizarea electronică a moleculei analizate... ... Wikipedia

- (spectroscopie de masă, spectrografie de masă, de masă analiza spectrală, analiză spectrometrică de masă) o metodă de studiere a unei substanțe prin determinarea raportului ... Wikipedia

Cea mai utilizată metodă de ionizare în spectrometria de masă modernă este impactul electronilor (Fig. 1.1). Pentru a ioniza o substanță, este necesar mai întâi să o transferăm din faza condensată (lichid, solid) în faza gazoasă, de exemplu, pentru a o încălzi. Substanța gazoasă trebuie apoi introdusă într-o sursă de ioni, unde este bombardată de un fascicul de electroni din catod. Puteți plasa o substanță în faza condensată într-o sursă de ioni și o puteți evapora acolo.

Orez. 1.1. Ionizare prin impact de electroni

Electronii, care sunt particule ușoare, încărcate negativ în comparație cu molecule, se ciocnesc cu molecule, rup electronii din învelișul lor de electroni și transformă moleculele în ioni. În acest caz, moleculele se dezintegrează în fragmente încărcate conform unui mecanism specific fiecărui compus.

Acest proces este cel care va produce în cele din urmă spectrul de masă.

O altă metodă de ionizare este ionizarea în reacții ion-moleculare, numită ionizare chimică. Cu această metodă, sursa de ioni este umplută cu un fel de gaz la presiune ridicată (de obicei se utilizează metan sau izobutan, rareori amoniac și alte gaze). Acest gaz este ionizat prin impactul electronilor și, ca urmare a populației mari de molecule din sursă, încep să apară reacții ion-moleculare, ducând la formarea de ioni reactivi, care la rândul lor interacționează cu moleculele substanței, ducând la ionizarea lor.

În acest caz, are loc protonația, adică. formarea de ioni încărcați pozitiv. Compușii introduși în sursa de ioni pot reacționa și cu electronii lenți (termici) care se formează în plasma sursei care funcționează în modul de ionizare chimică. În timpul acestei interacțiuni, are loc captarea rezonantă disociativă a electronilor, ducând la formarea unui ion cu un electron în plus, adică. încărcat negativ.

Această metodă oferă mai puține informații despre modul în care funcționează structura moleculei, dar facilitează determinarea acesteia greutate moleculară. Acest lucru se aplică în principal ionilor încărcați pozitiv.

Pentru o serie de aplicații, metoda PPNICI (Pulsed Alternating Detection of Positive Ions and Negative Ions in Chemical Ionization) poate fi foarte convenabilă. În această metodă, dintr-un sondaj de eșantion, se obțin două cromatograme (și, în consecință, două seturi de spectre de masă): unul pentru ionii încărcați pozitiv, celălalt pentru ionii încărcați negativ. Spectrometria de masă în tandem (sau în mai multe etape sau multidimensionale) este foarte utilă pentru a utiliza ionii semnificativi din punct de vedere informațional formați în timpul ionizării chimice și a-i supune unei fragmentări suplimentare, ceea ce face posibilă dezvăluirea structurilor fragmentelor moleculare.

Din păcate, multe substanțe organice nu pot fi evaporate fără descompunere, adică transferate în fază gazoasă. Aceasta înseamnă că nu pot fi ionizate prin impactul electronilor. Dar, printre astfel de substanțe, aproape tot ceea ce alcătuiește țesutul viu (proteine, ADN etc.) este fiziologic. substanțe active, polimeri. Pentru ionizarea lor se folosesc în principal metode de ionizare la presiune atmosferică - ionizare electrospray (ESI) (Fig. 1.2) sau ionizare chimică la presiune atmosferică - APCI (și subtipul acestuia cu fotoionizare suplimentară - APPI), precum și ionizare prin desorbție laser cu asistența unei matrice sau desorbție/ionizare cu laser asistată de matrice (MALDI, Matrix Assisted Laser Desorbtion/Ionization).

Fig.1.2. Ionizare în electrospray

În primul caz, lichidul (substanța de testat diluată într-un solvent) izbucnește sub presiune împreună cu un gaz încălzit furnizat coaxial (azot) dintr-un capilar îngust (un ac care este sub un potențial crescut - 5 - 10 kV) la viteză mare și direct în acest jet de ceață fină Electronii sunt scoși din învelișul moleculelor, transformându-i în ioni. În timpul mișcării acestui jet, cea mai mare parte a solventului trece în faza gazoasă și nu intră în deschiderea conului de intrare al sursei de ioni API.

În modul de ionizare chimică la presiunea atmosferică, potențialul este aplicat nu la acul prin care intră lichidul, ci la electrodul din zona de pulverizare, ceea ce duce la formarea unei descărcări corona. În acest caz, fragmentarea este semnificativ mai mică decât în ​​cea precedentă - electrospray (ESI).

În metoda MALDI, un fascicul laser elimină ionii de pe suprafața unei ținte pe care este aplicată o probă cu o matrice special selectată.

Orez. 1.3.Ionizare prin desorbție cu laser

Aceste metode sunt folosite pentru a ioniza compușii relativ moi care alcătuiesc materia organică. Soft înseamnă că pentru a transforma moleculele organice în ioni, este nevoie de relativ puțină energie. Pentru ionizarea materialelor anorganice (metale, aliaje, stânci etc.) necesită utilizarea altor metode. Energia de legare a atomilor dintr-un solid este mult mai mare, asa ca este necesar sa se foloseasca metode mult mai stricte pentru a rupe aceste legaturi si a obtine ioni. Au fost testate multe metode de ionizare, iar până în prezent doar câteva dintre ele sunt folosite în practica spectrală de masă analitică.

Prima metodă, cea mai comună, este ionizarea cu plasmă cuplată inductiv. Plasma cuplată inductiv (ICP) este produsă în interiorul unei torțe care arde de obicei argonul. Când atomii și moleculele intră în plasma unei torțe de argon, se transformă instantaneu în ioni. Pentru a introduce atomi și molecule ale materialului de interes în plasmă, aceștia sunt de obicei dizolvați în apă și dispersați în plasmă ca o suspensie fină. O altă metodă este transformarea substanței într-un gaz. De exemplu, acest lucru se face folosind un fascicul laser puternic, care explodează un crater într-o probă de material plasată sub acesta, transformând o mică parte din acesta într-o stare gazoasă (ablație cu laser).

O altă metodă este ionizarea termică sau ionizarea suprafeței. Substanța analizată se aplică pe un fir din metal refractar, prin care trece un curent, încălzindu-l la o temperatură ridicată. Datorită temperaturii ridicate, substanța aplicată se evaporă și ionizează. Această metodă este utilizată în mod obișnuit în spectrometria de masă izotopică.

Alte două metode pot fi utilizate pentru ionizarea materialelor conductoare. Acestea sunt ionizarea cu scânteie și ionizarea cu descărcare strălucitoare. În primul, din cauza diferenței de potențial dintre proba materialului studiat și un alt electrod, izbucnește o scânteie, rupând ionii de pe suprafața țintei, iar în al doilea se întâmplă același lucru, dar din cauza unei străluciri. deversare.

Trebuie remarcat faptul că de la sursa de ioni la detector, spectrometrul de masă este un dispozitiv de vid. Un vid destul de profund asigură mișcarea nestingherită a ionilor în interiorul spectrometrului de masă, iar în absența acestuia, ionii se vor împrăștia și se vor recombina pur și simplu (se vor transforma înapoi în particule neîncărcate).

Ionizarea cu impact de electroni (EI) este cel mai frecvent utilizată în spectrometrele de masă moderne. Această secțiune va discuta proiectarea sursei de ioni și principalii parametri care determină natura spectrului de masă.

Diagrama schematică a sursei de ioni EI este prezentată în Fig. 2.1. Electronii de bombardare se formează ca urmare a emisiei termice de la un catod (filament) încălzit la o temperatură ridicată, realizat din sârmă de reniu sau tungsten. Electronii sunt accelerați de diferența de potențial ( V) între catod ( 1 ) și anod ( 2 ) și cad în regiunea de ionizare. Magnet permanent ( 4 ) colimează fasciculul de electroni și îl limitează într-o traiectorie spirală îngustă, ceea ce crește probabilitatea de interacțiune a electronilor cu moleculele substanței studiate (M 0), care provine din sistemul de injecție în stare de vapori. Presiunea parțială a unei substanțe în stare gazoasă este de 10 -5 -10 -6 torr.

Ionii formați în sursa de ioni sunt formați într-un fascicul îngust folosind un sistem ion-optic și sunt împinși în afara regiunii de ionizare printr-un potențial special (neprezentat în fig. 2.1), accelerat folosind o tensiune înaltă, care este de obicei mai mare decât 2000 V și se încadrează în analizatorul de masă din zona de acțiune.

Sub influența electronilor ionizanți, moleculele substanței studiate pot suferi următoarele transformări:

Probabilitatea ca un anumit proces să se producă este determinată în primul rând de energia electronilor ionizanți, care este exprimată în electron volți (eV) și este egală cu produsul sarcinii electronilor ( h) prin diferența de potențial (V) dintre catod și anod.

Dacă energia electronilor ionizanți este egală cu energia de ionizare a moleculei, care pentru majoritatea compușilor organici se află în intervalul 7-12 eV, are loc ionizarea. Probabilitatea ca acest proces să se producă crește odată cu creșterea energiei electronilor. Concomitent cu ionizarea, începe să aibă loc fragmentarea ionilor moleculari. Dependența randamentului ionilor moleculari (mărimea curentului ionic) de energia electronilor ionizanți produși de curba randamentului ionizarii, prezentată în Fig. 2.2. O curbă similară pentru ionul fragment este, de asemenea, prezentată aici. Desigur, această curbă începe la energii mai mari ale electronilor ionizanți, deoarece energia de apariție a ionilor de fragment este întotdeauna mai mare decât energia

ionizare. Curbele de eficiență a ionizării au secțiuni de creștere abruptă a curentului ionic (de obicei până la o energie de 30-40 eV), urmată de o regiune de saturație, în care valoarea curentului ionic practic nu se modifică odată cu creșterea energiei electronilor ionizanți.

În cele mai multe cazuri, spectrele de masă sunt obținute la o energie de 70 eV, adică. în regiunea de saturație. Aceasta asigură cea mai mare sensibilitate a dispozitivului și obține rezultate reproductibile. Lucrați la energii de până la 30-40 eV, adică în zonele cu ascensiune abruptă, nu dă rezultate reproductibile, deoarece o mică modificare a energiei electronilor ionizanți duce la fluctuații vizibile ale intensității curentului ionic. Cu toate acestea, în unele cazuri, spectrele de masă obținute la energii scăzute ale electronilor (spectre de masă de joasă tensiune) sunt utilizate în scopuri analitice, de exemplu, pentru a identifica un ion molecular la o intensitate scăzută a vârfului său într-un spectru de masă de înaltă tensiune. În spectrele de masă de joasă tensiune, datorită unei scăderi accentuate a fragmentării, proporția ionilor moleculari în curentul ionic total crește. Pentru a ilustra cele de mai sus, în Fig. Figura 2.3 prezintă spectrele de masă ale acidului benzoic obținute la diferite energii ale electronilor ionizanți. Acest exemplu demonstrează că reducerea energiei electronilor face posibilă identificarea unui ion molecular, mai ales atunci când intensitatea vârfului său în spectrul de masă este scăzută.

În condiții EI, ca urmare a captării unui electron de către o moleculă, este posibilă formarea de ioni negativi. Interacțiunea unui electron cu o moleculă poate fi însoțită de scindarea sa heterolitică pentru a forma o pereche de ioni. La energii scăzute ale electronilor, apropiate de termică, are loc de obicei captarea electronilor rezonanți. Acest proces poate fi non-disociativ:

АBC + з > АBC ¬ ?

și disociativ:

ABC ¬ ? > [AB] ? +C.

Caracteristicile importante ale unei surse de ioni pentru EI sunt curent catodic(curent care curge de-a lungul benzii catodice), curent de emisie(curent de electroni între catod și anod) și temperatura sursei de ioni. Schimbând curentul de emisie, puteți varia sensibilitatea dispozitivului. Temperatură ridicată(~200-250°C) este necesar pentru a transfera moleculele probei în stare gazoasă, îndepărtând cea mai mare parte a substanței de testat din sursa de ioni, ceea ce împiedică depunerea acesteia pe elementele sursei. Contaminarea sursei de ioni materie organică Este deosebit de periculos pentru materialele izolante (porțelan, sticlă, cuarț), care, ca urmare a contaminării, capătă o conductivitate semnificativă și modifică foarte mult potențialele electrostatice furnizate. Acest lucru poate duce la o defecțiune periculoasă între electrozi.

Astfel, folosind EI este posibil să se analizeze numai compuși suficient de volatili care pot fi transformați într-o stare gazoasă sau să se creeze presiunea de vapori parțială necesară în sursa de ioni (~10 -15 -10 -16 Torr nu pot fi instabili termic). studiat de EI. Astfel de compuși trebuie mai întâi transformați în derivații lor stabili.