Um espectômetro de massas de tempo-de-vôo para o estudo da ionização de amostras gasosas por elétrons rápidos (0,5 - 1,0 keV)

Abstract

mass spectrometer, dedicated to the study of gas-phase ionization processes induced by high energy electrons (0.5 -3.0 keV), is described. The spectrometer design is based on the Wiley-McLaren principle, with a total length of about 18 cm. As a demonstration of the performance of the apparatus, mass spectra for Ar, CH 4 , CO 2 , and SF 6 , obtained at 1 keV electron energy, are presented.Keywords: time-of-flight mass spectrometer; electron ionization; multiply-charged ions of argon. Quim. Nova, Vol. 24, No. 3, 315-319, 2001. Artigo INTRODUÇÃONos últimos quinze anos, a técnica de espectrometria de massas pela análise do tempo-de-vôo ganhou significativa relevância técnica e científica ao ser aplicada no estudo dos processos de fragmentação iônica induzidos em gases tanto pela interação com elétrons quanto com luz 1 . No caso do emprego da luz, em particular, forte impulso para a utilização desta técnica resultou da disponibilidade de fontes de luz síncrotron e pelo conseqüente acesso à excitação de elétrons tanto de camadas externas (valência) quanto internas 2 (caroço). Técnicas espectroscópicas modernas, baseadas na utilização de laseres e de espectrômetros de tempo-de-vôo também têm sido relevantes 3 . Em nosso grupo, temos nos interessado pelo estudo da fragmentação iônica de moléculas poliatômicas, empregando a técnica de tempo-de-vôo e a luz síncrotron como agente de ionização. Diversos compostos de silício foram, por exemplo, estudados nas regiões de valência e de camada interna (Si 2p) 4 , utilizando inicialmente a luz gerada pelos anéis de armazenamento ("storage rings") ACO e SUPERACO, localizados em Orsay, França. Estes trabalhos tiveram prosseguimento 5 com o emprego da luz síncrotron gerada no Center for Advanced Microstructures and Devices (Baton Rouge, Louisiana, EUA). A partir de 1998, iniciamos uma série de medidas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, LNLS, Campinas, SP. Em paralelo com estes estudos, construímos no Laboratório de Impacto de Fótons e Elétrons (LIFE), no Rio de Janeiro, um espectrômetro baseado na mesma técnica e dirigido para estudos semelhantes, mas calcados no emprego de uma fonte de elétrons como agente ionizante. O emprego deste tipo de fonte apresenta, entre outras vantagens, um baixo custo e expressiva facilidade de construção. A descrição deste aparelho e de sua operação constituem-se no objetivo principal do presente artigo. Tendo em vista o interesse em ampliar a utilização desta técnica, apresentaremos também uma visão geral do princípio de funcionamento de um espectrômetro de massa por tempo-de-vôo (TOF) exemplificando-o com alguns dos nossos resultados. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTOA filosofia de trabalho de um TOF consiste na análise e identificação de íons através da medida do intervalo de tempo gasto para percorrerem a distância do ponto de sua geração até um detetor. Os íons são caracterizados por suas relações massa/carga m/z onde m é a massa e z a carga. Dentre os diversos aparelhos com este tipo de funcionamento, seguimos a metodologia de Wiley & McLaren 6...

Irradiação de polímeros com feixe de elétrons: caracterização de íons positivos através da técnica de tempo-de-vôo

“…onde tof representa os tempos-de-vôo obtidos experimentalmente em microsegundos, m/q as razões massa/carga dos íons, e a e b constantes relacionadas ao espectrômetro de massa do tipo TDV utilizado e às condições experimentais 22 , pode-se então realizar uma calibração apropriada dos espectros de tempo-de-vôo, convertendo-os em espectros de massa. Para a calibração dos espectros de massa do PMMA, os tempos-de-vôo dos íons de Ar + e Ar +2 , com razão m/q de 40 e 20, respectivamente, foram utilizados na expressão acima, permitindo a determinação dos coeficientes a e b. Trata-se de um novo e simples procedimento de calibração, que elimina a necessidade do uso de uma amostra-padrão ou de se trabalhar com diferentes valores dos potenciais de extração 23 .…”

Application of a multivariate normal distribution methodology to the dissociation of doubly ionized molecules: The DMDS (CH3‐SS‐CH3) case

“…The TOF mass spectrometer is optimized to Wiley‐McLaren conditions in order to achieve total efficiency with kinetic energies up to 30 eV . A more detailed description of our experimental setup may be found in previous publications …”

“…[15] A more detailed description of our experimental setup may be found in previous publications. [18] The DMDS sample was purchased from Sigma (St Louis, MO, USA) with 98% purity, and was used without further purification, except for repeated freeze-pump-thaw cycles.…”