EINFÜHRUNG IN DIE MASSENSPEKTROSKOPIE
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- Jonas Jaeger
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1 MONOGRAPHIEN DER EXPERIMENTELLEN UND THEORETISCHEN PHYSIK HERAUSGEGEBEN VON FRANZ X. EDER EINFÜHRUNG IN DIE MASSENSPEKTROSKOPIE f R.RlECK 1956 VEB DEUTSCHER VERLAG DER WISSENSCHAFTEN BERLIN
2 INHALTSVERZEICHNIS Vorwort zur deutschen Ausgabe Vorwort zur sowjetischen Ausgabe IX X Kapitel I: Einleitung 1. Elemente und Isotope 1 2. Radioaktive und nichtradioaktive Isotope 3 Kapitel II: Die Masse der Isotope und ihre Bestimmung 1. Der Bau des Atomkerns 6 2. Die Masse der Isotope 6 3. Die Bindungsenergie der Atomkerne 8 4. Die Systematik der Isotope 11. Die Masse als Stabilitätskriterium Die Verfahren zu der Bestimmung von Isotopenmassen Über die Möglichkeiten der Berechnung der Isotopenmasse Bestimmung der Isotopenmassen aus der Bilanz der Kernreaktionen Die spektroskopischen Methoden der Massenbestimmung Die Mikrowellenspektroskopie als Bestimmungsmethode für Atomkernmassen Die Massenspektroskopie 27 Kapitel III: Ionenoptische Systeme für die Massenspektroskopie 1. Ionenoptische Analogien Die Bewegung der Ionen in elektrischen Längsfeldern, Die Bewegung der Ionen im elektrostatischen Querfeld Die Bewegung der Ionen im Radialfeld eines Zylinderkondensators Elektrostatische Linsen.. * Die Hauptgleichung für elektrostatische Linsen... у Die einfache Lochblendenlinse Andere Typen elektrostatischer Linsen Allgemeine Bemerkungen über die Wirkung eines elektrostatischen Feldes auf ein Ionenbündel Die Bewegung der Ionen im homogenen magnetischen Längsfeld Die Bewegung der Ionen im homogenen magnetischen Querfeld Die fokussierendeneigenschaften eines homogenen Halbkreis-Magnetfeldes Die Dispersion im Magnetfeld 51 14: Das inhomogene magnetische Querfeld Kurze Magnetlinsen Das homogene magnetische Sektorfeld Ein neues Prinzip der lonenfokussierung mit Hilfe eines magnetischen Sektorfeldes 65
3 VI 18. Geometrische Konstruktion des Verlaufs der Ionenstrahlen in einem Sektorfeld Allgemeine Bemerkungen über die fokussierendenjeigenschaften eines Magnetfeldes Das elektrostatische Sektorfeld Die gemeinsame Wirkung elektrischer und magnetischer Felder auf Ionenbündel Praktische Ausführungen ionenoptischer Systeme 73 Kapitel IV: Ionenquellen für die Massenspektroskopie 1. Allgemeine Forderungen an Ionenquellen Die Möglichkeiten der Ionisation in Ionenquellen Die Kanalstrahl-Quelle Niedervolt-KapDlarbogen-Ionenquelle Hoehfrequenzfunken-Quellen Quellen mit Ionisation durch langsame Elektronen Die Konstruktion von Quellen für die Gasanalyse Quellen zur Analyse von Dämpfen der zu untersuchenden Elemente Quellen mit schwingendem Elektronenbündel Quellen zur Analyse von Proben in fester Phase Ionenquellen für radioaktive Isotope ; Geschwindigkeitsfilter für Ionen 110 Kapitel V: Die massenspektroskopischen Apparate 1. Allgemeine Bemerkungen 112 I. STATISCHE SYSTEME 2. Die Typen der Fokussierung Massenspektrographen und Massenspektrometer 113 A. Anlagen ohne Fokussierung 4. Die Parabelmethode Ein Massenspektrograph mit Ionengeschwindigkeitsfilter 118 B.Anlagen mit Geschwindigkeitsfokussierung 6. Über die Fokussierung nach der Geschwindigkeit" Der Astonsche Massenspektrograph 120 C.Anlagen mit Richtungsfokussierung 8. Das Massenspektrometer nach Dempster ' Andere Halbkreis-Massenspektrometer Ein Massenspektrometer mit einem magnetischen Sektoranalysator Ein Sektor-Massenspektrometer mit der Fokussierung neuen Typs Massenspektroskopische Einrichtungen mit magnetischen Linsen m
4 VII D. Anlagen mit Doppelfokussierung 13. Die Doppelfokussierung Ein Sektor-MasseUspektrometer mit Doppelfokussierung Einrichtungen mit zwei Sektorfeldern i Ein Massenspektrograph mit Doppelfokussierung Ein Massenspektrograph mit linearer Skala Ein Massenspektrograph mit quadratischer Skala Ein Massenspektrograph mit hohem Auflösungsvermögen Ein Sektor-Massenspektrometer mit Doppelfokussierung Ein Massenspektrometer vom troohoidalen Typ das Trochotron" 152 II. DYNAMISCHE SYSTEME 22.- Das erste dynamische Massenspektrometer : Ein Impuls-Massenspektrometer mit einem elektrischen Feld Ein Impuls-Massenspektrometer mit elektrischem und magnetischem Feld Das Chronotron Ein Radiofrequenz-Massenspektrometer Die Anwendung von Beschleunigungsanlagen in der Massenspektroskopie 168 Kapitel VI: Die Methoden der Ionenregistrierung 1. Allgemeine Bemerkungen ' Die photographische Methode Die Methode der elektrischen Ladung Elektrometerschaltungen zur Messung des Ionenstroms Schaltung mit einer Elektrometerröhre Eine Schaltung zur Messung des "Verhältnisses zweier Ionenströme Die Anwendung von Umformern zur Messung von Ionenströmen Die Anwendung von Sekundärelektronen-Vervielfachern Der Szintillations-Ionenzähler Die radiometrische Methode der Registrierung von Ionen radioaktiver Isotope Kapitel VII: Elektronische Schaltungen in der Massenspektroskopie 1. Allgemeine Bemerkungen Eine Schaltung zur Erzeugung einer stabilen Beschleunigungsspannung Eine Schaltung für eine Elektronenbündel- Quelle Die Stabilisierung eines Magnetfeldes Die Anwendung eines Hilfs-Massenspektrometers zur Stabilisierung der Arbeit der Hauptanlage Eine ionenoptische Methode zur Stabilisierung der Arbeit eines Massenspektrometers Die Anwendung von Selbstschreibern 199
5 » VIII Kapitel VIII: Die Methoden der massenspektroskopischen Analyse 1. Zwei typische Aufgaben Die Präzisions-Massenbestimmung, Das Verfahren der linearen Einteilung der Massenskala Das Verfahren des Vergleichs (Bracket-Methode) 204 б. Das Verfahren der Massendubletts Die Mängel der massenspektrographisehen Messungen Die Präzisionsbestimmung von Isotopenmassen mit dem Massenspektrometer Die Bestimmung des relativen Isotopengehalts mit der Dichtemethode Die Bestimmung des relativen Isotopengehalts mit dem Massenspektrometer Die Zubereitung der Proben für die Analyse 217 Kapitel IX: Einige Anwendungen der Massenspektroskopie 1. Allgemeine Bemerkungen Die genaue Bestimmung des prozentualen Isotopenanteils Die Methode der stabilen Indikatoren 221 4; Einige geochemische Fragen Die massenspektroskopischen Untersuchungen der radioaktiven Isotope Die Isotopentrennung mit dem Massenspektrographen Der massenspektroskopische Nachweis der Radioaktivität des Neutrons Die Bestimmung der Molekulargewichtskomponenten von Gasgei mischen mit dem Massenspektrometer 239 Literatur 243 ANHANG I.255 Tabelle I. Die stabilen Isotope 257 Tabelle II. Massendubletts 270 ANHANG II 275 Sachregister 285 *
I. II. I. II. III. IV. I. II. III. I. II. III. IV. I. II. III. IV. V. I. II. III. IV. V. VI. I. II. I. II. III. I. II. I. II. I. II. I. II. III. I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII.
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