シュリーレン写真の使用とアンビエント質量分析の可視化

この手順の全体的な目標は、イオン化源を理解し最適化する目的で、質量分析法で使用される周囲イオン源のガス流を視覚化することです。この方法は、イオン化効率とイオン源の位置など、アンビエントイオン化質量分析分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、可視化されたガス流とアンビエントイオン源を使用して、検出技術に関連する物理現象をより深く理解できることです。

この方法は、周囲質量分析に関する洞察を提供しますが、ガス流が関与する物理現象などの他のシステムにも適用できます。例としては、空気力学分野があります。一般的に、この方法に不慣れな人は、最初はカメラを適切に位置合わせするためにシステムを手動で調整する方法を理解するのが難しいため、苦労するでしょう。

まず、球面凹面鏡を鏡を支えるのに十分な大きさのリングスタンドクランプにクランプします。リングスタンドclを取り付けますamp ミラーを床に垂直な3フィートのリングスタンドにミラー付き。リングスタンドとミラーを質量分析計のソースの側面に配置してください。

ミラーの面を調整して、ソースと平行で、同じ高さになるようにします。次に、ミラーの中心が質量分析計の中心ソース領域と揃うようにミラーを配置します。次に、三脚の上部に金属プレートを取り付けます。

カットオフと呼ばれるカミソリの刃を磁石を使用して金属板に取り付け、鋭いエッジが垂直になるようにします。三脚をミラーと一直線に、ミラーの焦点距離の2倍の位置に置きます。次に、鏡から反射した光の経路に直交するようにカミソリの刃を合わせます。

三脚の高さを手動で調整して、かみそりの刃の鋭いエッジがミラーの中心とほぼ揃うようにします。その後、デジタルカメラを取り付け、300mmの望遠レンズを別の三脚に取り付けます。レンズがカミソリの刃と同じ高さで、レンズが真後ろに 4 cm 来るようにカメラを配置します。

カメラのビデオ出力をコンピューターのモニターに接続すると、簡単に view リアルタイムでシュリーレン現象。バイアルキャップの中央に直径約0mmの小さな穴を開けて、懐中電灯に取り付けます。バイアルキャップを200ルーメンのLED懐中電灯に、高温ホイルテープで貼り付けます。

この実験は、すべてのコンポーネントの位置合わせが正しい場合にのみ機能します。適切な位置決めにご注意ください。懐中電灯の適切な位置を確保するには、かみそりの刃の横にある金属板にレーザーポインターを置きます。

レーザーポインターを手動で動かして、ビーンがミラーの中心に当たるようにします。必要に応じて調整して、反射ビームがカミソリの刃と直交するようにし、ビームの約半分がブロックされるようにします。ビームが位置合わせされていない場合は、ミラーの位置を手動で調整して、レーザーポインターのビームをかみそりの刃に直接向けます。

レーザービームがレンズの中央にあることを確認したら、すべてが揃っている間にレーザーポインターを蓋付きの懐中電灯に交換します。次に、懐中電灯をつけます。白い紙を使用して、カットオフで反射光を観察し、ビームが小さく焦点を合わせたスポットであることを確認します。

反射光線の約半分をカットオフで遮断するために必要な垂直方向の調整を行います。次に、カメラのレンズキャップを取り外し、ミラーに焦点を合わせます。質量分析イオン源を、ノズルの端と質量分析計の入口との間に10mmの距離を空けて、試験領域内に手動で位置合わせします。

これに続いて、ニードルバルブを手動で周囲ソースに開き、窒素が流れるようにします。質量分析計の制御に使用するソフトウェアを開きます。「ファイル」をクリックし、「チューニングを開く」を選択します。

次に、適切な Tune ファイルを選択します。手動チューニングを開いた後、すべての電圧と温度を周囲ソースに適用します。温度が上昇するデジタルカメラのビュースクリーン上で、シュリーレン装置を使用してノズルから出る流れの外観を観察します。

目的の画像がカメラに視覚化されたら、ガス流の写真を撮って収集します。この時点で、取得した画像を画像表示ソフトで開き、印刷します。印刷された画像に鉛筆と定規を使用して手動で線を引き、流れの方向に平行なガス流の中心軸を定義します。

定規を使用して、印刷された画像上の視覚化されたガス流の端に沿って手動で線を引きます。ガス流の外縁をマークして、スプレーの半分の角度の範囲を取得します。最後に、分度器を使用して中心軸と線の間に生成される角度を測定します。

Schlierenセットアップのすべてのコンポーネントが適切に位置合わせされている場合、テスト領域内のガスは、暗い領域と明るい領域が対照的であるように見えます。このコントラストは、ノズルサイズが小さくなるにつれて、質量分析源からの窒素ジェットの流れの形状がどのように変化するかを観察するために使用できます。光源とガスの流れの完全なトリミングされていないシュリーレン画像は、ミラーに対するテストオブジェクトの向きを示し、適切な量の光が遮断されたときに何が予想されるかを示しています。

カットオフが高すぎたり低すぎたりすると、画像が粗くなります。ノズルサイズが一定の場合、圧力の増加に伴って半角が増加し、ガス流の全体的なサイズの増加を示します。半角は、一定圧力でノズル径が大きくなると増加し、ノズル径が大きくなると窒素ジェットのサイズが全体的にスケーリング増加することを意味します。

このテクニックを習得すると、適切に実行すれば、1〜2時間で完了します。このビデオを見れば、アンビエントイオン源のガス流を視覚化する方法を十分に理解できるはずです。レーザーポインターでの作業は非常に危険である可能性があるため、この手順を実行するときは常に保護メガネを着用する必要があることを忘れないでください。