МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой

Наиболее высокого разрешения по массе по сравнению с квадрупольными приборами можно достичь с помощью масс - спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) [19, 20, 21]. К достоинствам этого метода относятся высокая чувствитель­ность (пределы обнаружения 10~12- 10~14 г), возможность определить все элементы в одном эксперименте, широкий линейный динамиче­ский диапазон, легко компенсируемые помехи [22], относительная простота интерпретации результатов. ИСП-МС пригоден для анализа следовых количеств примесей, это перспективный метод контроля объектов окружающей среды, высокочистых веществ, решения ряда аналитических задач [23].

Сдерживающим фактором широкого внедрения этой техники является сложность ее эксплуатации. Выпускаемые до настоящего времени ИСП -масс-спектрометры высокого разрешения с магнитны­ми секторными анализаторами базируются на технологии, изначально не предусматривающей возможность работы с плазменным источни­ком при атмосферном давлении и под потенциалом земли. ELEMENT - первый специально разработанный фирмой "Finnigan МАТ" масс- спектрометр с ИСП высокого разрешения, предназначенный для ре­шения как текущих, так и исследовательских задач [9]. Анализ твер­дых образцов может проводиться с применением альтернативного ионного источника тлеющего разряда.

Компанией "Thermo Jarrell Ash" разработано [24] семейство простых в эксплуатации ИСП-масс-спектрометров с уникальными характеристиками. Они используют усовершенствованную систему ввода образца в масс-анализатор, удобную в эксплуатации ионную оптику новой конструкции, квадрупольный анализатор масс с гипер­болической конфигурацией поля. Программное обеспечение эксперт­ного уровня подсказывает оператору необходимые действия на каж­дом этапе работы. Масс-спектрометр lonScan этой фирмы обеспечи­вает пределы обнаружения на уровне одной части на триллион для большинства элементов; это единственный масс-спектрометр ИСП, возможности которого могут быть расширены добавлением встраи­ваемого в прибор оптического блока.

Поскольку чувствительность ИСП-МС является функцией эффективности переноса ионов в масс-спектрометр, значительное по­вышение эффективности метода может быть достигнуто за счет оп­тимизации системы распыления пробы, которая должна обеспечивать высокую эффективность переноса, низкую нагрузку плазмы за счет растворителя, хорошие условия для промывания системы и стабиль­ность [25]. Используются следующие способы ввода пробы:

• Традиционные методы непосредственного ввода с помощью зонда, а также импульсного впуска через капилляр растворенного ве­щества в виде аэрозоля [26].

• Электротермическое испарение, обеспечивающее проведе­ние быстрого многоэлементного анализа с получением информации об изотопном составе всего из нескольких микролитров пробы [27, 28],

• Ввод пробы непосредственно в источник ионов и ее испаре­ние с помощью высоковольтного искрового разряда. Этот способ раз­деляет операции возбуждения и ионизации и устраняет недостатки традиционного ввода пробы в плазму, требующего предварительного растворения пробы [29],

• Ультразвуковое распыление для анализа проб, содержащих высокое количество растворенных органических веществ. Такой ана­лиз обычно представляет большие трудности для метода ИСП-МС, поскольку вызывает отложение углеродистых частиц на стенках со­пла. При использовании ультразвука распылительная система может быть настроена так, что помехи от оксидов и двухзарядных ионов снижаются в 10 раз, благодаря чему можно разбавлять пробы с со­хранением высокой чувствительности метода [30, 31].

• Анализ твердых материалов методом ИСП-МС сопряжен с рядом затруднений: необходимость предварительного растворения образца ухудшает пределы обнаружения в 500-1000 раз, приводит к загрязнению пробы, а следовательно, к увеличению поправки в кон­трольном опыте. По этим причинам при анализе твердых веществ ме­тодом ИСП-МС все чаще применяют системы пробоотбора, основан­ные на использовании лазера и тлеющего разряда. Достоинством ла­зерного отбора проб является повышение эффективности пробоотбо­ра и чувствительности определения [32]. Недостатком этих систем является сложность их функционирования и зависимость получаемо­го результата от поверхностной структуры образца. Хорошо зареко­мендовала себя система искрового пробоотбора [19].