розпад даного іона, особливо важливу при якісному аналізі складних сумішей. Метастабільні іони можна використовувати також для встановлення структури вихідного іона і визначення різного напрямку розпаду ізомерів. Одним з найбільш чутливих методів дослідження метастабільних іонів є метод Барбера-Елліота, у якому звичайні іони дефокусуються електростатичним аналізатором мас-спектрометра з подвійним фокусуванням. Метод дозволяє знайти всі метастабільні переходи, що ведуть до даного вторинного іона, і дозволяє визначити масу цього вторинного іона з високою точністю. Однак визначення маси вихідного іона може бути помилковим, а для встановлення кінетичної енергії, що вивільняється при утворенні іонів, необхідно здійснити дуже складні операції.
Було запропоновано для вивчення метастабільних іонів використовувати часопроточний мас-спектрометр. При звичайних оперативних умовах вторинні іони і нейтральні частки, що утворяться при розпаді метастабільного іона в безпольовому просторі, не можуть бути помічені; вони досягають детектора одночасно зі своїми недисоційованими первинними іонами. Цей факт пояснюється тим, що метастабільний розпад не змінює значною мірою швидкість продуктів. Однак метастабільний розпад змінює їхню кінетичну енергію, так що вони можуть бути розділені в електростатичному полі, наприклад, у другому часопроточному аналізаторі. У цьому випадку вихідний іон у мас-спектрі може бути встановлений безпомилково і метастабільні переходи, зв'язані з розпадом вихідного іона, «зрушити» стосовно нього. Довга (1 - 2 м) труба дрейфу і короткий час перебування в іонному джерелі у значній мірі збільшують імовірність розпаду, так що відносна інтенсивність метастабільних піків набагато вища, ніж в інших приладах.
Був запропонований метод одержання мас-спектра метастабільних іонів шляхом додаткового електростатичного аналізу пучка, що виходить зі статичного магнітного мас-аналізатора. Цей метод дозволяє одержати спектр дочірніх іонів, що утворяться з будь-якого збудженого і досить довгоживучого осколка досліджуваної молекули.
1.2.3. Детектор (реєструючий пристрій)
Детектування іонних пучків може здійснюватися фотографічним чи електричним методом.
При фотографічному методі реєстрації, що забезпечує достатню точність виміру мас, затрачається час на обробку фотопластинок: експонування, прояв і вимір. Крім того, на відтворюваність і точність виміру іонних струмів впливає якість емульсій. Тому поєднання мас-спектрометра з електричним способом реєстрації з електронною обчислювальною машиною дозволяє одержати систему, що працює в реальному масштабі часу, коли збір і обробка даних відбувається під час запису мас-спектра. Рішення цієї проблеми вимагає швидкого магнітного розгортання мас-спектра, що в умовах високого дозволу є нелегкою задачею і збільшення швидкодії систем, що зчитують.
В даний час розроблені два типи систем одержання мас-спектрів у реальному масштабі часу.
Перший тип являє собою систему аналогового запису на магнітній стрічці даних, одержуваних з мас-спектрометра з експонентним розгорненням спектра зі швидкістю 10 і кілька десятків секунди на декаду мас. Недолік цього методу - мала точність виміру мас, обмежений характеристиками магнітної стрічки.
Другий тип пов'язаний з використанням цифрових записуючих систем з достатньою ємністю, аналого-цифрових перетворювачів чи гібридних аналого-цифрових пристроїв для безпосереднього перетворення вихідних сигналів з помножувача мас-спектрометра в цифрову форму. Одна з позитивних сторін цього способу полягає у швидкодії цифрового обчислювача, що порівнянне по часу зі швидкістю розгортання мас-спектра. Інша позитивна сторона зв'язана з високою точністю цифрових систем, що виявляється в прецизійному вимірі мас та інтенсивностей піків. Так, у відомій системі Барлінгейма використаний мас-спектрометр високого дозволу з експонентним розгортанням, що може розгортати мас-спектр 20-800 а.о.м. зі швидкістю від 15 сек до декількох хвилин. Посилений сигнал надходить на аналогово-цифровий перетворювач з часом циклу 40 мсек, динамічним діапазоном 1-104 і точністю 0,01%, далі на обчислювач, а потім на магнітну стрічку.
Другий спосіб також успішно використовується на мас-спектрометрах з ординарним фокусуванням і швидким розгорненням спектра. У цьому випадку електронний помножувач видає значення сигналів зі швидкістю 3000 на 1 сек, у той час як швидкість розгорнення складає 20-500 а.о. м. у 1-3 сек. Дані з електронного помножувача записуються на магнітній стрічці. Цифровий пристрій зчитує магнітну стрічку, знаходить інтенсивності і друкує мас-спектр у цифровому виді, а також представляє його графічно. Крім того, передбачається можливість обліку фону, нормалізація, порівняння з табульованими мас-спектрами і подача даних у сховище.
1.2.4. Система введення аналізованої речовини в іонне джерело
Необхідна умова для одержання іонних струмів при взаємодії електронів з молекулами органічних речовин - наявність газової фази з досить високим тиском. Використовуються три основних способи створення такої фази для органічних сполук:
1) випар речовини чи суміші речовин у балон напуску і потім введення її через натікач в область іонізації;
2) введення речовини безпосередньо в іонне джерело і випар її в область іонізації (пряме введення);
3) введення речовини в іонне джерело з хроматографа, безпосередньо з'єднаного з мас-спектрометром (хромато-мас-спектрометрія).
Природно, існують способи, що лише умовно можуть бути віднесені до зазначених основних типів, наприклад, способи з використанням поверхневої іонізації або капілярної системи введення речовин.
При дослідженні органічних сполук створення газової фази в більшості випадків здійснюється в системі напуску мас-спектрометра, що з'єднується за допомогою якого-небудь натікача з іонним джерелом. Створенню різних видів натікачів і власне систем напуску присвячене велике число робіт. Ми зупинимося лише на основних вимогах до таких систем, що повинні забезпечити: а) уведення продукту; б) переклад досліджуваної речовини в газову фазу з тиском пари не менше 0,1 мм. рт. ст. протягом усього досліду; в) уведення зразка в газовій фазі в іонне джерело через натікач.
При мас-спектрометричному аналізі органічних сполук і їхніх сумішей надходження досліджуваного зразка в іонне джерело, як правило, здійснюється в режимі молекулярного потоку. Ємність, у якій знаходиться зразок,