آشکارسازهای طیف سنجی جرمی

 شما می توانید مطالب علمی و کاربردی خود را در زمینه آنالیز مواد از طریق آنالیوم به اشتراک بگذارید

مطالب ارسالی بر اساس درخواست شما در بخش علمی آموزشی یا دانلودهای تخصصی قرار داده می شود. جهت کسب اطلاعات با ما تماس بگیرید

همان طور که می دانیم آشکار سازها یکی از قسمت های اصلی تمامی طیف سنج ها به شمار می روند. نقش آشکار سازهای طیف سنجی جرمی برای اندازه گیری و شناسایی یون های جداسازی شده به کار می روند. بنابراین نوع آشکارسازهای مورد استفاده در طیف سنج های جرمی متفاوت از آشکارسازهای طیف سنجی اتمی و مولکولی است که برای آشکار سازی فوتون ها با طول موج و فرکانس های متفاوت استفاده می شوند. انواع آشکارسازهای یونی در طیف سنج های جرمی به کار می روند.

آشکارساز های یونی

  بعد از جداسازی یون ها در تجزیه گر جرمی، یون ها باید شناسایی و اندازه گیری شوند. اساس آشکارسازهای یونی مورد استفاده در طیف سنجی جرمی برخورد یون ها با آشکازساز و تولید سیگنال الکتریکی ست. انتخاب آشکارساز به نوع تجزیه گر جرمی بستگی دارد. معمول ترین آشکار سازهای طیف سنجی جرمی تکثیر کننده الکترونی(electron multiplier) هستند. انواع آشکارسازهای مورد استفاده در طیف سنج جرمی در ادامه به اختصار شرح داده می شوند.

تکثیر کننده الکترونی

تکثیر کننده های الکترونی-آشکارهای طیف سنجی جرمی-آنالیوم

   معمول ترین روش برای آشکارسازی یون ها تکثیر کننده های الکترونی (electron multiplier) هستند که از مجموعه ای (شامل 24-12) دینود از جنس اکسید آلومینیوم (Al2O3) ساخته شده اند. وقتی یون ها به سطح اولین دینود برخورد می کنند سبب نشر الکترون می شوند. این الکترون ها در دینود بعدی که پتانسیل بالاتری دارد سبب تولید الکترون های بیشتری می شوند (مشابه لوله های تکثیر کننده فوتونی PMT). با برخورد های متوالی الکترون ها به دینودها در نهایت جریان تقویت شده ای  تا 10بار یا بیشتر از جریان یونی اولیه ایجاد می شود.

   یکی از ضعف های اساسی تکثیرکننده های الکترونی عدم توانایی آنها در تشخیص یون های منفی (آنیون ها) است. استفاده از دینود تبدیلی (conversion dynode) که شامل یک الکترود در مقابل تکثیرکننده الکترونی با ولتاژ اعمالی بسیار بالا (15-26 kV) است. یون ها ابتدا به سمت دینود تبدیلی شتاب داده می شوند و سپس یون ها و الکترون های ثانویه تولید شده وارد تکثیرکننده الکترونی می شوند. توجه شود که برای یون های مثبت پتانسیل منفی اعمال می شود که ذرات ثانویه شامل الکترون و یون های منفی ایجاد می شود و با اعمال پتانسیل مثبت از یون های منفی ورودی یون های مثبت تولید می شود.

فنجان فارادی 

فنجان فارادی- آشکارسازهای طیف سنجی جرمی-آنالیوم

 

فنجان فارادی (Faraday Cup) نیز مشابه تکثیر کننده الکترونی است که از یک فلز منحنی شکل از جنس اکسید برلیم (BeO) یا گالیم فسفید (GaP) تشکیل شده است که با برخورد یون الکترون تولید می شود. سادگی مقاومت و کارکردن در هر فشاری از مزیت های این آشکارساز است. این آشکارساز به دلیل حساسیت کمی که دارد استفاده محدودی دارد.

  صفحه چند کاناله 

مکانیسم عمل آشکارساز صفحه چند کاناله (multichannel plate (MCP)) مشابه تکثیرکننده الکترونی ست با این تفاوت که در اینجا به جای یک کانال تقویتی، کانال های متعدد موازی در سطح یک صفحه توزیع شده اند. در واقع آشکارساز MPC نوعی آشکارساز آرایه ای ست که می تواند اطلاعات مکانی را نیز فراهم می کند. اطلاعات مکانی (فضایی) در انواع تجزیه گرها یی که یون ها بر اساس m/z در فضا پراکنده می شوند بسیار با اهمیت است (مانند تجزیه گر قطاع مغناطیسی). مزیت عمده این آشکارساز اندازه گیری همزمان یون هاست و بنابراین به اسکن (پویش) نیازی نیست.

آشکارسازی جریان تصویری 

آشکارسازی جریان تصویری (image current detection) روش منحصر به فردی ست که غیر مخرب است و برخلاف روش های آشکارسازی پیشین نیازی به برخوردهای یونی ندارد بلکه بر اساس حرکت یون ها بر روی یک فلز و ایجاد یک جریان القایی استوار  است. به این آشکارسازها آشکارسازها بار القایی نیز گویند ((Charge Inductive Detector نیز می گویند. وقتی یک یون به یک قطعه فلز می رسد سبب افزایش بار تصویری (image current) بر روی فلز می شود. به عنوان مثال با نزدیک شدن یک بار مثبت به سطح یک فلز به دلیل جاذبه الکترواستاتیکی بارهای منفی در سطح فلز تجمع می یابند. هر چه یون نزدیک تر و نزدیک تر شود بارهای بیشتری روی سطح فلز تجمع می یابند که این افزایش بار تصویری منجر به جریان تصویری می شود. این آشکارساز عموما برای تجزیه گرهای تبدیل فوریه و اوربی ترپ استفاده می شوند.

مقالات مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *