بررسی رفتار زمانی پاسخ دستگاه طیف سنج تحرک یونی

چکیده زمان پاسخ به عنوان یک فاکتور کلیدی برای مقایسه ی عملکرد سنسورها و دستگاه های تشخیص گاز مورد استناد قرار می گیرد. برای اکثر سنسورها لازم است زمان پاسخ تا حد ممکن کوتاه باشد به خصوص زمانی که سنسور به منطور تشخیص گازهای سمی ویا به عنوان شناساگر دارویی به کار می رود. هر دستگاه بسته به خصوصیات قطعات مکانیکی و الکترونیکی به کار رفته و روش استفاده از آن می تواند رفتار زمانی و زمان پاسخ متفاوتی داشته باشد. برای بهبود عملکرد دستگاه لازم است منحنی پاسخ آن بررسی شود. شناخت عوامل موثر بر منحنی پاسخ کمک می کند تا دستگاهی با کوتاه ترین زمان پاسخ طراحی شود. ims به عنوان یک دتکتور برای شناسایی مواد شیمیایی مختلف ازجمله گازهای سمی هرچه زمان پاسخ کوتاه تری داشته باشد کارآیی بالاتری خواهد داشت. زمان پاسخ نسبتا" کوتاه ims یکی از مزیت های آن به شمار می رود ولی از طرف دیگر ماندگاری نمونه در آن می تواند عملکرد آن را محدود کند. این محدودیت به خصوص زمانی که از ims به عنوان دتکتور برای جداسازی مخلوط ها استفاده می شود اهمیت پیدا می کند. پس لازم است زمان ماندگاری به قدری کوتاه باشد که سیگنال گونه های جدا شده توسط پیش جدا کننده در ims تداخل پیدا نکنند. در این تحقیق به منظور شناخت عوامل موثر بر پاسخ ims، رفتار زمانی سیگنال های آن مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا رفتار زمانی پاسخ به یک نمونه ی گازی بررسی شد. این رفتار شامل یک پیک گوسین به همراه یک دنباله ی نمایی کند است. پیک گوسین در اثر پهن شدن یک تابع مربعی ناشی از تزریق گاز به وجود می آید و دنباله ی نمایی به واجذب گونه ها از دیواره ی محفظه ی تزریق نسبت داده شد. رفتار زمانی سیگنال برای نمونه های جامد نیز بررسی شد و نواحی مختلف منحنی پاسخ بررسی و عوامل موثر بر آن ها شناسایی شد. زمان پاسخ برای نمونه های جامد شامل سه بخش می شود. یک تابع نیم گوسین تا بیشینه ی پاسخ، یک تابع کاهشی نمایی تند و یک تابع کاهشی نمایی کند. بخشی از منحنی پاسخ نمونه ی جامد به جداشدن نمونه از سطح سوزن تزریق نسبت داده شد و این موضوع با استفاده از روابط سینتیکی واجذب مدلسازی شد و از تطابق مدل با نتایج تجربی پارامترهای سینتیکی مربوط به واجذب استخراج شد که مطابقت نسبتا" خوبی با مقادیر گزارش شده داشت. همچنین نشان داده شد که ims می تواند به عنوان دتکتور در مطالعات tpd استفاده شود و پارامترهای سینتیکی به دست آید. همچنین عوامل دیگری که ممکن است منحنی پاسخ و ماندگاری نمونه در دستگاه را تحت تأثیر قرار دهند از جمله دمای ناحیه ی تزریق، دمای محفظه ی سل، نوع ماده ی تزریق شده، جنس و طول لوله های عبور نمونه بررسی شد. در بخش دیگر این تحقیق با استفاده از منحنی پاسخ ims در حالت اشباع، روش جدیدی برای افزایش دامنه ی کار و دامنه ی خطی منحنی کالیبراسیون ارائه شد. این روش مبتنی بر جمع آوری سیگنال در طول زمان است که حتی پس از اشباع شدن سیگنال هم معتبر است.