
【化】 static mass spectrometer
static state
【計】 dead level; quiescent condition; quiescent state; quieting
static RAM chip; stop motion
【經】 stationary state
【化】 mass spectrograph; mass spectrometer; mass spectroscope
【醫】 mass spectrograph
靜态質譜儀(Static Mass Spectrometer)是一種基于穩定電磁場進行離子分離與質量分析的科學儀器,其核心特征在于使用非時變的磁場或電場實現離子軌迹的穩定控制。該設備通過測量不同質荷比(m/z)的離子在固定場中的運動差異,完成對樣品成分的定性與定量分析。
從技術原理來看,靜态質譜儀區别于動态質譜儀的關鍵在于其電磁場參數保持恒定。典型的實現形式包括磁扇形質譜儀(Magnetic Sector MS),該類儀器利用均勻磁場使離子發生弧形偏轉,偏轉半徑與離子質荷比呈正相關關系,符合公式: $$ r = frac{mv}{qB} $$ 其中$r$為偏轉半徑,$m$為離子質量,$v$為離子速度,$q$為電荷量,$B$為磁場強度。
在應用領域上,該技術因具備高分辨率和精确質量測定的特性,被廣泛應用于地質年代測定(如鈾鉛測年法)、環境污染物檢測及核工業同位素分析。美國國家标準與技術研究院(NIST)的基準物質認證項目中就包含此類儀器的應用案例。
曆史文獻顯示,靜态質譜儀的技術原型可追溯至1913年J.J. Thomson的抛物線質譜裝置,後經A.O. Nier在1940年代的系統優化,形成了現代磁扇儀器的基本架構。這一技術演進過程在《質譜學進展》(Advances in Mass Spectrometry)期刊中有詳盡論述。
靜态質譜儀是質譜儀的一種分類形式,其核心特點是通過靜态電磁場實現離子的分離與檢測。以下從定義、原理、分類及特點等方面進行詳細解釋:
靜态質譜儀屬于質譜儀按工作原理劃分的類别(與動态質譜儀相對)。它通過穩定的電磁場對帶電粒子(如離子)施加作用力,使不同質量的粒子發生偏轉路徑差異,從而實現質量分離和檢測。
靜态質譜儀依賴恒定電場和磁場的組合作用。根據公式: $$ frac{q}{m} = frac{E}{B_1 B_2 r} $$ 其中,( q/m )為離子的電荷質量比,( E )為電場強度,( B_1 )、( B_2 )為磁場強度,( r )為離子運動軌迹的曲率半徑。通過調整場強,不同質量的離子按特定路徑偏轉,最終被檢測器捕獲并分析。
靜态質譜儀通過靜态電磁場實現離子分離,廣泛應用于同位素分析、化合物鑒定等領域。其設計注重穩定性和特定場景的適用性,是化學、材料科學等領域的重要工具。
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