Новые подходы и средства для масс-спектрометрического определения содержания и изотопных отношений легких элементов (H, C, N, O) в технологических и природных объектах

Оглавление
Введение 
Обозначения.
Глава 1. Общая характеристика методов массснектрометрии легких элементов
Современное состояние обзор литературы
1.1. Массспектрометрические методы определения легких элементов
1.1.1. Общие положения
1.1.2. Ионные источники.
1.1.3. Методы пробоототбора, способы атомизации и ионизации пробы 
1.1.4. Анализ высокочистых веществ
1.2. Лазерная массспсктромстрия
1.2.1. Методики анализа.
1.2.2. Определение коэффициентов относительной чувствительности в лазерной массспсктромстрии. 
1.2.3. Характеристики лазерных .массспектрометров
1.2.4. Применение лазерной массспектрометрии для определения концентрации легких элементов.
1.2.5. Определение изотопного состава легких элементов
1.3. Искровая массспектрометрия ИМС.
1.3.1. Определение концентрации легких элементов
1.3.2. Определение изотопного состава легких элементов
1.4. Массспектрометрия тлеющего разряда МСТР.
1.4.1. Определение концентрации легких элементов
1.4.2. Определение изотопного состава легких элементов
1.5. Массспектрометрия с индуктивносвязанной плазмой ИСПМС.
1.5.1. Определение концентрации легких элементов
1.5.2. Определение изотопного состава легких элементов
1.6. Массспектрометрия вторичных ионов МСВИ
1.6.1. Определение концентрации легких элементов
1.6.2. Определение изотопного состава легких элементов
1.7. Массспектрометрия изотопных отношений легких элементов ПМБ 
1.8. Сравнение аналитических характеристик масс
спсктрометрических методов определения легких элементов.
1.8.1. Определение концентрации легких элементов
1.8.2. Определение изотопного состава легких элементов.
1.9. Заключение
Глава 2. Создание н усовершенствование аппаратуры для масе
слектромстрического определения легких элементов.
2.1. Лазерные массспектрометрические установки для локального определения
концентрации газообразующих примесей в твердых толах
2.2. Аппаратура для определения изотопных отношений легких элементов.
2.3. Градуировка установок.
2.4. Экспериментальное изучение влияния плотности мощности лазерного
излучения на величину аналитического сигнала.
2.5. Заключение
Глава 3. Разработка массспектромстрнческих методик определения
легких элементов.
3.1. Лазерные массспсктромстричсскис методики определения концентрации
легких элементов лазер в режиме свободной генерации
3.2. Массспектрометричсские методики определения изотопного
состава легких элементов.
3.3. Лазерные массспектрометрические методики определения концентраций
легких элементов лазер в режиме модулированной добротности
3.3.1. Определение содержания кислорода в твердых образцах при его адсорбции из газовой фазы на подготовленную поверхность образцов.
3.3.2. Идентификация компонентов и определение количественного состава газовой смеси при ионизации молекул с помощью
лазерной плазмы .
3.4. Заключение.
Глава 4. Метрологические особенности массспсктромстрии легких элементов.
4.1. Метрологические особенности локального определения концентрации легких
элементов лазерным массспсктромстрическим методом лазер в режиме
свободной генерации
4.1.1. Применение стандартных образцов и образцов сравнения для валового определения концентрации водорода в локальных методах массспектрометрического анализа
4.1.2. Изучение возможности применения аморфных сплавов, содержащих водород, в качестве образцов сравнения для локальных методов анализа
4.1.3. Погрешность измерения объема микропробы и влияние выделения водорода из стенок кратера на величину аналитического сигнала 
4.1.4. Влияние состояния поверхности на величину аналитического сигнала
4.1.5. Математическое моделирование формы кратера, образующегося в процессе лазерного пробоотбора вещества
4.1.6. Применение метода радиоактивных индикаторов для изучения полноты
выделения водорода из металлов при лазерном пробоотборс и его адсорбции на возгонах.
4.1.7. Аналитические характеристики лазерного массспектрометричсского метода.
4.2. Влияние газовой среды в ионном источнике лазерного массспектрометра
на результаты элементного анализа лазер в режиме модулированной добротности.
4.3. Метрологические особенности изотопной массспектромстрии легких
элементов.
4.3.1. Влияние величины аналитического сигнала на результаты определения изотопного состава легких элементов
4.3.2. Изучение полноты сгорания трудноокисляемых
соединений
4.4. Разработка нового способа пробоподготовки на основе твердых
электролитов для изотопного массспектрометрического анализа
4.4.1. Окисление органических соединений с помощью твердого электролита на основе диоксида циркония
4.4.2. Электрохимическое разложение воды с помощью твердого электролита на основе диоксида циркония для определения изотопного состава водорода.
4.5. Заключение.
Глава 5. Изучение распределении концентрации легких элементов и их изотопных
отношений в различных объектах, подвергнутых техническим и природным воздействиям
5.1. Распределение концентрации водорода в металлах при различных видах деформации упругие и нсупругие.
5.1.1. Распределение концентрации водорода в области упругих деформаций образцов
5.1.2. Распределение концентрации водорода в области пластической деформации образцов при механической обработке титана
5.1.3. Распределение концентрации водорода при разрушении паяных изделий из высоколегированной стали и медных сплавов
5.1.4. Распределение концентрации водорода в области разрушения аморфных сплавов.
5.1.5. Распределение концентрации водорода при разрушении
образцов с концентратором механических напряжений.
5.2. Выделение водорода из напряженных металлов
5.3. Изучение растворимости азота в базальтовом расплаве при высоком давлении и температурах.
5.4. Распределение концентрации гелия в образцах, подвергнутых воздействию ионных пучков.
5.5. Массспектрометрическое определение содержания 
в термографените.
5.6. Определение изотопного состава углерода в коллагене костей
древних захоронений
5.7. Нахождение источника происхождения наркотических и
взрывчатых веществ.
5.8. Эффекты фракционирования, сопровождающие
органический синтез
5.9. Изотопный состав углерода наноалмазов в углистых хондритах
5 Определение изотопною состава водорода и кислорода воды, изотопные эффекты при испарении.
5 Распределение изотопов углерода в сложных органических соединениях биологического происхождения нефть, углеводородные газы.
аключение
Заключение
Выводы 
Литература


Установлено, что в молибденовых образцах со сварным соединением, подвергавшихся различной термической обработке, происходит перераспределение примесей, что, в свою очередь, является одной из причин изменения механических характеристик сплавов. Авторы работы на лазерном массспектрометре ЭМАЛ2 провели исследования послойного распределения различных элементов, в том числе Н, С, и О, в сварных швах ниобиевых сплавов. В общей сложности в работе при исследовании швов обнаружено элементов и изучено их распределение по глубине металла и по зонам сварного соединения. При параллельном исследовании данных образцов химическим методом было обнаружено элементов, а при использовании спектрального метода только 9. Последние методы не позволяли установить распределение примесей по поверхности и но глубине, что принципиально важно для проведения такого рода исследований. В работах определяли концентрацию азота в напыленных пленках никеля. Воспроизводимость полученных результатов составила 0,, а предел обнаружения был оценен на уровне . При определении кислорода наблюдалось образование СО и СО Было отмечено, что при определении химически активных газов возможно занижение их концентрации в результате потерь, связанных с адсорбцией на стенках вакуумной камеры и на возгонах. В работе были получены интересные результаты по десорбции кислорода с поверхности при изменении плотности лазерного излучения в диапазоне Джсм2. Наблюдалась эмиссия положительных и отрицательных ионов кислорода. В работе была изучена кинетика десорбции дейтерия с поверхности вольфрама, алюминия, титана и было найдено, что водород концентрируется на границе зерен в и в зернах бетафазы i . Воспроизводимость результатов определения , Н, О, составляла 0, . При более тщательном проведении экспериментов удалось снизить погрешность до , . Воспроизводимость энергии лазерного импульса была 0,, пределы обнаружения Н, О, составляли примерно ч масс. ПЛОТНОСТЫО мощности лазерного излучения Втсм2. При этом можно было проводить послойный анализ газообразующих примесей с разрешением по глубине 0,,8 мкм. В настоящее время предложен оригинальный способ определения газообразующих примесей в высокочистых веществах методом врсмяпролетной массспсктромстрии. Реализованный на его основе тандемный лазерный массрефлектрон продемонстрировал возможность определения газообразующих примесей на уровне активационных методов анализа для С и
О в кремнии на уровне 7 масс. Н в алюминии . Предел обнаружения водорода в АзгЗз и Абсз составлял масс. Воспроизводимость результатов анализа не превышала 0, , . Таким, образом, лазерная массспекгромстрия достаточно успешно используется для определения газообразующих примесей в твердых телах, позволяя при минимальной пробоподготовке проводить количественный анализ легких элементов, а для калибровки использовать напуск необходимых газов. Наибольшее распросгранение для работы с лазерными источниками ионов получили массснектромстры с двойной фокусировкой, построенные по ионнооптической схеме МатгаухаГсрцога. Основным достоинством этой системы является одновременная регистрация ионов в широком диапазоне масс. Для детектирования ионов применяется фотопластинка, что ограничивает точность изотопных измерений величиной погрешности в несколько процентов. В работе приведены результаты определения на магнитном массспектрометре с лазерным источником ионов изотопных отношений 0 и 0, в образцах 1Ю2 при послойном анализе с погрешностью . Область применения лазерных массспектрометров с анализаторами ЛИМС с двойной фокусировкой примерно та же, что и для искровой массспектромстрии ИМС это многоэлементный анализ с высокой точностью. Дополнительным преимуществом лазерного метода является локальность до 1 мкм, что позволяет анализировать отдельные включения в геологических образцах без специальной нробоподготовки. Правильность изотопных отношений, полученных методом ЛИМС, значительно лучше, чем при определении концентрации элементов тем же методом. Это связано с тем, что дискриминационные эффекты различного рода во время процесса ионизации, значительно меньше для изотопов по сравнению с элементами с различными физическими и химическими свойствами.