322
Partie 3 • Autres méthodes
secteur, distantes de d, on peut accéder à E et à la corrélation qui doit être appliquée entre
U et V :
E =
2 U
R =
V
d
(16.8)
16.3.3 Analyseur magnétique
Dans la configuration du type EB, on trouve à la suite du secteur électrostatique l’analyseur
(ou secteur) magnétique. Les appareils se partagent entre le montage Nier-Johnson pour
lequel la courbure imposée aux ions par le champ magnétique est de même sens que la
courbure due au secteur électrostatique et le montage de type Mattauch-Herzog où ces deux
courbures sont opposées en direction (fig. 16.5). Dans ce dernier cas, si l’analyseur magnétique a une géométrie adaptée, le montage devient focalisateur pour toutes les masses
simultanément, condition nécessaire pour les spectromètres à plusieurs détecteurs prévus
pour l’étude des rapports isotopiques. En éliminant la vitesse v, par combinaison des relations 16.2 et 16.5, on aboutit à la formule de déflexion (16.9) des appareils à secteur magnétique :
m
z
=
R 2 B 2 e
2 U
(16.9)
Seuls les ions ayant suivi la trajectoire de rayon R, correspondant à la courbure du tube
guide de l’appareil, pourront être détectés. Pour obtenir le spectre de masse dans l’intervalle
choisi, l’appareil modifie progressivement la densité de flux B. Tous les ions, quel que
soit m/z, suivent tour à tour l’unique trajet qui aboutit au détecteur. Un tel balayage exige
environ 1/10 e seconde.
L’interdépendance de m et U est à la base d’une méthode comparative de détermination
précise des masses, connue sous le nom de peak matching. Pour cela on co-injecte avec le
composé X , à l’origine de l’ion dont on veut déterminer la « masse exacte », un composé
perfluoré, dont on connaît avec une grande précision les masses des ions de fragmentation.
On choisit comme repère un ion dont la masse est voisine de celle que l’on cherche à déterminer (à titre d’exemple, pour une masse de l’ordre de 200 u, on prendra l’ion C 4 F 8 dont la
masse est de 199,9872 u et pour les masses proches de 12, on se servira du pic du carbone
12, qui vaut 12 u par définition). Techniquement on utilise un comparateur de pics composé d’un oscilloscope et d’une série de résistances de précision, pour modifier de manière
détournée U .
m x /m réf = U réf /U x
(16.10)
Le secteur magnétique encore appelé prisme magnétique est, comme le secteur électrostatique, focalisateur en direction : un faisceau d’ions identiques, abordant le secteur magnétique en F 1 sous un petit angle de divergence a, est focalisé en F 2 , image de F 1 . À chaque
instant seuls les ions d’une même masse peuvent suivre la trajectoire de rayon R (fig. 16.5).
Ces montages EB permettent grâce aux deux secteurs de corriger à la fois les aberrations
angulaires et énergétiques des ions (focalisation en énergie et en direction) sans perte de
résolution. Les dimensions et le poids de l’aimant limitent l’étude des masses élevées.
Partie 3 • Autres méthodes
secteur, distantes de d, on peut accéder à E et à la corrélation qui doit être appliquée entre
U et V :
E =
2 U
R =
V
d
(16.8)
16.3.3 Analyseur magnétique
Dans la configuration du type EB, on trouve à la suite du secteur électrostatique l’analyseur
(ou secteur) magnétique. Les appareils se partagent entre le montage Nier-Johnson pour
lequel la courbure imposée aux ions par le champ magnétique est de même sens que la
courbure due au secteur électrostatique et le montage de type Mattauch-Herzog où ces deux
courbures sont opposées en direction (fig. 16.5). Dans ce dernier cas, si l’analyseur magnétique a une géométrie adaptée, le montage devient focalisateur pour toutes les masses
simultanément, condition nécessaire pour les spectromètres à plusieurs détecteurs prévus
pour l’étude des rapports isotopiques. En éliminant la vitesse v, par combinaison des relations 16.2 et 16.5, on aboutit à la formule de déflexion (16.9) des appareils à secteur magnétique :
m
z
=
R 2 B 2 e
2 U
(16.9)
Seuls les ions ayant suivi la trajectoire de rayon R, correspondant à la courbure du tube
guide de l’appareil, pourront être détectés. Pour obtenir le spectre de masse dans l’intervalle
choisi, l’appareil modifie progressivement la densité de flux B. Tous les ions, quel que
soit m/z, suivent tour à tour l’unique trajet qui aboutit au détecteur. Un tel balayage exige
environ 1/10 e seconde.
L’interdépendance de m et U est à la base d’une méthode comparative de détermination
précise des masses, connue sous le nom de peak matching. Pour cela on co-injecte avec le
composé X , à l’origine de l’ion dont on veut déterminer la « masse exacte », un composé
perfluoré, dont on connaît avec une grande précision les masses des ions de fragmentation.
On choisit comme repère un ion dont la masse est voisine de celle que l’on cherche à déterminer (à titre d’exemple, pour une masse de l’ordre de 200 u, on prendra l’ion C 4 F 8 dont la
masse est de 199,9872 u et pour les masses proches de 12, on se servira du pic du carbone
12, qui vaut 12 u par définition). Techniquement on utilise un comparateur de pics composé d’un oscilloscope et d’une série de résistances de précision, pour modifier de manière
détournée U .
m x /m réf = U réf /U x
(16.10)
Le secteur magnétique encore appelé prisme magnétique est, comme le secteur électrostatique, focalisateur en direction : un faisceau d’ions identiques, abordant le secteur magnétique en F 1 sous un petit angle de divergence a, est focalisé en F 2 , image de F 1 . À chaque
instant seuls les ions d’une même masse peuvent suivre la trajectoire de rayon R (fig. 16.5).
Ces montages EB permettent grâce aux deux secteurs de corriger à la fois les aberrations
angulaires et énergétiques des ions (focalisation en énergie et en direction) sans perte de
résolution. Les dimensions et le poids de l’aimant limitent l’étude des masses élevées.