Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM

Praktikum z elektroniky

Zpracoval: Radek Žemlička  Naměřeno: 5. Října 2010
Obor: Fy PLAZ  Testováno:

Úloha č. 4:  Hmotový spektrometr

1 Teoretická část

Hmotnostní spektrometr je přístroj užívaný pro rozlišování částic podle jeho jejich poměru \frac{m}{e}, kde m je hmotnost částice a e její elektrický náboj. Přístroj nejprve ionizuje molekuly, nebo atomy plynu a násedně je analyzuje na základě jejich reakcí na elektrické pole, resp. magnetické pole, resp. pomocí iontových pastí.

1.1 Kvadrupólový hmotnostní analyzér

Jeho princip je ilustrován na obrázku 2. Zelené válce znázorňují elektrody. Zatímco jedna dvojice naproti sobě ležících elektrod má stejný konstantní elektrický potenciál, resp. vůči zemi napětí U, na druhé dva je přivedeno střídavé napětí s amplitudou V.

Obrázek 1: Znázornění principu Kvadrupólového hmotnostního analyzéru

Prochází-li ionty mezi elektrodami tak, jak je znázorněno na obrázku 2, působí na něj samozřejmě elektrické pole, které ovlivňuje jejich trajektorii. Každému poměru \frac{U}{V} pčísluší pouze jedna homota, se kterou mohou ionty projít mezi elektrodami a dopadnout na kolektor, kde jsou detekovány, jako elektrický proud. Zbytek na své cestě dopadne na elektrody, nebo jinou část přístroje.

2 Experimenetální část

Následující experimenty byly prováděny na hmotnostním spektrometru značky Pfeiffer Vacuum. Pomocí něho bylo měřeno hmotnostní spektrum plynů v aparatuře s vyčerpaným vzduchem. Dále byla prováděna obdobná měření, kdy byl do aparatury přiveden neznámý plyn a výpary z neznámé kpaliny. Spektrum hmoty bylo měřeno na intervalu 0 až 80 amu.

2.1 Analýza zložek vzduchu ve vyčerpané aparatuře

V aparatuře byl vyčerpán vzduch. Bylo provedeno měření zbytkových plynů. Výsledky jsou shrnuty v kapitole 3. Poté byl tlak vzduchu v aparatuře zvýšen, načež bylo znovu provedeno stejné měření. Výsledy a srovnání jsou shrnuty v kapitole ??.

2.2 Analyza neznámeho plynu

Do aparatury byl přiveden neznámý plyn a tlak se ustálil na hodnotu 1.8·10^{−2}P a. Bylo provedeno měření. Poté byl přítok plynu zvýšen a tlak se ustálil na hodnotě 4.2 · 10^{−2}P a. Bylo znovu provedeno měření. Byly porovnávány rozdíly v měřeních a provedena iddentifikace plynu. Výsledky shrnuje kapitola ??

2.3 Analyza výparů neznámé kapaliny

Do aparatury byly a tlak se ustálil na hodnotu 1.8 · 10^{−2}P a. Bylo provedeno měření a identifikace látky. Výsledky shrnuje kapitola ??.

3 Výsledky a diskuze

Obrázek 2: Znázornění principu Kvadrupólového hmotnostního analyzéru

Graf na obrázku ??