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热电离

气体电离的机制有很多种不同的方法,当气体加热到数千摄氏度时,气体中分子间的碰撞,就会使其中一部分分子或原子发生电离现象,并且电离度会随温度的升高而迅速增大,这种电离被称为热电离或热平衡电离。

所有的气体都能发出热辐射,在高温下,热辐射光子的能量达到一定数值即可造成气体的热电离。在一定温度下,气体中各个分子的运动速度各异,其速度分布按麦克斯维分布,大多数气体分子的速度都在某个“最可几速度”附近,速度很高和很低的分子数均很少。在温度很高时,少部分分子达到很高的运动速度,其热运动的动能超过电离能时,使分子间的碰撞产生电离。

气体受到电场或热能的作用,就会使中性气体原子中的电子获得足够的能量,以克服原子核对它的引力而成为自自电子,同时中性的原子或分子由于失去了带负电荷的电子而变成带正电荷的正离子。这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程叫做气体电离。

一般情况下气体是不导电的。如放在空气中的用绝缘架支着的带电体,电荷消失得很慢;拉开电路上的闸刀开关,电路就中断了电流,这些都说明空气是不导电的。气体之所以能够导电,是因为在某些外加条件下,它发生了电离。所以它就变成了导体。

热电离质谱法(Thermal ionization mass spec-trometry,TIMS)是基于经分离纯化的试样在Re、Ta等高熔点的金属带表面上,通过高温加热产生热致电离的一门质谱技术。主要应用于地球化学、宇宙化学及地质年代学等领域的高精度同位素比值的测定,也可应用于原子量测定及高精度的同位素稀释分析。

TIMS仪器主要经历了由单接收器到多接收器的发展过程。多接收器型的代表性仪器主要有Finnigan公司的MAT261、262及最新推出的TritonTI和VG公司的VG354、VG Sector54、VG Sector 54-30等。多接收质谱的问世,使得高精度、高准确度、快速的同位素比值测定成为可能。 



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