Российские физики научились точно определять состав материала за минуту

• 
• Фото: РИА Новости / Валерий Мельников
•  © priscree.ru

Специалисты из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» создали новую схему работы лазерного масс-спектрометра, который позволяет напрямую определять элементный состав материалов, не используя так называемые стандартные образцы (эталоны). Новый метод значительно ускоряет и удешевляет процесс анализа, позволяя проводить его на компактном приборе.

Результаты исследования были опубликованы в «European Journal of Mass Spectrometry».

«Наиболее явное практическое значение нашей работы — в потенциале создания на базе предложенной схемы очень компактного, но при этом чувствительного, высокопроизводительного и, соответственно, более конкурентоспособного по цене прибора для безэталонного анализа», — отметил профессор НИЯУ МИФИ Алексей Сысоев.

Процесс анализа состава любой материи можно разложить на три составляющие:

— определение элементного состава — то есть понимание того, в каких пропорциях в образце содержатся химические элементы таблицы Менделеева;

— молекулярный анализ;

— изотопный анализ.

В данном случае мы говорим только об элементном анализе.

Традиционные методы элементного анализа требуют изнурительной пробоподготовки. Если исследуемый образец твердый, как это бывает, например, в случае анализа минералов, его требуется растворить, что занимает время, а также увеличивает возможность загрязнения.

Кроме длительной пробоподготовки требуется сравнение со стандартным образцом вещества, так называемым эталоном, чтобы не ошибиться в составе целого. Ведь исследуемый фрагмент может содержать вкрапления других минералов. Поэтому для масс-спектрометрии специально приобретаются эталоны, которые в результате увеличивают стоимость анализа. Это дорогие пробы, состав которых достоверно известен. Например, существуют стандартные сплавы бронзы с определенным набором примесей.

Ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» предложили новую технологию создания лазерного масс-спектрометра с клиновидными ионными зеркалами-рефлекторами. Особенностью метода в данном случае стала универсальность анализа твердых материалов, не требующая использования эталонов. Так называемый «безэталонный элементный анализ» — прямое определение элементного состава образцов, которое при определении концентраций элементов в пробе не обязывает проводить параллельный анализ эталонных проб уже известного состава.

Создание метода предполагает и усовершенствование лазерного масс-спектрометра. Сильными сторонами нового прибора-анализатора ученые НИЯУ МИФИ называют допустимость широкого энергетического разброса, компактность и минимизированные требования к источникам питания. Среди других достоинств прибора они отмечают способность анализировать все классы веществ, чистоту метода, возможность локального и послойного анализа, а также отсутствие интерференции кластерных ионов. Благодаря импульсному режиму работы такой анализатор хорошо сочетается с лазерным источником ионов.

Создание данного метода предполагает значительное снижение стоимости как одного прибора, так и одного анализа. Это даст возможность расширить возможности масс-спектрометрии в криминалистике, где особенно важна быстрота экспертиз; это открывает новые перспективы в медицине, а именно в областях, связанных с анализом микроэлементов в составе волос и ногтей человека; этот метод может повысить точность определения состава объектов, перемещаемых через границу на вокзалах и в аэропортах, а также ускорить анализ образцов почвы для получения правильной картины экологической обстановки в определенной местности.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.