بررسی اثر میدان و طول لوله رانش بر عبور یون ها

لوله رانش اصلی ترین قسمت دستگاه طیف سنج تحرک یونی است. این لوله متشکل از یک سری رینگ های فلزی و عایق پی در پی است که هر دو رینگ فلزی مجاور با یک مقاومت به هم متصل شده و یک اختلاف ولتاژ بین ابتدا وانتهای لوله برقرار می-شود. یونهای تولید شده توسط منبع یونش از داخل این لوله عبور کرده تا به کلکتور برسند. سیگنالی که توسط کلکتور ثبت می-شود مستقیماً با تعداد یونهایی که به آن می رسند مرتبط است. یونهای اولیه که توسط منبع یونش تولید می شوند جریانی در حد چند میکروآمپر است اما جریانی که به کلکتور می رسد در حد نانوآمپر است. بعبارت دیگر درصد زیادی از یونهای تولید شده در منبع یونش به کلکتور نمی رسند. قطعاً یونها در حین راه تلف می شوند و در مسیر عبور خود از داخل لوله رانش از دست می روند. در این پایان نامه به نتایج آزمایشهایی در خصوص میزان از دست رفتن یونها و عوامل موثر بر آن پرداخته شده است. نتایج در چند بخش بررسی می شود. ابتدا اثر میدان بر روی میزان انتقال یونها بررسی شده است. در این قسمت با ثابت نگه داشتن طول لوله رانش در حالتی که شدت میدان تغییر می کند میزان جریان یونهای رسیده به جمع کننده توسط ولت متر اندازه گیری شد. این آزمایش برای طولهای مختلف لوله ی رانش تکرار گردید و با تغییر میدان، جریان اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که در هر طولی افزایش شدت میدان تأثیر فوق العاده ای بر جریان یونی دارد بطوریکه جریان یونی با مربع میدان متناسب است. معمولاً مقاومتهای بکار برده شده بین رینگها یکسان است بطوریکه میدان ثابتی در طول لوله ایجاد می شود. در بخشی از این تحقیق سعی شد که مقاومتها نایکسان انتخاب شود بطوریکه شدت میدان در طول لوله افزایش و یا کاهش یابد و سپس جریان یونی اندازه گیری شد. نتیجه این قسمت نشان داد که بهترین حالت وقتی است که مقاومتها یکسان باشد. در قسمت بعدی جریان یونهای عبوری نسبت به طول لوله رانش بررسی شد. در این آزمایش، جریان کلکتور در یک میدان ثابت به ازای طولهای مختلف سل اندازه گیری شد و مشخص گردید که هر چه طول لوله کاهش یابد جریان بیشتری از آن عبور می کند. سپس مدل سینتیکی ارایه می شود که می توان با استفاده از آن نتایج مشاهده شده را بخوبی تفسیر کرد. در این مدل فرض بر اینست که یونها با نرخ ثابتی به لوله رانش وارد می شوند اما بصورت یک واکنش درجه اول از بین می روند. در خصوص تلف شدن یونها آزمایشهایی نیز طراحی شد تا بتوان توزیع فضایی یونها در نقاط مختلف لوله را اندازه گیری کرد. نتایج به دست آمده بخوبی با مدل ارایه شده مطابقت دارد. نتایج این تحقیق در طراحی لوله رانش کاربرد دارد.