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
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 13 6. Die Verfahren zu der Bestimmung von Isotopenmassen 14 7. Über die Möglichkeiten der Berechnung der Isotopenmasse 16 8. Bestimmung der Isotopenmassen aus der Bilanz der Kernreaktionen.. 15 9. Die spektroskopischen Methoden der Massenbestimmung 20 10. Die Mikrowellenspektroskopie als Bestimmungsmethode für Atomkernmassen 25 11. Die Massenspektroskopie 27 Kapitel III: Ionenoptische Systeme für die Massenspektroskopie 1. Ionenoptische Analogien 29 2. Die Bewegung der Ionen in elektrischen Längsfeldern, 30 3. Die Bewegung der Ionen im elektrostatischen Querfeld 32 4. Die Bewegung der Ionen im Radialfeld eines Zylinderkondensators.. 36 5. Elektrostatische Linsen.. *. 38 6. Die Hauptgleichung für elektrostatische Linsen... у 39 7. Die einfache Lochblendenlinse 41 8. Andere Typen elektrostatischer Linsen 44 9. Allgemeine Bemerkungen über die Wirkung eines elektrostatischen Feldes auf ein Ionenbündel 45 10. Die Bewegung der Ionen im homogenen magnetischen Längsfeld... 47 11. Die Bewegung der Ionen im homogenen magnetischen Querfeld... 49 12. Die fokussierendeneigenschaften eines homogenen Halbkreis-Magnetfeldes 50 13. Die Dispersion im Magnetfeld 51 14: Das inhomogene magnetische Querfeld 54 15. Kurze Magnetlinsen 54 16. Das homogene magnetische Sektorfeld 55 17. Ein neues Prinzip der lonenfokussierung mit Hilfe eines magnetischen Sektorfeldes 65
VI 18. Geometrische Konstruktion des Verlaufs der Ionenstrahlen in einem Sektorfeld 69 19. Allgemeine Bemerkungen über die fokussierendenjeigenschaften eines Magnetfeldes 70. 20. Das elektrostatische Sektorfeld 71 21. Die gemeinsame Wirkung elektrischer und magnetischer Felder auf Ionenbündel 72 22. Praktische Ausführungen ionenoptischer Systeme 73 Kapitel IV: Ionenquellen für die Massenspektroskopie 1. Allgemeine Forderungen an Ionenquellen 76 2. Die Möglichkeiten der Ionisation in Ionenquellen 77 3. Die Kanalstrahl-Quelle 78 4. Niedervolt-KapDlarbogen-Ionenquelle 79 5. Hoehfrequenzfunken-Quellen 81 6. Quellen mit Ionisation durch langsame Elektronen 82 7. Die Konstruktion von Quellen für die Gasanalyse 93 8. Quellen zur Analyse von Dämpfen der zu untersuchenden Elemente.. 96 9. Quellen mit schwingendem Elektronenbündel 101 10. Quellen zur Analyse von Proben in fester Phase 103 11. Ionenquellen für radioaktive Isotope 107 12; Geschwindigkeitsfilter für Ionen 110 Kapitel V: Die massenspektroskopischen Apparate 1. Allgemeine Bemerkungen 112 I. STATISCHE SYSTEME 2. Die Typen der Fokussierung 112 3. Massenspektrographen und Massenspektrometer 113 A. Anlagen ohne Fokussierung 4. Die Parabelmethode 114 6. Ein Massenspektrograph mit Ionengeschwindigkeitsfilter 118 B.Anlagen mit Geschwindigkeitsfokussierung 6. Über die Fokussierung nach der Geschwindigkeit". 119 7. Der Astonsche Massenspektrograph 120 C.Anlagen mit Richtungsfokussierung 8. Das Massenspektrometer nach Dempster '.. 123 9. Andere Halbkreis-Massenspektrometer 126 10. Ein Massenspektrometer mit einem magnetischen Sektoranalysator 128 11. Ein Sektor-Massenspektrometer mit der Fokussierung neuen Typs.. 132 12. Massenspektroskopische Einrichtungen mit magnetischen Linsen... 134 m
VII D. Anlagen mit Doppelfokussierung 13. Die Doppelfokussierung 134 14. Ein Sektor-MasseUspektrometer mit Doppelfokussierung 136 15. Einrichtungen mit zwei Sektorfeldern i 138 16. Ein Massenspektrograph mit Doppelfokussierung 142 17. Ein Massenspektrograph mit linearer Skala 145 18. Ein Massenspektrograph mit quadratischer Skala 146 19. Ein Massenspektrograph mit hohem Auflösungsvermögen 150 20. Ein Sektor-Massenspektrometer mit Doppelfokussierung 151 21. Ein Massenspektrometer vom troohoidalen Typ das Trochotron" 152 II. DYNAMISCHE SYSTEME 22.- Das erste dynamische Massenspektrometer 156 23: Ein Impuls-Massenspektrometer mit einem elektrischen Feld 157 24. Ein Impuls-Massenspektrometer mit elektrischem und magnetischem Feld 159 25. Das Chronotron.161 26. Ein Radiofrequenz-Massenspektrometer 164 27. Die Anwendung von Beschleunigungsanlagen in der Massenspektroskopie 168 Kapitel VI: Die Methoden der Ionenregistrierung 1. Allgemeine Bemerkungen '. 170 2. Die photographische Methode 170 3. Die Methode der elektrischen Ladung 173 4. Elektrometerschaltungen zur Messung des Ionenstroms 175 5. Schaltung mit einer Elektrometerröhre 176 6. Eine Schaltung zur Messung des "Verhältnisses zweier Ionenströme.. 178 7.Die Anwendung von Umformern zur Messung von Ionenströmen... 182 8. Die Anwendung von Sekundärelektronen-Vervielfachern 185 9. Der Szintillations-Ionenzähler 187 10. Die radiometrische Methode der Registrierung von Ionen radioaktiver Isotope 4 -. 188 Kapitel VII: Elektronische Schaltungen in der Massenspektroskopie 1. Allgemeine Bemerkungen 189 2. Eine Schaltung zur Erzeugung einer stabilen Beschleunigungsspannung 190 3. Eine Schaltung für eine Elektronenbündel- Quelle 193 4. Die Stabilisierung eines Magnetfeldes 194 5. Die Anwendung eines Hilfs-Massenspektrometers zur Stabilisierung der Arbeit der Hauptanlage 196 6. Eine ionenoptische Methode zur Stabilisierung der Arbeit eines Massenspektrometers 197 7. Die Anwendung von Selbstschreibern 199
» VIII Kapitel VIII: Die Methoden der massenspektroskopischen Analyse 1. Zwei typische Aufgaben 202 2. Die Präzisions-Massenbestimmung, 202 3. Das Verfahren der linearen Einteilung der Massenskala 203 4. Das Verfahren des Vergleichs (Bracket-Methode) 204 б. Das Verfahren der Massendubletts 205 6. Die Mängel der massenspektrographisehen Messungen 208 7. Die Präzisionsbestimmung von Isotopenmassen mit dem Massenspektrometer 210 8. Die Bestimmung des relativen Isotopengehalts mit der Dichtemethode 211 9. Die Bestimmung des relativen Isotopengehalts mit dem Massenspektrometer 213 10. Die Zubereitung der Proben für die Analyse 217 Kapitel IX: Einige Anwendungen der Massenspektroskopie 1. Allgemeine Bemerkungen 219 2. Die genaue Bestimmung des prozentualen Isotopenanteils 220 3. Die Methode der stabilen Indikatoren 221 4; Einige geochemische Fragen 225 5. Die massenspektroskopischen Untersuchungen der radioaktiven Isotope 230 6. Die Isotopentrennung mit dem Massenspektrographen 236 7. Der massenspektroskopische Nachweis der Radioaktivität des Neutrons 238 8. 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 *