تجزیه و تحلیل یک قیف یون الکترودینامیکی
تجزیه و تحلیل یک قیف یون الکترودینامیکی در طیف سنج های جرمی، پلاسما اغلب برای یونیزه کردن یک نمونه و یک گاز زمینه بی اثر استفاده می شود. قبل از اینکه یون های تولید شده در پلاسما به فیلتر جرمی فرستاده شوند،
که ترکیب شیمیایی نمونه را تعیین می کند، آنها باید در یک پرتو با شعاع مناسب کوچک متمرکز شوند. یکی از راه های تمرکز یون ها با قیف یونی است. تمرکز یون‌ها مرحله‌ای حیاتی از طراحی کلی است، بنابراین داشتن درک اساسی از اصول عملکرد قیف مهم است.
انجام پروژه کامسول قیف یون الکترودینامیکی
بهبود طیف سنجی حرکتی جرم و یون با قیف های یونی
قیف‌های یونی از دسته‌ای از الکترودهای حلقه تشکیل شده‌اند که قطر داخلی آنها رو به کاهش است. به دلیل ترکیبی از پتانسیل های RF و DC و همچنین وجود گاز پس زمینه، این دستگاه ها می توانند پرتوهای یونی را با محدود کردن یون ها به صورت شعاعی و حرکت آنها به سمت انتهای باریک قیف متمرکز کنند. با انجام این کار، قیف می تواند یون ها را بین منبع یون و
فیلتر جرمی با حداقل تلفات یونی
شبیه سازی قیف یونی
از قیف‌های یونی می‌توان برای تزریق یون‌ها به فیلترهای جرمی چهارقطبی و طیف‌سنج‌های تحرک یونی استفاده کرد و آنها را قادر می‌سازد تا مخلوط‌های گازهای یونیزه شده را جدا کرده و آنالیز کنند. این دستگاه ها دارای کاربردهای بسیار متنوعی می باشند، از جمله:
کشف مواد منفجره
انجام پروژه comsol مطالعه مولکول های بیولوژیکی پیچیده
تجزیه و تحلیل گاز باقیمانده
شناسایی سرطان در حین جراحی
مطالعه پوست دایناسورها
البته، قبل از استفاده از قیف های یونی، باید بینشی در مورد طراحی و عملکرد آنها به دست آوریم.
مطالعه یک قیف یونی با ماژول های AC/DC و ردیابی ذرات
در این مثال، ما اثر تمرکز یک قیف یونی را که پتانسیل‌های RF و DC را ترکیب می‌کند، تجزیه و تحلیل می‌کنیم. این مدل شامل مجموعه ای از الکترودهای حلقه ای شکل عایق شده است
که در معرض پتانسیل RF هستند و دارای الکترودهای مجاور خارج از فاز هستند. علاوه بر این، یک گاز بافر آرگون خنثی در داخل قیف وجود دارد. برای مدل‌سازی برهمکنش یون‌ها و گاز پس‌زمینه خنثی، از گره برخورد با یک زیرگره الاستیک و تنظیم برخورد مونت کارلو استفاده می‌کنیم.
پتانسیل RF به صورت شعاعی یون ها را محدود می کند و یک بایاس DC آنها را به سمت الکترودهای باریک فزاینده هدایت می کند. برهم نهی این دو میدان، قیف را قادر می سازد تا یون ها را متمرکز کند، آنها را از طریق قیف بفرستد و با پراکندگی حرارتی و اثرات دفع کولمبی مقابله کند.
رابط الکترواستاتیک برای محاسبه فیلدهای DC.
رابط جریان های الکتریکی برای محاسبه فیلدهای AC.
رابط ردیابی ذرات شارژ شده برای مدل سازی حرکت یون از طریق قیف. این رابط برای برهمکنش میدان های AC و DC و ذرات خنثی در گاز است، اگرچه برهمکنش بین خود یون ها در نظر گرفته نمی شود زیرا چگالی آنها به طور مناسب کم است.
بررسی نتایج شبیه سازی و انجام پروژه با نرم افزار کامسول
نتایج شبیه‌سازی برای قیف یونی نشان می‌دهد که یون‌های مثبت با موفقیت از انتهای گسترده‌تر قیف به انتهای باریک از طریق بایاس تدریجی DC منتقل می‌شوند. برای نگه داشتن یون ها در داخل قیف، AC
ولتاژ بین الکترودهای مجاور خارج از فاز نگه داشته می شود. همانطور که در زیر مشاهده می شود، این منجر به یک گرادیان پتانسیل الکتریکی بسیار بزرگ در نزدیکی الکترودها می شود.
پتانسیل الکتریکی ترکیبی قیف یون الکترودینامیکی زمانی که زمان = 0 باشد.
با استفاده از این مدل، مسیرهای یونی در قیف را نیز بررسی می کنیم. این مسیرها نشان می‌دهند که یون‌ها به ناحیه کوچک‌تر محدود می‌شوند. با توجه به این محدودیت، یون ها می توانند به طور موثر به دستگاه دیگری مانند فیلتر جرمی منتقل شوند.
مسیرهای یون مثبت در قیف یون الکترودینامیکی و انجام پروژه با نرم افزار comsol
در ادامه، بیایید نگاهی دقیق تر به یون های واقع در انتهای باریک قیف بیندازیم. در حالی که یون ها در امتداد محور x مثبت آزاد می شوند، زمانی که به انتهای قیف می رسند به طور یکنواخت در اطراف محور z توزیع می شوند.
مختصات x و y یون ها در انتهای باریک قیف.
بهینه سازی میکرولنز برای کاربردهای اپتوژنتیک با کامسول
قرمز نشان دهنده ذراتی است که از قیف خارج شده اند. توجه داشته باشید که این نتایج ممکن است با دو نمودار قبلی متفاوت باشد زیرا گره Collision از اعداد تصادفی استفاده می کند تا تصمیم بگیرد که آیا برخورد در هر مرحله زمانی رخ می دهد.
