Histoire de la spectrométrie de Masse

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Olivier Laprévote
CJSM, Saint-Dié, 2007
éléments d’une histoire de la Spectrométrie
de Masse

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Les prémisses …
1886: Les « raies positives » sont découvertes par
Goldstein dans un tube à décharge électrique sous une
pression faible:
En utilisant une cathode perforée, il observe des
flammes lumineuses qui passent à travers des
perforations (ou canaux) dans l’espace derrière la
cathode. Ils les appelle « Kanalstrahlen »..
•1898, 1902: Wien montre que ces raies sont déviées
dans des champs magnétiques et électriques. Elles sont
donc caractérisées comme des particules positivement
chargées avec des valeurs de charge spécifique bien
plus faibles que celle de l’électron.
•1897: Thomson démontre l’existence des électrons. Il
s’intéresse donc à la contrepartie « positive » de ces
particules et donc aux « raies positives ».
1926
Ionisation
1968
Applications
1910
Instrumentation

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1910
Sir Joseph John Thomson
(1856 -1940)
Cambridge University
Prix Nobel de Physique, 1906:
«En reconnaissance des grands mérites de ses études
théoriques et expérimentales sur la conduction de l'électricité par
des gaz."
"Au début très peu ont cru en l’existence de ces corps plus petits
que des atomes. Il m’a même été dit, longtemps après par un
physicien distingué qui avait été présent à ma conférence de
1897 à l'établissement royal qu'il avait pensé que je m'étais
moqué d'eux."
J.J. Thomson (1936). Recollections and Reflections. G. Bell and Sons:
London. p. 341.
Analyse des raies formées par les ions positifs

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1910
C: cathode perforée
MM: électroaimant
PP: plaques connectées à une batterie
S: écran
Raies formées à
partir d’un tube
contenant des
vapeurs de
mercure (a), d’air
(b), de l’hélium
(c), et de
l’hydrogène (d)

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1913
Rays of positive electricity
Joseph John Thomson
Proceedings of the Royal Society A 89, 1-20 (1913)
1.Dans des champs E et B parallèles, les ions
sont séparés en fonction de leur rapport e/m.
2.Dans un champ E de longueur x, l’accélération
d’un ion correspond à Ee/m cm.sec-2
3.Si vest la vitesse de l’ion, il traversera le champ
Een x/v secondes
4.Il va donc subir un déplacement vertical z :
z= ½ (Ee/m)(x/v)2 cm
5. Dans un champ magnétique uniforme B, la
particule est déviée selon y avec une accélération
de Bev/mc cm.sec-2.
6. D’où: y = ½ Bex2/mcv cm
Les raies sont des paraboles telles que y2 = k.z