Устройства регистрации элементного состава и концентрации газовых частиц

• Автор: Пияков, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 165 с. : ил.

1.1 Анализ схем времяпролтных массспектрометров для регистрации газовых частиц

1.2 Время пролтные массспектрометры для регистрации частиц космического мусора

1.3 Методы расчта параметров времяпролтных массспектрометров

1.4 Аналогичные разработки.

1.5 Выводы.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВРЕМЯПРОЛТНОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ГАЗОВЫХ ЧАСТИЦ.

2.1 Определение закона изменения электрического поля в ускоряющем промежутке.

2.2 Основные принципы работы времяпролтного массспектрометра в режиме сепарации масс

2.3 Математическая модель ускорения осевых ионов во времяпролтном массспектрометре с выталкивающим импульсом специальной формы.
2.4 Определение распределения электрического поля в выталкивающем пространстве между двумя электродами.
2.5 Возможные траектории ионов во времяпролтном массспектрометре с выталкивающим и тормозящим импульсами специальной формы
2.6 Динамическое ионное зеркало
2.7 Математическая модель времяпролтного массспектрометра с прямым движением ионов
2.8 Математическая модель времяпролтного массспектрометра с динамическим ионным зеркалом.
2.9 разрешающая способность времяпролтного массспектрометра в режиме сепарации масс.
2. Сравнительный анализ спектров различных моделей массспектрометров
2. Оценка потерь ионов во времяпролтном массспектрометре
2. Математическая модель газового потока инициируемая утечкой воздуха из модуля космического аппарата.
2. Выводы.
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ВРЕМЯПРОЛТНОГО МАСС
СПЕКТРОМЕТРА
3.1 Классификацию погрешностей.
3.2 Влияние начального энергетического разброса и точности формирования выталкивающего импульса на положение спектральной линии на временной оси.
3.3 Оценка погрешности математической модели.
3.4 Анализ погрешностей, определяемых неточностями изготовления геометрических размеров датчика.
3.5 Определение ширины спектральной линии
3.6 Определение функции преобразования преобразователя
газовых потоков.
3.7 Погрешности методики проведения эксперимента.
3.8 Выводы.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ И
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
4.1 Общие требования к преобразователям газовых потоков для космических исследований
4.2 Требования предъявляемые к ионным источникам времяпролтных преобразователей газовых потоков
4.3 Источники ионов с электронным ударом
4.4 Примники ионов.
4.5 Разработка генератора управляющих импульсов.
4.6 Системы регистрации и обработки ионного спектра.
4.7 Описание лабораторной установки исследования газовых потоков
4.8 Определение процентного содержания воздуха в остаточной газовой смеси вакуумной камеры
4.9 Мониторинг одной газовой компоненты.
4. Анализ состава газовой смеси.
4. Исследования на электростатическом ускорителе
4. Исследование высокомолекулярных соединений.
4. Выводы.
ГЛАВА 5. ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ И ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ С ЕГО ПОМОЩЬЮ
5.1 Область применения
5.2 Применение времяпролтного преобразователя для решения задачи обнаружения места утечки воздуха из космического аппарата.
5.3 Конструкции ионных источников.
5.4 Примники ионов.
5.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Знак учитывает начальное направление ионов, вызванное тепловыми свойствами газов и процессами ионизации. Благодаря ионному зеркалу ионы дважды проходят бесполевое пространство, что дат возможность уменьшить габариты массспектрометра. К тому же нелинейное ионное зеркало способствует фокусировке ионных пакетов, что в значительной мере исключает влияние начального энергетического разброса. При отражении в ионном зеркале ионы с большей энергией имеют большую длину пути в нм, соответственно и большее время пролта. Следует отметить, что нелинейность можно обеспечить путм подачи на сетки зеркала различных по величине напряжений либо сетки расположить в пространстве на разном расстоянии друг от друга. Согласно расчтам определена зависимость отклонений времени пролта от начальной энергии ионов рис. Авторами ,, предложено использовать ионное зеркало состоящее из трх сеток, которые образуют два последовательных плоских конденсатора с однородным полем. Первая сетка заземлена и является граничной между бесполевым пространством и ионным зеркалом. Вторая сетка расположена на расстоянии с от первой и под напряжением V. В
1. Первое уравнение системы 1. Предположим, что все ионы отражаются в промежутке . Тогда условие фокусировки 1. Ь полный путь пролта ионов в дрейфовом пространстве. Как видно из уравнения 1. При использовании двух замедляющих промежутков ионы теряют значительную часть энергии в первом из них, и тогда время пролта на участке оказывается достаточно большим, чтобы обеспечить компенсацию начального энергетического разброса. Два замедляющих промежутка способны компенсировать начальный энергетический разброс ионов до . Применение большего количества замедляющих промежутков приводит к улучшению компенсации энергетического разброса ионов до 0. Теоретические расчты обнаруживают одно интересное свойство при определнных конструктивных параметрах плавное наростание потенциала в ионном зеркале оказывается, что использование нелинейного отражающего зеркала позволяет исключить бесполевое пространство . Это непосредственно должно уменьшить габариты прибора. Другим перспективным направлением развития времяпролтных массспектрометров является применение изменяющегося во времени электрического поля для выталкивания ионов в бесполевое пространство. При решении ряда задач электрическое поле подбирается для фокусировки одной массы, а остальные отсеиваются. В таком случае массспектрометр работает в режиме сепарации 3. Поле может быть описано зависимостью 3
где т0 масса частиц атом, молекула выделяемой компоненты газа 7 заряд ионов Ь длина бесполевого пространства Т время прилта выбранной компоненты газа в примник о время, втечение которого ускоряющее поле постоянно обычно Ц Г. При одних и тех же геометрических параметрах выталкивающее напряжение для более тяжлых частиц имеет большее максимальное значение, при помощи которого создатся выталкивающее поле. Форма же кривой не изменяется, а потому скорость нарастания сИк для тяжлых частиц значительно больше. Зачастую обеспечить такую скорость нарастания напряжения невозможно даже на современной элементной базе. Такая форма выталкивающего импульса наиболее целесообразна для исследования лгких ионов до 0 а. Ь скорость вылета ГМ иона из промежутка должна быть равна
1. С Другой стороны, величины Ок должны быть такими, чтобы ион, стартовавший в момент времени неизвестный ранее достиг границы промежутка в момент времени кА. Ь агск
Массспектрометр Рис. Массспектрометр рис. Втечение времени г происходит ионизация газа электронным пучком в бесполевом пространстве. Генераторы 9 формирую напряжения , л иш и ии2 соответственно. Графики напряжений рис. Период измерения задатся генератором цикловых импульсов. Рисунок 1. Рисунок 1. Ещ один метод разделения ионов в пространстве описан в ,,9,. Ионы движутся в пространстве между двумя электродами, образующими половину кольца рис. Электроннооптические свойства такой системы впервые были рассмотрены Юзом и Рожанским. Анализатор получил название конденсатор ЮзаРожанского . Рисунок 1.