光电离光谱的技术光电离光谱质谱检测.ppt

第三节原子与分子的光电离光谱 早期的激光器波长都是固定的，很难找到与原子能级 共振的激发波长，绝大多数属于非共振电离，因此电 离效率较低． 可调谐激光器问世，通过调谐波长容易实现原子分子 的多光子共振激发，使电离效率有了很大的增加 多数原子基态与第一激发态的共振跃迁能量在l一5ev 之间，因此，除了He与Ne之外，几乎所有原子都可以 使用调谐光源实现基态与某个激发态之间共振激发． 第三节原子与分子的光电离光谱 从能量角度看，原子通过吸收多个光子逐步激发的过 程是一种能量的积累过程，原子激发到一个预定的较 低的激发态，受激原子将吸收的光子能量存储起来， 第二束激光将其激发到较高的能级，原子再将能量储 存，如此原子的能量逐步提高进入高激发态或者电离 态 第三节原子与分子的光电离光谱 依据中间激发态到电离连续态的相对能量位置，Hurst与 Payne提出了五种基本的光电离方式 第三节原子与分子的光电离光谱 第1种方式是中间态的能量位置大于所需电离能量的一 半，因此一束激光中的两个光子就可使其电离，其中 第一个光子是共振激发的．在第2方式中，原子的中间 能级比较高，染料激光的光子必须经倍频后才能进行 共振激发，接着用较强的基频光电离．第2—5种方式 也是根据同样的思想设计的 第三节原子与分子的光电离光谱 第三节原子与分子的光电离光谱 第三节原子与分子的光电离光谱 第三节原子与分子的光电离光谱 二、电子与离子检测方法 光电离光谱是通过检测光诱导产生的电子和离子来描述光与物质的相互作用． 电子与离子的检测方法主要有：脉冲电离室、比例计数器、盖革—弥勒计数器、电子倍增器等 第三节原子与分子的光电离光谱 1、脉冲电离室 当脉冲激光从一对加有正负电压的极板间穿过时，在极板间因光电离而产生了电子与离子，它们各自向着与其极性相反的电极运动，到达电极后在外电路中形成电流 通过用检流计对电流的测量，就测出了电子与离子的数目．脉冲电离室在检测中不产生放大作用，检测灵敏度约为200个电子 第三节原子与分子的光电离光谱 2、比例计数器 当一束激光从电极的 一侧通过时，激光与 室内气体发生作用使 之电离，在电场的作 用下电子向电极方向 运动．在运动过程中， 电子与气体分子发生相碰， 结果因碰撞电离而产生新的电子与离子．在电子运动的 路程上经过这样多次的碰撞，电子数量便猛增，因此具 有了放大作用，比例计数器的放大率可以达到106左右 第三节原子与分子的光电离光谱 3、盖革—弥勒计数器 盖革—弥勒计数器的结构与原理和比例计数器类似，常用的为一圆柱形玻璃管，中间有一根细金属丝做为阳极，玻璃管的内壁涂以导电材料、或装入一金属简作为阴极．管内充以一定量的惰性气体．当激光通过产生电子与离子后，在电场的作用下，也由于电子与气体发生多次相碰电离而具有放大作用．盖单—弥勒计数器从检测器产生输出脉冲的大小与引起脉冲的电子数目无关 第三节原子与分子的光电离光谱 4、电子倍增器 电子倍增器的原理与光电倍增管的原理相近，它是通过 电子倍增极来获得电流增益的．但是电子倍增器初始的 信号是电子而不是入射的光信号，此外，与光电倍增管 具有相同原理的微通道板(MCP)探测器，在电子检测中 获得了日益广泛的应用 第三节原子与分子的光电离光谱 一台由氮分子泵浦的染料激光器可在360一400 nm范围内 扫描．产生的离子由吸收室中心电极所收集，吸收室外 壳接＋200 V电压，离子流的量程为10－11 A，所获得的 谱如图中所示，在两倍的激光波长处有一峰值，相应于 苯的电子态1E2g的(0,0)振动带的跃迁能量． 第三节原子与分子的光电离光谱 从谱线的基线可以说明在短波方向存在非共振电离电 流．该电流在长波段的三光子处结束 第四节激光质谱检测 把激光光谱技术与质谱仪相结合，将粒子的质量分辨方 法引入到光谱学中．便构成了激光质谱检测技术． 激光质谱是一种具有广泛应用的超灵敏分析技术 质谱仪(Mass spectronmetry) 是对电离的原子、分子以及分子的碎片进行测量 质谱仪有磁式、四电极的与飞行时间的等多种类型． 根据带电粒子在磁场或电场中的漂移．或根据移动能量来确定它们的荷质比． 激光质谱检测中最常用的是四极质谱仪与飞行时间质谱仪 第四节激光质谱检测 一、质谱仪 1．四极质谱仪 四极质谱仪是用四根相互平行、 平直性良好的金属棒电极组成， 电极截面为对称双曲面(也可用 圆形面代替)，电极之间的最近 距离为r0．相对两组电极上加上 大小相等，极性相反的直流与频 率为?的射频交流电压，即在x 方向的电压为： U+Vcos?t 。y方向为：-U+Vcos?t 第四节激光质谱检测 在电极空间的任意点的电位?为 ? ＝(U+Vcos?t)(x2-y2)／r02 离子柬在电极间的中心沿