RU1830556C - Mass spectrometric method of gas mixture composition analysis - Google Patents

Mass spectrometric method of gas mixture composition analysis

Info

Publication number
RU1830556C
RU1830556C SU904843898A SU4843898A RU1830556C RU 1830556 C RU1830556 C RU 1830556C SU 904843898 A SU904843898 A SU 904843898A SU 4843898 A SU4843898 A SU 4843898A RU 1830556 C RU1830556 C RU 1830556C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inlet
gas
component
time
moment
Prior art date
Application number
SU904843898A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георг Хаджибатырович Чеджемов
Леонид Витальевич Качан
Original Assignee
Отделение Физико-Химии И Технологии Горючих Ископаемых Института Физической Химии Им.Л.В.Писаржевского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Отделение Физико-Химии И Технологии Горючих Ископаемых Института Физической Химии Им.Л.В.Писаржевского filed Critical Отделение Физико-Химии И Технологии Горючих Ископаемых Института Физической Химии Им.Л.В.Писаржевского
Priority to SU904843898A priority Critical patent/RU1830556C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1830556C publication Critical patent/RU1830556C/en

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

Использование: изобретение относитс  к аналитической химии и может быть при- менено дл  контрол  газовой среды активных элементов лазеров, в микроэлектронике и там, где необходим чувствительный и точный контроль состава газа при его ограниченном количестве, идущем на анализ . Использование изобретени  позвол ет уменьшить количество исследуемого газа, идущего на анализ, повысить чувствительность и точность и Информативность за счет более полного использовани  смеси, подвергаемой анализу. Сущность изобретени : в начальный период напуска газа в ионный источник интенсифицируют его поток путем увеличени  количества отверстий в диафрагме напуска, многократно производ т развертку масс-спектров, при регистрации масс-спектров регистрируют врем  по влени  каждого пика, экстраполируют величины интенсивноетей ионных токов каждого компонента к моменту напуска, на основании зависимости величин потока каждого компонента при напуске от времени по экспоненциальному закону и по величине средних ионных токов каждого компонента, соответствующих моменту напуска, суд т о составе газовой смеси. 3 ил. i $.Usage: the invention relates to analytical chemistry and can be used to control the gaseous medium of active elements of lasers, in microelectronics, and where sensitive and accurate control of the composition of a gas is necessary with its limited amount for analysis. The use of the invention allows to reduce the amount of test gas going for analysis, to increase the sensitivity and accuracy and Informativeness due to more complete use of the mixture being analyzed. The essence of the invention: in the initial period of the gas inlet into the ion source, its flow is intensified by increasing the number of holes in the inlet diaphragm, the mass spectra are scanned repeatedly, when the mass spectra are recorded, the time of occurrence of each peak is recorded, and the intensities of the ion currents of each component are extrapolated time of inlet, based on the dependence of the flow values of each component during inlet on time according to the exponential law and the value of the average ion currents of each component The ones corresponding to the moment of inlet are judged on the composition of the gas mixture. 3 ill. i $.

Description

Изобретение относитс  к аналитической химии и, в частности, к масс-спектро- метрическому анализу состава газов.The invention relates to analytical chemistry and, in particular, to mass spectrometric analysis of the composition of gases.

Изобретение может/быть использовано дл  контрол  газовой среды активных элементов лазеров, дл  контрол  газов в микроэлектронике и особенно там, где необходим чувствительный и точный контроль состава газа при его ограниченном количестве идущем на анализ.The invention can / can be used to control the gaseous environment of active elements of lasers, to control gases in microelectronics, and especially where sensitive and accurate control of the gas composition is required with a limited amount of gas being analyzed.

Таким образом, целью изобретени   вл етс  уменьшение количества исследуемо го газа и повышение чувствительности,Thus, the aim of the invention is to reduce the amount of test gas and increase the sensitivity,

точности и информативности за счет более полного использовани  исследуемой смеси.accuracy and information content due to more complete use of the test mixture.

Изобретение будет пон тно из следующего примера: анализируемый газ (смесь гелий-З+неон-20) в количестве 3,95 м3 Па из резервуара напуска объемом 1 м3 молекул рным потоком через диафрагму напуска, в виде золотой фольги толщиной 3 м с 48-ю отверсти ми диаметром 6 10 м подавалс  в ионный источник масс-спектрометра MX 1321.The invention will be clear from the following example: the analyzed gas (helium-Z + neon-20 mixture) in an amount of 3.95 m3 Pa from an inlet tank with a volume of 1 m3 by molecular flow through the inlet diaphragm, in the form of a gold foil 3 m thick with 48- It was fed into the ion source of an MX 1321 mass spectrometer with openings with a diameter of 6-10 m.

Многократно (6 раз) регистрировались масс-спектры с точной фиксацией времени по влений каждого из пиков (каждой компс00Repeatedly (6 times), mass spectra were recorded with an exact fixation of the time of occurrence of each peak (each comp00

ы оs about

СПJoint venture

елate

аand

ненты), прошедшего с момента пуска газа в ионный источник. Результаты приведены в табл.1.nents) that has passed since the gas was launched into the ion source. The results are shown in table 1.

Величины F/V, необходимые дл  экстрапол ции , были найдены по спадам ионных токов компонент без применени  развертки. Дл  гели -3 ,8833 , а дл  неона-20 F/V-1.5040- . Как видно, величина (F/V и дл  гели -3 и дл  неона-20 равна 6,7261 .The F / V values required for extrapolation were found from the decay of the ion currents of the components without using a sweep. For gels -3, 8833, and for neon-20 F / V-1.5040-. As can be seen, the value (F / V for both -3 gel and neon-20 is 6.7261.

Результаты экстрапол ции интенсивно- стей каждого из пиков (ионных токов, табл.1) и результаты статистической обработки приведены в табл. 2,The results of extrapolation of the intensities of each of the peaks (ion currents, Table 1) and the results of statistical processing are given in Table. 2

Таким образом, было получено отношение ионного тока гели -3 к ионному току неона-20, равное 7,2716. Дл  нахождени  отношени  парциальных давлений компонент смеси необходимо это отношение умножить на коэффициент относительной чувствительности (КОЧ) масс-спектрометра дл  этих компонент,Thus, the ratio of the ion current of the gel -3 to the ion current of neon-20, equal to 7.2716, was obtained. To find the partial pressure ratio of the components of the mixture, it is necessary to multiply this ratio by the coefficient of relative sensitivity (ORC) of the mass spectrometer for these components,

Результаты этого анализа дл  нагл дности представлены в виде графиков: дл  гели -3 на фиг.1 и дл  неона-20 на фиг,2, где показано изменение интенсивности пиков (ионных токов) компонент в процессе напуска газа (при шести развертках масс-спектра ) и кривые экстрапол ции интенсивности каждого из пиков к моменту пуска газа в ионный источник. Масштабы по оси времени дл  обоих графиков одни и те же. В реальном представлении графики должны быть совмещены, но из-за большого различи  в интенсивност х пиков гели -3 и неона-20 они приведены раздельно, при этом масштабы по оси интенсивности ионного тока вз ты различными.The results of this analysis are presented in the form of graphs for clarity: for gel -3 in Fig. 1 and for neon-20 in Fig. 2, which shows the change in the intensity of the peaks (ion currents) of the components during gas injection (with six scans of the mass spectrum ) and the extrapolation curves of the intensity of each of the peaks at the time the gas was introduced into the ion source. The time scales for both graphs are the same. In a real representation, the graphs should be combined, but because of the large difference in the intensities of the peaks of the -3 and neon-20 gels, they are presented separately, and the scales along the axis of the ion current intensity are taken different.

Дл  контрол  воспроизводимости и точности способа были проделаны в течение недели на масс-спектрометре МХ1321 анализы той же смеси гелий-З+неон-20. В каждом эксперименте было использовано одно и то же количество смеси газа равное 3,95 10м Па. Получение отношени  ионного тока гели -3 к ионному току нерна-20 и среднее значение приведены в табл.3.To control the reproducibility and accuracy of the method, analyzes of the same helium-3 + neon-20 mixture were performed over a week on a MX1321 mass spectrometer. In each experiment, the same amount of gas mixture equal to 3.95 10 m Pa was used. Obtaining the ratio of the ion current of gel -3 to the ion current of nerna-20 and the average value are given in Table 3.

Второй пример использовани  изобретени  заключалс  в следующем. При том же объеме резервуара напуска, что ив первом примере, проводимость отверстий диафрагмы напуска (их число) была увеличена так, что дл  гели -3 F/V было равно 6,798 и дл  неона-20 ,634- . Газ (смесь гелий-З+неон-20 ) в количестве 6,59 м3 Па (т.е. в 6 раз меньшем, чем в первом примере) подавалс  из резервуара напуска в ионный источник . Результаты анализа иA second example of the use of the invention was as follows. With the same volume of the inlet reservoir as in the first example, the conductivity of the inlets of the inlet diaphragm (their number) was increased so that for gel -3 F / V it was 6.798 and for neon-20, 634-. A gas (helium-Z + neon-20 mixture) in an amount of 6.59 m3 Pa (i.e., 6 times less than in the first example) was supplied from an inlet reservoir to an ion source. Analysis results and

экстрапол ции интенсивностей каждого из пиков (ионных токов) компонент и статистической обработки приведены в табл. 4.extrapolations of the intensities of each of the peaks (ion currents) of the components and statistical processing are given in Table. 4.

В результате получено отношение ионного тока гели -3 к ионному току неона-20, равное 8,8070. Газ был вз т из другого баллона , чем в первом примере.As a result, the ratio of the ion current of the gel -3 to the ion current of neon-20, equal to 8.8070, was obtained. The gas was taken from a different container than in the first example.

Результаты этого анализа также представлены в виде графика на фиг.З, где показано изменение интенсивности пиков (ионных токов) компонент в процессе напуска газа (при шести развертках масс-спектра ) и кривые экстрапол ции ионных токов гели -3 и неона-20 к моменту пуска газа вThe results of this analysis are also presented in the form of a graph in Fig. 3, which shows the change in the intensity of the peaks (ion currents) of the components during gas inlet (at six scans of the mass spectrum) and the extrapolation curves of the ion currents of gel -3 and neon-20 by the time gas start in

5 ионный источник.5 ion source.

Как видно из сравнени  результатов первого и второго примеров анализа газов при одном и том же объеме резервуара напуска , но при увеличении проводимости от0 верстий диафрагмы в 17,51 раза позволило уменьшить количество газа дл  анализа в 6 раз при сохранении точности анализа.As can be seen from the comparison of the results of the first and second examples of gas analysis with the same volume of the inlet tank, but with an increase in the conductivity of the holes of the diaphragm by 17.51 times, it allowed reducing the amount of gas for analysis by 6 times while maintaining the accuracy of the analysis.

Преимущество предложенного способа может быть также пон то из следующегоThe advantage of the proposed method can also be understood from the following.

5 сопоставлени . В приведенных экспериментах при точности анализа примерно в 1 % (включающей погрешности за счет самого масс-спектрометра, системы регистрации ионных токов и т.п.) дл  получени 5 comparisons. In the above experiments, with an accuracy of analysis of approximately 1% (including errors due to the mass spectrometer itself, ion current detection system, etc.) to obtain

0 информации о составе газовой смеси полезно (информативно) использовано 42% и 87,4% гели -3 и 14,5% и 56% неона-20, соответственно в первом и втором примерах, от вз того дл  анализа количества газа, в то0 information on the composition of the gas mixture is useful (informative) used 42% and 87.4% of gels -3 and 14.5% and 56% of neon-20, respectively, in the first and second examples, from which to analyze the amount of gas, while

5 врем  как по прототипу при погрешности в 1 % только за счет спада давлени  {без погрешности самих измерений) используетс  только 1% газа, а основна  его часть (99%) выбрасываетс .5 time, as in the prototype, with an error of 1% only due to the pressure drop (without error of the measurements themselves) only 1% of gas is used, and the main part (99%) is emitted.

Claims (1)

0 Использование изобретени  позвол ет проводить определени  состава газовой смеси с высокой точностью при малых количествах газа идущего на анализ. Формула изобретени 0 Using the invention, it is possible to determine the composition of the gas mixture with high accuracy for small amounts of gas to be analyzed. The claims 5 Способ масс-спектрометрического определени  состава газовой смеси, по которому осуществл ют напуек исследуемой смеси в ионный источник в молекул рном режиме через диафрагму с отверсти ми,5 A method for mass spectrometric determination of the composition of a gas mixture by which the test mixture is injected into the ion source in the molecular mode through a diaphragm with holes, 0 разделение ионов по отношению массы к зар ду и регистрацию масс-спектра, о т л и- чающийс  тем, что, с целью уменьшени  количества исследуемого газа и повышени  чувствительности, точности и информатив5 ности путем более полного использовани  исследуемой смеси, интенсифицируют поток газа в ионный источник в начальный период напуска путем увеличени  количества отверстий в диафрагме, многократно производ т развертку масс-спектров, при0 separation of ions in relation to mass to charge and registration of the mass spectrum, which consists in the fact that, in order to reduce the amount of the test gas and increase the sensitivity, accuracy and information content by making better use of the test mixture, the gas flow is intensified in the ion source in the initial period of the inlet by increasing the number of holes in the diaphragm, repeatedly scan the mass spectra at регистрации масс-спектров дополнительно регистрируют врем  по влени  каждого пика , экстраполируют величины интенсивно- стей ионных токов каждого компонента к моменту напуска на основании зависимости величин потока каждого компонента при напуске от времени по закону:registration of mass spectra additionally record the time of occurrence of each peak, extrapolate the values of the intensities of the ion currents of each component at the time of inlet based on the time dependence of the flux of each component during inlet: lojHjtie vtj.lojHjtie vtj. где j - индекс компонента смеси;where j is the index of the component of the mixture; Г - номер масс-спектра;G is the number of the mass spectrum; loj - величина ионного тока j-ro компонента , соответствующего моменту пуска газа в ионный источник. А;loj is the ion current j-ro component corresponding to the moment the gas is launched into the ion source. AND; Ijti - величина ионного тока J-ro компонента в момент времени ti (момент регистрации ), А;Ijti is the ion current value of the J-ro component at time ti (moment of registration), A; е - основание натуральных логарифмов; FJ - проводимость отверстий диафрагмы дл  j-ro компонента, м3/с: при этом Fi v...Fj / const, где Mj - массовое число атома (молекулы) соответствующего j-ro компонента;e - the basis of natural logarithms; FJ is the conductivity of the aperture holes for the j-ro component, m3 / s: in this case Fi v ... Fj / const, where Mj is the mass number of the atom (molecule) of the corresponding j-ro component; ti - врем  с момента пуска газа в ионный источник до момента регистрации ионного тока j-ro компонента 1-го масс- спектра, с;ti is the time from the moment the gas was launched into the ion source until the moment of registration of the ion current j-ro component of the 1st mass spectrum, s; V - обьем резервуара напуска, м3, и по величине средних ионных токов каждого компонента, соответствующих моменту напуска, суд т о составе газовой смеси.V is the volume of the inlet reservoir, m3, and the composition of the gas mixture is judged by the magnitude of the average ion currents of each component corresponding to the moment of inlet. Таблица 1Table 1 3начени  отброшены при стат. обработке по t-критерию при а 95%.3 values discarded by stat. processing by the t-criterion at a 95%. Таблица 2table 2 Таблица 3Table 3 3начение отброшенное при стат. обработке по меритерию при .Value dropped by stat. processing by meriorium at. 395 . УЗУ 775 Врем  с момента, начат напуска М395. UZU 775 Time from the moment M has started Фиг.1Figure 1 Таблица 4Table 4 935935 ;; I I «" 3X73X7 да 1 Yes 1 J 290J 290 280 О280 O 45 225 405605 785 94545 225 405 605 785 945 Врем  с момента начала напуска, (с)Time since the start of the inlet, (s) Фиг 2.Fig 2. ъ b fa/«Ц. fa / "C. rr 10001000 . -И. И .J-L. . .. -AND. And .J-L. . . {00200300{00200300 Врем  с момента начала напуска (с)Time since the start of the inlet (s) .. .Фиг.З. ... .Fig. Z. Составитель Г. Чёджемов,Compiled by G. Chöjemov, Редактор С.КулаковаТехред М.МоргенталКорректор Л. ФильEditor S. Kulakova Tehred M. Morgenthal Corrector L. Fil Заказ 2524ТиражПодписноеOrder 2524 Mintage ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discover at the USSR State Committee for Science and Technology 113035, Moscow, Zh-35, Rauska nab., 4/5
SU904843898A 1990-04-10 1990-04-10 Mass spectrometric method of gas mixture composition analysis RU1830556C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904843898A RU1830556C (en) 1990-04-10 1990-04-10 Mass spectrometric method of gas mixture composition analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904843898A RU1830556C (en) 1990-04-10 1990-04-10 Mass spectrometric method of gas mixture composition analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1830556C true RU1830556C (en) 1993-07-30

Family

ID=21523497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904843898A RU1830556C (en) 1990-04-10 1990-04-10 Mass spectrometric method of gas mixture composition analysis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1830556C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Барнард Дж. Современна масс-спект- рометри . Изд-во Иностранна литература. М., 1957, с. 100, 119. 120. 2. Honlg P.E.. J.Gas Flow lit the Mass- spectrometer. J. of Appt. Phys., v.16, 1945, Nov., p. 646-654. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Weickhardt et al. Laser mass spectrometry for time-resolved multicomponent analysis of exhaust gas
US5394092A (en) System for identifying and quantifying selected constituents of gas samples using selective photoionization
DK0797765T3 (en) Method for spectrometric measurement of the concentration ratio of isotopes in a gas
CN1213432A (en) Simultaneous multisample analysis and apparatus therefor
Kreuzer Laser optoacoustic spectroscopy. New Technique of gas analysis
US4239967A (en) Trace water measurement
US5352891A (en) Method and apparatus for estimating molecular mass from electrospray spectra
DK1217643T3 (en) Method and apparatus for assessing the state of organisms and natural products and for analyzing a gaseous mixture with major and secondary components
US4272248A (en) Nitric oxide interference free sulfur dioxide fluorescence analyzer
Neil Analysis of biological standard reference materials by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry
RU1830556C (en) Mass spectrometric method of gas mixture composition analysis
White et al. Exact mass measurement in the absence of calibrant by Fourier transform mass spectrometry
GB2120007A (en) Isotope determination by mass spectrometry
Baronick et al. Evaluation of an uv analyzer for NOX vehicle emission measurement
JP3577815B2 (en) Method and apparatus for elemental analysis of compounds by GC / MS
JP3324186B2 (en) Emission spectrometer
CN117723623B (en) Source analysis method for subdividing secondary organic aerosol by combining contributions of organic matters in inorganic matrix
JP2543882B2 (en) Sample gas analysis method
JP3349258B2 (en) Hydrogen isotope ratio analysis
JPH1038850A (en) Measuring instrument for pm in exhaust gas
US20050274899A1 (en) Spectroscopic system and method for analysis in harsh, changing environments
Rains Size, shape, and position of a spectrophotometer light beam
Karlegärd et al. On‐Line mass spectrometer analysis of gasification gas
Gupta SBIR Phase I Final Report:“Site-Specific Nitrous Oxide Isotope Analyzer for Measuring Bioremediation”
Freeman et al. Analytical Mass Spectrometry Utillizing Relative Abundance Ratios