Thermal ionization mass spectrometry
थर्मल आयनीकरण द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री (टीआईएमएस) को सतह आयनीकरण के रूप में भी जाना जाता है और यह एक अत्यधिक संवेदनशील समस्थानिक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री लक्षण वर्णन तकनीक है। रेडियोन्यूक्लाइड के समस्थानिक अनुपात का उपयोग किसी नमूने के मौलिक विश्लेषण के लिए सटीक माप प्राप्त करने के लिए किया जाता है। नमूने के एकल आवेशित आयनों का निर्माण तापीय आयनीकरण प्रभाव से होता है। रासायनिक रूप से शुद्ध तरल नमूने को धातु के फिलामेंट पर रखा जाता है जिसे फिर विलायक को वाष्पित करने के लिए गर्म किया जाता है। शुद्ध नमूने से एक इलेक्ट्रॉन को हटाने के परिणामस्वरूप एक इलेक्ट्रॉन को छोड़ने के लिए पर्याप्त फिलामेंट को गर्म करके प्राप्त किया जाता है, जो फिर नमूने के परमाणुओं को आयनित करता है। टीआईएमएस आयनों को उनके द्रव्यमान और आवेश अनुपात के आधार पर अलग करने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र द्रव्यमान विश्लेषक का उपयोग करता है। आयन एक विद्युत विभव प्रवणता द्वारा वेग प्राप्त करते हैं और स्थिरविद्युत लेंस द्वारा एक किरण में केंद्रित होते हैं। आयन किरण तब विद्युत चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र से गुजरती है जहाँ इसे आयन के द्रव्यमान/आवेश अनुपात के आधार पर अलग-अलग आयन किरणों में विभाजित किया जाता है। इन द्रव्यमान-समाधानित किरणों को एक डिटेक्टर में निर्देशित किया जाता है जहां इसे वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है। पता लगाए गए वोल्टेज का उपयोग समस्थानिक अनुपात की गणना करने के लिए किया जाता है। आयनीकरण स्रोत उपयोग किए जाने वाले तंतु टैंटलम (टी. ए.), टंगस्टन (डब्ल्यू.), प्लैटिनम (पी. टी.) या रीनियम (आर. ई.) से बने होते हैं। पारंपरिक रूप से, टीआईएमएस में दो तंतुओं का उपयोग किया जाता है। एक फिलामेंट नमूने के लिए होता है और इसे नमूना फिलामेंट कहा जाता है। तरल नमूने को नमूना फिलामेंट पर रखा जाता है जिसे फिर वाष्पित किया जाता है। इसके बाद, ये वाष्पीकृत विश्लेषण दूसरे फिलामेंट पर उतरते हैं, जिसे आयनीकरण फिलामेंट के रूप में भी जाना जाता है, जहां यह आयनीकृत होता है। एकल फिलामेंट विधि भी संभव है। एक बार जब नमूना वाष्पित हो जाता है, तो विश्लेषक आयनीकृत होने के लिए उसी फिलामेंट पर वापस बस सकते हैं। ट्रिपल फिलामेंट या मल्टीफिलामेंट सेट-अप का उपयोग आयनीकरण दक्षता में सुधार करता है और वाष्पीकरण और आयनीकरण की दर को अलग से नियंत्रित करने के लिए प्रदान करता है। तंतुओं को सक्रियक से भरा जाना चाहिए। एक सक्रियक वांछित तत्व के वाष्पीकरण को दबा देता है और फिलामेंट की आयनीकरण क्षमता को बढ़ा या घटा सकता है। इसके परिणामस्वरूप उच्च आयनीकरण दक्षता और उच्च कुल उपज होती है। पीबी के लिए सबसे आम सक्रियक सिलिका जेल/फॉस्फोरिक एसिड है। फिलामेंट्स एक निर्वात में होते हैं जो 400-2300 °C से कहीं भी तापमान तक पहुंच सकते हैं। फिलामेंट्स को किसी भी नुकसान से बचाने के लिए, उन्हें एक कैरोसेल जैसे नमूना बुर्ज पर मजबूती से लगाया जाता है जिसमें आम तौर पर 10 से 20 फिलामेंट असेंबली होती हैं। वाष्पीकरण प्रक्रिया आमतौर पर लंबे समय तक चलने वाले संकेतों और मामूली समस्थानिक विभाजन के बदले में अपेक्षाकृत कम तापमान पर आयोजित की जाती है। आयनीकरण भाग को अच्छी आयनीकरण दक्षता सुनिश्चित करने के लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। उत्सर्जित आयनों में कम स्थानिक और ऊर्जावान प्रसार होता है जो एकल-केंद्रित चुंबकीय क्षेत्र द्रव्यमान विश्लेषक या चतुर्भुज को उपयुक्त बनाता है। टीआईएमएस के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे आम डिटेक्टर फैराडे कप, डेली डिटेक्टर और इलेक्ट्रॉन मल्टीप्लायर हैं। परंपरागत रूप से, टी. आई. आयन स्रोतों को बहु-संग्राहक (एम. सी.) प्रणालियों के साथ इकट्ठा किया जाता है। तापीय आयनीकरण तंत्र जब गर्म फिलामेंट तरल नमूने को गर्म करता है, तो नमूने के भीतर फर्मी का स्तर धातु के साथ समानता तक पहुंच जाता है। बदले में, यह एक इलेक्ट्रॉन को नमूने से धातु फिलामेंट तक सुरंग बनाने की अनुमति देता है। नतीजतन, एक इलेक्ट्रॉन खोने वाले नमूने से सकारात्मक आयन बनते हैं। इलेक्ट्रॉनों के इस स्थानांतरण के परिणामस्वरूप नकारात्मक आयनों का निर्माण भी होता है। इसके बाद, दो प्रकार के तापीय आयनीकरण होते हैं। एक सकारात्मक तापीय आयनीकरण (पी-टीआई) और दूसरा नकारात्मक तापीय आयनीकरण (एन-टीआई) है। आयनों के उत्पादन को साहा आयनीकरण समीकरण या साहा-लांगमुइर समीकरण द्वारा मानकीकृत किया जाता है। आइसोटोप अनुपात माप विभिन्न आइसोटोप की सापेक्ष प्रचुरता का उपयोग तब विभिन्न आइसोटोप के रासायनिक विभाजन, गैर-रेडियोजेनिक आइसोटोप के विभिन्न जलाशयों में यात्रा, और रेडियोजेनिक डॉटर आइसोटोप की उपस्थिति से सौर मंडल की वस्तुओं की आयु या उत्पत्ति का वर्णन करने के लिए किया जाता है। मौलिक विश्लेषण टीआईएमएस का एक प्रमुख अनुप्रयोग है क्योंकि यह विश्वसनीय समस्थानिक अनुपात देता है। आयनीकरण ऊर्जा में कमी की प्रवृत्ति के बाद, आवर्त सारणी के नीचे बाईं ओर स्थित तत्व टीआईएमएस के लिए व्यवहार्य हैं। इसके अलावा, आवर्त सारणी के ऊपरी दाईं ओर देखी जाने वाली उच्च इलेक्ट्रॉन आत्मीयता इन अधातुओं को उत्कृष्ट उम्मीदवार बनाती है। इस तकनीक का उपयोग आइसोटोप भू-रसायन विज्ञान, भू-कालानुक्रम विज्ञान और ब्रह्मांड रसायन विज्ञान में बड़े पैमाने पर किया जाता है। मात्रात्मक समस्थानिक अनुपात तकनीकों में समस्थानिक मंदन तापीय आयनीकरण द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री (आईडी-टीआईएमएस) और रासायनिक घर्षण तापीय आयनीकरण द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री (सीए-टीआईएमएस) शामिल हैं। आइसोटोप डाइलूशन विधि का उपयोग किया जाता है क्योंकि टीआईएमएस में संकेत की तीव्रता टीआईएमएस में रखी गई मात्रा के समानुपाती नहीं होती है। आयु निर्धारण के लिए, चुंबकीय क्षेत्रों वाले द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर में क्वाड्रुपोल द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर या क्वाड्रुपोल द्रव्यमान विश्लेषक की तुलना में बेहतर परिशुद्धता होती है। प्रेरक रूप से युग्मित प्लाज्मा-क्वाड्रुपोल द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर रेडियोधर्मी क्षय द्वारा समस्थानिक अनुपात के परिवर्तन का पता लगाने की और भी अधिक सटीकता की अनुमति देता है। अधिक सटीकता का मतलब है कि आयु डेटिंग में उच्च संकल्प। आइसोटोप-अनुपात द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री संदर्भ द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री भी देखें।