مقاله جداسازی یونهای گازی هلیوم از میان ایزوتوپهایش در مناطق اول و سوم پایداری یک فیلتر جرمی چهارقطبی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله جداسازی یونهای گازی هلیوم از میان ایزوتوپهایش در مناطق اول و سوم پایداری یک فیلتر جرمی چهارقطبی دارای ۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله جداسازی یونهای گازی هلیوم از میان ایزوتوپهایش در مناطق اول و سوم پایداری یک فیلتر جرمی چهارقطبی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله جداسازی یونهای گازی هلیوم از میان ایزوتوپهایش در مناطق اول و سوم پایداری یک فیلتر جرمی چهارقطبی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله جداسازی یونهای گازی هلیوم از میان ایزوتوپهایش در مناطق اول و سوم پایداری یک فیلتر جرمی چهارقطبی :

مقدمه

طیف سنج های جرمی استفاده های بسیار گسترده ای در شاخه های مختلف علوم دارند و به منظور جداسازی جرم های مختلـف اتمی و مولکولی مورد استفاده قرار میگیرند. بهطور کلی هر طیف-

سنج جرمی، از پـنج بخـش اساسـی تشـکیل شـدهاسـت: سیسـتم ورودی، محفظهی یونیزاسیون، آنالیزور جرمی، آشکارسـاز و پمـپ خلاء. محفظهی یونیزاسیون، فیلتر جرمی و آشکارساز باید در یـک سیستم خلاء قرار بگیرند. زیرا خلاء بالا (فشـار پـایین)، فاصـلهی آزاد میانگین ذرات را به بیشترین مقدار خود رسانده و از واکـنش-

های متقابل یـون-مولکـول، پراکنـدگیهـا و خنثـیشـدن یـونهـا جلوگیری میکند.[۱]

یکی از انواع این طیف سنج ها، طیف سنج جرمی چهار قطبـی می باشد که اولین بـار در سـال۱۹۵۳، ولفگانـگ پـاول فیزیکـدان آلمانی و همکارانش در دانشـگاه Boon ایـن سیسـتم را سـاخته و یونها را بـا نسـبت جـرم بـه بـار آنهـا جـدا کردنـد.[۲] بـه خـاطر خصوصیات برجسته ای که ایـن فیلتـر دارد نظیـر کـارایی، قیمـت ارزان، وزن سبکتر، زمان روبـش سـریع و کـارکردن در فشـارهای نسبتاً بالاتر؛ کاربردهای فراوانی در بسیاری از جمله علـوم شـیمی،

۱۶۸

صنعت نف ت، فیزیک اتمی و هستهای به منظور جداسازی ایزوتوپ ها پیدا کرده است و در بسیاری از پژوهشگاه های علمی و صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد.[۳]
هر فیلتر جرمی چهارقطبی از چهار میله ی موازی با سط ح مقطع هذلولوی تشکیل شده است . با اعمال همزمان ولتاژهای م سـتقیم و تناوبی به آنها، یک میـدان هـذلولی تقریبـا ایـدهآل در فضـای بـین میلهها ایجاد میشود. به ط وریکه پتانسیل ایجاد شده در فضای بـین میله ها از رابطه ی زیر تبعیت می کند:

r. شــعاع میــدان، یعنـی فاصــلهی بــین محــور چهــارقطبی و نزدیکترین نقطه روی الکترود ها، U ولتـاژ مسـتقیم و V دامنـه ی ولتاژ تناوب ی می باشد.
هنگامیکه جریانی از یو نهـا وارد فیلتـر چهـارقطبی مـیشـود، میدان چهارقطبی روی مسـ یر حرکـت یـونهـایی کـه درو ن فیلتـر حرکت می کنند، تأثیر گذاشته و نواحی پایداری را در فضـای بـین میلهها ایجاد میکند. به طوری که معـادلا ت حرکـت آن هـا در دو جهت x و y از معادله ماتیو زیر پیروی می کند:

در این رابط ه u میتواند x یا y و = t/2 میباشـد. و پارامترهـای ماتیوau وq u به صورت زیر می باشند :

ذراتی که درون ناحیه ی پایدار قرار میگیرند، با یک نسبت جـرم به بار مشخص طول چهارقطبی را پیموده و آشکارسازی می شوند.

ولی ذرات بیرون از این نا حیه، به میلهها برخورد کرده و خنثی مـی شوند. به این ترتیب چهارقطبی الکتریکی نظیر یـک فیلتـر جرمـی عمل کرده و بعضی از یونها را بسته به نسـبت جـرم بـه بـار آنهـا عبور داده و از عبور بعضی ممانعت میکند.[۴]

روش مطالعه

شخصی میباشد که با زبان برنامه نویسی C نو شته شده و قابلیـت

مدلسازی مسائ پیچیدهی اپتیک یونی در ۳ بعد را دارد.
نواحی پتانسیل در این نرم افزار با استفاده از حـل معادلـهی
لاپلاس به روش عددی فراواهلش کـه یکـی از روشـهای تفا ـل

متناهی میباشد، حاصل میشود. اما برای حل معادلات مربـوط بـه مسیرحرکت یونها و شبیهسازی مسیر آنها از انتگرالگیری به روش رونگکوتاه مرتبه چهارم استفاده میکند[۵] در این نرم افـزار ف ـار خلاء ۱۰-۱۲تور فرض شده اس ت.

شبیه سازی

فیلتر طراحی شده در این تح قیق دارای سط ح مقطـع هـذلولوی، شعاع میدان ۲ سانتیمتر و طول ۳۲ سانتیمتر بوده و در فرکانس ۶۵

مگاهرتز برای ع بور یونهای گازی هلیوم به جرم ۴۰۰۳amu بهینـه شده است.

در منطقه ی اول پایداری پارامترهای مـاتیو a= 3/16 وq= 3/23

انتخاب گردیده اند. درصد انتقال یونهای هلیوم بر حسب تغییـرات شعاع پرتو یونی (شکل(۱، انرژی اولیه ی یونهای ورودی (شکل(۲

و همچنین توزیع زاویهای پرتو یونی نسبت بـه محـور چهـارقطبی

(شکل(۳، مورد محاسبه قرار گرفته است.

انرژی اولیه ی یونھای ورودی ب ر حسب ۱ ۵۰
الکترون ولت

درصد انتق ال یونھا ۱ ۰۰
۳۵ ۳۰ ۲۸ ۲۶ ۲۴ قدرت تفکیک ۵۰
۲۲ ۲۰ ۱۵

۸ ۷ ۶ ۵ ۴ ۳ ۲ ۰
۱

شکل:۱ منحنی تغییرات انرژی اولیه ی یونهای ورودی بر حسب در صد
انتقال و قدرت تفکیک یونها در منطقه ی اول پایداری

در این مطالعه بهمنظـ ور طراحـی فیلتـر جرمـی چهـارقطبی و شـبیهسـازی مسـیر حرکـ ت ذرات در آن از نـرم افـزار simion3 D version07 استفاده گردیده است. این نرم افزار برای کامپیوترهـای

۱۶۹

۲۴ ev 100

۲۲ ev 80 درصد

۲۷ ev 40 یونهاعبور
۶۰
۲۰
۰

۲۰ ۱۵ ۱۰ ۵ ۰

شعاع پرتو یونی (mm)

شکل:۲ منحنی تغییرات شعاعپرتو یونی بر حسب درصد انتقال یونها در منطقهی

اول پایداری

۲۴ ev 120

۱۰۰
۲۲ev
۸۰ درصد

۲۷ ev
۶۰ انتقال

۴۰
یونها
۲۰

۰

۲۰ ۱۰ ۰ ۱۰ ۲۰

زاویه ی یونهای ورودی نسبت به محور چهار قطبی

شکل:۳ منحنی تغییرات زاویه ورود یونها نسبت به محور چهارقطبی بر حسب

درصد انتقال یونها در منطقه ی اول پایداری

با توجه به شکل های (۱) تا (۳) درمییابیم که در ایـن منطقـه، یونهایی که از یک منبع یونی به شعاع ۵ میلیمتر و با انرژی اولیه ی