Монография [1] посвящена новому методу дрейф-спектрометрии, в котором реализован метод селективной поверхностной ионизации органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы. Разработана физико-химическая теория поверхностной ионизации органических соединений, созданы высокоэффективные материалы термоэмиттеров ионов. Методами масс-спектрометрии и фотоэлектронной спектроскопии исследованы активные центры ионизации органических соединений и экспериментально подтверждена предложенная теория поверхностной ионизации. Разработаны новые теоретические подходы, позволившие совместить поверхностно-ионизационный источник ионов с дрейф-спектрометром коаксиального типа и обосновать возможность многопараметрического распознавания органических молекул в едином приборе. Разработаны конструкции и технологии изготовления приборов, обеспечивающие высокую селективность и эффективность детектирования органических соединений, отсутствие чувствительности к колебаниям влажности воздуха. На примере модельного набора органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы показана возможность их идентификации по трем-семи независимым параметрам в различных модификациях прибора. Показана возможность реализации режима высокого разрешения именно в поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометрах. Созданы лабораторные макеты пяти модификаций приборов – для анализа и экологического мониторинга атмосферы воздуха, воды и почвы, для систем противопожарной сигнализации степени опасности продуктов горения, для решения досмотровых задач с целью пресечения незаконного оборота наркотических, взрывчатых и отравляющих веществ.В первой главе кратко изложены основные принципы традиционных методов дрейф-спектрометрии и приведены известные литературные результаты в области поверхностно-ионизационной дрейф-спектрометрии. Рассмотрены физические соотношения, используемые в области дрейф-спектрометрии и необходимые для понимания материалов, изложенных в последующих разделах.Вторая глава посвящена физическим моделям поверхностной ионизации органических соединений в условиях воздуха атмосферного давления и при умеренной температуре материалов термоэмиттеров ионов. Рассмотрена классическая модель поверхностной ионизации, основанная на уравнении Саха-Ленгмюра, и показана некорректность ее применения при умеренной температуре материалов термоэмиттеров ионов. Приведены основные положения теории абсолютных скоростей реакций, методы которой были использованы при разработке физико-химических моделей поверхностной ионизации органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы. Сформулированы понятия активных центров ионизации на поверхности различных типов материалов термоэмиттеров ионов органических соединений, показана физико-химическая природа активных центров и описаны методы экспериментального исследования параметров активных центров.В третьей главе изложены теоретические подходы, разработанные авторами для описания особенностей поверхностно-ионизационной дрейф-спектрометрии, которые отличаются от дрейф-спектрометрии с другими типами источников ионов. Суть данных отличий вытекает из того, что в поверхностно-ионизационных источниках ионов ионизация органических молекул происходит на поверхности термоэмиттера ионов без участия реагент-ионов на основе молекул воздуха, как в других типах источников ионов. При этом область ионизации локализована на поверхности термоэмиттера ионов, а образующиеся положительно заряженные ионы органических молекул не скомпенсированы ионами другого зарядового состояния. Дано теоретическое обоснование возможности многопараметрического распознавания органических соединений в едином приборе – путем одновременного определения нескольких независимых физико-химических параметров органических соединений без использования тандемных или более сложных схем. В частности, показано, что поверхностно-ионизационный дрейф-спектрометр позволяет одновременно определять параметры линейной дрейфовой подвижности ионов, параметры нелинейной дрейфовой подвижности ионов, а также ряд других параметров.Четвертая глава посвящена вопросам конструкций и технологий поверхностно-ионизационных дрейф-спектрометров. Приведены технологические схемы получения материалов термоэмиттеров ионов органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы, рассмотрены конструкция и технология изготовления термоэмиттеров ионов, поверхностно-ионизационных источников ионов, конструкции и технологии изготовления собственно дрейф-спектрометров, а также ряда вспомогательных узлов дрейф-спектрометров. В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований поверхностно-ионизационных свойств материалов термоэмиттеров ионов на основе микролегированных сплавов молибдена для детектирования органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы, а также оксидных бронз щелочного металла для детектирования нитросоединений. Приведены результаты исследований кинетики окисления микролегированных сплавов молибдена и результаты исследования термической и фазовой стабильности оксидных бронз щелочного металла, так как именно данные физико-химические процессы ответственны за формирование стабильных поверхностно-ионизационных свойств соответственно микролегированных сплавов молибдена и оксидных бронз щелочного металла.Шестая глава посвящена детальному экспериментальному исследованию активных центров ионизации органических соединений азота, фосфора, мышьяка и серы на поверхности окисленных микролегированных сплавов молибдена. Изучены физико-химические параметры активных центров и кинетика их формирования при активировании поверхностно-ионизационных свойств окисленных микролегированных сплавов молибдена, по существу, кинетика активирования материала термоэмиттера и стабилизации его свойств.В седьмой главе приведены результаты исследования активных центров ионизации нитросоединений на поверхности монокристаллов оксидных бронз щелочного металла методами фотоэлектронной спектроскопии и спектроскопии характеристических потерь энергии электронов.Восьмая глава посвящена исследованию параметров поверхностной ионизации модельного набора органических соединений – органических соединений азота, органических соединений фосфора мышьяка и серы – имитаторов физиологически опасных и отравляющих веществ, органических соединений из класса взрывчатых веществ.В девятой главе приведены результаты масс-спектрометрических исследований состава ионного тока с поверхности окисленных микролегированных сплавов молибдена и с поверхности оксидных бронз щелочного металла, которые являются прямым экспериментальным подтверждение физико-химических моделей поверхностной ионизации, разработанных авторами. Полученные результаты позволили также оптимизировать технологии изготовления термоэмиттеров ионов органических соединений и технологические режимы их эксплуатации.Десятая глава посвящена разработке и экспериментальному исследованию методов определения физико-химических параметров органических соединений в блоке источника ионов поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра – параметров термической десорбции органических соединений с поверхности носителей проб органических соединений и параметров линейной дрейфовой подвижности ионов органических соединений в области малой напряженности электрического поля.Одиннадцатая глава посвящена разработке методик и экспериментальному определению физико-химических параметров модельного набора органических соединений в блоке дрейф-камеры поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра – параметров линейной и нелинейной дрейфовой подвижности ионов. Рассмотрены аналитические возможности методов при использовании традиционной аналоговой дрейф-спектрометрии и показана возможность реализации метода цифровой поверхностно-ионизационной дрейф-спектрометрии высокого разрешения.Двенадцатая глава посвящена разработке лабораторных макетов поверхностно-ионизационных дрейф-спекрометров. Экспериментально продемонстрирован многопараметрический принцип распознавания органических соединений путем одновременного определения нескольких физико-химических параметров органических соединений. Даны краткие описания лабораторных макетов приборов с возможность определения трех физико-химических параметров органических соединений с использованием упрощенной модификации поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра и шести-восьми физико-химических параметров органических соединений с использованием поверхностно-ионизационного дрейф-спектрометра в полной комплектации.Таким образом, разработаны научные и конструкторско-технологические основы поверхностно-ионизационной дрейф-спектрометрии, которые направлены на создание нового поколения приборов для анализа и экологического мониторинга атмосферы воздуха, воды и почвы, для систем противопожарной сигнализации, решения досмотровых задач, применения в области медицины, пищевой промышленности, биохимии. По результатам работы получено 20 патентов Российской Федерации. Основные результаты исследований были опубликованы ранее [2–54].