Введение к работе
Актуальность темы. Спектроскопия ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье СИЦР ПШ5 основана на Фурье-анализе спектра частот ансамблей ионов, синхронно вращающихся в вакууме во внешней магнитном поле. Основы метода были заложены работой Комисарова и Маршалла в 1974 г.
Так как частота г> вращения иона в магнитной полэ
Сциклотронмая частота) определяется только величиной магнитного поля В и отношением нассы иона m г его заряду q:
l> — q B/m, С1Э
то частотный анализ в методе ИЦР ПФ является анализом ионов по массам.
В процессе измерения спектров ИЦР ионы. полученныэ тем или иным способом ионизации» запираются в локализованной области пространства совокупностью сильного однородного магнитного и электрического С определенной симметрии} полей. Оказалось, что вргмя удержания ионов в таких ловушках составляет часы, л вреня сохранения ионаки состояния синхронного движения после возбуждения их циклотронного вращения составляет секунды и даже десятки секунд. Три указанные вьш:е особенности этого насс-спектронетрического метода .-
.О измерение частоты как наиболее точко изнеряеной физической величины, лежащее в основе мэтода;
25 возможность создания долгоживущих состояний синхронного вращения ансамблей ионов, приводящая к рекордным для насс-спектрометрии значениям разрешающей способности;
Э> возможность длительного удержания ионов после их создания в локализованной области пространства, позволяюдап исследовать процессы их взаимодействия с молекулами, электронами, фотонаки и т. д. позволили определить перспективу этого метода спектроскопии
как наиболее мощного масс-сш?ктрометрического метода в задачах разделения мультнплетов. определения точных значений масс ионов, исследования медленных ионно-нолекулярных процессов, изучения взаимодействия ионов с электронами и фотонами, а гак*е в аналитических применениях.
Целыэ раОоты является развитие нетода ИЦР в применении к указанный задачам.
Неумная новизна исследований. Впервые разделен дублет Не -Т и измерена разность насс Нь и 1 с точностью + 3 эВ. Продемонстрирована возможность измерения относительных величин масс нуклидов с точностью 10
Получено аналитическое решение задачи о возбуждении циклотронного движения в удлиненной цилиндрической ячейке и о форме регистрируемого сигнала в ячейке такого типа.
Предложена идея многоэлектродной системы детектирования ИЦР-сигнала, дающая возможность многократно увеличивать разрешающую способность метода.
Развиты новые подходы к вопросам регистрации сигналов и высокоселективного разделения ионов в ячейке, позволяющие улучшить основные иасс-спектрометрические характеристики метода ИЦР - разрешающую способность, точность измерения масс, чувствительность.
Развиты подходы к исследованию реакций ассоциации с участием энантиомеров различной симметрии. Обнаружены асимметрические ионно-молекулярные реакции энантионеров.
Разработан нетод измерения сечений процесов :с « о * * я * + 2 е на спектрометре ИЦР..
Разработан новый подход к использованию масс—спектрометрии ИЦР для анализа твердых тел. Реализован метод рассеяния медленных ионов на базе спектрометра ИЦР.
Научно-практическая значимость. Разработанные подходы к проблеме точного измерения масс методом спектрометрии ИЦР ПФ. приближающие точность изнерения масс к уровню 10 , позволяют подойти к решению ряда фундаментальных Физических проблем: определению массы покоя электронного антинейтрино.
уточненкю шкалы касс нуклидов, определении энергии химических связей в яолекулах пряный взвешиванием, идентификации ионои по точиону значению массы и т. д.
Результаты исследования реакций ассоциации энлигиомериых соединений могут быть использованы в аналитических целях для определения долей правых и левых молекул в смесях, в том числе и для никроколичеств этих веществ.
Результаты измерений абсолютных сечений ионизации ионов инертных газон электронами могут быть применены при анализе процессов в плаэне, содержащей эти газы, и при создании устройств, использующих плазму.
Реализация метода рассеяния медленных ионов в сочетании с масс-спектронетрией ИЦР открываете новые возможности в области анализа поверхности твердых тел.
Полученные экспериментальные и теоретические результаты и изобретения яогут слухить основой для разработки новых типов масс-анализаторов спектрометров ИЦР ПФ и для создания отечественных серийных спектрометров.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту: 1. Метод получения насс-спектра дублета Не*- Т* и непосредственного измерения разности масс Т и Не.
-
Результат измерения разности масс Т и Не.
-
Результат измерения массы eSj.,
-
Метод измерения сечений процессов ионизации ионов электронами X + е ** X t 2е и результаты измерений для X ~ Аг , Кг , Хе .
6. Катод измерения констант скоростей
ноиио-мол(!куляриых реакций ассоциации и диссоциации.
-
Данные о константах скоростей реакций ассоциации и обмена в системах днмйтилтартрат и динзопропилтартраг и о значениях времен жизни протонированных димеров этих молекул тю отновянны г. процессу радиационной стабилизации.
-
Данные- о различии свободных энергий образования протоннровамныя димеров днмеТил- я дниэопропилтартрато» различной хиральности.
9. Метод анализа поверхностей твердь»; тел с
мслольэованнем HUP Пв.
-
Новый тип измерительной ячейки спектрометра ИЦР ПФ с однородный электрическим полем возбуждения.
-
Решение задачи о возбуждении циклотронного движения в удлиненной цилиндрической ячейке и форме регистрируемого сигнала ИЦР.
12. Новый тип измерительной ячейки с умножением
циклотронной частоты.
13. Метод дифференцированной очистки ячеек спектронетра
ИЦР ПФ с рекордной селективностью.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конкурсах научных работ ИХФ АН СССР СМосква, 1983. 19S4. 1985, 1986 гг.У, на конкурсах научных работ ИНЭПХФ АН СССР СНосква. 1988. 1990 гг.), на сеиннарах по ИЦР СТаллин, 1983, 1985, 1991 гг. ; Цюрих. 1985 г. ; Брюссель, 1989 г.З, на Ш Всесоюзной школе по масс-спектронетрии СТбилиси, 1985 г. >, на П Всесоюзном совещании по теоретической петрологии СЛенинград, 1983 г. Э, иа П Всесоюзном совещании по квантовой метрологии и фундаментальный физическим константан С Ленинград, 1985 г.>, на IV Всесоюзной конференции по касс—спектрометрии ССумы, 1986 г. >, на Международном симпозиуме по кинетической масс-слектроиетрш! СМосква, 1983 г.}, на Международных конференциях по насс-спектронетрии С10-Я. 1985 г.; 11-я, 1988 Г.Э. на В-й конференции французского общества масс-спектронетристов СНицца, 1990 г.5, на 1-й Европейской конференции по спектроскопии ионного циклотронного ргзонамса СБилефельд, 1991 г.Э.
Публикация результатов. Материлы диссертации представлены в 32 статьях и і авторских свидетельствах.
Лпчиый вклад автора. Работы, на содержании которых базируется диссертация, написаны в соавторстве с коллегами. Все положения и идеи, содержащиеся в диссертации и выносимые иа защиту, предложены автором. Все экспериментальные результаты получени при непосредственной участии автора.
Схруктура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и общих выводов. Работа изложена на страницах, содержит рясункп, список цитируемой литературы С наименования}.
Основное содержание работы излагается ниае в той последовательности, которая принята и диссертации.
