historia
La base de la espectroscopia de masas se estableció en 1898, cuando Wilhelm Wien, un físico alemán, descubrió que los haces de partículas cargadas podían ser desviados por un campo magnético. En experimentos más refinados llevados a cabo entre 1907 y 1913, el físico británico J. J. Thomson, que ya había descubierto el electrón y observado su deflexión por un campo eléctrico, pasó un haz de iones cargados positivamente a través de un campo electrostático y magnético combinado., Los dos campos en el tubo de Thomson fueron situados de modo que los iones fueron desviados a través de pequeños ángulos en dos direcciones perpendiculares. El resultado neto fue que los iones produjeron una serie de curvas parabólicas en una placa fotográfica colocada en sus trayectorias. Cada parábola correspondía a iones de una relación masa-Carga particular con la posición específica de cada ion dependiente de su velocidad; las longitudes de las curvas parabólicas proporcionaban una medida del rango de energías iónicas contenidas en el haz., Más tarde, en un intento de estimar las abundancias relativas de las diversas especies de iones presentes, Thomson reemplazó la placa fotográfica con una lámina de metal en la que se cortó una hendidura parabólica. Al variar el campo magnético, fue capaz de escanear a través de un espectro de masa y medir una corriente correspondiente a cada especie de iones separados. Por lo tanto, se le puede atribuir la construcción del primer espectrógrafo de masas y el primer espectrómetro de masas.
la observación más notable realizada con la espectrografía parabólica fue el espectro de gases raros presentes en la atmósfera. Además de las líneas debidas al helio (masa 4), neón (masa 20) y argón (masa 40), había una línea correspondiente a un ion de masa 22 que no podía atribuirse a ningún gas conocido. Se había sospechado la existencia de formas del mismo elemento con masas diferentes, ya que se había descubierto que muchos pares de materiales radiactivos no podían separarse por medios químicos., El nombre isótopo (del griego para «mismo lugar») fue sugerido por el químico británico Frederick Soddy en 1913 para estas diferentes formas radiactivas de la misma especie química, porque podían clasificarse en el mismo lugar en la Tabla periódica de los elementos. El ion de la masa 22 era, de hecho, un isótopo pesado estable de neón.
Espectroscopios de enfoque
los espectroscopios discutidos hasta ahora son análogos a la cámara estenopeica en óptica, porque no está involucrado el enfoque de los haces de iones., La introducción de los tipos de enfoque de espectroscopios de masas se produjo en los años 1918-19 y se debió al químico y físico británico Francis W. Aston y al físico estadounidense Arthur J. Dempster.
en la versión de Aston, los campos eléctricos y magnéticos sucesivos fueron dispuestos de tal manera que todos los iones perfectamente colimados de una masa fueron llevados a un foco independiente de su velocidad, dando así lugar a lo que se conoce como enfoque de velocidad., El diseño de Aston fue la base de sus instrumentos posteriores con los que midió sistemática y exactamente las masas de los isótopos de muchos de los elementos. Eligió 16O (el isótopo de oxígeno de la masa 16) como su estándar de masa.
el espectrómetro de Dempster utiliza sólo un campo magnético, que desvía el haz de iones a través de un arco de 180°. En la máquina de Dempster, un haz de iones homogéneo en masa y energía pero divergente de una rendija podría ser llevado a un foco de dirección., Este espectrómetro fue empleado por Dempster para hacer determinaciones precisas de las abundancias de los isótopos de magnesio, litio, potasio, calcio y zinc, sentando las bases para mediciones similares de los isótopos de todos los elementos.
el poder de resolución, o resolución, de un espectroscopio de masas es una medida de su capacidad para separar masas adyacentes que se muestran como picos en el detector. Si dos picos debido a la masa m y (M + Δm) solo se pueden separar, la potencia de resolución es m/Δm. Las primeras máquinas tenían poderes de resolución de solo unos pocos cientos., En 1935 y 1936, Dempster, Kenneth T. Bainbridge, ambos trabajando en los Estados Unidos, y Josef Mattauch, en Alemania, desarrollaron independientemente instrumentos con campos eléctricos y magnéticos dispuestos en tándem de tal manera que los haces de iones que emergían de las hendiduras de la fuente en direcciones divergentes y con diferentes velocidades fueron reorientados. Tal enfoque se denomina doble enfoque. Así fue posible alcanzar un poder de resolución de unos 60.000.
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