Явления переноса ионов в газе в электрическом поле. 
Спектрометрия приращения ионной подвижности

Актуальность. Информация о подвижности и диффузии ионов в газе, являющихся основными кинетическими неколлективными процессами, имеет как прикладное, так и фундаментальное значение. Эта информация необходима для описания различных газоразрядных явлений (коронный разряд, тлеющий разряд при больших разрядных промежутках, стратификация и контракция тлеющего разряда, амбиполярная диффузия), определения энергии связи, энтальпии и энтропии комплексных ионов, расчета коэффициентов ионно-ионной 1 рекомбинации, анализа экспериментов по исследованию конверсии заряженных частиц в плазмохимических реакциях. Знание кинетики ион-молекулярных столкновений и реакций, происходящих в разряде, очень важно для понимания и расчета как самих разрядных процессов, так и устройств на их основе, например, электроразрядных газовых лазеров.

Экспериментальные значения коэффициентов подвижности (К) и диффузии (?>) ионов, в особенности их зависимость от температуры газа (Г) и от напряженности электрического поля, приведенной к плотности числа частиц (Е/Ы), используются при расчете потенциалов взаимодействия иона с частицей газа, сечений упругих, неупругих и реакционных столкновений частиц.

При моделировании и оптимизации газонаполненных мультипольных масс-спектрометров и ионных ловушек (ионных проводящих каналов), используемых, например, в ядерной физике для аккумулирования, охлаждения, модулирования и канализирования заряженных продуктов ядерных реакций,. на основе данных о коэффициентах переноса производят расчет длины и времени торможения и транспортировки ионов.

Традиционно экспериментальные исследования зависимостей К (Е^, Т), В (Е/М, Т) проводят с помощью дрейфовых трубок, измеряющих скорость дрейфа ионов и имеющих погрешности измерения коэффициентов подвижности К в диапазоне 1-^5%, а коэффициентов диффузии ?> - 1СМ-20%. Такой точности недостаточно при исследовании ионов, кинетические коэффициенты которых, с изменением параметров Е/Ы, Т, варьируются в пределах погрешности измерения. Как правило, это многоатомные ионы, образуемые органическими молекулами, или комплексные ионы.

Совершенно другие возможности по точности определения экспериментальных зависимостей К (Е/М, Т), 0{Е/Ы, Т) возникают при использовании суперпозиции электрических полей: постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности. Такая суперпозиция обеспечивает погрешность измерения в несколько раз меньше, чем при применении дрейфовых трубок. Кроме того, знакопеременное поле позволяет исследовать явления переноса ионов в газах при больших значениях напряженности (Е) и давлении порядка атмосферного, чего до сих пор не проводилось.

Уникальным свойством суперпозиции постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрических полей, имеющих пространственную неоднородность, является фокусировка ионов, находящихся в газе. Под действием таких полей ионы, имеющие зависимость К{Е[Ы), фокусируются около положения равновесия. Наличие фокусировки препятствует диффузионному растеканию ионов по объему газа и уменьшению их концентрации, что может быть использовано в различных экспериментальных исследовательских установках или аналитических устройствах.

Экспериментальные данные о зависимостях К (Е/Ы, Т), В{Е1Ы, Т), фокусировке ионов под действием суперпозиции постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности пространственно неоднородных электрических полей, необходимы также для решения прикладных ¦ задач, например, при разработке новых физико-химических методов для качественного и количественного анализа микропримесей веществ в газах, определении их аналитических характеристик и областей применения.

Как следует из вышесказанного, актуальность работы обусловлена тем, что по результатам исследований процессов дрейфа, диффузии и фокусировки ионов в газах в электрическом поле и кинетических коэффициентов переноса ионов могут быть определены многие физико-химические свойства различных типов ионов, а кроме того эти результаты могут служить основой для разработки нового аналитического устройства ионизационного типа — спектрометра приращения ионной подвижности, который может быть использован как портативный газоанализатор для обнаружения, идентификации и определения концентрации микропримесей веществ в объектах окружающей среды, детектор для газовой хроматографии, потоковый ионный фильтр для масс-спектрометрического анализатора.

Цель работы — экспериментальное изучение явлений дрейфа, диффузии и фокусировки ионов в газах в электрическом поле, определение кинетических коэффициентов переноса ионов, аналитическое и численное моделирование фокусирующих свойств суперпозиции постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности пространственно неоднородных электрических полей, необходимых для разработки нового ионизационного газоаналитического метода — спектрометрии приращения ионной подвижности.

Объектами исследования настоящей работы были:

• явления переноса ионов в газе — дрейф, диффузия и фокусировка ионов как функции напряженности электрического поля и температуры;

• кинетические коэффициенты подвижности, приращения подвижности и диффузии, скорости и траектории движения ионов при фокусировке, возникающей под действием суперпозиции постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрических полей;

• аналитические характеристики и примеры практического применения спектрометров приращения ионной подвижности, в которых разделение ионов производят по зависимости коэффициентов подвижности от напряженности электрического поля.

Задачи исследований:

1. Для ионов исследуемых веществ определить кинетические коэффициенты переноса: приращение коэффициента подвижности (а), интеграл столкновений (?2^), коэффициент подвижности (К), коэффициенты продольной (Ц^) и поперечной диффузии (£>г) ионов, как функции варьируемых параметров (р) электрического поля и вмещающего газа.

2. Выявить закономерности впервые обнаруженного явления фокусировки ионов в газе, возникающего под действием суперпозиции постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрических полей, напряженность которых имеет пространственньш градиент.

3. Определить влияние кинетических коэффициентов переноса, параметров неоднородных электрических полей и пространственного положения ионов относительно точки равновесия на скорость фокусировки и траекторию движения ионов.

4. Определить границы применимости приближенных формул расчета и погрешности определения исследуемых физических величин.

5. Провести математический анализ движения ионов в знакопеременном периодическом несимметричном по полярности электрическом поле, используя нестационарное уравнение диффузии.

6. На основе полученных экспериментальных зависимостей коэффициентов переноса и фокусировки ионов от параметров поля (р), предложить новый ионизационный газоаналитический методспектрометрию приращения ионной подвижности, — использующий суперпозицию постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности пространственно неоднородных электрических полей.

7. На основе нового метода разделения ионов и созданных технических решений, разработать экспериментальный образец спектрометра приращения ионной подвижности.

8. Разработать номенклатуру основных аналитических показателей, экспериментально определить аналитические и эксплуатационные показатели спектрометра приращения ионной подвижности при использовании его как газоанализатора, детектора для газовой хроматографии или потокового ионного фильтра для масс-спектрометрического анализатора.

Варьируемые параметры (р): напряженность и градиент электрического полягеометрические размеры области разделениятемпература, давление (плотность), состав и скорость потока газа.

Теоретические и математические методы, экспериментальные методики исследования, фактический материал и аппаратура.

Теоретическими основами решения поставленной проблемы являются теория переноса ионов в газе в электрическом поле, в которой используется метод моментов, а также аналитическое и численное математические моделирования и феноменологические описания процессов разделения и фокусировки ионов, основанных на зависимости коэффициента подвижности иона от напряженности электрического поля, имеющего градиент.

В методе моментов кинетические коэффициенты переноса ионов определяют через коэффициенты разложения и моменты функции распределения ионов, а также проинтегрированные сечения рассеяния частиц. В качестве пробной функции применяют максвелловскую функцию распределения, сдвинутую на величину дрейфовой скорости i ионов в направлении электрического поля, причем продольная и поперечная температуры ионов — варьируемые величины. Такой подход носит название трехтемпературной теории переноса ионов. Моделирование процессов разделения и фокусировки ионов проводили численно на ПЭВМ, используя зависимости а (р), p (t) с пошаговым разбиением по времени.

При проведении экспериментальных исследований было зарегистрировано более 3000 спектров с использованием (3-ионизации, ионизации коронным разрядов или ультрафиолетовым излучением, поверхностной ионизации, около 50 хроматограмм и 40 масс-спектров. На основе этих экспериментальных данных были получены зависимости а (р), Q^'lp), К (р), DL (p), DT{p), определены скорости фокусировки, траектории движения ионов, а также аналитические и эксплуатационные характеристики спектрометра приращения ионной подвижности при использовании его как газоанализатора, детектора для газовой хроматографии или потокового ионного фильтра для масс-спектрометрического анализатора.

Для проведения исследований были разработаны:

• экспериментальный стенд, включающий источники ионизации на основе р-излучения или коронного разряда, планарную и коаксиальную камеры разделения ионов, системы регистрации и очистки газа-носителя, генераторы медленно меняющегося и переменного периодического несимметричного по полярности напряжений;

• спектрометры приращения ионной подвижности на основе планарной и коаксиальной камер разделения.

В работе использовались:

— газовый хроматограф «ЭХО» с воздухом в качестве газа-носителя, включающий шприцевой ввод-испаритель, поликапиллярную газохроматографическую колонку, размещенную в нагревателе-термостате, фильтр очистки воздуха;

— монопольный масс-анализатор МХ-7304 с двухступенчатой системой дифференциальной откачки.

Подачу и варьирование концентраций исследуемых веществ осуществляли с помощью систем пробоподготовки и дозирования, в которых использовались источники насыщенных паров, диффузионные трубки, кюветы с проницаемыми стенками.

Напряжение, электрометрический ток, температура, давление, состав и скорость потока газа контролировали стандартными, лабораторными приборами.

Исследуемые паро-воздушние смеси веществ: при ионизации в положительной моде — анилина, пиридина, бензола, толуола, триэтиламина (ТЭА), орто-, мета-, иа/?а-толуидина (о-, м-, п-ТЛД, соответственно), диметилметилфосфоната (ДММФ), метиланилина (МА), -14, Ы-диметиланилина (ДМА), три-п-бутиламина (ТБА), К-диэтиланилина (ДЭА), дифениламина (ДФА), героина, кокаин гидрохлорида, крэка, заринапри ионизации в отрицательной моде — пара-мононитротолуола (МНТ), 2,4-динитротолуола (ДНТ), 2,4,6-тринитротолуола (ТНТ), технического тротила, 1,3-динитробензола (ДНБ), 1,3,5-тринитробензола (ТНБ), пентаэритриттетранитрата (ПЭТН) йода, иприта, а-люизита, N02, § 02, хлора, аммиака.

Защищаемые научные положения и научные результаты:

1. Доказано, что воздействие суперпозиции электрических полей, постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по I полярности, на смесь ионов различных типов, находящихся в газе и отличающиеся величиной приращения коэффициента подвижности а (Е/М), приводит к пространственному разделению этой смеси ионов на типы.

2. При равенстве нулю средней скорости движения ионов, вызванной воздействием суперпозиции постоянного. и знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрических полей в диапазоне изменения напряженности, по крайней мере, Е/Ы = 25-^-90 Тд, приращение коэффициента подвижности ионов пропорционально отношению амплитуд этих полей.

3. Действующая на ионы, находящиеся в газе, суперпозиция постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрических полей, напряженности которых имеют градиент, вызывает фокусировку, либо дефокусировку этих ионов, что определяется наличием зависимости а{Е/И), ее знаком, полярностями ионов и амплитуды переменного поля.

4. При изменении амплитуды напряженности знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрического поля в диапазоне, по крайней мере, Е/Ы = 25⁹⁰ Тд, скорость ионов, вызванная фокусировкой или дефокусировкой, пропорциональна первой степени приращения коэффициента подвижности a (E/N).

5. При одинаковых величинах параметра (EIN) отношение приращений коэффициентов подвижности исследованных ионов является постоянной величиной, что может быть, использовано в новом аналитическом методе — спектрометрии приращения ионной подвижности (метод СПИП) — для идентификации веществ и межлабораторного сравнения экспериментальных данных.

6. Использование нового аналитического устройства, основанного на методе СПИП, как детектора в составе газового хроматографа приводит к одновременной реализации и взаимному дополнению хроматографического разделения сложных смесей и селективной регистрации по коэффициенту a (E/N) целевых компонентов на фоне маскирующих примесей, имеющих близкие по величине времена удерживания.

7. Объединение в единый прибор нового аналитического устройства, основанного на методе СПИП, и масс-спектрометра приводит к одновременной реализации и взаимному дополнению возможностей метода СПИП в селективном предразделении сложных ионных смесей и преимуществ масс-спектрометрии в получении информации о составе и строении компонентов смеси.

Научная новизна работы, личный вклад:

1. Обнаружено явление фокусировки ионов в газе, имеющих зависимость a (E/N), под действием суперпозиции постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрических полей, напряженность которых имеет пространственный градиент.

2. Разработана новая методика для определения приращения коэффициентов подвижности ионов, основанная на измерении скорости смещения (V), возникающей под действием знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрического поля с варьируемой амплитудой, и решении обратной задачи функциональной зависимости У = /(а, Е). Показано, что погрешность определения приращения коэффициентов подвижности а{Е/Ы) с помощью данной методики в 5 10 раз меньше, чем при использовании традиционных дрейфовых трубок. 1.

3. Экспериментально определены зависимости приращения коэффициентов подвижности ионов исследуемых органических веществ от параметров электрического поля и вмещающего газа а (р). По зависимостям а (р) определены кинетические коэффициенты переноса ионов в газе в электрическом поле? р" 1р), К{р), От (р) для исследуемых веществ.

4. Разработаны численные методы расчета скоростей и траекторий движения ионов в плотном газе под действием фокусирующих полей.

5. Проведен математический анализ движения ионов в плотном газе под действием знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрического поля. Из решения уравнения переноса ионов в однородном и неоднородном электрических полях определены пространственное распределение ионов и их среднее время жизни т как функции параметров поля, проведено сравнение теоретической величины потока ионов с экспериментальными данными.

6. На основе теоретических и экспериментальных результатов разработано новое аналитическое устройство — спектрометр приращения ионной подвижности (СПИП), который используют как индивидуально, так и в комбинации с газовым. хроматографом или масс-спектрометрическим анализатором.

7. Разработана номенклатура основных аналитических показателей СПИП, газового хроматографа со СПИП в качестве детектора, тандема СПИП-масс-спектрометр, определены величины этих показателей.

Выводы:

1. Разработан экспериментальный стенд для исследования кинетических явлений переноса ионов в газе в электрическом поле.

2. Действие суперпозиции постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрических полей, напряженности которых имеют пространственный градиент, вызывает фокусировку, либо дефокусировку ионов в газе, в зависимости от а (Е/и), полярности ионов и амплитуды переменного поля.

3. Разработана методика определения «(?/#) с использованием знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрического поля варьируемой амплитуды, имеющая в 5 4−10 раз меньшую погрешность, чем при использовании традиционных •дрейфовых трубок.

4. Варьирование параметров (р) в решении уравнения непрерывности в гприближении для полостей с планарной или цилиндрической симметрией показало соответствие между теоретическим расчетом и экспериментальными данными.

5. Созданные на основе нового метода спектрометрии приращения ионной подвижности — газоанализатор, газохроматографический детектор и потоковый ионный фильтр для масс-спектрометра, являются эффективными средствами для качественного и количественного анализа следовых количеств химических веществ в различных объектах окружающей среды.

Практическая значимость.

С помощью разработанной методики, основанной на измерении скорости смещения, возникающей под действием знакопеременного периодического несимметричного по полярности электрического поля с варьируемой амплитудой и решении обратной задачи функциональной зависимости V — /(<�а, Е), могут быть определены основные, практически значимые, кинетические коэффициенты переноса ионов в газе: коэффициенты подвижности {К), продольной (Д^) и поперечной (£>г) диффузии как функций напряженности электрического поля и температуры газа.

Суперпозиция пространственно неоднородных электрических полей, постоянного и знакопеременного периодического несимметричного по полярности, может использоваться для управления процессами в физике слабоионизованного газа из-за ее уникального фокусирующего свойства. Под действием этой суперпозиции ионы, имеющие зависимость К (Е/Ы), фокусируются около положения равновесия, препятствуя диффузионному растеканию по объему газа и уменьшению их концентрации.

Разработанный новый физико-химический метод для качественного и количественного анализа микропримесей веществ в газах — спектрометрия приращения ионной подвижности, может быть реализован в устройствах различного типа. На основе этого метода сконструированы, изготовлены и испытаны: газоанализатор, детектор для газового хроматографа, потоковый ионный фильтр для масс-спектрометра. Эти устройства предназначены для обнаружения, идентификации и определения концентрации химических веществ, в' том числе взрывчатых, наркотических, сильнодействующих ядовитых и отравляющих, в различных объектах окружающей среды, при решении специальных задач безопасности и криминалистики, разведки зараженности воздуха, обнаружения и локализации утечек паров различных веществ, проливов ракетного топлива, источников промышленных выбросов, для контроля производственных процессов. По совокупности аналитических и эксплуатационных характеристик данные устройства не имеют аналогов.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты докладывались и обсуждались на 13 Международных, 3 Всероссийских и 2 региональных конференциях и симпозиумах: VII Всесоюзной конференции «Физика i низкотемпературной плазмы» (г.Ташкент, май 1987 г.) — региональной конференции «Приборы и методы для экологических исследований» (г. Иркутск, 10−13 сентября 1990) — III советско-французском симпозиуме по элементарным процессам и механизмам химических реакций в газовой и твердой фазе (г. Орсей, Франция, 1991 г.) — Международном симпозиуме CIP-9 Г (г. Антиб, Италия, 1991 г.) — 1-й республиканской конференции по физической электронике (Узбекистан, г. Ташкент, 1995) — Международной конференции «Эмиссионная электроника, новые методы и технологии» (Узбекистан, г. Ташкент, 1997) — 8, 9, 10 и 12-йМеждународных конференциях «International Conference on Ion mobility spectrometry» (Buxton, UK, 1999; Halifax, Canada, 2000; Wernigerode, Germany, 2001; Umea, Sweden, 2003, соответственно) — Всероссийской конференции «Химический анализ веществ и материалов» (г. Москва, 2000) — Международной конференции PITTCON'2000 (New Orleans, USA, 2000) — VII Международном симпозиуме «Protection against chemical and biological warfare agents» (Stockholm, Sweden, 2001) — Всероссийской конференции «Химический анализ веществ и материалов» (г. Москва, 17−21 апреля 2000) — 4-й Всероссийской конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности» (г. Санкт-Петербург, 2001) — Международной конференции Россия-НАТО «Detection of explosives and landmines» (г. Санкт-Петербург, март 2001) — Международной конференции Россия-НАТО «Vapour and Trace Detection of Explosives for Anti-Terrorism Purposes» (г. Москва, март 2003) — Международной конференции «Военно-технические проблемы обороны и безопасности, использование технологий двойного применения» (г. Минск, Беларусь, 2003) — III Международном симпозиуме «100 years of Chromatography» (г. Москва, 13−18 мая 2003).

По материалам диссертации опубликованы 43 научные работы, в том числе 12 статей в отечественных и зарубежных i реферируемых журналах, получено 11 патентов Российской Федерации.

Работа выполнена в Конструкторско-технологическом институте геофизического и экологического приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск.

Благодарность. Автор искренне благодарен коллегам по работе Ю. Н. Коломийцу, В. Б. Луппу, А. Л. Макасю, В. Г. Филоненко, В. М. Грузнову за помощь и плодотворное обсуждение материалов диссертации.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 189 страниц, в том числе 16 таблиц и 62 рисунка. Список цитированной литературы содержит 185 наименований на 20 листах.

1. Langevin P. Une formule fondamentale de theorie cinetique // Ann.deChim. et Phys.-1905. V. 5 .-P. 245−288. •.

2. Kihara T. The mathematical theory of electrical discharges in gases: B. Velocity distribution of positive ions in a static field // Rev. Mod. Phys.1953.V. 25.-P. 844−852.

3. Wannier G.H. Motion of gaseous ions in strong electric fields // Bell Syst. Tech. J. — 1953. V. 32. — P. 170−254.

4. Mason E.A., McDaniel E.W. Transport Properties of Ions in Gas. iNew York: John Wiley & Sons, 1988. 560 p.

5. МакДаниель И., Мэзон Э. Подвижность и диффузия ионов в газах. Перевод с англ. под ред. Б. М. Смирнова. — М.: Мир, 1976. 424 с.

6. Viehland L.A., Mason Е.А. Gaseous ion mobility in electric fields of arbitrary strength // Ann. Phys. N.Y. — 1975. V. 91. P. 499−533.

7. Viehland L.A., Mason E.A. Gaseous ion mobility and diffusion in electric fields of arbitrary strength // Ann. Phys. N.Y. — 1978. V. 110. P. 287−328.

8. Lin S. L., Viehland L.A., Mason E.A. Three-temperature theory of gaseous ion transport // Chem. Phys. — 1979. V. 37. P. 411−424.

9. Waldman M., Mason E.A. Generalized Einstein relations from a three-temperature theory of gaseous ion transport // Chem. Phys. — 1981. V.

10. Mason E.A., O’Hara П., Smith F.J. Mobilities of polyatomic ions in gases: core model // J. Phys. B: Atom. Molec. Phys. — 1972. V. 5. P. 169−176.

11. Zeiss G.D., Meath W.J. Dispertion energy constants Сб (А, В), dipole oscillator strength sums and refractivities for Li, N, O, П2, N2, O2, NH3,H2O, NOandN2O//Mol.Phys.-1977.V. 33.P. 1155−1176.

12. McDaniel E.W. Possible sources of large error in determinations of ion-molecule reaction rates with drift tube mass spectrometers // J. Chem.Phys. — 1970. V. 53. P. 3931−3935.

13. Eisele F.L., Ellis H. W., McDaniel E.W. Temperature dependent mobilities: Oj and NO" «in N2 // J. Chem. Phys. — 1979. V. 70. P. 5924−5925.

14. Eisele F.L., Perkins M.D., McDaniel E.W. Mobilities of NOJ, N O — and с о — in N2 over the temperaUire range 217−675 К // J.• Chem. Phys. — 1980. V. 73. P. 2517−2518.

15. Perkins M.D., Chelf R.D., Eisele F.L., McDaniel E.W. Temperature dependent mobilities of NH4 and Br" ions in N2 and O2 // J. Chem. Phys. -1983.V. 79. P. 5207−5208.

16. Gray D.R., Rees J.A. The lateral diffusion of mass identified positive ions in oxygen // J. Phys. B5. P. 1048−1055.

17. Ellis H.W., Pai R.Y., McDaniel E.W., Mason E.A., Viehland L.A. Ф Transport properties of gaseous ions over a wide energy ravge // Atomic dataand nuclear data tables. — 1976. V. 17. No. 3. P. 177−210.

18. Bohringer H., Faney D.W., Lindinger W., Howorka F., Fehsenfeld F. C, Albritton D.L. Mobilities of several mass-identified positive andnegative ions in air // Int. J. of Mass Spectrometry and Ion Processes. — 1987.V. 81. P. 45−65. i.

19. Viehland L.A., Fahey D.W. The mobilities of NOs", NO2″, N 0 ^ and Cl in N2: A measure of inelastic energy loss // J. Chem. Phys. — 1983. V.• 78. P. 435−441.

20. Perkins M.D., Eisele F.L., McDaniel E.W. Temperature dependent mobilities: NO2', NO3″, CO3″ «, CO4» and O^ in O2 // J. Chem. Phys. — 1981. V.

22. Gatland I.R. Determination of ion-atom potentials from mobility experiments // Swarms of ions and Electrons in Gases. Eds.: Lindinger W.,• • Mark T.D., Howorka F. Springer-Verlag. New York, 1984. P. 44−59.

23. Viehland L.A., Harrington M.M., Mason E.A. Direct determination of ion-neutral molecule interaction potentials from gaseous ion mobilitymeasurements // Chem. Phys. — 1976. V. 17. P. 433−441.

24. Месси Г. Отрицательные ионы. Пер. с англ. Мейлихова Е. З., Радцига А. А. М: Мир, 1979. 755 с.

25. Дж. Хастед, Физика атомных столкновений. Пер. с англ. под ред. Федоренко. М: Мир, 1965. 711 с.

26. Viehland. L.A., Kilkpatrick С. Relating ion/neutral reaction rate Й coefficients and cross-sections by accessing a database for ion transportproperties // Int. J. of Mass Spectrometry And Ion Processes. — 1995. V.149/150. P. 555−571.174.

27. Preston J.M., Rajadhyax L. Effect of Ion/Molecule reactions on ion mobilities // Anal. Chem. — 1988. V. 60. P. 31−34.

28. McDaniel E.W. Collision phenomena in ionized gases. New York: Wiley, 1964. P. 518−520, 575−582.

29. Райзер Ю. П. Основы современной физики газоразрядных процессов. М.: Наука, 1980. 416 с.

30. Ватажин А. Б., Грабовский В. И., Лихтер В. А., Шульгин В. И. Электрогазодинамические течения. М.: Наука," 1983. 344 с.

31. Лозаннский Э. Д., Фирсов О. Б. Теория искры. М.: Атомиздат, 1975. 272 с.

32. Капцов Н. А. Коронный разряд. М.: Гостехиздат, 1947.

33. Zhou Zh., Alton G.D., Веепе J.R., Dodonov А., Liang J.F., Liu Y.,. Weidenmuller M., Wollnik H. Cooling beams of negative ions // Int. J. ofMass Spec. — 2002. V. 218. P. 199.

34. Linney M.D., Moore R.B. Cooling of mass-separated beams using a radiofrequency quadrupole ion guide // Int.- J. of Mass Spec. — 1999. V.190/191. P.153.

35. Perajarvi К., Dendooven P., Huikari J., Jokinen A., Kolhinen V.S., Nieminen A., Aysto J. Transport of ions in ion guides under flow anddiffusion // Nuclear Inst. And Methods in Phys. Res. A. — 200. V. 449. p. 427.

36. Cohen M.J., Karasek F.W. Plasma chromatography — A new dimension for gas chromatography and mass spectrometry // J. Chromatography Science. — 1970. V.8. P. 330.

37. Cram S.P., Chesler S.N. Analytical fluidic sampling systems. // Journal of Chromatography. — 1974. V. 99. P. 267−279.

38. Муравьева СИ., Казнина Н. И., Прохорова Е. К. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. М.: Химия. — 1988. 320 с.

39. Karasek F.W. The plasma chromatograph // Research/Development. — 1970. V. 21. P.34−37.

40. Cohen M.J., Karasek F.W. Plasma chromatography — A new dimension for gas chromatography and mass spectrometry // J. Chromat.Science. — 1970. V.8. P. 330.

41. Karasek F.W., Kane D.M. Ionic species of organic compounds observed in mobility spectra by plasma chromatography // J. of Chromatog. -1974. V.93. P. 129−139.

42. Karasek F.W., Tatone O.S., Kane D.M. Study of electron capture behavior of substituted aromatics by plasma chromatography // Anal. Chem. 1973. V.45. No.7. P. 1210−1214.

43. Louis R.H., Hill H.H. Ion mobility spectrometry in analytical chemistry // Critical Reviews in Analytical Chemistry. — 1990. V. 21. Is. 5. P.334.

44. Touvinen K., Paakkanen H., Hanninen 0. Detection of pesticides from liquid matrices by ion mobility spectrometry // Analytica Chimica Acta.- 2000. V. 404. P. 7−17.

45. US Patent, #5,969,349, Int. Cl. HOI J49/00. / V.L. Budovich, A. Mildiailov, G. Arnold. 1998.176.

46. Патент РФ, № 2 117 939, G 01 N 27/62. Спектрометр ионной подвижности / Г. Арнольд, В. Л. Будович, А Михайлов. 1998. Бюл. № 23.

47. Doring H.-R., Arnold G., Budovich V.L. VIP sources for ion mobility spectrometry // Int. J. for IMS. — 2001. V. P. 67−70.

48. GB Patent # 156 916, G 01 N 27/62, Trace vapour detection / R. Fagan, D. Bradshaw. 1981.

49. GB Patent #1 604 925, G 01 N 27/62. Trace vapour detection / R. Fagan, D. Bradshaw, A. Kraiser. 1981.

50. Sunner Jan, Nicol G., Kebarle P. Factors determining sensitivity of analytes in positive mode atmospheric pressure ionization mass spectrometry//Anal. Chem.-1988. V.60.NO.13. P. 1300−1307.

51. Sunner J., Ikonomou G.M., Kebarle P. Sensitivity Enhancements obtained at high temperatures in atmospheric pressure ionization massspectrometry//Anai. Chem.-1988. V. 60.NO.13.P. 1308−1313.

52. Carr T.W. Comparison of the negative reactant ions formed in the plasma chromatograph by nitrogen, air, and sulfur hexafluoride as the driftgas with air as the carrier gas // Anal.Chem. — 1979. V.51. No. 6. P. 705−711.

53. European Patent Aplication, No. 135 747, G 01 N 30/34. Ion mobility spectrometer system with improved specificity / G.E. Spangler, J.N.Cox. 1984.

54. Keough Т., DeStefano A.J. Applications of ammonia chemical ionization mass spectrometry for molecular weight and ion structuredetermination // Spectra. — 1982. V. 8. # 1. P. 7−11.177.

55. Lias S.G., Liebman J.F., Levin R.D. Evaluated gas phase basicities and proton affinities of moleculesHeats of formation of protonatedmolecules // J. Phys. Chem. Ref Data. — 1984: V. 13. No. 3. P. 695−808.

56. Vandiver V.J., Leasure C.S., Eiceman G.A. Proton affinity equilibria for polycyclic aromatic hydrocarbons at atmospheric pressure in ionmobility spectrometry // Int. J. of Mass Spec. Ion Proc. — 1985. V. 66. P.223−238.

57. Harrison A.G. Chemical Ionization Mass Spectrometry — CRC Press, Inc.: Boca Raton, FL. 1983.i.

58. Lawrence A.H. Characterization of benzodiazepine drugs by ion mobility spectrometry // Anal. Chem. — 1989. V. 61. No.4. P. 343−349.

59. Галль Л. Н., Мурадымов М. З. Факторы, влияющие на определение микропримесей методом масс-спектрометрии с ионизациейпри атмосферном давлении // ЖАХ. — 1998. Т. 53. № 5. 479−484.

60. Kebarle Р., Chowdhury S. Electron affinities and electron-transfer reactions // Chem. Phys. — 1987. V. 87. No.3. P. 513−534.

61. Arshadi M., Kebarle P. Hydration of 0H and Ог" in the gas phase. • Comparative solvation of 0H by water and the hydrogen halides. Effects ofacidity // J. of Phys. Chem. — 1970. V. 74. No.7. P. 1483−1485.

62. Spangler G.E., Lawless Ph. A. Ionization of nitrotoluene compounds in negative ion plasma chrbmatography // Anal. Chem. — 1978. V.

64. Mitchum R.K., Korfmacher W.A. Atmospheric pressure ionization mass spectrometry: Evaluation of a new design // Spectra. — 1982. V. 8. No. l .P. 12−18.

65. Spangler G.E., Collins C.I. Reactant ions in negative ion plasma chromatography // Anal. Chem. — 1975. V. 47. #3. P. 393−402.

66. Зандберг Э. Я., Ионов Н. И. Новерхностная ионизация. М.: Наука, 1969. 432с.178.

67. Зандберг Э. Я., Расулев У. Х. Поверхностная ионизация органических соединений // Успехи химии. — 1982. T. LL Вып.9. 1425−1446.

68. Fujii Т., Jimba П., Arimoto Н. Mass spectrometric studies on the response mechanism of surface ionization detectors for gas chromatography //Anal. Chem. — 1990. V.62. No.2. P. 107−111.

69. Макась А. Л., Пазаров Э. Г., Первухин B.B., Расулев У. Х. // Масс-спектрометрические исследования поверхностной ионизацииорганических соединений при атмосферном давлении // Письма в ЖТФ.-1990. Т.16.В.12. 41−45.

70. Расулев У. Х., Балаухин А. А., Второв Б. Г., Назаров Э. Г., Худаева Г. Б Методика аттестации и метрологического обеспеченияповерхностно-ионизационного детектора // ФАН РУз. Ташкент, информационное сообщение № 470. 1989.

71. Буряков И. А. Автореферат дис. к.ф.-м.н. -Петер., СПбГТУ. 1997.

72. Lovelock J.E. Photoionization detector for gases and vapors // Nature.-1960.V. 188.P. 401.

73. Lovelock J.E. Ionization methods for analysis of gases and vapors // Anal. Chem. — 1961. V. 33. P. 162−178.

74. Baim M.A., Eatherton R.L., Hill H.H. Ion mobility detector for gas • chromatography with a direct photoionization source // Anal. Chem. — 1983.V.55.NO. ll.P.1761−66.

75. Eiceman G.A., Vandiver V.J. Charge exchange in binary mixtures of polycyclic aromatic hydrocarbons using photoionization-ion mobilityspectrometry // Anal. Chem. — 1986. V.58. P. 2331−2335.

76. Leasure C.S., Fleischer M.E., Anderson K.G., Eiceman G.A. Photoionization in air with ion mobility spectrometry using a hydrogendischarge lamp // Anal. Chem. — 1986. V.58. P. 2142−2147.179.

77. Camahan В., Day S., Kouznetsov V., Tarasov A. Development and Application of a transverse field compensated ion mobility spectrometer //Proc. of 4* Int. Workshop on IMS. 1995. P. 789−800.

78. Lubman D.M., Kronick M.N. Multiwavelength-selective ionization of organic compounds in an ion mobility spectrometer // Anal. Chem. — 1983.V.55.NO.6. P.867−873.

79. Kolaitis L., Lubman D.M. Atmospheric pressure ionization mass spectrometry with laser-produced ions // Anal. Chem. — 1986. V.58. No.9. P.1993;2001.

80. Lubman D.M., Kronick M.N. Discrimination of isomers of xylene by resonance enhanced two-photon ionization // Anal. Chem. — 1982. V.54.No.l3. P. 2289−2291.

81. Freedman A.N. The photoionization detector. Theory, performance and application as a low-level monitor of oil vapour // J. Chromatog. — 1980.V. 190. P. 263−273.

82. Александров М. Л., Галль Л. Н., Краснов Н. В. Экстракция ионов из растворов при атмосферном давлении — метод масс-спектрометрического анализа биоорганических веществ // ДАН СССР. -1984. Т. 227. № 2. 379−384.

83. Shumate СВ., Hill Н.Н. Coronaspray nebulization and ionization of liquid samples for ion mobility spectrometry // Anal. Chem. — 1989. V.61.No.6. P. 601−606.

84. Purves R.^ V., Guevremont R. Electrospray ionization high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry-mass spectrometry // Anal.Chem. — 1999. V.71. P. 2346−2357.

85. Goldman A., Haug R., Lathman R.V., A repulse-field technique for obtaining the mobility-spectra of the ion species created in corona discharge /iJ. Appl. Phys. — 1976. V. 47. # 7. P. 2418−2423.

86. Патент РФ № 2 217 736, Ионизационный детектор. / М. Н. Балдин, А. Ф. Горохов, Е. В. Крылов, В. А. Симаков. 2003.

87. US Patent # 3 596 088, H01J39/34 / Cohen M. L, Carroll D.I., WemlundR.F. 1971.

88. US Patent # 3 624 389, H01J39/34 / Cohen M.J., Carroll D.I., WemlundR.F. 1971.

89. Touvinen K., Paaldcanen H., Hanninen O. Determination of soman and VX degradation products by an aspiration ion mobility spectrometry //Analytica Chimica Aeta. -2001. V. 440. P. 151−159.

90. Touvinen K., Kolehmainen M., Paakkanen H. // Analytica Chimica Acta. •- 2000. V. 429. P. 257−261.

91. US Patent # 3 668 382, H 01 J 39/34. Separation and detection of trace substances in gaseous samples containing moisture by diluting with dryair / M.J. Cohen, R.F. Wernlund, D.I. Carroll. 1972.

92. US Patent № 4 311 669, G 01 N 27/66 / Spangler G.E. 1982.

93. US Patent #4 445 038, G 01 N 27/62 / Spangler G.E., Wroten J.E. 1984.

94. US Patent #4 797 554, Ion mobility spectrometer. / W. C .Blanchard, A.T.Bacon. 1989.181 .

95. Cohen M.J., Wemlund R.F., Stimac R.M. The ion mobility spectrometer for high explosive vapor detection // Nucl. Mater. Manage. -• 1984. V. 13 (Proc. Issue). P. 220−225.

96. Spangler G.E., Carrico J.P. // Int. J. Mass Spect. Ion Phys. — 1983. V.52. P. 267.

97. Karasek F. W, Kim S.H. Plasma chromatography of alkyl amines // Anal. Chem. — 1978. V. 50. # 14. P. 2013;2016.

98. Смирнов Б. М. Комплексные ионы. М.: Наука, 1982. 179 с.

99. Karpas Z. Ion mobility spectrometry of aliphatic and aromatic amines //Anal. Chem. — 1989. V. 61. P. 684−689.

100. Huang S.D., Kolaitis L.M., Lubman D.M. Detection of explosives -' using laser desorption in ion mobility spectrometry/mass spectrometry //• Appl. Spectrosc. — 1987. V. 47. P. 1371−1376.'.

101. Daum K.A., Atkinson D.A., Ewing R.G., Knighton W.B., Grimsrud E.P. Resolving interferences in negative mode ion mobility spectrometryusing selective reactant ion chemistry // Talanta. — 2001. V. 54. P. 299−306.

102. Spangler G.E., Carrico J.P., Kim S.H. Analysis of explosives and explosive residues with ion mobility spectrometry // Proceeding of the Int.Symp. On analysis and detection of explosives, FBI, Academy, Ouantico, VA, 1983. P. 267−282.

103. Ritchie R.K., Kuja F.J., Jackson R.A., Loveless A.J., DanylewichФ May L.L. Recent developments in IMS detection technology // SPIESubstance detection systems. -1993. V. 2092. P. 76−85.

104. Lawrence A.H. Ion mobility spectrometry/Mass spectrometry of some prescription and illicit drugs // Anal. Chem. — 1986. V. 58. P. 1269−1272.

105. Spangler G.E. Theory and technique for measuring mobility using ion mobility spectrometry//Anal. Chem. — 1993. V. 65. P. 3010−3014.

106. Авторское свидетельство № 966 583 СССР, G 01 N 27/62. ф Способ анализа примесей в газах / М. П. Горшков. Опубл. 15.10.32,. Бюлл. № 38.183.

107. A.c. № 1 337 934 СССР. МКИ G 01 N 27/62. Способ анализа примесей в газах / И. А. Буряков, Е. В. Крылов, В. П. Солдатов.Заяв.09.04.86. Опуб.15.09.87.Бюл.№ 34. '.

108. Аваков А. С., Буряков И. А., Крылов Е. В., Назаров Э. Г., Солдатов В. П., Расулев У. Х. Подвижность многоатомных ионов ватмосфере воздуха и возможность их сепарации // Физиканизкотемпературной плазмы: Материалы VII Всесоюз. конф. -Ташкент, 1987. 4.1. 21.

109. Патент РФ № 1 412 447, МКИ G 01 N 27/62. Дрейф-спектрометр iдля обнаружения микропримесей веществ в газах / И. А. Буряков, Е. В. Крылов, В. П. Солдатов. Заяв. 03.11.86. Опуб.22.03.88.

110. Буряков И. А., Крылов Е. В., Макась А. Л., Пазаров Э. Г., Первухин В. В., Расулев У. Х. Разделение ионов по подвижности впеременном электрическом поле высокой напряженности // Письма вЖурнал технической физики. 1991. Т. 17. Вып. 12. 60−65.

111. Буряков И. А., Крылов Е. В., Солдатов В. П. Приборы и методы газового электрофореза // Химический анализ объектов окружающейсреды. Под ред. В. В. Малахова. Новосибирск: Наука, Сиб.от. — 1991. 113−127.

112. Буряков И. А., Крылов Е. В., Макась А. Л., Назаров Э. Г., '* Первухин В. В., Расулев У. Х. Дрейф-спектрометр для контроля следовых^ количеств аминов в атмосфере воздуха // Журнал аналитической химии.- 1993. Т.48. Вып.1. 156−165.

113. Буряков И. А., Коломиец Ю. Н., Луппу В. Б. Обнаружение паров взрывчатых веществ в воздухе с помощью спектрометра нелинейностидрейфа ионов // Журнал аналитической химии. — 2001. Т. 56. Ш4. 381−385.

114. Fortuin J.M.H., Low constant vapour concentrations obtained by a dynamic method based on diffusion // Analytica Chimica Acta. — 1956. V. 15.P. 521−533.

115. Буряков И. А., Крылов E.B., Макась А. Л., Назаров Э. Г.,. Первухин В. В., Расулев У. Х. Дрейф-спектрометр для контроля следовыхколичеств аминов в атмосфере воздуха // Ташкент, — ИнститутЩ электроники им. У. А. Арифова, препринт № 44. — 1991. 16 с.

116. Крылов Е. В. Генератор импульсов • высокого напряжения // ПТЭ.-1991.№ 4. 114−115.

117. Буряков И. А. Определение кинетических коэффициентов переноса ионов в воздухе как функции напряженности электррхческогополя и температуры // Журнал технической физики. — 2004. Том 74. Вып.

118. Радциг A.A., Смирнов Б. М. Коэффициенты переноса ионов в iгазе в электрическом поле // Сб. научных статей «Химия плазмы», М.:Энергоатомиздат. 1984. Вып. 11. 170−200.

119. Тейлор Дж.

Введение

в теорию ошибок. М.: Мир. — 1985. 273 с.

120. Патент РФ № 1 485 808, МКИ G 01 N 27/62. Способ анализа микропримесей веществ в газах / И. А. Буряков, Е. В. Крылов, В. П. Солдатов. Заяв. 30.03.87. Опуб.08.02.89.

121. Buryakov LA. Ion mobility increment spectrometer with radial symmetry // Int. I For Ion Mobility Spectrometry. — 2003. V. 6. P. 1−7.

122. Buryakov LA. Ion current amplitude and resolution of ion mobility increment spectrometer (IMIS) // Int. J. For Ion Mobility Spectrometry. -2001.V. 4. #2.P. 112−116.

123. KopH Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука. — 1977. 545.

124. Зайцев В. Ф., Полянин А. Д. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М., Издательская фирма «Физико-математическая литература». 2001. 166.

125. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, Главная редакция физико-математическойлитературы. 1976. 545.186.

126. Бейтмен Т., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. Гипергеометрическая функция. Функции Лежандра. М.: Наука, Гл. ред.Физ.-мат. Лит., 1973. 237−280.

127. А.с. № 1 405 489 СССР, МКИ G 01 N 27/62. Способ анализа микропримесей веществ в газах' / И. А. Буряков, Е. В. Крылов, В. И. Солдатов. Заяв. 03.11.86. Опуб.22.02.88.

128. А.с. № 1 627 984 СССР, МКИ G 01 N 30/68. Способ анализа примесей в газах / И. А. Буряков, Е. В. Крылов, В. И. Солдатов, В. Б. Луппу. Заяв. 20.07.88. Опуб. 15.10.90.

129. Иатент РФ № 2 120 626, МКИ G 01 N 27/62, 27/68. Способ анализа микропримесей веществ в газовых смесях / И. А. Буряков, Е. В. Крылов. Заяв. 03.06.1997. Опуб. 20.10.1998. Бюлл.№ 29.

130. Иатент РФ № 2 123 181, С1,, МКИ G 01 N 30/70. Ионизационный разрядный детектор / И. А. Буряков, Е. В. Крылов, А. Т. Шишмарев, В. Г. Филоненко. Заяв. 03.06.1997. Опуб. 10.12.1998. Бюлл.№ 34.

131. Иатент РФ № 2 149 392, МКИ G 01 N 27/62. Способ определения концентрации микропримесей веществ в газах / И. А. Буряков. Заяв.09.06.98. Опуб. 20.05.2000. Бюлл. № 14.

132. Иатент РФ № 2 150 157, МКИ И 01 J 49/40. Спектрометр нелинейности дрейфа ионов / И. А. Буряков. Заяв. 09.06.1998. Опуб.27.05.2000. Бюлл. № 15.

133. Иатент № 2 178 929, МКИ И 01 J 49/40. Спектрометр нелинейности дрейфа ионов / И. А. Буряков, Ю. Н. Коломиец, В. Б. Луппу.Заяв. 25.01.2000. Опуб. 27.01.2002.

134. Буряков И. А. Поверхнортная ионизация третичных алкиламинов в воздухе при атмосферном давлении. // 1-я'' республиканская конференция по физической электронике: Тезисы# докладов, Узбекистан, г. Ташкент, 1995. 21.

135. Буряков И. А. Диссоциация кластерных ионов в газе под действием высокочастотного умеренно сильного электрического поля //Эмиссионная электроника, новые методы и технологии: Материалымеждународ-ной конференции, Узбекистан, г. Ташкент, 1997. 136.

136. Buryakov I.A., Kolomiets I.N., Louppou V.B. Detection of Ф explosive vapors by in ambient air by ion nonlinearity drift spectrometrymethod (INLDS). // Proceeding publications of 8* Int. Conf. on IMS, UK,' Buxton, 1999.

137. Buryakov LA., Kolomiets I.N., Louppou V.B. Influence of ambient air parameters on ionization efficiency of vapor of explosives. // Proceedingpublications of 8* Int. Conf. on IMS, UK, Buxton, 1999.

138. Е. Leibnitz, n.G. Struppe. nandbuch der Gaschromatographie. Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Porting K.-G. Leipzig, 1984. P.47.

139. Buryakov LA. Detection of explosive vapours in ambient air by Ion Nonlinear Drift Spectrometry Method. // NATO Science Series. 11.• Mathematics, Physics and Chemistry — V. 66. 2003. ISBN 1−4020−0692−6-,. (ПВ). P. 69−75.

140. Буряков И. А., Коломиец Ю. Н., Болотов A.B., Васин А. И., Власов Ю. Н. Регистрация паров люизита в, воздухе с помощьюспектрометра приращения ионной подвижности // Журналаналитической химии. — 2002. Том 57. № 7. 726−731.

141. В. Camahan, S. Day, V. Kouznetsov, А. Tarassov, Proc. Of 4* Int. Workshop on Ion Mobility Spectrometry, August 6−9, 1995, Cambridge, UK.

142. Буряков И. А., Коломиец Ю. Н., Луппу В. Б. Спектрометр нелинейности дрейфа ионов — селективный детектор для скоростнойгазовой хроматографии // Химический анализ веществ и материалов:^ • Тезисы докладов Всеросс. Конф., 17−21 апреля 2000, Москва. 149.

143. Buryakov I.A., Kelomiets Yu.N., Louppou V.B. Ion non-linear drift /' spectrometer (INLDS) — a selective detector for high-speed gaschromatography // Int. Jour. For Ion Mobility Spectr. — 2001. V. 4. #1. P. 13−15.

144. Buryakov LA. Express analysis of explosives, chemical warfare agents and drugs with multicapillary column gas chromatography and ion190mobility increment spectrometry // Journal of Chromatography B. — 2004. V.800. #1−2. P. 75−82.

145. Патент России, № 1 651 200 / Солдатов В. П., Науменко И. И., Ефименко А. П., Чертилина Л. Н., Ваганов B.C. 1991.

146. Грузнов В. М., Филонешш В. Г., Шишмарев А. Т. // Труды П Всерос. Паучно-нракт. Конф. Санкт-Петербург. 1999. Т. П. 171.

147. Грузнов В. М., Филоненко В. Г., Шишмарев А. Т. // Журнал Аналитической Химии. 1999. Т. 54. № 11. 1138.

148. Буряков И. А. Поверхностная ионизация азотсодержащих веществ в воздухе и разделение ионов нри атмосферном давлении вумеренно сильном электрическом поле. Дне. к.ф.-м.н. 1997. 134 с.