تصور المحيطة الطيف الكتلي مع استخدام انعراجي التصوير الفوتوغرافي

الهدف العام من هذا الإجراء هو تصور تيار الغاز لمصدر التأين المحيط المستخدم مع قياس الطيف الكتلي ، لغرض فهم مصدر التأين وتحسينه. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال قياس الطيف الكتلي للتأين المحيط ، مثل كفاءة التأين مقابل موضع المصدر. تتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في استخدام تيارات الغاز المرئية مع مصدر التأين المحيط لفهم الظاهرة الفيزيائية المرتبطة بتقنية الكشف بشكل أفضل.

على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لقياس الطيف الكتلي المحيط ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على أنظمة أخرى ، مثل الظاهرة الفيزيائية ، التي تتضمن تيارات الغاز. مثال على ذلك هو مجال الديناميكا الهوائية. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة ، لأنه من الصعب في البداية معرفة كيفية ضبط النظام يدويا لتحقيق المحاذاة المناسبة للكاميرا.

أولا ، قم بتثبيت مرآة مقعرة كروية في مشبك حامل دائري كبير بما يكفي لدعم المرآة. قم بتوصيل مشبك الحامل الدائري بالمرآة بحامل دائري بثلاثة أقدام عموديا على الأرض. ضع حامل الحلقة والمرآة على جانب مصدر مطياف الكتلة.

اضبط وجه المرآة بحيث يكون موازيا للمصدر وعلى نفس ارتفاعه. بعد ذلك، ضع المرآة بحيث يكون مركزها محاذاة مع منطقة المصدر المركزي لمطياف الكتلة. بعد ذلك ، قم بإرفاق لوحة معدنية أعلى الحامل ثلاثي القوائم.

قم بتوصيل شفرة حلاقة ، تعرف باسم القطع ، باللوحة المعدنية باستخدام مغناطيس ، بحيث تكون الحافة الحادة عمودية. ضع الحامل ثلاثي القوائم في خط مع المرآة ، بضعف البعد البؤري للمرآة. بعد ذلك ، قم بمحاذاة شفرة الحلاقة المتعامدة مع مسار الضوء المنعكس من المرآة.

اضبط ارتفاع الحامل ثلاثي القوائم يدويا بحيث تتم محاذاة الحافة الحادة لشفرة الحلاقة تقريبا مع مركز المرآة. بعد ذلك ، قم بتركيب كاميرا رقمية ، مع عدسة تليفوتوغرافي مقاس 300 ملم على حامل ثلاثي القوائم منفصل. ضع الكاميرا بحيث تكون العدسة خلف شفرة الحلاقة مباشرة وعلى نفس ارتفاع شفرة الحلاقة.

قم بتوصيل إخراج الفيديو الخاص بالكاميرا بشاشة كمبيوتر لعرض ظاهرة Schlieren بسهولة في الوقت الفعلي. حفر حفرة صغيرة يبلغ قطرها حوالي صفر نقطة ستة ملليمترات في وسط غطاء قارورة لإرفاقها بمصباح يدوي. قم بلصق غطاء القارورة على مصباح يدوي LED بسعة 200 لومن ، باستخدام شريط رقائق بدرجة حرارة عالية.

لن تعمل التجربة إلا إذا كانت محاذاة جميع المكونات صحيحة. يرجى الحرص على ضمان الوضع المناسب. لضمان الوضع المناسب للمصباح اليدوي ، ضع مؤشر ليزر على اللوحة المعدنية بجوار شفرة الحلاقة.

حرك مؤشر الليزر يدويا حتى تصطدم الحبة بمركز المرآة. اضبط حسب الضرورة للتأكد من تقاطع الحزمة المنعكسة بشكل متعامد مع شفرة الحلاقة ، بحيث يتم حظر نصف الحزمة تقريبا. إذا لم يكن الشعاع محاذاة ، فاضبط موضع المرآة يدويا لتوجيه شعاع مؤشر الليزر مباشرة إلى شفرة الحلاقة.

بعد التأكد من أن شعاع الليزر متمركز على العدسة ، استبدل مؤشر الليزر بمصباح يدوي مغطى أثناء محاذاة كل شيء. بعد ذلك ، قم بتشغيل المصباح اليدوي. باستخدام قطعة من الورق الأبيض ، راقب الضوء المنعكس عند القطع ، مع التأكد من أن الشعاع عبارة عن بقعة صغيرة مركزة.

قم بإجراء أي تعديلات رأسية ضرورية لحجب ما يقرب من نصف شعاع الضوء المنعكس مع القطع. بعد ذلك ، قم بإزالة غطاء العدسة على الكاميرا والتركيز على المرآة. قم بمحاذاة مصدر أيون قياس الطيف الكتلي يدويا داخل منطقة الاختبار ، بمسافة 10 ملليمترات بين نهاية الفوهة ومدخل مطياف الكتلة.

بعد ذلك ، افتح صمام الإبرة يدويا إلى المصدر المحيط ، مما يسمح للنيتروجين بالتدفق من خلاله. افتح البرنامج المستخدم للتحكم في مطياف الكتلة. انقر فوق ملف ، وحدد فتح اللحن.

ثم حدد ملف الضبط المناسب. بعد فتح الضبط اليدوي ، قم بتطبيق جميع الفولتية ودرجات الحرارة على المصدر المحيط. لاحظ مظهر التدفق الخارج من الفوهة مع جهاز Schlieren ، على شاشة عرض الكاميرا الرقمية عند درجة الحرارة الزيادات.

بمجرد تصور الصورة المطلوبة على الكاميرا ، اجمعها عن طريق التقاط صورة لتيار الغاز. في هذه المرحلة ، افتح الصورة المكتسبة باستخدام برنامج عرض الصور ، واطبعها. ارسم خطا يدويا باستخدام قلم رصاص ومسطرة على الصورة المطبوعة ، مع تحديد المحور المركزي لتيار الغاز الموازي لاتجاه التدفق.

باستخدام المسطرة ، ارسم خطا يدويا على طول حافة تيار الغاز المرئي على الصورة المطبوعة. ضع علامة على الحواف الخارجية لتيار الغاز للحصول على نطاق لنصف زاوية الرش. أخيرا ، قم بقياس الزاوية الناتجة بين المحور المركزي والخط باستخدام منقلة.

عندما تتم محاذاة جميع المكونات في إعداد Schlieren بشكل صحيح ، يمكن رؤية الغازات داخل منطقة الاختبار على أنها مناطق مظلمة وخفيفة متناقضة. يمكن استخدام هذا التباين لملاحظة كيفية تغير شكل تدفق نفاثة النيتروجين من مصدر قياس الطيف الكتلي مع انخفاض حجم الفوهة. توضح صورة Schlieren الكاملة غير المقتصاصة للمصدر وتدفق الغاز اتجاه كائنات الاختبار بالنسبة للمرآة ، وتوضح ما يجب توقعه عند قطع الكمية المناسبة من الضوء.

إذا كان القطع مرتفعا جدا أو منخفضا جدا ، فسينتج عن ذلك صور سيئة. مع حجم الفوهة الثابت ، تزداد نصف الزاوية وفقا لذلك مع زيادة الضغط ، مما يدل على زيادة الحجم الكلي لتيار الغاز. تزداد الزاوية النصفية مع قطر الفوهة الأكبر عند ضغط ثابت ، مما يدل على زيادة القياس الإجمالية في حجم نفاثة النيتروجين ، التي تخرج من المصدر مع زيادة قطر الفوهة.

بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في غضون ساعة إلى ساعتين ، إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصور تيار الغاز لمصدر التأين المحيط. لا تنس أن العمل باستخدام مؤشرات الليزر يمكن أن يكون خطيرا للغاية ، ويجب دائما ارتداء النظارات الواقية أثناء تنفيذ هذا الإجراء.