автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Автоматизация масс-спектрометрического эксперимента при исследовании отрицательных ионов резонансного захвата электронов

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ 40-ЛЕТИЯ ОКТЯБРЯ

На правах рукописи УДК 681.3+621.384.833:539.19

ЛУКИН Владимир Гаврилович

АВТОМАТИЗАЦИЯ (МСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ РЕЗОНАНСНОГО ЗАХВАТА ЭЛЕКТРОНОВ

05.13.16. - применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях по отрасли химических наук

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель доктор физико-математических наук,профессор В.И.Хвостенко

Уфа - 1992

Работа выполнена в Отделе физики Башкирского научного центра ,Уральского отделения Российской Академии наук

доктор физико-математических наук, профессор

Хвостенко Виктор Иванович .

доктор физико-математических наук, профессор

Бахтизин Рауф Загитович (Баш. ГУ)

кандидат химических наук, Круглов Эдуард Александрович (НШНЕФТЕХШ)

Санкт-Петербургский университет, физический факультет

Зашита состоится шц^-лл 1992 г. в44 часов

на заседании Специализированного ученого совета К-064.13.03 при Башкирском государственном университете имени 40-летия Октября по адресу: 450074, Уфа, ул. Фрунзе, 32, аудитория 541

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Башкирского государственного университета.

»

Автореферат разослан "iî" AJJX^tn,ai 992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат физико-математических наук

. ///- Р H. Д. Морозкин

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Актуальность теш. Масс-спектрометрия отрицательных иоков (ОИ) диссоциативного захвата электронов (ДЗЭ) молекулами изучает взаимодействие ионизирующих- электронов с веществом, сопровождающееся процессами захвата, выброса и рассеяния электронов с образованием спектра масс. Из данных этого направления масс-спектрометрии можно получать информацию об энергетическом положении резонансных состояний системы молекула-электрон, направлениях диссоциации молекулярных ионов и относительной вероятности различных каналов диссоциации, о средних временах жизни молекулярных и осколочных ионов, об энергетике процессов внутримолекулярных перегруппировок. Полученные этим методом экспериментальные данные вакны для физики и химии плазмы, электрохимии и радиационной химии, при физико-химических .исследованиях строения вещества. В последние годы открылись широкие перспективы применения метода в решении экологических задач.

Экспериментальное изучение ОИ проводится на тех же масс-спектрометрах, что и положительных ионов, - переоборудуемых для этих целей. Однако, масс-спектрометрическая реализация ДЗЭ молекулами связана с рядом трудностей, обусловленных спецификой образования ОИ. Здесь и создание в ионном источнике условий, исключающих появление ОИ за счет других процессов, кроме резонансных процессов образования ОИ, и трудность, связанная с получением и обработкой данных, а также низкие отношения сигнал/шум, встречаемые при этом методе. К тому же, большой объем информации, измерение нескольких параметров, сложность в определении массовых чисел ионов и, как следствие, невысокая производительность масс-спектрометра, все это ограничивает применение метода как в научных исследованиях, так и на практике. Поэтому актуальным является автоматизация эксперимента. Выпуск промышленных

— л —

масс-спектрометров с ЭВМ облегчает решение научно-технических вопросов, но не снимает ее актуальности, потому что в промышленных комплексах масс-спектрометр+ЭВМ не предусматриваются развертка по энергии электронов, регистрация Ой и отсутствует соответствующее математическое обеспечение.

Цель работы. Автоматизировать запись масс-спектра ОИ ДЗЭ молекулами с последующим получением кривых эффективного выхода (КЭВ) на статическом масс-спектрометре. Для этой цели разработать технические, аппаратные и программные средства. Реализовать методику проведения эксперимента на автоматизированном масс-спектрометре ОИ ДЗЭ таким образом, чтобы при пользовании комплексом экспериментатор существенно не изменял стиль своей работы.

Научная новизна. Разработан комплекс средств, применение которого позволило существенно сократить время на получение спектра масс ОИ без потери его информативности и по трудоемкости приблизить методику получения спектра к получению спектра масс положительных ионов. Для получения КЭВ применена дискретная развертка по энергии электронов.Разработана методика измерения времени жизни ОИ в режиме счета • ионов, учитывающая поправку на приборные погрешности.

Практическая ценность. Автоматизация записи спектра масс ОИ ДЗЭ позволяет получать спектр при меньших дозах исследуемого вещества и повысить производительность масс-спектрометра. Вследствие повышения отношения сигнал/шум, используя режим накопления, стало возможным получение КЭВ при низких сечениях образования ОИ, например, СвН~/СвНв при Ее=6 эВ («579 нДк/лолъ) и измерение времени жизни внутри резонанса. Интерфейс "человек-компьютер" организован таким образом, что обеспечивает простоту общения с ЭВМ и не предъявляет высоких требований к квалификации экспериментатора. В зависимости от

поставленной задачи, на масс-спектрометре можно проводить изучение взаимодействия электронов с веществом по спектру масс для положительных ионов, отрицательных ионов, либо использовать оба типа спектра масс при интерпретации взаимодействия электронов с молекулами.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на I Башкирской конференции: "Применение ЭВМ в решении народно-хозяйственных задач" (г. Уфа, 1985); IV Всесоюзной конференции по масс-спектрометрии" (г. Суш, 1986). Работа "Масс-спектрометр отрицательных ионов с мини-ЭВМ" была удостоена бронзовой тле дали на ВДНХ СССР в 1986.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи и 2 тезиса докладов.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 75 страницах машинописного текста, содержит 15 рисунков. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы ( 93 наименования).

ГЛАВА I.АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИИ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

В главе I дан обзор по автоматизации эксперимента в области масс-спектрометрии ОИ ДЗЭ молекулами, обзор вопросов по первичной обработке выполнен для традиционной масс-спектрометрии. Такой подход объясняется копированием техники эксперимента масс-спектрометрии положительных ионов с одной стороны и отсутствием аналогичных работ по записи спектров масс ОИ ДЗЭ с использованием ЭВМ с другой стороны.

В настоящее время автоматизация такого эксперимента сводится к автоматизации процесса получения КЭВ. Можно отметить диссертационную

работу Воинова В.Г., в которой определяется еще и m/z иона по реперу с помощью селективного мониторинга. Подход к решению вопроса получения КЭВ в работах одинаков и отличается только решением технических вопросов: исполнением развертки по энергии электронов и регистрацией информации. Так, Gordon et al. гальваническую развязку в устройстве развертки по энергии электронов выполнил на оптронах, которая имеет ряд преимуществ перед развязкой на трансформаторах, описанной в работе Воинова В.Г. Для регистрации информации применены: в первой работе (Gordon et al.) импульсный усилитель с дискриминатором, во второй - аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Однако, отметим, что подключение АЦП требует специальной конструкции канала регистрации. Аналогичная работа описана в [2], которая является повторением работы Gordon et al. Основным недостатком [2] является применение счетчика ионов СИ-03 (узкая полоса «15 кГц). Кроме того, низкая скорость развертки по энергии электронов, удовлетворительная при получении КЭВ, существенно будет сказываться на качестве записи спектра масс ОИ ДЗЭ с использованием ЭВМ.

Для автоматизированной записи спектра масс обязательным является создание замкнутого контура управления анализатором масс-спектрометра с ЭВМ. Для этой цели в последнее время применяют устройства, известные как цифровой генератор напряжения и цифровой генератор тока. На практике цифровые генераторы используют как автономные устройства, так и в составе с высокоточным интегратором.

Первичная обработка является общим и обязательным этапом для любого масс-спектрометрического анализа с помощью ЭВМ. В процессе обработки реальный масс-спектр, представленный выходным сигналом масс-спектрометра, приводится к формализованному виду. Основными параметрами формализованного спектра является мясса иона, соответству-

щего линии, ее интенсивность, а также энергия электронов для масс-спектра ОИ ДЗЭ. Пики идентифицируются по мере появления и соответственно маркируется запись. В противном случае соотнесете масс становится более трудным и по мере увеличения масс менее определенным. Пик фиксируют по превышению сигналом некоторого порогового значения, поскольку другие способы требуют большого объема памяти и значительных затрат машинного времени. За оценку интенсивности принимают амплитуду или площадь пика. Хотя наилучшей оценкой интенсивности пика является его площадь, на практике используют максимум пика. К тому же, оценка по площади из-за нестабильности развертки и неопределенности в определении начала и конца пиков может дать большую погрешность. чем оценка по амплитуде. Поэтому оценку интенсивности принимают за координату положения пика. Другие метода определения координаты применяют либо для конкретного вида развертки магнитной индукции, либо для автономных вычислений, либо им присущи значительные погрешности вследствие зависимости от длительности пика. Для обработки в реальном масштабе времени целым рядом авторов предлагается метод определения центра "тяжести" пика. В приборах с магнитным отклонением, в которых напряженность магнитного поля сканируют с постоянной скоростью, шкала массовых чисел линейна, так что в принципе по двум известным массам можно проградуировать весь спектр. При экспоненциальном сканировании магнитного поля или изменении ускоряющего напряжения получается нелинейная шкала m/z, и необходима градуировка по известным соединениям (часто удобен перфторкеросин). Использование какого-либо стандарта с большим числом реперных масс для масс-спектрометра низкого разрешения невозможно из-за высокой вероятности наложения пиков стандарта на пики вещества.

В решении проблем по автоматизации научных исследований сущест-

вует два подхода: жесткая унификация и стандартизация входных и выходных цепей функциональных элементов (узлов) различных типов, образующих систему автоматизации, и использование специальных модулей сопряжения. обладающих расширенными характеристиками. Результатом первого подхода, как правило, является объединение экспериментальной установки с системой автоматизации в автоматизированный прибор. Примером первого подхода можно назвать выше описанные работы. При втором подходе аппаратные средства строятся из унифицированных и удобно сопрягаемых модулей. Для этой цели разработаны стандарты на аппаратуру сопряжения экспериментальных установок с ЭВМ, что является целесообразным при автоматизации лабораторного эксперимента.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В главе II обсуждаются особенности масс-спектрометрии ОИ ДЗЭ молекулами, присущие ей приборные и экспериментальные проблемы, решение которых, как и вопросов сопряжения с ЭВМ, показано на базе масс-спектрометра ШМ 201 "В". Масс-спектрометр серийно выпускается Сумским производственным объединением "Электрон" 'для изотопных анализов вещества в научных исследованиях и в промышленности. В последние годы в ряде лабораторий масс-спектрометры этой серии модернизируются для изучения ОИ. В данной работе модернизация вышеназванного масс-спектрометра заключалась в доукомплектовании его источником ионов, блоком дискретной развертки по энергии электронов и вариантом системы регистрации ионов в режиме счета ионов.

Источник ионов (рис.1) является основным узлом любого масс-спектрометра, определяющим как область применения, так и его предель-

сгз ь

я

•р

я

о

ЕЛ

"О

3

о

Ь!

О К <<!

дс -п

ИСТОЧНИК ионов

1 - катод

2 - катодная коробочка

3 - диафрагма

4 - выталкивающий электрод Ь - анодная коробочка

о - приемник электронов 7 - линза, вытягивающая ионы Ь - фокусирующая линза 9 - входная щель в камеру

анализатора 10 - печка

ВД -1С -

ЖС -

М -

УПТ -

ЭМ -

ВЭУ-2А,

отмоняийя

ПЛАСТША

блок развертки по энергии электронов вакуумные насосы двухкоординатный самописец источники питания лабораторный компенсационный самописец модулятор

усилитель постоянного тока электромагнит

ше параметры. Для изготовления источника ионов использован один из источников комплекта масс-спектрометра. Ионная оптика оставлена без изменения, а электронная изготовлена заново, Различия в электронной оптике обусловлены требованием возможно большей монохроматизации электронов и необходимостью контроля за энергией электронов в камере ионизации. В процессе изготовления источника конов изменена и его конструкция, чтобы проводить исследования всех трех агрегатных состояний вещества.

Масс-спектрометрия ОИ ДЗЭ использует резонансный характер образования Ой при взаимодействии электронов с молекулами. Образование молекулярных, и осколочных ионов возможно только в малых интервалах энергии электронов и при значениях энергии электронов, характерных для каждого вещества и даже для каждого иона. Поэтому при получении спектра масс ОИ, образующихся ДЗЭ, необходимо изменять энергию электронов в пределах от 0 до 14-15 эВ.

Разработанный блок дискретной развертки по энергии электронов собран на цифро-аналоговых преобразователях серии 1108 ПА1А(Б). Конструктивно блок состоит из двух плат, одна из которых предназначена для управления Х-координатой самописца (при записи КЭВ) и на ней же размещены цепи управления работой блока. Назначением второй прлаты (рис.2) является линейное изменение ионизирующего напряжения (развертка по энергии электронов) в камере ионизации источника ионов. Управление разверткой по энергии электронов осуществляется через гальваническую оптронную развязку.

При исследовании ОИ, в системе регистрации предпочтительным является включение вторичного электронного умножителя (ВЭУ) с заземленным катодом. При таком включении вся система регистрации находится под потециалом анода ВЭУ 5 кВ). Вывод сигнала при записи

— &

см

<х>

—с —ич -

со

иг>

1г> <

а: сэ

ЗОР 2-12

»—1

XI

«=£ 1=? >>

|=? ^ со о >,

ю ю о •Ч" о

ю ю 1—1 1-Н -з4

ЬЧ ( « И м

1 V—( 1 м СО -Э* Ю

Я 3 Я Я

1—1 Ч

0 ю ЕЗ - с\; сч

: а ю К N

н Ч м о

=; в о I м

Зим со

1 .

Г-ис.З. Принципиальная схема плати блока дискретной развертки по энергии электронов, находящейся под потенциалом источника ионов

спектра масс или при получении КЭВ ионов осуществляется через развязывающее устройство - "модулятор", рис.1. Вариант системы регистрации ОИ с применением "модулятора" широко распространен при проведении исследований в ручном режиме, но при сопряжении масс-спектрометра с ЭВМ требуются доработки. Наиболее доступным и предпочтительным в отношении методики является вариант ВЭУ-ШИУ-Сч (-широкополосный усилитель - счетчик). Реализация обоих вариантов регистрации по соответствующему электрическому сигналу дает возможность работы на масс- спектрометре в ручном и автоматизированном режимах.

В качестве центрального звена в промышленном масс-спектрометре используется ЭВМ, относящаяся к классу программноуправляемых ЭКВМ (ЭКВМ - электронно-клавишная машина "Искра-1256"). Применение ЭКВМ, отличающейся простотой и удобством в эксплуатации, но имеющей ограниченный объем оперативной памяти и не высокое быстродействие, стало возможным благодаря рациональному распределению функций между аппаратными и программными средствами в системе. Структура связи функциональных блоков масс-спектрометра с ЭВМ построена на основе приборной магистрали. Приборная магистраль позволяет расширить функциональные возможности системы путем дополнения устройствами и использования более мощной ЭВМ, однако, достоинства приборной магистрали с ЭКВМ удобны только для разовых задач по создашш системы автоматизации масс-спектрометрического эксперимента. Таким образом, в целях экономии времени на проектирование аппаратных и программных средств целесообразнее автоматизация лабораторного эксперимента на основе мини-, микро-ЭВМ и аппаратуры сопряжения в стандарте КАМАК. В нашем случае к масс-спектрометру подключен вычислительный комплекс ЦЛАНП-280 на базе "Электроника-60" и. крейта КАМАК, рис.3. Узлы масс-спектрометра управляются через камак-модулъ лабораторной технологии.

Т - терминал. ЦП - центральный процессор, НГМД (НМЛ) - накопитель на магнитном диске (ленте): КК - контроллер крейта;' C0NVERTR - преобразователь ±6 В в ±12 В; ' DAC 10 - два 10-разрядных цифро-аналоговых преобразователя: REG 350 - два регистра вывода информации; РВ-Сч-ТМР - два регистра вывода информации, счетчик, таймер: БДШОС - блок дискретной развертки магнитоотклоняшей системы; БДРЭЭ - блок дискретной развертки по энергии электронов; У-Д - широкополосный импульсный усилитель-дискриминатор; БН - блок настройки, БНВ - высоковольтный блок напряжения для измерения времени жизни ОМ;

ГД - графический дисплей, ДС - двухкоординатный самописец

Рис.З Блок-схема экспериментальной установки с ЭВМ

что позволило компромисно выполнить разделение аппаратных и программных средств, с учетом особенностей эксперимента с Ой ДЗЭ. Его • функциональные возможности равноценны трем штатным камак-модулям, что минимум как в три раза сокращает время на отработку камак-функций. Вопросы сервисного обслуживания масс-спектрометра решены использованием штатных модулей стандарта КАМАК. Некоторая его аппаратная избыточность окупается быстротой перестройки системы для новых задач или для новых условий эксперимента (в нашем случае перенастройка с одного вида анализа на другой).

Для дискретного изменения индукции магнитного поля в масс-спектрометре МИ-120Г'В" реализована цифровая развертка. Управление анализатором масс-спектрометра осуществляется через камак-модуль РВ-Сч-ТМР в соответствии с программой, задаваемой ЭВМ.

. ГЛАВА III. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРА ОИ

В главе III описаны алгоритмы программ пакета автоматизированного масс-спектрометра ОИ ДЗЭ, позволяющие решать задачи управления масс-спектрометром, обработки первичной масс-спектрометрической информации, организации взаимодействия исследователя со спектрометром. В пакете реализованы все требования стандарта КАМАК, что дает возможность использовать любое устройство в этом стандарте.

Процесс проведения эксперимента осуществляется по типичной схеме.приведенной на рис.4. Применительно к масс-спектрометрии ДЗЭ молекулами структурные элементы схемы соответствуют следующим процедурам:

- калибровки шкалы масс-спектрометра по массовым числам;

Экспериментатор

Л

Графические средства отображения

V

Ишщиализация приборов и проведение калибровочных измерений

V

Проведение измерени:'!

4

Ввод границ области данных, в которой необходимо провести измерения

41

¿айл параметров эксперимента и калибровочных ■ коэффициентов

V

Работа с данными после измерений

Сбор данных

V

V

Ввод данных з ар:з:в

Построение эксперимент. зависимостей

А

¡£а!?л данных —£> 5айлы параметров

-[> графиков

Рис.4. Типичная структурная схема программы обслуживания эксперимента

- записи масс-спектра ОИ исследуемого соединения; - получения кривых эффективного выхода ионов;

- измерения времени жизни ОИ;

- организации интерактивного режима. Вывод полученной информации на графические средства отображения.

Исследования на автоматизированном масс-спектрометре проводятся в диалоговом режиме. Диалог организован через таблицу параметров (рис.5) и предусматривает периодическое повторение цикла, ввод задания ЭВМ, получение ответа и его.анализ. Обнаружение пиков ОИ при выполнении названных процедур осуществляется по порогу. За величину порога принимается суша интенсивностей темнового тока ВЭУ (в дальнейшем, I - величина фона), зарегистрированных при свертке по энергии электронов с заданным шагом. Аналогично, сумма интенсивностей сигнала принимается за ионную интенсивность пика (Г ) в данной точке магнитного поля.

При т последовательных выполнений условия I < (1+ £Г). в

1 ИОН ф ф

зависимости от процедуры , либо прекращается поиск пика, либо изменяется направление поиска, либо прекращается съем фронта пика. Обнаруженный пик идентифицируется: определяется его центр "тяжести" по магнитному полю, по которому проводится вычисление массового числа Ой и оценка интенсивности КЭВ. За оценку интенсивности КЭВ принимается амплитуда, соответствующая центру "тяжести" и максимуму по энергии электронов. Массовое число вычисляется по результатам предварительной калибровки масс-спектрометра по реперным точкам. В качестве реперных точек используются центры "тяжести" соединений бр,., сен6, ын3, применяемые при калибровке шкалы по энергии электронов, а также возможно использование фоновых пиков, присутствующих в приборе.

При измерении времени жизни ОИ внутри резонанса снимаются зави-

о

дитя ОПЕРАТОР 0. Р Р А 3 Е Ц ФОН УСКОРЯЮЩЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ, 1 <5000

НИМ.ФОРМУЛА М05.ВЕС

РЕПЕР м/г<1000

Н6 2. ЭР5 127

и/1 С 1000 ЪУЕМ$Г НА КАНАЛ <32000 ИЛИ ЦИФРА<9 УСТАНОВКА ЭНЕРГИИ ЧИСЛО КАНАЛОВ ЧИСЛО СКАНОЬ

ндидло КОНЕЦ НАЧАЛО ШЙГ КОНЕЦ

05

И £а

о

симости N,íi°=/(t), рис.6 ( где N - число ионов; N число нейтральных частиц; t - время измерения на канал в мс.). Полученные зависимости аппроксимируются по методу наименьших квадратов, что позволяет определить время жизни иона в реальном масштабе времени. Вычисление времени жизни ОИ производится по N и №, удовлетворяющим регрессионной прямой и времени измерения на канал, при котором получена КЭВ.

ГЛАВА IV. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Отрицательные ионы, образованные ДЗЭ молекулами бензола и егс алкилпроизводных, изучались в ряде работ. Согласно работы Хвостенкс В.И. с сотрудниками при 8 эВ зарегистрированы ионы (м - н)~, которые соответствуют колебательно-возбувденному состоянию. Энергия колебаний превышает энергию сродства к электрону радикала свн,. поэтом} образуются временноживущие ионы с,нЁ со средним временем жизни >» 4с мкс. Наблюдались еще два резонансных состояния при энергиях электронов 9,0 и 11,0 эВ иона с2нТ

Первый резонанс в сечении рассеяния электронов молекулами пр; энергии электронов 1,2 эВ (Compton R.N. et al). Резонанс интерпретируется как захват электронов на первую незанятую тс-орбиталь по механизму резонанса Форш с í-волновым барьером. Еще один пик в структуре сечения рассеяния электронов молекулами бензола в диапазоне энергии электронов 4 - 6 эВ обнаружили Sanche Ь. и Schulz G.I. методом спектроскопии проходящих электронов и приписали его резонанс;, формы с добавочным электроном на ьад u-орбитали. ОИ в этой области не наблюдались, хотя фрагментация молекулярного иона с образование!, долгоживущего фрагментарного иона энергетически возможна.

ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИ КАШ I - N-/(4) г-гГ-^ш

1С.6. Графическая интерпретация применения линейной регрессии на примере иона

На рис.7 представлены КЭВ ионов (м - н)~ с максимумами при энергии электронов е =6 и е =8 эВ. На кривой 1, полученной без применения ЭВМ, слабо просматривается резонанс, достоверно определить параметры которого не представляется возможным. Кривая 2 на рисунке, полученная с использованием ЭВМ, подтверждает предположения о существовании резонанса при Ее=6 эВ с сечением образования ионов «10~JO см2. Используя режим накопления, удалось определить среднее время жизни ионов в этом режиме относительно автоотщепления.электрона.

С .таким же сечением зарегистрированы резонансы при 9,5 эВ ceHs, 10,27 эВ c.Hj, в резонансе при 11,0 эВ, кроме ионов с2н~ зарегистрированы ионы свНз, c„Hj и обнаружен еще один резонанс при 12,43 эВ

Автоматизация эксперимента позволила применить современные математические методы для обработки данных и открыла возможности для создания банка получаемых спектров. Порядок работы на автоматизированном масс-спектрометре и его возможности изложены в главе III. Общая структурная схема программы обслуживания эксперимента приведена на рис.4. Автоматизированный масс-спектрометр ОИ ДЗЭ, описанный в главе II, позволяет получать для каждого исследуемого соединения:

1) спектр масс отрицательных ионов ( m/z=/(B), где В - магнитная индукция):

2) кривые эффективного выхода ионов ( по КЭВ определяются потенциалы появления ионов и положения тах Быхода иона на шкале энергии электронов);

3) среднее время жизни ионов (т, мкс) относительно автоотщепления электрона в реальном масштабе времени в тах эффективного выхода ионов;

4) зависимость времени жизни иона от энергии электронов (ев)

Рис.7. Кривые эффективного выхода (ГЛ-Я)~. полученные 1 - на масс-спектрометре [71 2-е ЭВМ в режиме накопления (20 сканов)

- 20 -

г=/(Ее) внутри резонансной кривой.

ВЫВОДЫ

1. Разработан автоматизированный масс-спектрометр отрицательных ионов для исследования процессов захвата электронов молекулами.

2. Автоматизация поиска и идентификации массовых линий, получения кривых эффективного выхода ионов, определения среднего времени жизни ионов позволила сократить в среднем в 4- раза время получения спектра масс отрицательных ионов резонансного захвата электронов по сравнению с аналогичными приборами без ЭВМ, которое стало сравнимо с временем получения спектра положительных ионов.

3. В результате повышения отношения сигнал/шум появилась возможность исследования важных для химической физики процессов с низким эффективным сечением ионов, недоступная для прежних масс-спектрометров; на автоматизированном масс-спектрометре зарегистрированы ноше резонанса для ряда ионов молекулы бензола.

4. Отработан алгоритм записи спектра масс отрицательных ионов резонансного захвата электронов и на его основе создан пакет прикладных программ для управления экспериментом и для первичной обработки данных.

'5. Предложена методика измерения времени жизни ионов относительно выброса электрона, которая позволяет, устранить приборные погрешности, обусловленные темновым током ВЭУ и "мертвым" временем счетной системы; измерено время жизни ионов (Ы - Н)~ молекулы бензола в резонансе при Ее=6 эВ.