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Lexikon der Chemie: Ionen-Cyclotron-Resonanz

Ionen-Cyclotron-Resonanz, Abk. ICR, spektroskopische Technik zur Untersuchung von Ionen-Molekül-Reaktionen bei niedriger kinetischer Energie und niedrigen Drücken. Der Weg eines geladenen Teilchens in einem Magnetfeld B ist eine Kreisbahn in einer Ebene, die senkrecht zum Magnetfeld steht. Die Kreisfrequenz dieser Bewegung wird natürliche Cyclotronfrequenz ωe genannt: ωe = v/r = eB/m, wobei e die Ladung des Ions, m die Masse des Ions, v die Geschwindigkeit und r der Radius der Kreisbahn ist. Wenn ein elektromagnetisches Wechselfeld E1 der Frequenz ω senkrecht zum Magnetfeld angelegt wird, so tritt Resonanz bei der Bedingung ω1 = ωe, ein, d. h., die Ionen absorbieren Energie von E1 und werden auf eine größere Geschwindigkeit und damit einen größeren Radius beschleunigt. Die Absorption kann gemessen werden, indem man bei konstanter Radiofrequenz die magnetische Feldstärke variiert und die Absorption gegen die magnetische Feldstärke B (und damit gegen m/e) aufträgt. Man erhält somit das Massenspektrum der in der Meßzelle vorhandenen Ionen. Bei einer Frequenz ω1/2π =153,57 kHz und einer Variation des Magnetfeldes zwischen 1·10-2 und 1,5 T können Ionen der Masse 1 bis 150 beobachtet werden. Besonders bedeutend sind Doppelresonanzmethoden. Es werden dabei zwei Frequenzen gleichzeitig eingestrahlt, die zwei Ionen (z. B. Reaktant- und Produkt-Ion) mit unterschiedlichen m/e-Werten gleichzeitig zur Resonanz bringen und ihre Untersuchung ermöglichen. Die möglichen Untersuchungen betreffen die Ionenstruktur, unimolekulare Zerfallsreaktionen, Autoionisation, thermodynamische Stabilität, Elektronen- und Protonenaffinität, durch Kollision induzierte Fragmentierung u. a.

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