تحقیق تله يون ( ورد)
دسته بندي :
دانش آموزی و دانشجویی »
دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 57 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
مقدمه:
تله يون وسيله اي است كه يون را در ناحيه خاصي از فضا جايگزيده كند عمل تله گذاري از طريق بر هم كنش الكتريكي و يا مغناطيسي بين اتم يونيده و ميدان اعمال شده انجام مي گيرد.
دام يوني در سال 1953 اختراع شد. دو دانشمند بنام هاي stein wedel , paul در دانشگاه بن آنرا ساختند. كاركرد ابتدايي آن نيز در اسپكنزوسكوپي جري بود. چند سال بعد Heinrich , Post يك طيف نگار جرمي را با استفاده از اصول Strong focusing Principles ساختند. سال ها قبل از اين موضوع، تئوري تمركز دادن قوي ذرات باردار با استفاده از گراديان متناوب ميدان هاي مغناطيسي چار قطبي توسط يك دانشمند يوناني بنام Chiristofilos در آتن بنيان نهاده شده بود. علي رغم اين پيروزي ها خيلي به اين موضوع بها داده نشد تا آنكه Wolfgang و همكارانش در دانشگاه بن اين اثر را بدنياي علم شناساندند. QIT يا Quadru pole همان دام يوم با هندسه هذلولوي مي باشند. مورد استفاده اوليه QIT ها در طيف سنجي جرمي بود. در اين سيستم ها از هندسه استاندارد هذلولوي پيروي مي شد. تا سال 1962 كه لانگور دام يوم با هندسه استوانه اي را اختراع و ثبت نمود معادلات حركت يون در دام استوانه اي CIT با نوع هايپربوليك متفاوت بدست آمد. دام يون استوانه اي بدليل كوچك سازي و سهولت ساخت، مورد توجه برخي محققين قرار گرفته است. اگر چه CIT هندسه ساده اي دارد ولي معادلات حركت آن پيچيده است. زيرا غير خطي و جفت شده است.
اخيرا نوع جديدي از دام بنام دام تركيبي معرفي شده است. تنها در يك مقاله از دانشگاه تگزاس آزمايشاتي در اين باره انجام داده اند. Arkim و Laude در تحقيق خود طيف سنجي جرمي با اين دستگاه را دنبال
كرده اند. در اين سيستم تركيبي(HIT) هندسه هذلولوي با استوانه اي نوع جديدي از عمليات تله گذاري را انجام مي دهند. معهذا معادلات حركتي يون پيچيده تر از دو نوع QIT
و CIT مي باشد. براي آنكه عملكرد دام HIT را درك كنيم بايستي ابتدا اصول QIT و CIT را بدانيم در اين پژوهش معادلات حركت يون در HIT را يافته و پتانسيل و ميدان داخل دام بدست مي آيد. و بهبود مي يابد همچنين نشان مي دهيم كه چگونه تنظيم پارامترهاي هندسي سلول دام مي تواند در كاهش حضور مراتب بالاتر ميدان موثر باشد. حتي چگونه
مي توان ديگر پارامترها را بهينه سازي نمود. همچنين منحني پايداري نيز بطور تئوري ترسيم خواهد گرديد.
فصل اول
سيستم هاي دام يون با هندسه هذلولوي(QIT)
Quadrupole Ion Trap
مقدمه:
دام يون چارقطبي و تفكيك كننده جرمي چار قطبي(Mass filter) دستگاههايي هستند كه به الكترودهايي با ساختار هذلولي پتانسيل اعمال شود. و حركت يون در دام تحت تاثير يك سري از نيروهاي وابسته به زمان باشد. در اينجا عمل تله گذاري از طريق بر هم كنش ميدان اعمال شده با بار يون صورت مي گيرد.(قسمت تك قطبي بر هم كنش). خود يون ها نيز از طريق بر هم كنش كولمبي بلند بود قويا با يكديگر بر همكنش دارند دو نوع از طرح هاي معروف دام يون عبارتند از تله پاول و تله پنينگ. آزمايش با اين تله ها در كار ولفگانگ پاول و هانس دهملت و نورمن دمزي كه برندگان جايزه نوبل فيزيك اند نقش كليدي داشت. تله پاول شامل يك الكترود رينگ حلقوي هذلولوي و دو الكترود صفحه اي هذلولوي است اين سه بطور هم محور در امتداد محور تقارن چرخشي مشتركشان قرار مي گيرند. يك ولتاژDC و يك ولتاژ AC بين حلقه و صفحه ها اعمال مي شود. دو صفحه الكترود پاياني(End cap) در پتانسيل يكساني نسبت به حلقه(ring) نگاه داشته مي شوند. و يون در ناحيه مركزي حلقه و يا نزديك آن بدام مي افتد اساسا به تله يون يك پتانسيل وابسته به زمان اعمال مي شود تا پايداري سه بعدي بدست آيد. اگر فقط يك ميدان DC اعمال شود تله را مي توان در امتداد محور Z پايدار كرد اما در جهت عرضي پايداري نخواهد داشت. در تله پنينگ فقط از ميدان هاي ايستا استفاده
مي شود با وجود اين به عنوان تله هاي ديناميكي تلقي مي شود زيرا پايداري از طريق حركت اتم بدست
مي آيد. نخست يك ميدان چارقطبي الكتريكي را در نظر گيريد كه با استفاده از چار الكترود كه بطور متقارن گرفته اند بوجود آمده است و الكترود در پتانسيل يكساني نگاه داشته شده اند.
اين پتانسيل چنان انتخاب مي شود كه يون ها را به الكترود جذب كند. اگر ميدان ديگري اعمال نشود يوني كه با فاصله(در نقطه اي با فاصله يكسان) از چار الكترود قرار گرفته است درحالت تعادل خواهد بود ولي در مقابل جابجايي(عرضي) بطرف يك از چار الكترود ناپايداري خواهد داشت. اما حركت يون در راستاي محور(طولي) تقارن چار قطبي پايدار خواهد بود. زيرا در اثر پتانسيل هماهنگ در امتداد اين محور محصور خواهد ماند. براي ايجاد پايداري در حركت
عرضي ميدان مغناطيسي در امتداد محور طولي اعمال مي شود. بطوريكه يون در صفحه عرضي حركت سيكلوتروني را ايجاد كند. مولفه مغناطيسي نيروي لورنتس كه حركت سيكلوتروني را ايجاد مي كند براي جبران نيروي الكتريكي شعاعي ناشي از الكترودهاست. و بدين ترتيب پايداري حاصل مي شود.
1-1 معادلات حركت ذرات باردار در QIT
دام يون يا QUISTOR دستگاهي است مطابق شكل متشكل از سه الكترود هايپربوليك. دو الكترود End cap را معمولا زمين مي كنند و پتانسيل V0 را به ring اعمال مي نمايند. در اين جا فرض مي شود كه دستگاه عاري از هر گاز يوني زمينه اي مي باشد.
در تئوريك فرض مي شود كه الكترودها تا بي نهايت امتداد دارند و شكل ايده آل هندسي دارند. حال آنكه در عمل سر الكترودها را قطع مي كنند. همچنين در عمل ورودي دستگاه از سوراخ هايي بسيار ريز متشكل است. كه در واقع ورودي دستگاه مي باشد. عيوب و ناكاملي هاي حاصل از فرآيند مهندسي ساخت نيز مزيد بر علت شده و باعث مي شوند دام هاي يوني واقعي بعضا خواص غير خطي از خود بروز دهند. ولي در بحث تئوري كه ارائه مي شود از ناكاملي هاي مهندسي و ماشين كاري نيز صرف نظر مي گردد.
ميدان چار قطبي در مختصات دكارتي بصورت زير است كه در آن ضرايب ثابت اند. E0 نيز مستقل از مكان است ولي ممكن است به زمان وابسته باشد. اين ميدان در سه جهت مختصات ناجفت شده است و استقلال حركت يون در هر مختصه راستا را نتيجه مي دهد. نيروي اعمالي بر يون با جابجايي يون از مركز افزايش مي يابد. چون دستگاه عا