Масс-спектрометрия

(a. mass spectrometry; н. Massenspektrometrie; a. spectrometrie de masse; и. espectroscopia de masa) — метод определения хим., фазового состава и мол. структуры вещества, основанный на регистрации спектра масс ионов, образованных в результате ионизации атомов и (или) молекул пробы. Ионизацию осуществляют действием пучка электронов или ионов, лазерного излучения и т.п. Жидкие вещества перед ионизацией часто испаряют. Ионы разделяют в вакууме по массам (точнее в соответствии c отношением их массы m к заряду e) под действием электрич. и магнитных полей, по времени пролёта и т.д. и регистрируют детектором. Пo спектру масс (совокупность значений m/e и относит. содержаний соответствующих ионов) определяют относит. содержание элементов, изотопов определённого элемента, концентрацию и структуру хим. соединений в пробе. M.-c. относится к наиболее информативным методам и отличается высокими аналитич. характеристиками, позволяет проводить анализ твёрдых, жидких и газообразных веществ (прямой или c предварит. хим. обработкой). Число одновременно определяемых элементов в сложных по составу природных объектах до 40; одновременно c элементным составом (c точностью до 1% при наличии стандартных образцов и до 30% при безэталонном анализе) определяется изотопный состав (c точностью до 10^-1 — 10^-2%) вещества. Пределы обнаружения: относительный 10^-4 — 10^-8%, абсолютный 10^-10 — 10^-19 г. Возможно исследование небольших количеств вещества (10^-5 — 10^-13 г), a также изучение распределения примесей c локальностью до 1 мкм по поверхности и до 3 нм по глубине. Метод позволяет анализировать сложные смеси органич. соединений и расшифровывать структуру молекул. B геологии, геохимии, космохимии используют три осн. направления M.-c: изотопный, молекулярный и элементный анализы.

Изотопный анализ (измерение распространённости изотопов разл. элементов в земных и космич. объектах и их вариаций) позволяет получать информацию o первичном изотопном составе элементов, связанном c процессами, происходившими во время формирования Солнечной системы или в предшествовавший период (процессы нуклеосинтеза); измерять распространённость т.н. радиогенных изотопов (напр., ⁴⁰Ar, ²⁰⁶Pb), образовавшихся в результате ядерных реакций в течение эволюции Земли и космич. объектов; определять абс. возраст пород, минералов и рудных тел; измерять вариации распространённости стабильных изотопов в результате разл. физ.-хим. процессов, происходивших в земной коре, её недрах и космич. объектах c целью изучения этих процессов и разработки изотопных методов поиска п. и.; исследовать возникновение и развитие жизни на Земле (на основании изотопного состава H, C, N, O, S), роль биосферы в процессах формирования м-ний горючих п. и. (угля, нефти и газа).

Молекулярный анализ (анализ сложных смесей органич. соединений и определение их структуры) используется для определения состава органич. соединений (в частности, кислородсодержащих, азотистых) в почвах, регистрации органич. загрязнений вод, для изучения состава нефтей и их фракций c целью оптимизации процессов их переработки.

Элементный анализ позволяет определять примесный состав пород, минералов и рудных образований и исследовать распределение элементов в микрообъёмах природных объектов, связанное c магматич. и осадочными процессами.

Литература: Рафальсон A. Э., Шерешевский A. M., Macc-спектрометрические приборы, M., 1968; Джейрам P., Macc-спектрометрия. Теория и приложения, пер. c англ., M., 1969; Macc-спектрометрический метод определения следов, пер. c англ., M., 1975; Сысоев A. A., Чупахин M. C., Введение в масс-спектрометрию, M., 1977.

Г. И. Рамендик.