Юный техник, 2004 № 09 - страница 8

Идея, казалось бы, сумасбродная. Хотя бы потому, что наш артиллерист не учитывает разброса ядер при стрельбе, сопротивления воздуха и многих других факторов. Но… Примерно так ведь и работает современный масс-спектрограф. Берется ничтожная крупинка вещества и испаряется в камере, где создан почти космический вакуум (давление одной около стотысячной доли миллиметра ртутного столба). В таких случаях, например, многие органические вещества — наиболее сложные для анализа — превращаются в пар, состоящий из отдельных не связанных друг с другом молекул, даже без нагрева.

Потом этот пар облучают пучком электронов. Сталкиваясь с молекулами, электроны, словно ядра, вышибают из молекул своих собратьев, превращая молекулы в положительно заряженные ионы. В результате такой операции масса самой молекулы изменится лишь на величину массы электрона, а она ничтожна, зато она приобретет электрический заряд, с помощью которого ее легче отсортировать от других.

С этой целью ионы сначала разгоняют электрическими полями, а потом пропускают поперек силовых линий магнитного поля. При этом возникает сила Лоренца, пропорциональная заряду, скорости и напряженности поля, а также массе иона. Чем ион легче, тем сильнее он отклонится под действием магнитного поля. Молекулы-ядра разной массы попадут в различные «ящики»-секции специальной мишени, выбивая из нее опять-таки электроны. Возникает вторичный ток, который затем усиливают и фиксируют либо на фотопленке или на ленте самописца, либо на дисплее компьютера.

В итоге получаются графики с кривыми распределения Гаусса, по которым и судят, какие молекулы самые легкие, а какие — самые тяжелые. При этом аналитики могут по показаниям масс-спектрографа определить массу даже одной-единственной молекулы.

Но для чего все же это нужно? Наверное, не для того, чтобы удовлетворить наше любопытство: верно, масс-спектрограф используется для решения многих как сугубо научных, так и прикладных задач.

Например, несколько лет тому назад палеонтологи нашли окаменевшую раковину моллюска, жившего около 120 млн. лет тому назад, и решили узнать, в каких условиях он жил. Для этого с раковины слой за слоем, буквально по микрону, стали соскабливать известняк, из которого состоит раковина. Затем, нагревая, разложили его на составляющие, в том числе и на двуокись углерода. А уж по количеству содержания в двуокиси изотопа кислорода _>18О стало можно судить о том, насколько было тепло в тот или иной период. Ведь известно: чем холоднее вода, в которой жил моллюск, тем больше изотопа в его панцире. Таким образом, удалось узнать, что родился моллюск весной, прожил четыре года. Причем весна была на редкость холодной…

Аналогичным образом анализируя воздух, заключенный в микроскопических капсулах, которые содержатся в кернах-образцах льда, добываемого с глубин в десятки, а то и сотни метров в Антарктиде, ученые надеются узнать об особенностях климата, царившего на нашей планете сотни миллионов лет назад. Уже сегодня ученые, например, узнали, что нынешнее глобальное потепление — не единственное в своем роде. Примерно такое же было около 40 000 лет тому назад.

А как вам нравится, например, такое практическое применение масс-спектрографа? Ныне отыскивают преступников по их следам, выявляют наркотики, взрывчатку, спрятанные в багаже пассажиров, специально обученные собаки-ищейки. Однако они быстро устают, не могут работать при сильной жаре, вблизи автозаправок, где сильно воняет бензином и т. д. Поэтому в скором будущем их заменят портативные «электронные носы», которые по чувствительности на определенные вещества могут в 1000 раз превосходить ищеек, вылавливать из воздуха буквально отдельные молекулы примеси…

С.СЛАВИН

Дело в том, что несколько месяцев назад космический спутник, пролетая над центральной частью штата, обнаружил в земной коре большую квадратную выпуклость: высота — 10 см, стороны — около 20 км. Находится она вблизи трех вулканических гор, которые так и называются — Три Сестры. Геологи предположили, что рядом с ними следует ожидать рождения и четвертой — нового вулкана, который непременно заявит о своем появлении на свет извержением.