تله یون آقای کمالی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 56 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

مقدمه:

تله یون وسیله ای است که یون را در ناحیه خاصی از فضا جایگزیده کند عمل تله گذاری از طریق بر هم کنش الکتریکی و یا مغناطیسی بین اتم یونیده و میدان اعمال شده انجام می گیرد.

دام یونی در سال 1953 اختراع شد. دو دانشمند بنام های stein wedel , paul در دانشگاه بن آنرا ساختند. کارکرد ابتدایی آن نیز در اسپکنزوسکوپی جری بود. چند سال بعد Heinrich , Post یک طیف نگار جرمی را با استفاده از اصول Strong focusing Principles ساختند. سال ها قبل از این موضوع، تئوری تمرکز دادن قوی ذرات باردار با استفاده از گرادیان متناوب میدان های مغناطیسی چار قطبی توسط یک دانشمند یونانی بنام Chiristofilos در آتن بنیان نهاده شده بود. علی رغم این پیروزی ها خیلی به این موضوع بها داده نشد تا آنکه Wolfgang و همکارانش در دانشگاه بن این اثر را بدنیای علم شناساندند. QIT یا Quadru pole همان دام یوم با هندسه هذلولوی می باشند. مورد استفاده اولیه QIT ها در طیف سنجی جرمی بود. در این سیستم ها از هندسه استاندارد هذلولوی پیروی می شد. تا سال 1962 که لانگور دام یوم با هندسه استوانه ای را اختراع و ثبت نمود معادلات حرکت یون در دام استوانه ای CIT با نوع هایپربولیک متفاوت بدست آمد. دام یون استوانه ای بدلیل کوچک سازی و سهولت ساخت، مورد توجه برخی محققین قرار گرفته است. اگر چه CIT هندسه ساده ای دارد ولی معادلات حرکت آن پیچیده است. زیرا غیر خطی و جفت شده است.

اخیرا نوع جدیدی از دام بنام دام ترکیبی معرفی شده است. تنها در یک مقاله از دانشگاه تگزاس آزمایشاتی در این باره انجام داده اند. Arkim و Laude در تحقیق خود طیف سنجی جرمی با این دستگاه را دنبال کرده اند. در این سیستم ترکیبی(HIT) هندسه هذلولوی با استوانه ای نوع جدیدی از عملیات تله گذاری را انجام می دهند. معهذا معادلات حرکتی یون پیچیده تر از دو نوع QIT و CIT می باشد. برای آنکه عملکرد دام HIT را درک کنیم بایستی ابتدا اصول QIT و CIT را بدانیم در این پژوهش معادلات حرکت یون در HIT را یافته و پتانسیل و میدان داخل دام بدست می آید. و بهبود می یابد همچنین نشان می دهیم که چگونه تنظیم پارامترهای هندسی سلول دام می تواند در کاهش حضور مراتب بالاتر میدان موثر باشد. حتی چگونه می توان دیگر پارامترها را بهینه سازی نمود. همچنین منحنی پایداری نیز بطور تئوری ترسیم خواهد گردید.

مقدمه:

دام یون چارقطبی و تفکیک کننده جرمی چار قطبی(Mass filter) دستگاههایی هستند که به الکترودهایی با ساختار هذلولی پتانسیل اعمال شود. و حرکت یون در دام تحت تاثیر یک سری از نیروهای وابسته به زمان باشد. در اینجا عمل تله گذاری از طریق بر هم کنش میدان اعمال شده با بار یون صورت می گیرد.(قسمت تک قطبی بر هم کنش). خود یون ها نیز از طریق بر هم کنش کولمبی بلند بود قویا با یکدیگر بر همکنش دارند دو نوع از طرح های معروف دام یون عبارتند از تله پاول و تله پنینگ. آزمایش با این تله ها در کار ولفگانگ پاول و هانس دهملت و نورمن دمزی که برندگان جایزه نوبل فیزیک اند نقش کلیدی داشت. تله پاول شامل یک الکترود رینگ حلقوی هذلولوی و دو الکترود صفحه ای هذلولوی است این سه بطور هم محور در امتداد محور تقارن چرخشی مشترکشان قرار می گیرند. یک ولتاژDC و یک ولتاژ AC بین حلقه و صفحه ها اعمال می شود. دو صفحه الکترود پایانی(End cap) در پتانسیل یکسانی نسبت به حلقه(ring) نگاه داشته می شوند. و یون در ناحیه مرکزی حلقه و یا نزدیک آن بدام می افتد اساسا به تله یون یک پتانسیل وابسته به زمان اعمال می شود تا پایداری سه بعدی بدست آید. اگر فقط یک میدان DC اعمال شود تله را می توان در امتداد محور Z پایدار کرد اما در جهت عرضی پایداری نخواهد داشت. در تله پنینگ فقط از میدان های ایستا استفاده می شود با وجود این به عنوان تله های دینامیکی تلقی می شود زیرا پایداری از طریق حرکت اتم بدست می آید. نخست یک میدان چارقطبی الکتریکی را در نظر گیرید که با استفاده از چار الکترود که بطور متقارن گرفته اند بوجود آمده است و الکترود در پتانسیل یکسانی نگاه داشته شده اند.

این پتانسیل چنان انتخاب می شود که یون ها را به الکترود جذب کند. اگر میدان دیگری اعمال نشود یونی که با فاصله(در نقطه ای با فاصله یکسان) از چار الکترود قرار گرفته است درحالت تعادل خواهد بود ولی در مقابل جابجایی(عرضی) بطرف یک از چار الکترود ناپایداری خواهد داشت. اما حرکت یون در راستای محور(طولی) تقارن چار قطبی پایدار خواهد بود. زیرا در اثر پتانسیل هماهنگ در امتداد این محور محصور خواهد ماند. برای ایجاد پایداری در حرکت عرضی میدان مغناطیسی در امتداد محور طولی اعمال می شود. بطوریکه یون در صفحه عرضی حرکت سیکلوترونی را ایجاد کند. مولفه مغناطیسی نیروی لورنتس که حرکت سیکلوترونی را ایجاد می کند برای جبران نیروی الکتریکی شعاعی ناشی از الکترودهاست. و بدین ترتیب پایداری حاصل می شود.

1-1 معادلات حرکت ذرات باردار در QIT

دام یون یا QUISTOR دستگاهی است مطابق شکل متشکل از سه الکترود هایپربولیک. دو الکترود End cap را معمولا زمین می کنند و پتانسیل V0 را به ring اعمال می نمایند. در این جا فرض می شود که دستگاه عاری از هر گاز یونی زمینه ای می باشد.

در تئوریک فرض می شود که الکترودها تا بی نهایت امتداد دارند و شکل ایده آل هندسی دارند. حال آنکه در عمل سر الکترودها را قطع می کنند. همچنین در عمل ورودی دستگاه از سوراخ هایی بسیار ریز متشکل است. که در واقع ورودی دستگاه می باشد. عیوب و ناکاملی های حاصل از فرآیند مهندسی ساخت نیز مزید بر علت شده و باعث می شوند دام های یونی واقعی بعضا خواص غیر خطی از خود بروز دهند. ولی در بحث تئوری که ارائه می شود از ناکاملی های مهندسی و ماشین کاری نیز صرف نظر می گردد.

میدان چار قطبی در مختصات دکارتی بصورت زیر است که در آن ضرایب ثابت اند. E0 نیز مستقل از مکان است ولی ممکن است به زمان وابسته باشد. این میدان در سه جهت مختصات ناجفت شده است و استقلال حرکت یون در هر مختصه راستا را نتیجه می دهد. نیروی

تله اتم متن فرمولی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 35 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

مقدمه:

تله اتم وسیله ای است که اتم را در ناحیه خاص از فضا جایگزیده کند. عمل تله گذاری از طریق بر هم کنش الکتریکی و یا مغناطیس بین اتم و میدان اعمال شده انجام می گیرد. تله طوری طری ریزی می شود که یو هم کنش بین اتم و میدان منجر یا ایجاد نیری برآیندی بصورت نیرویی بازگرداننده و وابسته به مکان است شود به عبارت دیگر این برهم کنش منجر به پتانسیل درجه دوم که برای تله گذاری می شود. تله های اتم که بطور تجربی شناخته شده اند بدو دسته رده بندی می شوند و بطور مختصری معرفی می شوند الف) تله اتم خنثی ب) تله یون(یا تله اتم یونیده) که موضوع بحث ماست.

تله اتم خنثی به دو نوع است:

الف) تله های تابشی ب) تله های مغناطیسی

نوع نخست براساس میدان الکترومغناطیق وابسته به زمان کار می کنند و نوع دوم براساس میدان مغناطیسی ایستا یا شبه ایستا عمل می کنند.

تله های مغناطیسی در 1963 مورد توجه قرار گرفت و در 1985 برای اولین باز ساخته شد. در اینجا یک زوج سیم پیچ دایره ی که حاصل جریان الکتریکی بود برای ایجاد میدان مغناطیسی کره وار چار قطبی مورد استفاده قرار گرفت. انرژی اتم در میدان مغناطیسی خارج بواسطه اثر ذیمان بسته به حالت داخلی اتم و جهت گیری گشتاور مغناطیسی اتم نسبت به میدان می تواند افزایش یا کاهش یابد در میدان مغناطیسی که(از نظر فضایی تغییری کند رای انرژی) دارای گرادیان است.

و در نتیجه بر اتم نیرو وارد می کند. اگر گشتاور مغناطیسی در جهت میدان اعمال شده دارای مولنه باشد نیرو در جهت افزایش میدان است. اما اگر گشتاور در خلاف جهت میدان باشد نیرو در جهتی است که منجر به دور شدن اتم از میدان می شود بنابراین در تشکیل دام مغناطیس سه بعدی پایدار برای میدان دام باید بیشینه یا کمینه ای وجود داشته باشد. و این وضعیت منطبق بر کمینه چاه پتانسیلی است که بصورت دام تعریف می شود. با شروع از می شود نشان داد که میدان مغناطیسی ایستا نمی تواند بیشینه ای سه بعدی داشته باشد ولی وجود کمینه ای سه بعدی برای آن قابل قبول است. در نتیجه تله های مغناطیسی ایستا فقط برای حالاتی خاص بوجود می آید: حالت هایی که گشتاور مغناطیسی در خلاف جهت میدان موضعی تله باشد.

تله های تابشی: در اینجا نیروی بدام اندازی از بر هم کنش اتم با موج الکترومغناطیسی حاصل می شود. در این جا نیروی بدام اندازی همان نیروی ناشی از فشار نور یا فشار تابش است. این نیرو را به دو قسمت بخش می کنیم:

نیروی پراکندگی یا خود بخودی

نیروی واکنشی یا دو قطبی

واقعیت این است که فوتون ها تکانه خطی دارند. و این تکانه از طریق جذب یا نشر یا از طریق پس زنی به اتم منتقل می شود. این همان انتقال وابسته به زمان تکانه است که نیروی فشار تابشی را بوجود می آورد. نیروی موثر در تله مغناطیسی اپتیکی نیروی خود بخودی است. اصول کارکرد این دام را دیوید پریچارد در 1986 کشف کرد.

تله یون ها:

تفاوت تله یون با تله اتم خنثی در این است که نیروی تله گذاری از طریق بر هم کنش میدان اعمال شده با باریون عمل می کند.(قیمت تک قطبی بر هم کنش میدان) وضعیت از جهت دیگری نیز متفاوت است. زیرا خود یون ها هم از طریق بر هم کنش کدامبی بلند بود قویا با یکدیگر بر هم کنش دارند. دو نوع از طرح های معروف تله یون عبارتند از تله پاول و تله پنینگ. از نظر تجربی تله های یون چند ده سال پیش از تله های اتم خنثی تحقق یافته بودند و برای اولین بار در سال 1955 ساخته شدند. در واقع آزمایش با این تله ها در کار و لفگانگ پاول و هانس دهملت و نورمن دمزی که برندگان نوبل سال هستند نقش کلیدی داشت.

تله یاور شامل یک الکترود حلقه ای هذلولوی و دو الکترود صفحه ای هذلولوی است. این سه بطور هم کور در امتداد محور تقارن چرخش مشترکشان قرار می گیرند. یک ولتاژ DC و یک ولتاژ AC بین حلقه و صفحه ها اعمال می شود( دو صفحه الکترود پایانی در پتانسیل یکسانی نسبت به حلقه(رینگ) نگه داشته می شوند) و یون در ناحیه مرکزی حلقه یا نزدیک آن بدام می افتد. اساسا تله یون مشابه تله مغناطیسی AC است. به این معنی که در آن پتانسیل وابسته به زمان اعمال می شود. تا پایداری سه بعدی بدست آید. اگر فقط یک میدان DC اعمال شود تله را می توان در امتداد محور پایدار کرد. اما در جهت عرضی پایداری نخواهد داشت. در تله پینیگ فقط از میدان هلی ایستا استفاده می شود با وجود این به عنوان تله های دینامیکی تلقی می شود زیرا پایداری از طریق حرکت اتم بدست می آید. نخست یک میدان چار قطبی الکتریکی را در نظر گیرید که با استفاده از چار الکترود که بطور متقارن قرار گرفته اند بوجود آمده است. و الکترودها در پتانسیل یکسانی نگه داشته شده اند. این پتانسیل چنان انتخاب می شود که یون ها را به الکترود جذب کند. اگر میدان دیگری

دانلود تحقیق در مورد تله خط یا تله موج

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

تله خط یا تله موج (line trap)

تله خط یا تله موج (line trap)

نوشته شده توسط Admin در تاریخ ۱۳۸۶/۱۰/۰۵ (747 بار خوانده شده)

دو منظور اساسی از بکارگیری تله خط در شبکه دنبال می شود :1- خط یک امپدانس تعریف شده بدون توجه به شرایط بهره برداری در شبکه فشار قوی پشت تله خط (این ویژگی تله خط مانع اتلاف بیهوده قدرت سیگنال کاربر در اثر نشت آن به شبکه پشت تله خط، که ممکن است با کلید زنی آرایشهای مختلفی داشته باشد، خواهد شد). 2- محدود کردن سیگنالهای مخابراتی به بخشی از شبکه انتقال انرژی که تله خط در انتهای آن قرار دارد (شبکه مخابراتی) و جلوگیری از نفوذ این سیگنالها به شبکه های مجاور (چنانچه این هدف برآورده شود می توان در بخشهای دیگر شبکه مجدداً از باندهای فرکانس مشابه استفاده نمود) .  ساختمان تله خط در شکل 1 اجزاء اصلی تشکیل دهنده یک تله خط LT معرفی شده اند. از میان آنها عناصر اصلی تله خط LT ، که معرف رفتار وسیله در شبکه انتقال انرژی و شبکه مخابراتی هستند، در شکل 5 نشان داده شده اند. این اجزاء عبارتند از :1- پیچک اصلی (Main coil) 2- وسیله تنظیم (Tuning device) 3- وسیله محافظ (Protective device)یک تله خط با اجزاء فوق برای نصب در حد فاصل نقطه ورودی سیگنال کاربر و سایر تجهیزات شبکه قدرت نظیر تسمه ها و ترانسفورماتورها در نظر گرفته می شود. پیچک اصلی همراه با وسیله تنظیم، در حالیکه از امیدانس قابل اغماضی در فرکانس شبکه انتقال انرژی (50 یا 60 هرتز) برخوردار می باشد، در برابر یک یا چند فرکانس کاربر و با باند فرکانسی،  امیدانس نسبتاً بزرگی از خود نشان داده و مایع نفوذ سیگنالهای مخابراتی به محیط سست می گردد. در یک بررسی دقیق (هنگام ارزیابی فنی پیشنهادهای مختلف) لازم است وظیفه و مشخصه های الکتریکی و غیرالکتریکی سایر اجزاء تله خط نیز مورد توجه قرار گیرند :4- ترمینالهای اتصال تله خط به شبکه فشار قوی 5- حلقه محافظ کرونا 6- اسپایدر (Spider)7- جمعه آویز (Suspension ring) 8- تسمه های نگهدارنده (Insulated tie bars)9- پایه (جهت نصب تله خط روی پایه)10- توری جهت ممانعت از ورود پرندگان  مشخصات عمومی اجزاء یک تله خط الف) پیچک اصلی (Main coil) پیچک اصلی نقش یک اندوکتیویته را در تله خط ایفاء می کند. یک تله خط در محل ورود خط انتقال به پست فشار قوی و سری با خط قرار می گیرد. به همین دلیل پیچک اصلی که رابط واقعی شبکه انتقال انرژی و پست فشار قوی است، علاوه بر شرایط آب و هوایی محل پست باید قادر باشد کلیه مشخصات لاینفک خط انتقال، نظیر جریان نامی، جریان اتصال کوتاه، تنشهای ولتاژی و مکانیکی شبکه را تحمل نماید. عموماً تله خط ها باید از قابلیت دسترسی (Availability) بالایی برخوردار باشند. در واقع طرح آنها باید آنچنان باشد که در طول عمر مفید خود با حداقل تعداد خرابی و زمان تعمیر و نگهداری مواجه گردند. زیرا هر بار خارج شدن تله خط از مدار به معنی از دست دادن یک خط انتقال انرژی می باشد. از این نظر مشخصات عمومی که در زیر مطرح می شوند حائز اهمیت بسیاری در طراحی ساختمان پیچک اصلی می باشند. پیچک اصلی اساساً از یک هادی که بصورت سیلندری پیچیده می شود تشکیل شده است. در دو انتها، پیچک به ترمینالهایی ختم می شود که از یک طرف به خط انتقال و خازن کوپلاژ و از سمت دیگر به پست فشار قوی متصل می گردد. هادی پیچک اصلی غالباً از جنس آلومینیوم و بصورت رشته ای (Stranded) با مقطع مستطیلی ساخته می شود. انزولاسیون مثال حلقه های مجاور پیچک به دو روش کلی تأمین می گردد. هر یک از این روشها دارای مزایا و معایبی هستند که در زیر بررسی می شوند :1- روش اول: پیچک اصلی با عایق هوا (Non-insulated / Air-insulated) در این روش که روش متداولتری است، هادی آلومینیومی در حالیکه فاقد پوشش عایقی بوده و مستقیماً با هوای آزاد در تماس است، پیچیده می شود. استقامت الکتریکی میان حلقه ها توسط فواصل هوایی تأمین می گردد. این فواصل هوایی از نظر فیزیکی توسط مجموعه ای از فاصله نگهدارها (Spacers) و با نوارهای عایقی از جنس Fiberglass حفظ می شوند. به منظور افزایش استقامت این عایقها در برابر شرایط مختلف آب و هوایی نوعی Rosin هم به آن اضافه می کنند. در هنگام وقوع یک اتصال کوتاه، نیروهای حاصله توسط این فاصله نگهدارها و یا نوارهای عایقی جذب می شوند. با این آرایش هر یک از رشته های سازنده هادی اصلی در مجاورت هوا اکسیده شده و یک لایه عایقی در سطح خارجی خود پدید می آورند. این لایه عایقی می تواند شدت جریانهای گردابی (Eddy current) ناشی از میدان مغناطیسی قوی درون پیچک را تغلیل داده و از تلفات حرارتی پیچک بکاهد. ضمن اینکه تبادل حرارتی میان پیچک و محیط اطراف بدون واسطه صورت می پذیرد. در این روش هادی پیچک مستقیماً در معرض آلودگی محیط واقع شده و ممکن است در شرایط بحرانی، فاصله خزشی (Creepage distance) میان حلقه ها نیازمند توجه خاص باشد. برای اینکه اشیاء خارجی و پرندگان نتوانند با وارد شدن به درون پیچک اتصال کوتاهی میان حلقه ها ایجاد نمایند، باید در اماکنی که احتمال این خطر پیش بینی می شود از تورهایی در طرفین پیچک (Bird barriers) به منظور ممانعت از ورود اشیاء خارجی و یا پرندگان استفاده نمائیم. 2- روش دوم : پیچک اصلی با پوشش عایق (Insulated) در این روش ابتدا هادی آلومینیومی در یک پوشش عایقی از جنس Fiberglass و Resin پوشانده شده و در مرحله بعد پیچانده می شود. به این ترتیب پس هر دو حلقه مجاور، دو لایه عایقی قرار گرفته و پیچک از استقامت مناسب در برابر تنشهای الکتریکی و مکانیکی برخوردار خواهد بود (در این وضعیت نیروهای مکانیکی در امتداد محیط هر حلقه بصورت یکنواخت توزیع می شوند، برخلاف روش اول که این نیروها را تنها نقاط خاصی از محیط حلقه که دارای فاصله نگهدار هستند، تحمل می نمایند). در این روش هادی پیچک مستقیماً در مجاورت هوای آزاد قرار ندارد. این ویژگی باعث می شود که مشکل آلودگی محیط و اتصال کوتاه میان حلقه ها بدنبال ورود اشیاء خارجی و پرندگان به درون پیچک مطرح نبوده و بنابراین لزومی به وجود توری (Bird barrier) نیز احساس نگردد. تبادل حرارتی با محیط در این روش با واسطه و دشوارتر از روش نخست صورت می پذیرد. اثرات حرارتی و دینامیکی جریان اتصال کوتاه، جریان عادی شبکه و اضافه بارها ممکن است باعث ترک خوردن پوشش رزینی شده و این از جمله معایب این روش است. بکار بردن روکش عایقی روی هادی پیچک اصلی، ظرفیت خازن خودی (Self-capacitance) پیچک را افزایش داده و به این ترتیب فرکانس تشدید آن را کوچکتر می نماید، تغییری که از دید تبادل اطلاعات در شبکه مخابراتی، مطلوب ارزیابی نمی شود. بسته به جریان نامی شبکه نقل انرژی و اندوکتیویته مورد نیاز شبکه مخابراتی، پیچک با سیم ساده و با دوبل و بصورت تکه لایه با چند لایه پیچیده می شود. چند لایه پیچیده شدن پیچک ظرفیت خودی آن را افزایش می دهد و همانطوریکه گفته شد این یک مزیت برای آن محسوب نمی گردد. از نظر مکانیکی حداکثر نیروی وارده به تله خط، حین عبور جریان اتصال کوتاه و در یک نخست آن اتفاق می افتد. علاوه بر نیروهای وارده در دو جهت محوری و شعاعی، باید نیروهایی را که از طریق ترمینالها اعمال می شوند نیز در نظر گرفته شوند. معمولاً کنترل نیروهای وارده از طریق ترمینالها با اصلاح آرامش فیزیکی آنها صورت می پذیرد. همچنین باید از عبور جریان اتصال کوتاه از طریق اسپایدرها احتراز شود، زیرا این پدیده سست ظهور نیروهای الکترومغناطیسی بزرگ می گردد. مقطع پیچک اصلی غالباً بصورت مستطیلی ساخته می شود. با این شکل اگر پیچک طوری پیچیده شود که بهای کوچکتر مستطیل متوجه سطوح جانبی سیلندر باشد، پیچک از استقامت بیشتری برخوردار خواهد بود. در هر صورت استقامت مکانیکی پیچک اصلی در برابر نیروهای منقبض شونده محوری و نیروهای منبسط شونده شعاعی باید طی تله خط را می توان برحسب وزن، ابعاد، تعداد، فواصل