لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:55
فهرست مطالب
فصل اول
سیستم های دام یون با هندسه هذلولوی(QIT)
Quadrupole Ion Trap
مقدمه:
1-1 معادلات حرکت ذرات باردار در QIT
شماتیک
1-1-1 گزینمگر جرم(QMF)
1-1-2 دام یون چارقطبی(QIT)
1-2 حل معادلات ماتیو:
1-1-2) تئوری ضرائب میدان در دام QIT
1-3 نواحی پایدار و مسیرهای حرکت یون
1-4 تکامل دستگاههای QIT و کاربردها
کاربرد خاص QIT در فیلتر جرمی- میدان های کمکی
1-6 ) حالت خاص- ( حضورمیدان مغتاطیس- اثر لزجت )
تله یون وسیله ای است که یون را در ناحیه خاصی از فضا جایگزیده کند عمل تله گذاری از طریق بر هم کنش الکتریکی و یا مغناطیسی بین اتم یونیده و میدان اعمال شده انجام می گیرد.
دام یونی در سال 1953 اختراع شد. دو دانشمند بنام های stein wedel , paul در دانشگاه بن آنرا ساختند. کارکرد ابتدایی آن نیز در اسپکنزوسکوپی جری بود. چند سال بعد Heinrich , Post یک طیف نگار جرمی را با استفاده از اصول Strong focusing Principles ساختند. سال ها قبل از این موضوع، تئوری تمرکز دادن قوی ذرات باردار با استفاده از گرادیان متناوب میدان های مغناطیسی چار قطبی توسط یک دانشمند یونانی بنام Chiristofilos در آتن بنیان نهاده شده بود. علی رغم این پیروزی ها خیلی به این موضوع بها داده نشد تا آنکه Wolfgang و همکارانش در دانشگاه بن این اثر را بدنیای علم شناساندند. QIT یا Quadru pole همان دام یوم با هندسه هذلولوی می باشند. مورد استفاده اولیه QIT ها در طیف سنجی جرمی بود. در این سیستم ها از هندسه استاندارد هذلولوی پیروی می شد. تا سال 1962 که لانگور دام یوم با هندسه استوانه ای را اختراع و ثبت نمود معادلات حرکت یون در دام استوانه ای CIT با نوع هایپربولیک متفاوت بدست آمد. دام یون استوانه ای بدلیل کوچک سازی و سهولت ساخت، مورد توجه برخی محققین قرار گرفته است. اگر چه CIT هندسه ساده ای دارد ولی معادلات حرکت آن پیچیده است. زیرا غیر خطی و جفت شده است.
اخیرا نوع جدیدی از دام بنام دام ترکیبی معرفی شده است. تنها در یک مقاله از دانشگاه تگزاس آزمایشاتی در این باره انجام داده اند. Arkim و Laude در تحقیق خود طیف سنجی جرمی با این دستگاه را دنبال
کرده اند. در این سیستم ترکیبی(HIT) هندسه هذلولوی با استوانه ای نوع جدیدی از عملیات تله گذاری را انجام می دهند. معهذا معادلات حرکتی یون پیچیده تر از دو نوع QIT و CIT می باشد. برای آنکه عملکرد دام HIT را درک کنیم بایستی ابتدا اصول QIT و CIT را بدانیم در این پژوهش معادلات حرکت یون در HIT را یافته و پتانسیل و میدان داخل دام بدست می آید. و بهبود می یابد همچنین نشان می دهیم که چگونه تنظیم پارامترهای هندسی سلول دام می تواند در کاهش حضور مراتب بالاتر میدان موثر باشد. حتی چگونه
می توان دیگر پارامترها را بهینه سازی نمود. همچنین منحنی پایداری نیز بطور تئوری ترسیم خواهد گردید.
مقدمه:
دام یون چارقطبی و تفکیک کننده جرمی چار قطبی(Mass filter) دستگاههایی هستند که به الکترودهایی با ساختار هذلولی پتانسیل اعمال شود. و حرکت یون در دام تحت تاثیر یک سری از نیروهای وابسته به زمان باشد. در اینجا عمل تله گذاری از طریق بر هم کنش میدان اعمال شده با بار یون صورت می گیرد.(قسمت تک قطبی بر هم کنش). خود یون ها نیز از طریق بر هم کنش کولمبی بلند بود قویا با یکدیگر بر همکنش دارند دو نوع از طرح های معروف دام یون عبارتند از تله پاول و تله پنینگ. آزمایش با این تله ها در کار ولفگانگ پاول و هانس دهملت و نورمن دمزی که برندگان جایزه نوبل فیزیک اند نقش کلیدی داشت. تله پاول شامل یک الکترود رینگ حلقوی هذلولوی و دو الکترود صفحه ای هذلولوی است این سه بطور هم محور در امتداد محور تقارن چرخشی مشترکشان قرار می گیرند. یک ولتاژDC و یک ولتاژ AC بین حلقه و صفحه ها اعمال می شود. دو صفحه الکترود پایانی(End cap) در پتانسیل یکسانی نسبت به حلقه(ring) نگاه داشته می شوند. و یون در ناحیه مرکزی حلقه و یا نزدیک آن بدام می افتد اساسا به تله یون یک پتانسیل وابسته به زمان اعمال می شود تا پایداری سه بعدی بدست آید. اگر فقط یک میدان DC اعمال شود تله را می توان در امتداد محور Z پایدار کرد اما در جهت عرضی پایداری نخواهد داشت. در تله پنینگ فقط از میدان های ایستا استفاده
می شود با وجود این به عنوان تله های دینامیکی تلقی می شود زیرا پایداری از طریق حرکت اتم بدست
می آید. نخست یک میدان چارقطبی الکتریکی را در نظر گیرید که با استفاده از چار الکترود که بطور متقارن گرفته اند بوجود آمده است و الکترود در پتانسیل یکسانی نگاه داشته شده اند.
این پتانسیل چنان انتخاب می شود که یون ها را به الکترود جذب کند. اگر میدان دیگری اعمال نشود یونی که با فاصله(در نقطه ای با فاصله یکسان) از چار الکترود قرار گرفته است درحالت تعادل خواهد بود ولی در مقابل جابجایی(عرضی) بطرف یک از چار الکترود ناپایداری خواهد داشت. اما حرکت یون در راستای محور(طولی) تقارن چار قطبی پایدار خواهد بود. زیرا در اثر پتانسیل هماهنگ در امتداد این محور محصور خواهد ماند. برای ایجاد پایداری در حرکت عرضی میدان مغناطیسی در امتداد محور طولی اعمال می شود. بطوریکه یون در صفحه عرضی حرکت سیکلوترونی را ایجاد کند. مولفه مغناطیسی نیروی لورنتس که حرکت سیکلوترونی را ایجاد می کند برای جبران نیروی الکتریکی شعاعی ناشی از الکترودهاست. و بدین ترتیب پایداری حاصل می شود.
1-1 معادلات حرکت ذرات باردار در QIT
دام یون یا QUISTOR دستگاهی است مطابق شکل متشکل از سه الکترود هایپربولیک. دو الکترود End cap را معمولا زمین می کنند و پتانسیل V0 را به ring اعمال می نمایند. در این جا فرض می شود که دستگاه عاری از هر گاز یونی زمینه ای می باشد.
در تئوریک فرض می شود که الکترودها تا بی نهایت امتداد دارند و شکل ایده آل هندسی دارند. حال آنکه در عمل سر الکترودها را قطع می کنند. همچنین در عمل ورودی دستگاه از سوراخ هایی بسیار ریز متشکل است. که در واقع ورودی دستگاه می باشد. عیوب و ناکاملی های حاصل از فرآیند مهندسی ساخت نیز مزید بر علت شده و باعث می شوند دام های یونی واقعی بعضا خواص غیر خطی از خود بروز دهند. ولی در بحث تئوری که ارائه می شود از ناکاملی های مهندسی و ماشین کاری نیز صرف نظر می گردد.
میدان چار قطبی در مختصات دکارتی بصورت زیر است که در آن ضرایب ثابت اند. E0 نیز مستقل از مکان است ولی ممکن است به زمان وابسته باشد. این میدان در سه جهت مختصات ناجفت شده است و استقلال حرکت یون در هر مختصه راستا را نتیجه می دهد. نیروی اعمالی بر یون با جابجایی یون از مرکز افزایش می یابد. چون دستگاه عاری از هر گاز یونی زمینه ای است
تحقیق در مورد تله یون
