Modell zum Massenspektrograph 
nach Aston

aston.htm 10.03.2010 

 

  6. Massenspektrometer nach Aston  
 

Anmerkung: Der Name "Spektrograph" ist irreführend, da hier keine Zerlegung nach Wellenlängen sondern nach Masseunterschieden vorgenommen wird. Dennoch hat sich der Name durchgesetzt. Richtig wäre der Name "Massenspektrometer"

In eine evakuierte Ionisationskammer wird eine Materialprobe eingebracht und verdampft. Dort treffen die Gasteilchen des Stoffes auf Elektronen, die aus einem Heizdraht austreten und von einer Anode beschleunigt werden. Bei dem Stoß werden die Gasteilchen geladen und zerbrechen häufig. Positiv geladene Bruchstücke werden durch ein elektrisches Beschleunigungsfeld durch eine Blende durch ein Spannungsfeld aus der Kammer herausbeschleunigt. Sie treten mit leicht unterschiedlichen Richtungen und Geschwindigkeiten in einen weitere evakuierten Hohlraum und bewegen sich dort ohne weitere Beschleunigung zunächst geradlinig weiter. 

 
 

Bild: Modell eines Massenspektrometers nach Aston

 
  Zunächst durchlaufen die Ionen ein elektrisches Feld, bei der Ionen mit gleicher Ladung und leicht verschiedenen Geschwindigkeiten proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit (Parabel) abgelegt werden.
Anschließend durchqueren Sie einen Bereich, in dem senkrecht zur Flugbahn und senkrecht zum vorherigen elektrischen Feld ein Magnetfeld existiert. Hierbei werden die Ionenstrahlen entsprechend ihrer Geschwindigkeit direkt proportional (Kreis) entgegengesetzt abgelenkt.
Entgegengesetzte Ablenkrichtung, unterschiedliche Ablenkung und speziell geformte Felder bewirken, dass Teilchen mit gleicher Masse und Ladung trotz unterschiedlicher Geschwindigkeit sich in einem Punkt treffen. Hier kann man mit Hilfe eines Detektors (im einfachen Fall eine photographische Platte) die auftreffende Ladung registrieren. Aus der Lage auf dem Film nach der Ablenkung kann man auf die Masse der ionisierten Teilchen schließen.  		 
  Mit diesem Gerät gelingt es, Massedifferenzen von Teilchen bis zu 0,001 u nachzuweisen. Der Massenspektrograph wird in der auch Chemie eingesetzt, um aus den gefundenen Massen der Molekülteilchen und der Bruchstücke auf den Bau des ursprünglichen Moleküls zu schließen. Dazu müssen die Stoffe als gasförmige Reinstoffe vorliegen. Durch Vorschalten eines Gaschromatographen vor das Massenspektrometer erreicht man elegant die Stofftrennung und die Verdampfung kleinster Probenmengen.  

 

Verfasser:
K.-G. Häusler; aston.htm 10.03.2010

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