https://kk.encyclopedia.kz/index.php?action=history&feed=atom&title=%D0%9C%D0%B0%D1%81%D1%81-%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8FМасс-спектрометрия - Түзету тарихы2026-04-18T21:34:19ZМына уикидегі бұл беттің түзету тарихыMediaWiki 1.23.3https://kk.encyclopedia.kz/index.php?title=%D0%9C%D0%B0%D1%81%D1%81-%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F&diff=38373&oldid=prevModerator: 1 түзету2025-04-25T18:14:43Z<p>1 түзету</p>
<table class='diff diff-contentalign-left'>
<tr style='vertical-align: top;'>
<td colspan='1' style="background-color: white; color:black; text-align: center;">← Ескі түзетулер</td>
<td colspan='1' style="background-color: white; color:black; text-align: center;">18:14, 2025 ж. сәуірдің 25 кезіндегі түзету</td>
</tr><tr><td colspan='2' style='text-align: center;'><div class="mw-diff-empty">(айырмашылығы жоқ)</div>
</td></tr></table>Moderatorhttps://kk.encyclopedia.kz/index.php?title=%D0%9C%D0%B0%D1%81%D1%81-%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F&diff=38372&oldid=prevArystanbekBot: clean up, replaced: жэне → және (2) using AWB2014-05-15T15:01:54Z<p>clean up, replaced: жэне → және (2) using <a href="/index.php?title=%D2%9A%D0%B0%D0%B7%D0%B0%D2%9B_%D0%AD%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%8F%D1%81%D1%8B:AWB&action=edit&redlink=1" class="new" title="Қазақ Энциклопедиясы:AWB (мұндай бет жоқ)">AWB</a></p>
<p><b>Жаңа бет</b></p><div>'''Масс-спектрометрия'''<br />
==Масс-талдауыштар (анализаторлар)==<br />
'''Масс-талдауыштар (анализаторлар)'''<br />
Ең алғаш рет 1912 жылы ағылшын физигі Джозеф Джон Томсон алғаш рет өзі жасаған масс-спектрометрде [[оттегі]]нің, [[азот]]тың, [[фосген]]нің, [[көмірқышқыл газ]]ының, көміртегі монооксидінің спектрлерін алады.<br />
Магниттік немесе электрлік өрісте әр түрлі мәндері бар ''m/z''<br />
иондарды кеңістік немесе уақыт бойынша бөлуге мүмкіндік беретін<br />
қондырғыны масс-талдауыштар деп атайды. Оларды динамикалық<br />
және статистикалық талдауыш деп екіге бөледі. Статистикалық<br />
қондырғыда иондар тұракты (немесе уақыт өтуімен өзгеріссіз<br />
қалатын) магниттік өрісте бөлінеді. Мұнда ''m/z'' эр түрлі монде<br />
болатын иондар, әр түрлі траекториямен қозғалып, бірде фотожолақшаның әр жерінде шоғырланса, бірде талдауыштағы магниттік<br />
және электрлік өрістің кернеуі баяу өзгергендіктен, электрондық<br />
детектордың саңылауына біртіндеп енеді. Динамикалық талдауыштардағы иондардың бөлінуі импульсті және радиожиілікті электрлік<br />
өрісте масс-талдауыш арқылы периодты өзгеруі уақыттың өтуіне<br />
байланысты болады. ''M/z'' мәндері әр түрлі иондар белгілі бір қашықтықты уақыттың өтуіне қарай бөлінеді.<br />
<br />
Талдауыштағы қысым, [[газ]] қалыңдығындағы [[молекула]] иондары<br />
шашырап кетпеуі үшін (~ 10~5 Па) керек.<br />
<br />
Талдауыштар шешуші (айқындау) қабілеттілігімен немесе<br />
''R'' шешуші күшімен сипатталады, яғни ионды массасы бойынша<br />
болымсыз ажырататын ион массасы мэнінің ''М<sup>m</sup>'' оның белгілі бір<br />
биік шоқтық деңгейіндегі шоқтың еніне қатынасымен анықталады<br />
''R = М/АМ''. Мысалы, ''R = 1000'' тең болғанда, талдауыш массасы<br />
''100,0'' және ''100,1'' иондарды айқындайды.<br />
<br />
Біртекті магниттік өрісі бар немесе электрлік және магниттік<br />
өрістерден құралған (екі фокустеушісі) статистикалық масс-талдауыштар кең таралған. Бірінші жағдайда, ионизатордан берілген<br />
иондық сәуле ені ''S<sub>1</sub>'' болатын саңылаудан кеңейе таралған иондық<br />
шоқ түрінде шығып, магниттік өрісте мәні түрлі ''m/z'' шоқтарға<br />
бөлінеді. Өріс әсерінен ион шоғының қозғалысына перпендикуляр<br />
иондар радиусы ''r = (2um/zH<sup>2</sup>)<sup>0.5</sup>'' тең дөңгелек траекториясымен<br />
қозғалады, мұндағы ''u'' - үдетілген ион кернеуі, ''m'' - ион массасы,<br />
''z'' - ион заряды, ''Н'' - магниттік өрістің кернеулігі. Кинетикалық<br />
энергиясы бірдей массасы немесе заряды түрліше болатын иондар<br />
талдауыштан әр түрлі траекториямен өтеді. Жаю (белгілі бір<br />
''m/z'' мәндегі иондарды тіркеу) тұрақты кернеу кезінде ''Н''-тың өзгеруімен жүзеге асады. [[Ион]]дардың кинетикалық [[энергия]]сы мен<br />
таралуы және бағытына қарай кемеліне келмеген бағыт фокустеу<br />
жетілмегендегі айқындау кабілетін анықтайтын иондық шоқтың<br />
кеңеюіне келтіреді. Статистикалық масс-талдауыш үшін:<br />
<br />
''R = r(S<sub>1</sub> +S<sub>2</sub> +δ)''<br />
<br />
мұндағы ''S<sub>1</sub>'' және ''S<sub>2</sub>'' - кіретін және шығатын санылаудың ені,<br />
''δ'' — шығып кететін жазықтықтағы шоктың кеңеюі. Аспаптың айқындаушы қабілетін арттыру үшін саңылау өлшемін кішірейту техникалық тұрғыдан жүзеге асыруды қиындатады да, иондық токтың<br />
азаюына келтіреді. Радиусы 100-300 мм [[ион]] траекториясын алуда<br />
прибор құрастырып жасаудың маңызы зор. Айқындаушы қабілеттілікті кос фокустеу көмегімен арттыруға болады. Мұндай аспаптардағы иондық шоқ әуелгі (шоқты энергиясы бойынша фокустейтін)<br />
тиісті пішіндегі ауытқитын электрлік өрісі арқылы өтеді, сосын магниттік өрістен өтіп, сондағы шоқ өз бағыты бойынша фокустенеді.<br />
<br />
Динамикалық масс-талдауыштың бірнеше түрі бар:<br />
<br />
* квадрупольды-өтпелі,<br />
<br />
* циклотрон-резонансты,<br />
<br />
* магнит-резонансты,<br />
<br />
* радиожиілікті,<br />
<br />
* фарвитрон,<br />
<br />
* омеготрон және басқалар.<br />
<br />
'''Квадрупольлы масс-талдауыш.''' Прибордың негізгі бөлігі төрт<br />
металды өзекшеден тұратын квадрупольды конденсатор.<br />
Параллель орналасқан өзекше жұбына (диагоналы бойынша)<br />
тұрақты және әрбір жұп үшін шамасы бірдей, таңбасы бойынша кері<br />
жоғарғы жиіліктегі айнымалы кернеу беріледі. Иондағыштан шыққан иондар ''X'' және ''Ү'' естері бойынша көлденең тербеліс жасайтын,<br />
күрделі шиыршықталған көлемдік траекториямен өзекшенің бойлық<br />
өсімен қозғалады. Айнымалы кернеудің тұрақты жиілігі мен<br />
[[амплитуда]]сы кезінде иондар белгілі бір ''m/z'' монде квадрупольды<br />
конденсатор арқылы өтеді. Егер иондардың ''m/z'' мәні басқаша болса,<br />
онда иондардың көлденең тербеліс амплитудасының мәні артып,<br />
олар таяқшаларға кақтығыса келіп, өз зарядын жоғалтады.<br />
<br />
Мұндай масс-спектрдегі иондарды тіркеу тұрақты және айнымалы кернеуді немесе жиілікті өзгерту жолымен жүзеге асады. Қазіргі<br />
кездегі квадрупольды масс-спектрометрлер үшін ''R=8000''. Тұңғыш<br />
рет мұндай приборды 1953 жылы В.Паули мен Х.Штаинведель<br />
(ГФР) құрастырған. Коммерциялық квадрупольды спектрометрдің<br />
массалық сан диапозоны 1500-ге дейін барады.<br />
<br />
'''Уақыт-өтпелі масс-талдауыш.''' Иондарды жылдамдығы<br />
бойынша бөлетін бұл типтегі приборлар ауытқыған иондарды<br />
эквипотенциалды кеңістікте ұстап қалады. Иондағыштан<br />
шығатын иондар ''2000 В'' шамасындагы потенциал түсірілген торға,<br />
"иондық бума" түрінде, аса жылдам, өте қысқа электрлік [[импульс]]пен "бүркіледі". Қозғалыс үстінде "иондық бума" бірдей ''m/z'' мэндері<br />
бар иондардан тұратын ағындарға бөлінеді. Иондық пакеттердін<br />
ұзындығы ''L'' талдауыш арқылы өткен ауытқу жылдамдығы мен<br />
уақыт өтуі мына формула арқылы өрнектеледі:<br />
<br />
<math> t = L \sqrt {m/2zu} </math><br />
<br />
Детекторга жеткен ағындар косындысы масс-спектрді құрайды.<br />
Қазіргі құрылғы-аспаптар үшін ''R=5000-10000''. Бұл типтегі тұңгыш<br />
приборды 1948 жылы [[АҚШ]] оқымыстылары [[Камерон|А.Камерон]] және<br />
[[Эггерс|Д.Эггерс]], ал бұрынғы КСРО-дан 1956 жылы [[Ионов|Н.И.Ионов]] құрастырды.<br />
1973 жылы [[Мамырин|Б.А.Мамырин]] электростатикалық шағылыстыру айнасы<br />
бар масс-рефлектронды жасады. Ол - арнайы ойластырылған аса тез<br />
әсер ететін, ретімен келетін импульстердің үзілісінен сақтандыратын электрондық көбейткіш. Ол электр кедергісі жоғары металл<br />
жалатылған шыны жолақша жұбынан тұрады.<br />
<br />
Циклотронды резонансты масс-талдауыш. Бұл типтегі приборларда бір текті магниттік өріске орналасқан текше немесе тік бұрышты параллелепипед түрінде әзірленген ұяшық болады. Ұяшыққа<br />
түскен иондар онда ''w4 = 0,5π z H/m ''жиілікпен шиыршықталған<br />
(спираль) траекториямен циклотронды козғалады. Прибордың әсері<br />
иондардың циклотронды жиілігі мен өріс жиілігі сәйкес келген<br />
кездегі иондардың резонансты энергияны сіңіруіне негізделген.<br />
<br />
'''Ион-циклогронды резонансты әдіс.''' Ол циклотронды-<br />
резонансты масс-талдауышты қолдануға негізделген. Ол иондардың<br />
массасын анықтау үшін жоғарғы молекулалық ион құрылымын<br />
талдап, қосылыстағы қышқылды - негіздік касиетті білу үшін пайдаланылады. Женіл иондар үшін ''R = 10'' . Бірінші ион-циклотронды<br />
резонанстың масс-спектрометрін 1950 жылы (АҚШ) Г.Соммер,<br />
Г.Томас, Дж.Хипл құрастырған.<br />
<br />
'''Фурье-турлендіргіші бар масс-спектрометрия (ФТМС).''' Бұл<br />
ион-циклотрондық резонанс әдісіне негізделген. Фурье түрлендіргішіне негізделген әдістердің енгізілуіне орай талданатын зат<br />
массасының диалоны мен айқындауыш мүмкіндігі артты. Мұндай<br />
масс-спектрометрдегі ұяшықтың схемасы, ал бірдей<br />
номинал массасын бөлуге қабілеттілігі көрсетілген. Бұл<br />
ФТМС-де барлық иондар біртіндеп емес, бір мезгілде байқалады, ал<br />
үлгі санын шектейтін спектрометрдегі саңылау болмайды.<br />
<br />
==Детекторлар==<br />
'''Детекторлар'''<br />
Детектрлеу үшін шамасы 10<sup>−14</sup> А-ге дейінгі иондық тоқты<br />
тіркейтін электрометриялы күшейткіш, электрондық көбейткіш<br />
және тұрақты мерзімі өте қысқа жеке иондарды (ток 10<sup>−19</sup> ) есептеп<br />
отыратын фотокөбейткіші бар синтилляциялық детектор қолданылады. Спектрографта масс-спектрдің барлық иондарын тіркеуге<br />
мүмкіндік беріп және белгі хабарды жинақтайтын фотожолактарды<br />
пайдаланады.<br />
<br />
==Масс-спектрометрияны қолдану==<br />
'''Масс-спектрометрияны қолдану'''<br />
Масс-спектрометрия ғылым мен техниканың әp түрлі салаларында кең қолданылады: химия мен мұнай химиясында, биологияда,<br />
физикада, геологияда, медицинада, лак, бояу өнеркосібінде, жартылай өткізгіштер өндірісінде, аса таза материалдарда, ядролық<br />
техникада, ауылшаруашылығында, мал дәрігерлігінде, тамак өнер-<br />
кәсібінде, жоғарғы [[молекула]]лық косылыстарда, [[полимер]] өндірісінде<br />
және т.б. Масс-спектрометрия талдаудың аса жедел эдісі ретінде<br />
колданылады. Әдіс принциптері едәуір сезімтал агын зерттеуші<br />
құрылғылардың негізінде кұрылған. Осы кездегі масс-спектрлердің<br />
мынадай индекстері бар: изотопты кұрамды зерттеу үшін - МН,<br />
химиялық құрамды анықтап, зерттеу үшін - MX, заттын кеңістіктегі<br />
изомерлік және кұрылымдылыгын - МС.<br />
<br />
Органикалық қосылысты талдауда масс-спектрометрия молекулалық және атомдық массаны дәл өлшеуге, зерттелетін заттың элементтік құрамым есептеуге, химиялық және кеңістіктегі құрылымын<br />
айқындауға, изотоптық құрамды анықтауға, органикалық қосылыстар қоспасына сандық және сапалық талдау жүргізуге мүмкіндік<br />
береді.<br />
<br />
Олардың иондануы кезінде эуелі молекулалық иондар түзіліп,<br />
одан орі ыдырап, гетеро-гомолиттік байланыстар үзіліп, әр түрлі<br />
қайта топтасулар мен жаңғышақ иондар пайда болып, одан да әрі<br />
ыдыраулар мен түрленулер жүреді. Масс-спектрмен анықталатын<br />
иондардың біртіндеп ыдырауы, әрбір органикалық қосылыстагы<br />
ыдырау жүйесінің жиынтығы мен маңызды сипаттамасы болып<br />
саналады. Ең карапайым масс-спектрде олар бір жолмен ыдырайды,<br />
мысалы, метанолдың молекулалық ионы ыдырағанда, бірінен кейін<br />
бірі; өз ретімен келесі иондар түзіледі: ''СН<sub>2</sub> = ОН<sup>+</sup>'' және ''Н - С = 0<sup>+</sup>''.<br />
Ал күрделі масс-спектрлер жиі байқалады. Масс-спектрлерді талдап<br />
түсіндіргенде иондау энергиясын, үдегіш кернеуді, иондатқыштағы<br />
бу қысымын, температурасын, жабдықтың құрылымдық ерекшелігін<br />
және баскаларды ескеру қажет. Бұлардың басым көпшілігін<br />
қалыптастырып ретке келтіргенде кайталанатын масс-спектрлерді<br />
алуға болады. Зерттелетін масс-спектрді католог пен атласта бар,<br />
белгілі масс-спектрлермен салыстыра келіп, талданатын қосылысты<br />
оңай анықтап, құрылымы жайлы қорытынды жасайды. Мұны көбіне<br />
сапаны бақылау үшін де қолданады.<br />
<br />
Масс-спектрометрлік талдауды жүргізіп, спектрді түсірген<br />
жағдайда коздырылған иондардың бір бөлігі иондауышта немесе<br />
одан шыққанда ыдырап кетеді. Мұндай иондарды метатұрақты деп<br />
атайды. Олар ''m/z'' мәні бүтін сан болмаған жағдайда шоқтықтың<br />
кеңеюімен сипатталады, кинетикалық иондардың таралу<br />
спектроскопиясында зерттеледі. Метатұрақты иондардың ыдырауы<br />
магниттік талдаушы электрліктен бұрын келетін приборларда<br />
зерттелінеді. Метатұрақты [[ион]] детекторға өту үшін оның ыдырау<br />
өнімі энергияның жетіспеушілігінен электрлік талдауыш арқылы өте<br />
алмайгындай етіп бейімдейді. Екінші рет иондар детекторға енуі<br />
үшін электрлік талдауыштагы кернеуді өзгертеді.<br />
<br />
Жоғарғы қысымды туғызғанда талдауыштар арасына инертті<br />
газбен толтырылган қақтығысу камерасы қалыптасады. иондардың<br />
газ молекуласымен қақтығысуы нотижесінде олардьщ ішкі энергиясы өседі де, екінші реттік иондардын түзілу ықтималдылыгы артады. Бұл әдісті тамдемді деп атайды, оны күрделі коспа құрамындағы<br />
жекелеген қосылыстың құрамын тікелей анықтау үшін қолданады.<br />
<br />
Иондардың белгілі бір ''m/z'' мәні бар биік шоқыларға сойкес<br />
интенсивтігін анықтауға негізделген сандық талдауга арналган масс-<br />
спектрометрия маңызды орын алады. Анықтау дәлдігін жоғарылату<br />
үшін ішкі стандарт үлгіні қолданады, мысалы, таңбалаган қосылыстар немесе құрьшысы бойынша талданатынға жақын қосылыстар.<br />
Бұл жағдайда қисық сызық салу керек, ондагы кателік 7%, анықтау<br />
шегі 0,01 мкг/мл шамаларда.<br />
<br />
Ауыр ұшатын қосылыстарды сандық анықтау талданатын қосылысты сипаттайтын бір не бірнеше иондарын детектірлей отырып,<br />
тура енгізу жүйесін пайдаланып жүргізіледі. Буландырғыштың<br />
температурасын біртіндеп бір қалыпты жоғарылата отырып, зат пен<br />
қоспа күрамындағы жекеленген бөліктердің буланатыны байқалады.<br />
<br />
Әрбір өнімге арналған аудан бойынша булану қисығын алып,<br />
пропорционалдық тәуелділіктен қосылыстың мөлшері анықталады.<br />
Әдістегі абсолюттік сезімталдылық Ю<sup>−7</sup> (г) құраиды, мүндаида<br />
талданатьтн затты алдын ала тазартудың қажеті жоқ.<br />
<br />
Теріс зарядталған иондардың масс-спектрометриясын изомерлі<br />
органикалық [[молекула]], [[полимер]], азобояғыш, биологиялық белсенді<br />
зат және осы сияқты электрфункциялды топтары болатын қосылыстарды талдау үшін қолданады. Бұл иондардың ішкі энергия қоры он<br />
зарядталғандардікінен кем, сондықтан да масс-молекулалық иондардың интенсивті шоқтары және жаңқалық иондардың аз мөлшері<br />
пайда болады.<br />
<br />
'''Бейоргаиикалық қосылыстардың масс-спектрометриясы.'''<br />
Бейорганикалық химияда масс-спектрометрияны материалдардың<br />
беткі қабатын зерттеу әрі ор түрлі заттардағы болмашы қоспаларды<br />
талдау үшін қолданады: кристалдардағы; құймалардағы; ток өткізбейтін заттағы; жартылай өткізгіштігі және т.б. Мұнымен қатар,<br />
термодинамикалық параметрлерді, күрделі құрамдағы қоспаның<br />
парциальдік қысымын анықтау, қосылыс құрамын, ондағы химиялық және физикалық касиеттерді, тұрақтылықты, металдардағы<br />
өткізгіштікті зерттеу, халық шаруашылығының алуан салапарындағы технологиялық процестерді бақылау үшін де қолданады. Ондағы зерттеулерді 2-3 мың К температурада жүргізеді.<br />
<br />
Изотопты масс-спектроскопия химиялық элементтердің табиғи<br />
және жасанды үлгілерінің изотопты құрамын зерттейді. Бұл геологиядағы, ғарыш химиясындағы, гидрогеологиядагы, биохимиядағы,<br />
фармакологиядағы, геохимиядағы, медицинадагы, ауылшаруашылығындағы, ядролық химия мен физикадағы және басқа да салалардағы<br />
күрделі мәселелерді зерттеп шешу үшін қажет. Сондай-ақ, бұл әдіс<br />
химиялық элементтердің концентрациясын, изотоптық сұйылтуын<br />
т.б. анықтау үшін де қолданылады. Оның сезімталдылығы, қатты<br />
заттар үшін ''10<sup>-12</sup>'' г-га дейін, ал газдар үшін ''10<sup>-12</sup>'' шамасында, қателігі<br />
+ 1 - 0,5%. Масс-спектрометрия әдісінде үлгінің белгілі бір бөлігінің<br />
жоғалуы да мүмкін, сондықтан бұл изотоптық стандарттың тиімді<br />
мөлшері үшін анықталатын концентрацияның бағдарлы бағасын<br />
алдын ала білуді қажет етеді.<br />
<br />
Екінші реттік иондық эмиссиясы бар изотопты масс-спектроскопия қатты денелерді тікелей талдау үшін қолданылады. Иондау<br />
үшін бірінші ретті иондардың (Аг<sup>+</sup>, О<sup>+</sup><sub>2</sub>, O<sup>-</sup>) шоғын туындатып, оны<br />
талдауга қажетті материалдың зерттелетін бетінің таңдап алынған<br />
учаскесіне (диаметрі 1-500 мкм) бағыттайды. Лазерлік сәуле<br />
шығаруды қолданған кезде масс-спектрометр 10 г сезімталдықпен<br />
периодтық жүйедегі барлық элементтерді анықтауга мүмкіндік<br />
береді. Қатты сынаманы талдаган кезде, оның құрамында 10 өзінен<br />
есе аз болатын қоспаны да анықтауға болады. Демек, масс-<br />
спектрометрия аса таза да сирек кездесетін элементтерді, өте<br />
жауапты мақсатқа жұмсалатын металдар тазалығын, сапасын,<br />
ондағы болмашы мөлшері ұлы да зиянды болып келетін кейбір<br />
элементтердің ізін анықтау үшін қолданылады.<ref>Құлажанов Қ.С.Аналитикалық химия: II томдық оқулық . II - том. Оқулық. Алматы:«ЭВЕРО» баспаханасы, 2005. - 464 б. ISBN 9965-680-95-7</ref><br />
<br />
==Дереккөздер==<br />
<references/><br />
{{wikify}}<br />
<br />
{{Суретсіз мақала}}<br />
<br />
[[Санат:Аналитикалық химия]]<br />
[[Санат:Химия]]<br />
[[Санат:Ғылым]]</div>ArystanbekBot