عبور یون ها از لوله رانش

لوله رانش لوله‎ای است که یون?ها به آن وارد شده و تحت تاثیر میدان الکتریکی درون آن حرکت می کنند. این لوله از یکسری حلقه?های رسانای مشابه ساخته شده‎ که با مقاومت‎های یکسانی به هم متصلند. پتانسیل مناسبی به ابتدا و انتهای لوله رانش اعمال می?شود. پتانسیل توسط مقاومت?ها تقسیم شده و اختلاف ولتاژ یکسانی بین حلقه های متوالی ایجاد می?شود. بدین?ترتیب، گرادیان پتانسیل ثابتی در طول لوله برقرار می?شود که در نتیجه میدان یکنواختی در داخل لوله ایجاد و سبب هدایت یون?ها می?شود. لوله رانش در شتابدهی یون?ها، طیف سنج جرمی و دستگاه‎هایی که برای مطالعه واکنش‎های یون- مولکول مورد استفاده قرار می?گیرند، کار برد دارد. مهمترین و وسیع?ترین کاربرد لوله رانش در طیف سنج تحرک یونی است که یک تکنیک جداسازی یون?ها در فشار اتمسفر است و عمدتاً برای آنالیز مواد و بخارات شیمیایی و یا مطالعه شیمی فیزیک یون- مولکول?ها بکار می?رود. در این تکنیک که مشابه طیف سنج جرمی زمان پرواز (tof) است، ابتدا گونه مورد نظر به فاز گازی منتقل شده و با یک روش یونش اتمسفری مانند تخلیه کرونا یونیزه می??شود. یون?ها پس از عبور از یک شبکه به نام شاتر?گرید به صورت پالسی وارد لوله رانش شده و پس از طی کردن آن به کلکتور برخورد کرده و سیگنال الکتریکی بصورت پیک تولید می?کنند. تجربه نشان داده است که در بهترین حالت تنها کمتر از 5% از یون?های تولید شده به کلکتور میرسند. در واقع اکثر یون?ها در مسیر پیمایش لوله رانش از بین می?روند.همچنین معلوم نیست که میزان اتلاف برای یون?های متفاوت یکسان است یا خیر. هدف کلی این رساله مطالعه عبور یون?ها از لوله رانش است که در سه بخش انجام شده است. در قسمت اول، عبور یون?های متفاوت از لوله رانش بررسی شد که مشخص گردید میزان عبور با زمان پرواز یون نسبت معکوس دارد. بر همین اساس رابطه ای برای تصحیح طیف های تحرک یونی ارائه شد. در همین رابطه مدلی بر مبنای سینتیک واکنشهای موازی ارائه شد که به خوبی نتایج تجربی را تایید می?کند. در قسمت دوم وابستگی میزان رسانش یون?ها به ابعاد هندسی لوله رانش مورد بررسی قرار گرفت و معلوم شد که رسانش لوله رانش با طول آن کاهش و با قطر آن افزایش می?یابد. سپس به بررسی عبور یون?ها از شاتر گرید پرداخته شد و مشخص شد که یون?های سنگین اتلاف بیشتری دارند. یک مدل ساده برای توجیه این رفتار نیز ارائه شد که نتایج را بخوبی تفسیر می?کند.