संक्षेप में इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनीकरण। इलेक्ट्रॉनिक आयनीकरण (ईआई)

"ऑर्गेनिक केमिस्ट्री का परिचय" - क्या ऑर्गेनिक केमिस्ट्री का विकास हुआ? C6H12O6। अल2एस3. C2H5OH। सी10एच22. एनएच3. थीसिस: क्या यह कार्बनिक रसायन है? एचएनओ3. क्या अकार्बनिक की तुलना में बहुत अधिक कार्बनिक पदार्थ हैं? कृत्रिम चमड़े से प्राकृतिक भेद कैसे करें? तर्क: रसायन विज्ञान सबसे तेजी से बढ़ते विज्ञानों में से एक है। CH3COOH। CaCO3. L-Aspartylaminomalonic एसिड मिथाइलफेनिल एस्टर चीनी की तुलना में 33,000 गुना अधिक मीठा होता है।

"जैविक रसायन का सिद्धांत" - कार्बनिक रसायन विज्ञान... मुख्य वर्ग कार्बनिक यौगिक... एल्डिहाइड। शराब। रसायन विज्ञान की परिकल्पना। मध्य युग का समय। उत्पाद। संयोजकता के सिद्धांत का विकास। छात्र। कार्य। इतिहास का हिस्सा। पंख। योना। आदमी। हलोजन। कार्बनिक रसायन की परिभाषा। कार्बनिक अणुओं की संरचना।

"शारीरिक संरचना" - कार्बोहाइड्रेट अणु की संरचना। ऑक्सीजन। वसा हमारे भोजन का एक अनिवार्य हिस्सा है। पाचन की प्रक्रिया में, वसा अपने घटक भागों - ग्लिसरीन और फैटी एसिड में टूट जाती है। नाइट्रोजन; हमें अनाज, फलियां, आलू, फलों और सब्जियों से कार्बोहाइड्रेट मिलते हैं। प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट पोषक तत्व कहलाते हैं।

"जैविक रसायन विज्ञान का विषय" - कार्बनिक पदार्थों का वर्गीकरण। सिंथेटिक - मनुष्य प्रयोगशाला स्थितियों में बनाता है, प्रकृति में समान पदार्थ नहीं होते हैं। मिट्टी (खनिज)। 2) संरचना में आवश्यक रूप से (सी) और (एच) - हाइड्रोकार्बन (एचसी) शामिल हैं। प्लास्टिक। अकार्बनिक। अंग। आणविक सीआर। पेट्रोल। कार्बनिक। 1) संख्या (लगभग 27 मिलियन)।

"बटलरोव की संरचना का सिद्धांत" - अणु की मात्रात्मक संरचना। फ्रेडरिक वोहलर। परमाणुओं के पारस्परिक प्रभाव का सिद्धांत। कार्बनिक यौगिकों के गुण। हाइड्रोजन परमाणु। ईथेन और एथिलीन की तुलनात्मक विशेषताएं। अलेक्जेंडर मिखाइलोविच बटलरोव। संरचनात्मक स्तर और पदार्थ का व्यवस्थित संगठन। स्टीरियोकेमिस्ट्री। अणुओं में "बॉन्ड ऑर्डर" स्थापित करने की संभावना।

"रासायनिक यौगिकों की संरचना का सिद्धांत" - सिद्धांत की पृष्ठभूमि। वेलर फ्रेडरिक। बर्ज़ेलियस जेन्स जैकब। कार्बनिक यौगिकों के गुण। कार्बनिक रसायन विज्ञान। इथेनॉल। पदार्थों की संरचना के सिद्धांत का निर्माण। स्थानिक समरूपता। केकुले फ्रेडरिक अगस्त। संरचनात्मक समरूपता... फ्रैंकलैंड (फ्रैंकलैंड) एडवर्ड। रासायनिक यौगिकों की संरचना के सिद्धांत के मुख्य प्रावधान।

एक अणु (परमाणु) से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने के लिए, एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा खर्च करना आवश्यक है। ऐसी ऊर्जा का न्यूनतम मान अणु (परमाणु) की आयनीकरण ऊर्जा कहलाता है, विभिन्न पदार्थों के परमाणुओं के लिए इसका मान 425 eV के भीतर होता है।

इसके साथ ही गैस आयनीकरण की प्रक्रिया के साथ, हमेशा एक विपरीत प्रक्रिया होती है - पुनर्संयोजन की प्रक्रिया: सकारात्मक और नकारात्मक आयन और अणु। ionizer की क्रिया के तहत जितने अधिक आयन उत्पन्न होते हैं, पुनर्संयोजन की प्रक्रिया उतनी ही तीव्र होती है। पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप, गैस चालकता गायब हो जाती है या अपने मूल मूल्य पर लौट आती है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एक परमाणु (परमाणु के आयनीकरण) से एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए, एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, जब एक सकारात्मक आयन और एक इलेक्ट्रॉन पुनर्संयोजन करते हैं, तो यह ऊर्जा निकलती है। अक्सर यह प्रकाश के रूप में उत्सर्जित होता है, और इसलिए आयन पुनर्संयोजन ल्यूमिनेसिसेंस (पुनर्संयोजन चमक) के साथ होता है। यदि सकारात्मक और नकारात्मक आयनों की सांद्रता अधिक है, तो प्रति सेकंड होने वाली पुनर्संयोजन घटनाओं की संख्या भी बड़ी होगी, और पुनर्संयोजन चमक बड़ी हो सकती है, और पुनर्संयोजन चमक बहुत मजबूत हो सकती है।

एक बाहरी आयनकार की क्रिया के तहत आयनीकरण को केवल अपेक्षाकृत कमजोर विद्युत क्षेत्रों के मामले में ही ध्यान में रखा जाता है, जब एक इलेक्ट्रॉन (या आयन) द्वारा माध्य मुक्त पथ पर संचित गतिज ऊर्जा ईईएल आयनीकरण ऊर्जा से कम होती है।

और, परिणामस्वरूप, जब वे तटस्थ कणों से टकराते हैं, तो इलेक्ट्रॉन केवल गति (लोचदार प्रकीर्णन) की दिशा बदलते हैं।

इस आयनीकरण के अलावा, इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनीकरण संभव है।

3.2 इलेक्ट्रॉनिक शॉक द्वारा आयनीकरण।

इस प्रक्रिया में यह तथ्य शामिल है कि पर्याप्त गतिज ऊर्जा वाला एक मुक्त गतिमान इलेक्ट्रॉन एक तटस्थ परमाणु से टकराने पर एक (या कई) परमाणु इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देता है। इसके परिणामस्वरूप, एक तटस्थ परमाणु एक सकारात्मक आयन में बदल जाता है (जो एक गैस को आयनित भी कर सकता है) और, प्राथमिक के अलावा, नए इलेक्ट्रॉन दिखाई देते हैं, जो अधिक परमाणुओं को आयनित करते हैं। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक की तरह बढ़ेगी हिमस्खलन, इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन कहा जाता है। इस प्रकार का आयनन मजबूत क्षेत्रों में देखा जाता है, जब

इलेक्ट्रॉनों और आयनों की आयनीकरण क्षमता को मात्रात्मक रूप से चिह्नित करने के लिए, टाउनसेंड (1868 - 1957) ने दो "वॉल्यूम आयनीकरण गुणांक" पेश किए। एक इलेक्ट्रॉन द्वारा अपने पथ की प्रति इकाई लंबाई में उत्पादित समान चिह्न के आयनों की औसत संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है। सकारात्मक आयनों की आयनीकरण क्षमता को दर्शाने वाले गुणांक का एक ही अर्थ है। इलेक्ट्रॉनों द्वारा आयनीकरण का गुणांक धनात्मक आयनों द्वारा आयनीकरण के गुणांक से बहुत अधिक होता है।

टाउनसेंड का अगला क्लासिक प्रयोग इस बात को साबित करता है।

अनुभव:एक आयनीकरण कक्ष एक बेलनाकार संधारित्र के रूप में लिया जाता है, जिसका आंतरिक इलेक्ट्रोड एक पतली धातु का धागा होता है (चित्र 1)। संधारित्र के धागे और बाहरी सिलेंडर के बीच, संभावित अंतर V को पर्याप्त माना जाता है प्रभाव आयनीकरणगैस। उत्तरार्द्ध व्यावहारिक रूप से केवल फिलामेंट के पास होगा, जहां विद्युत क्षेत्र बहुत मजबूत है। आइए मान लें कि फिलामेंट पर एक सकारात्मक क्षमता लागू होती है। तब इलेक्ट्रॉन फिलामेंट की ओर भागेंगे और उसके पास गैस को आयनित करेंगे। सकारात्मक आयन, बाहरी सिलेंडर की ओर बढ़ते हुए, एक कमजोर क्षेत्र के क्षेत्र से गुजरेंगे और व्यावहारिक रूप से कोई आयनीकरण नहीं करेंगे। आइए अब हम वोल्टेज V की ध्रुवता को बिना उसका मान बदले बदल दें। फिर सकारात्मक और नकारात्मक आयनों की भूमिकाएं उलट जाती हैं। सकारात्मक आयन फिलामेंट की ओर भागेंगे, और कक्ष में आयनीकरण केवल उनके द्वारा व्यावहारिक रूप से उत्साहित होगा। अनुभव से पता चलता है कि पहले मामले में, दूसरे की तुलना में वोल्टेज वी के साथ आयनीकरण वर्तमान अधिक और तेजी से बढ़ता है (चित्र 2, वक्र I उस मामले को संदर्भित करता है जब आंतरिक इलेक्ट्रोड सकारात्मक होता है, और वक्र II मामले में नकारात्मक होता है। )

इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन प्रभावों द्वारा आयनीकरण द्वारा मुख्य भूमिका निभाई जाती है, जिसकी तुलना में कई मामलों में सकारात्मक आयनों द्वारा आयनीकरण की उपेक्षा की जा सकती है।

3.3 आत्मनिर्भर और गैर-आत्मनिर्भर निर्वहन।

टाउनसेंड के सिद्धांत पर विचार करने से पहले, आइए हम एक स्वतंत्र और गैर-आत्मनिर्भर निर्वहन की अवधारणा दें।

एक डिस्चार्ज जो केवल बाहरी आयोनाइजर की क्रिया के तहत मौजूद होता है, कहलाता है गैर आत्मनिर्भर निर्वहन.

यदि गैस की विद्युत चालकता को बनाए रखने के लिए आवश्यक आयन डिस्चार्ज द्वारा ही बनाए जाते हैं (डिस्चार्ज में होने वाली प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप), ऐसे गैस डिस्चार्ज को कहा जाता है स्वतंत्र।

गैस के माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने का तौसेंड का सिद्धांत।

यह इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक आयनों द्वारा गैस परमाणुओं और अणुओं के प्रभाव आयनीकरण को ध्यान में रखता है। सादगी के लिए, डिस्चार्ज ट्यूब के इलेक्ट्रोड को सपाट माना जाएगा। हम आयनों और इलेक्ट्रॉनों के पुनर्संयोजन की उपेक्षा करेंगे, यह मानते हुए कि इन कणों के पास कैथोड और एनोड के बीच पारगमन समय के दौरान पुनर्संयोजन का समय नहीं है। इसके अलावा, हम खुद को स्थिर शासन तक ही सीमित रखेंगे, जब निर्वहन की विशेषता वाली सभी मात्राएं समय से स्वतंत्र होंगी। हम निर्देशांक की उत्पत्ति को कैथोड K की सतह पर रखते हैं, X अक्ष को एनोड A की ओर निर्देशित करते हैं। मान लें कि ne (x) और np (x) इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक आयनों की सांद्रता है, और ve और vp उनके औसत बहाव वेग हैं। . आइए गैस में एक असीम रूप से पतली सपाट परत लें। इस क्षेत्र के माध्यम से, ne (x) vp (x) इलेक्ट्रॉन बाईं ओर की परत में प्रवेश करते हैं, और ne (x + dx) ve (x + dx) दाईं ओर निकलते हैं। dx परत के आयतन में, इलेक्ट्रॉनों द्वारा आयनीकरण के कारण, ne vedx इलेक्ट्रॉनों और समान संख्या में धनात्मक आयन हर सेकंड उत्पन्न होते हैं। इसी तरह, धनात्मक आयनों द्वारा आयनीकरण के कारण, npvpdx इलेक्ट्रॉनों और समान संख्या में धनात्मक आयन बनते हैं। अंत में, एक बाहरी आयनीकरण स्रोत हो सकता है जो प्रति सेकंड गैस के प्रति इकाई आयतन में q जोड़े आयन बनाता है। और चूंकि प्रक्रिया की स्थिरता के मामले में, परत में इलेक्ट्रॉनों की संख्या नहीं बदलती है, तो संबंध

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

इसी तरह, एनोड से कैथोड में जाने वाले सकारात्मक आयनों के लिए,

एनपी (एक्स + डीएक्स) वीपी (एक्स + डीएक्स) - एनपी (एक्स) वीपी (एक्स) + (नेवे + एनपीवीपी) डीएक्स + क्यूडीएक्स = 0

अंतरों को संबंधित अंतरों से बदलकर और उन्हें dx से रद्द करने पर, हम प्राप्त करते हैं

गैस फेज़:

इलेक्ट्रॉनिक आयनीकरण

रासायनिक आयनीकरण

इलेक्ट्रॉनिक कब्जा

विद्युत क्षेत्र में आयनीकरण

द्रव चरण:

वायुमंडलीय दबाव पर फोटोआयनीकरण

इलेक्ट्रोस्प्रे

वायुमंडलीय दबाव पर आयनीकरण

वायुमंडलीय दबाव पर रासायनिक आयनीकरण

सॉलिड फ़ेज़:

प्रत्यक्ष लेजर desorption

मैट्रिक्स-सक्रिय लेजर desorption

माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री

तेजी से परमाणु बमबारी

विद्युत क्षेत्र में विशोषण

प्लाज्मा desorption

प्रेरक रूप से युग्मित प्लाज्मा में आयनीकरण

थर्मल आयनीकरण

चमक निर्वहन आयनीकरण

1.1 इलेक्ट्रॉनिक आयनीकरण

यह सबसे प्रसिद्ध आयनीकरण विधियों में से एक है। पदार्थ को आयनित करने के लिए उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों की एक धारा का उपयोग किया जाता है। पर

चित्र 3 इस उद्देश्य के लिए उपयोग की जाने वाली एक विशिष्ट स्थापना का आरेख दिखाता है।

चित्र 3. इलेक्ट्रॉनिक आयनीकरण के लिए उपकरण

इलेक्ट्रॉनों का स्रोत एक गर्म धातु का तार (कैथोड) है। कैथोड सतह से निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों को एनोड की ओर एक विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है। इलेक्ट्रॉनों का मार्ग विश्लेषक द्वारा कब्जा किए गए आयतन से होकर गुजरता है, जो पहले एक गैसीय अवस्था में परिवर्तित हो जाता है (आयनीकरण कक्ष 10-5 - 10-6 मिमी एचजी का एक निर्वात रखता है), जिसके अणुओं के साथ एक अंतःक्रिया होती है, जिसमें शामिल है ऊर्जा का स्थानांतरण। एक अणु के पास उड़ने वाला इलेक्ट्रॉन उसके इलेक्ट्रॉन खोल के उत्तेजना का कारण बनता है। इस उत्तेजना का परिणाम अणु के स्वयं के इलेक्ट्रॉनों की उच्च-स्तरीय कक्षाओं में गति है। एक निश्चित ऊर्जा मूल्य (आयनीकरण ऊर्जा) से शुरू होकर, उत्तेजना एक इलेक्ट्रॉन के नुकसान के साथ समाप्त होती है और अणु के संबंधित कट्टरपंथी धनायन में परिवर्तन होता है, जिसे आणविक आयन कहा जाता है।

एम+इ→एम + + 2इ

आयनीकरण दक्षता आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा पर निर्भर करती है; अधिकतम दक्षता लगभग 70 eV की ऊर्जा पर प्राप्त की जाती है।

चित्र 4. इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का वितरण

लाभ:

- आयनीकरण का सबसे अधिक अध्ययन किया गया तरीका;

- लगभग किसी भी वाष्पशील यौगिक को आयनित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है;

- स्पेक्ट्रा की उच्च प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता;

- विखंडन आपको कनेक्शन की संरचना के बारे में जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है;

- डेटाबेस से प्राप्त स्पेक्ट्रा के साथ प्राप्त मास स्पेक्ट्रम की तुलना करके यौगिकों की पहचान करने की क्षमता।

कमियां:

- विश्लेषण में पर्याप्त अस्थिरता और थर्मल स्थिरता होनी चाहिए;

- कई यौगिकों के स्पेक्ट्रा में आणविक आयन संकेत की अनुपस्थिति या कम तीव्रता की पहचान करना मुश्किल हो जाता है।

1.2 रासायनिक आयनीकरण

रासायनिक आयनीकरण मीथेन या अमोनिया जैसे पूर्व-आयनित गैस अणुओं के बीम के साथ एक नमूने का आयनीकरण है। 150-200 eV पर इलेक्ट्रॉन आयनीकरण का उपयोग करके गैस अणुओं का आयनीकरण होता है और आयनकारी गैस के आगे रासायनिक परिवर्तन होता है।

नमूना अणुओं से टकराते हुए, आयनित गैस के अणु अपने आवेश को एक प्रोटॉन के रूप में स्थानांतरित करते हैं:

लाभ:

- आपको यौगिक के आणविक भार के बारे में जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है;

- इलेक्ट्रॉन आयनीकरण की तुलना में द्रव्यमान स्पेक्ट्रम बहुत सरल है।

कमियां:

- जैसा कि इलेक्ट्रॉन आयनीकरण के मामले में, विश्लेषण में पर्याप्त अस्थिरता और थर्मल स्थिरता होनी चाहिए;

- चूंकि व्यावहारिक रूप से कोई विखंडन आयन नहीं बनता है, इसलिए ज्यादातर मामलों में विधि किसी पदार्थ की संरचना के बारे में जानकारी प्राप्त करने की अनुमति नहीं देती है;

- परिणाम दृढ़ता से अभिकर्मक गैस के प्रकार, उसके दबाव, पदार्थ के साथ बातचीत के समय पर निर्भर करता है, इसलिए प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणाम प्राप्त करना बहुत मुश्किल है।

कार्बनिक पदार्थों के आयनीकरण के तरीकों में एक विशेष स्थान पर कब्जा कर लिया गया है इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनीकरण।इस पद्धति के मुख्य लाभ विश्वसनीयता और बहुमुखी प्रतिभा हैं। इसके अलावा, यह इलेक्ट्रॉन प्रभाव स्पेक्ट्रा है जो विले और एनआईएसटी मास स्पेक्ट्रा के मौजूदा कंप्यूटर पुस्तकालयों में उपयोग किया जाता है। मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक क्षय के सिद्धांत और स्पेक्ट्रा की व्याख्या के दृष्टिकोण भी मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन आयनीकरण के परिणामस्वरूप आणविक कट्टरपंथी धनायन के प्रारंभिक गठन पर आधारित होते हैं।

आयनीकरण विधि का नाम - इलेक्ट्रॉन प्रभाव - कुछ हद तक असत्य है। अणु पर इलेक्ट्रॉनों का कोई वास्तविक प्रभाव नहीं होता है। एक अणु के पास उड़ने वाला एक इलेक्ट्रॉन अपने इलेक्ट्रॉन खोल को उत्तेजित करता है, जिसके परिणामस्वरूप अणु के अपने इलेक्ट्रॉन उच्च कक्षाओं में चले जाते हैं और परमाणु बलों की कार्रवाई की सीमाओं से परे जा सकते हैं। इस संबंध में, में हाल ही मेंशब्द "इलेक्ट्रॉन प्रभाव" को तेजी से "इलेक्ट्रॉन आयनीकरण" शब्द द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, विशेष रूप से अंग्रेजी भाषा के साहित्य में।

कैथोड (रेनियम या टंगस्टन तार या प्लेट) द्वारा एक इलेक्ट्रॉन बीम उत्पन्न होता है और एनोड की ओर 12-70 वी की क्षमता से त्वरित होता है। दबाव में गैस चरण में पदार्थ

10 -5 -10 -6 मिमी एचजी। कला। आयनीकरण प्रक्रिया को औपचारिक रूप से समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है

योजनाबद्ध आरेख

इलेक्ट्रॉनिक शॉक का स्रोत:

1- कैथोड; 2 - एनोड; 3 - छेद

नमूना परिचय के लिए; 4 - इजेक्शन इलेक्ट्रोड

एम + ई = एम +। + 2e -

परिणामस्वरूप, आणविक आयन M+ बनता है। ... यह एक विषम इलेक्ट्रॉनिक आयन है, जो कि एक रेडिकल धनायन है।

आयनीकरण दक्षता आम तौर पर बहुत कम होती है। वास्तव में, 0.01% से अधिक अणु आयनित नहीं होते हैं। प्रत्येक पदार्थ के लिए आयनीकरण संभाव्यता का एक विशिष्ट मान होता है जिसे आयनीकरण क्रॉस सेक्शन कहा जाता है।

आयनीकरण का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा है। ज्यादातर मामलों में, आयनित अणुओं की संख्या लगभग 50 ईवी की इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर अधिकतम तक पहुंच जाती है। यह लगभग 70 eV की ऊर्जा के साथ आयनकारी इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके मानक इलेक्ट्रॉन प्रभाव द्रव्यमान स्पेक्ट्रा को रिकॉर्ड करने के लिए प्रथागत है, जिसे पर्याप्त द्वारा समझाया गया है उच्च दक्षतापरिणामी द्रव्यमान स्पेक्ट्रम का आयनीकरण और स्थिरता।

आयनीकरण के दौरान, एक आणविक आयन 0-20 eV की सीमा में अतिरिक्त आंतरिक ऊर्जा प्राप्त करता है। यह अतिरिक्त ऊर्जा सभी बंधों में समान रूप से वितरित की जाती है, और किसी भी बंधन की ऊर्जा की अधिकता एक तटस्थ टुकड़े के उन्मूलन और एक विखंडन आयन के गठन के साथ इसके टूटने की ओर ले जाती है। आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की न्यूनतम ऊर्जा, जिस पर आणविक एक के अलावा, द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में एक टुकड़ा आयन दर्ज किया जाएगा, इस आयन की उपस्थिति की ऊर्जा कहलाती है। आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा जितनी अधिक होती है, आणविक आयन के क्षय की दिशाओं की संख्या उतनी ही अधिक होती है। इस मामले में, यदि खंड आयन की अतिरिक्त ऊर्जा अधिक रहती है, तो इसके आगे क्षय की माध्यमिक प्रक्रियाएं हो सकती हैं। चूंकि विखंडन आयनों की उपस्थिति की ऊर्जा में अंतर महत्वहीन हैं, यहां तक ​​​​कि आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा में छोटे परिवर्तन भी बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रम में महत्वपूर्ण बदलाव ला सकते हैं।

अणुओं के आयनीकरण के दौरान एकल आवेशित आयनों के साथ, बहु आवेशित आयन बनते हैं। गुणा आवेशित आयनों की संख्या एकल आवेशित आयनों की संख्या से काफी कम होती है; यह सबसे पहले अणुओं की संरचना और आयनीकरण की स्थितियों पर निर्भर करता है।

कुछ मामलों में, जब एमएच "शिखर की तीव्रता को बढ़ाना आवश्यक होता है, तो 12-20 ईवी की ऊर्जा वाले आयनकारी इलेक्ट्रॉनों का उपयोग किया जाता है। इन शर्तों के तहत, केवल एम 4 की सापेक्ष तीव्रता" * शिखर और शिखर की चोटियां विखंडन आयनों की चोटियों की तीव्रता के संबंध में तथाकथित पुनर्व्यवस्था आयन बढ़ते हैं, जबकि स्पेक्ट्रम में सभी चोटियों की पूर्ण तीव्रता गिरती है। इसके अलावा, ऐसे मामलों में, विखंडन की कई दिशाओं को लागू नहीं किया जाता है, जिससे प्राप्त जानकारी के एक निश्चित हिस्से का नुकसान होता है। हालांकि, यह याद रखना चाहिए कि यदि 70 eV की आयनकारी इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर प्राप्त द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में आणविक आयन का शिखर अनुपस्थित है, तो यह कम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर भी मौजूद नहीं होगा। इस मामले में, यह तर्क दिया जा सकता है कि इस यौगिक का आणविक आयन अस्थिर है। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि इलेक्ट्रॉन प्रभाव स्थितियों के तहत अस्थिर आयनों द्वारा कार्बनिक यौगिकों की एक महत्वपूर्ण संख्या की विशेषता है, जो इस आयनीकरण विधि का एक महत्वपूर्ण नुकसान है।

चूंकि इलेक्ट्रॉन प्रभाव के आयन स्रोत में दबाव 10 ^ -KG3 मिमी Hg है। कला।, और नमूना कई सौ डिग्री तक गरम किया जा सकता है, कई कार्बनिक यौगिक गैस चरण में गुजरते हैं। हालांकि, थर्मोलैबाइल के विश्लेषण के लिए, गैर-वाष्पशील और उच्च आणविक भार यौगिकइलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनीकरण विधि लागू नहीं है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनीकरण का उपयोग करके प्राप्त द्रव्यमान स्पेक्ट्रा में, आणविक आयन का शिखर कम या अनुपस्थित होता है। ऊर्जा में आयनकारी इलेक्ट्रॉनों का व्यापक प्रसार अणुओं और आयनों (उपस्थिति और आयनीकरण की ऊर्जा) की विशेषताओं को पर्याप्त सटीकता के साथ निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता है। ये इलेक्ट्रॉन प्रभाव विधि के मुख्य नुकसान हैं, जिसके उन्मूलन से कई वैकल्पिक आयनीकरण विधियों का निर्माण हुआ है।

आधुनिक मास स्पेक्ट्रोमीटर में इलेक्ट्रॉन प्रभाव (ईआई) आयनीकरण का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। यह खंड आयन स्रोत के डिजाइन और बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रम की प्रकृति को निर्धारित करने वाले मुख्य मापदंडों पर विचार करेगा।

ईआई आयन स्रोत का एक योजनाबद्ध आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 2.1. रेनियम या टंगस्टन तार से बने उच्च तापमान वाले कैथोड (फिलामेंट) से थर्मल उत्सर्जन द्वारा बॉम्बार्डिंग इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं। इलेक्ट्रॉनों को एक संभावित अंतर से त्वरित किया जाता है ( वी) कैथोड के बीच ( 1 ) और एनोड ( 2 ) और आयनीकरण क्षेत्र में गिर जाते हैं। स्थायी चुंबक ( 4 ) इलेक्ट्रॉन बीम को समेटता है और इसे एक संकीर्ण सर्पिल प्रक्षेपवक्र में सीमित करता है, जिससे जांच किए गए पदार्थ (M 0) के अणुओं के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत की संभावना बढ़ जाती है, जो वाष्प अवस्था में इनलेट सिस्टम से आता है। गैसीय अवस्था में किसी पदार्थ का आंशिक दाब 10 -5 -10 -6 torr होता है।

आयन स्रोत में बने आयन आयन-ऑप्टिकल प्रणाली का उपयोग करके एक संकीर्ण बीम में बनते हैं और एक विशेष क्षमता (चित्र 2.1 में नहीं दिखाया गया) द्वारा आयनीकरण क्षेत्र से बाहर धकेल दिए जाते हैं, जो एक उच्च वोल्टेज द्वारा त्वरित होता है, जो आमतौर पर अधिक होता है 2000 वी से अधिक, और एक्शन ज़ोन मास एनालाइज़र में आते हैं।

आयनकारी इलेक्ट्रॉनों के प्रभाव में, परीक्षण पदार्थ के अणु निम्नलिखित परिवर्तनों से गुजर सकते हैं:

किसी विशेष प्रक्रिया की संभावना मुख्य रूप से आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा से निर्धारित होती है, जो इलेक्ट्रॉन-वोल्ट (ईवी) में व्यक्त की जाती है और इलेक्ट्रॉन चार्ज के उत्पाद के बराबर होती है ( एस) कैथोड और एनोड के बीच संभावित अंतर (V) पर।

यदि आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा अणु की आयनीकरण ऊर्जा के बराबर होती है, जो कि अधिकांश कार्बनिक यौगिकों के लिए 7-12 eV की सीमा में होती है, तो आयनीकरण होता है। इलेक्ट्रॉन ऊर्जा में वृद्धि के साथ इस प्रक्रिया के होने की संभावना बढ़ जाती है। आणविक आयनों का विखंडन आयनीकरण के साथ-साथ होने लगता है। जारी किए गए आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा पर आणविक आयनों (आयन धारा का मूल्य) की उपज की निर्भरता आयनीकरण दक्षता वक्र, अंजीर में दिखाया गया है। 2.2. विखंडन आयन के लिए एक समान वक्र भी यहाँ दिखाया गया है। स्वाभाविक रूप से, यह वक्र आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा के उच्च मूल्यों पर शुरू होता है, क्योंकि खंडित आयनों की उपस्थिति की ऊर्जा हमेशा ऊर्जा से अधिक होती है

आयनीकरण आयनीकरण दक्षता घटता में आयनिक धारा (आमतौर पर 30-40 ईवी की ऊर्जा तक) में तेज वृद्धि के खंड होते हैं, इसके बाद एक संतृप्ति क्षेत्र होता है, जहां आयनिक धारा का मूल्य व्यावहारिक रूप से ऊर्जा में वृद्धि के साथ नहीं बदलता है। आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की।

ज्यादातर मामलों में, मास स्पेक्ट्रा 70 eV की ऊर्जा पर प्राप्त होते हैं, अर्थात। संतृप्ति क्षेत्र में। यह उच्चतम साधन संवेदनशीलता और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य परिणामों के लिए अनुमति देता है। 30-40 eV तक की ऊर्जाओं पर काम करें, यानी। तीव्र वृद्धि के क्षेत्रों में पुनरुत्पादित परिणाम नहीं मिलते हैं, क्योंकि आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा में एक छोटे से परिवर्तन से आयन धारा की तीव्रता में ध्यान देने योग्य उतार-चढ़ाव होता है। हालांकि, कुछ मामलों में, विश्लेषणात्मक उद्देश्यों के लिए, कम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा (लो-वोल्टेज मास स्पेक्ट्रा) पर प्राप्त द्रव्यमान स्पेक्ट्रा का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, एक उच्च-वोल्टेज द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में अपने चरम की कम तीव्रता पर आणविक आयन की पहचान करने के लिए। लो-वोल्टेज मास स्पेक्ट्रा में, विखंडन में तेज कमी के कारण, कुल आयन करंट में आणविक आयनों का अंश बढ़ जाता है। उपरोक्त को चित्रित करने के लिए, अंजीर में। 2.3 आयनकारी इलेक्ट्रॉनों की विभिन्न ऊर्जाओं पर प्राप्त बेंजोइक एसिड के द्रव्यमान स्पेक्ट्रा को दर्शाता है। यह उदाहरण इंगित करता है कि इलेक्ट्रॉन ऊर्जा में कमी से आणविक आयन की पहचान करना संभव हो जाता है, खासकर जब द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में इसके शिखर की तीव्रता कम होती है।

ईआई शर्तों के तहत, एक अणु द्वारा एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ने के परिणामस्वरूप, नकारात्मक आयनों का निर्माण संभव है। एक अणु के साथ एक इलेक्ट्रॉन की बातचीत एक आयनिक जोड़ी के गठन के साथ इसके हेटेरोलाइटिक विभाजन के साथ हो सकती है। इलेक्ट्रॉनों की कम ऊर्जा पर, थर्मल के करीब, इलेक्ट्रॉन का गुंजयमान कब्जा आमतौर पर होता है। यह प्रक्रिया गैर-विघटनकारी हो सकती है:

एबीसी + एस> एबीसी ?

और अलग करनेवाला:

एबीसी ? > [एबी]? + सी.

ईआई आयन स्रोत की महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं: कैथोड धारा(कैथोड रिबन के साथ बहने वाली धारा), उत्सर्जन धारा(कैथोड और एनोड के बीच इलेक्ट्रॉन धारा) और आयन स्रोत का तापमान। उत्सर्जन प्रवाह को बदलकर, डिवाइस की संवेदनशीलता भिन्न हो सकती है। नमूना अणुओं को गैसीय अवस्था में स्थानांतरित करने के लिए एक उच्च तापमान (~ 200-250 डिग्री सेल्सियस) आवश्यक है, आयन स्रोत से परीक्षण पदार्थ के थोक को हटाने के लिए, जो स्रोत तत्वों पर इसके जमाव को रोकता है। कार्बनिक पदार्थों के साथ आयन स्रोत का संदूषण विशेष रूप से इन्सुलेट सामग्री (चीनी मिट्टी के बरतन, कांच, क्वार्ट्ज) के लिए खतरनाक है, जो संदूषण के परिणामस्वरूप अत्यधिक प्रवाहकीय हो जाते हैं और आपूर्ति की गई इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता को बहुत बदल देते हैं। इससे इलेक्ट्रोड के बीच खतरनाक फ्लैशओवर हो सकता है।

इस प्रकार, ईआई का उपयोग करके, केवल पर्याप्त रूप से अस्थिर यौगिकों का विश्लेषण करना संभव है जिन्हें गैसीय अवस्था में परिवर्तित किया जा सकता है, या आयन स्रोत में आवश्यक आंशिक वाष्प दबाव बनाने के लिए (~ 10 -15 -10 -16 Torr।) थर्मली अस्थिर यौगिक ईआई विधि द्वारा जांच नहीं की जा सकती है। पहले, ऐसे यौगिकों को उनके स्थिर डेरिवेटिव में परिवर्तित किया जाना चाहिए।