TIMS. Изотопные масс-спектрометры с термо-ионизацией.
Масс – спектрометрия с термической ионизацией (TIMS) является высокочувствительным методом определения отношения изотопов, в котором используется эффект термоионизации, при котором химически очищенный образец подвергается нагреву для ионизации атомов образца. Электромагнит фокусирует ионы в пучок, а затем происходит разделение этого пучка в соответствии с соотношением масса/ заряд. Этот метод широко используется в изотопной геохимии, геохронологии, в космохимии и т.д. TIMS представляет собой масс-спектрометрический метод с использованием магнитного сектора, в котором ионы делятся в зависимости от их заряда и скорости или массы в магнитном поле. Среди вариантов данного метода используются ID-TIMS(масс-спектрометрия с термической ионизацией в сочетании с методом изотопного разбавления), а также CA-TIMS(масс – спектрометрия с термической ионизацией в сочетании с методом химической абразии).
Относительное содержание различных изотопов используется для описания нахождения нерадиогенных изотопов в водоемах, для определения возраста или происхождения объектов Солнечной системы по наличию радиогенных дочерних изотопов.
термоионизационный масс-спектрометр TIMS является масс-спектрометром с магнитным сектором, который производит точные измерения изотопного соотношения элемента с помощью термической ионизации, как правило, при пропускании тока через тонкую металлическую нить под вакуумом. Далее ионы ускоряются с помощью градиента электрического потенциала (до 10 кВ) и фокусируются в пучок с помощью ряда щелей и электростатически заряженных пластин. Затем этот пучок ионов проходит через магнитное поле и исходный пучок диспергирует в отдельные в соответствии с отношением массы к заряду. Далее эти пучки попадают в коллекторы, где они преобразуются в напряжение. Сравнение значений напряжения, соответствующего отдельному ионному пучку, дают точные соотношения изотопов.
Современные приборы состоят из трех основных компонентов: источника ионов, то есть области, где образуются, ускоряются и направляются ионы; анализатора, в котором происходит разделение пучка ионов в соответствии с соотношением массы к заряду; коллектора, где считывание пучка ионов происходит последовательно (один коллектор) или одновременно (многоколлекторная система).
Метод масс- спектрометрии с термической ионизацией в основном применяется в геохронологии и изучении меченых изотопов, а также в атомной промышленности. В геохронологии используется радиоактивный распад в закрытых системах для получения информации о времени конкретного геологического события. Применение меченых изотопов относится к использованию растущих дочерних изотопов радиоактивного распада для оценки взаимодействия между геохимическими системами.
К достоинствам данного метода относятся химическая и физическая стабильность исследуемых объектов, что приводит к достаточно точным измерениям; способность к ионизации и испарению образцов при различных значениях температуры с использованием нескольких филаментов; использование растворов одного элемента для устранения изобарических интерференций; полный перенос ионов (около 100 %) от источника к коллектору.
