Visualisatie van Ambient Massaspectrometrie met het gebruik van Schlieren fotografie

Het algemene doel van deze procedure is om de gasstroom van een omgevingsionisatiekbron te visualiseren die wordt gebruikt met massaspectrometrie, met als doel de ionisatiekbron te begrijpen en optimaliseren. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van omgevingsionisatiek massaspectrometrie, zoals ionisatieverhouding versus bronpositie. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is het gebruik van gevisualiseerde gasstromen met een omgevingsionisatiekbron om het fysische fenomeen geassocieerd met de detectietechniek beter te begrijpen.

Hoewel deze methode inzicht kan geven in omgevingsmassaspectrometrie, kan deze ook worden toegepast op andere systemen, zoals fysische fenomenen, die gasstromen omvatten. Een voorbeeld zou het gebied van aerodynamica zijn. Over het algemeen zullen individuen die nieuw zijn met deze methode worstelen, omdat het aanvankelijk moeilijk is om uit te zoeken hoe het systeem handmatig moet worden aangepast om de juiste uitlijning van de camera te bereiken.

Klem eerst een bolvormige concave spiegel in een ringstandklem die groot genoeg is om de spiegel te ondersteunen. Bevestig de ringstandklem met de spiegel aan een drie voet hoge ringstand, loodrecht op de vloer. Plaats de ringstand en spiegel aan de zijkant van de bron van de massaspectrometer.

Stel het oppervlak van de spiegel zo in dat het parallel is aan en op dezelfde hoogte staat als de bron. Plaats vervolgens de spiegel zo dat het centrum ervan is uitgelijnd met het centrale brongebied van de massaspectrometer. Bevestig vervolgens een metalen plaat op de bovenkant van de statief.

Bevestig een scheermesje, dat bekend staat als de afsnijding, aan de metalen plaat met behulp van een magneet, zodat de scherpe rand verticaal staat. Plaats het statief in lijn met de spiegel, op twee keer de brandpuntsafstand van de spiegel. Richt vervolgens het scheermesje loodrecht op het lichtpad dat van de spiegel wordt gereflecteerd.

Stel handmatig de hoogte van het statief zo in dat de scherpe rand van het scheermesje ongeveer is uitgelijnd met het centrum van de spiegel. Monteer vervolgens een digitale camera, met een 300 millimeter telelens, op een apart statief. Plaats de camera zodat de lens vier centimeter direct achter en op dezelfde hoogte staat als het scheermesje.

Sluit de video-uitgang van de camera aan op een computermonitor om het Schlieren-fenomeen gemakkelijk in realtime te bekijken. Boor een klein gaatje van ongeveer zes tienden van een millimeter in diameter in het midden van een flesdop om deze aan een zaklamp te bevestigen. Bevestig de flesdop over een 200 lumen LED-zaklamp, met behulp van folietape die bestand is tegen hoge temperaturen.

Het experiment werkt alleen als de uitlijning van alle componenten correct is. Zorg ervoor dat u de juiste positionering verzekert. Om de juiste positionering van de zaklamp te garanderen, plaatst u een laserpointer op de metalen plaat naast het scheermesje.

Verplaats de laserpointer handmatig zodat de straal het midden van de spiegel raakt. Pas zo nodig aan om ervoor te zorgen dat de gereflecteerde straal loodrecht op het scheermesje snijdt, zodat ongeveer de helft van de straal wordt geblokkeerd. Als de straal niet is uitgelijnd, stelt u handmatig de positie van de spiegel aan om de straal van de laserpointer direct op het scheermesje te richten.

Nadat u zich ervan hebt vergezeld dat de laserstroom op het lenscentrum is gericht, vervangt u de laserpointer door een afgedekte zaklamp terwijl alles is uitgelijnd. Schakel vervolgens de zaklamp in. Observeer met een stuk wit papier het gereflecteerde licht bij de afsnijding en zorg ervoor dat de straal een kleine, gerichte vlek is.

Voer eventuele verticale aanpassingen uit die nodig zijn om ongeveer de helft van de gereflecteerde lichtstraal met de afsnijding te blokkeren. Verwijder vervolgens de lensdop van de camera en richt u op de spiegel. Richt handmatig de massaspectrometrie-ionisatiekbron binnen het testgebied, met een afstand van 10 millimeter tussen het uiteinde van de mondstuk en de inlaat van de massaspectrometer.

Open vervolgens handmatig de naaldklep naar de omgevingsbron en laat stikstof erdoor stromen. Open de software die wordt gebruikt om de massaspectrometer te bedienen. Klik op Bestand en selecteer Tune Openen.

Selecteer vervolgens het juiste Tune-bestand. Nadat het handmatige Tune is geopend, pas alle spanningen en temperaturen toe op de omgevingsbron. Observeer het uiterlijk van de stroming die de mondstuk verlaat met de Schlieren-apparatuur, op het beeldscherm van de digitale camera bij temperatuurstijgingen.

Zodra het gewenste beeld op de camera is gevisualiseerd, verzamel het door een foto van de gasstroom te maken. Open op dit punt het verkregen beeld met behulp van beeldbewerkingssoftware en print het. Teken handmatig een lijn met een potlood en een liniaal op het afgedrukte beeld en definieer daarmee de centrale as van de gasstroom parallel aan de stromingsrichting.

Gebruik de liniaal om handmatig een lijn langs de rand van de gevisualiseerde gasstroom op het afgedrukte beeld te tekenen. Markeer de buitenranden van de gasstroom om een ​​bereik voor de spuithalve hoek te verkrijgen. Meet tenslotte de hoek die wordt geproduceerd tussen de centrale as en de lijn met behulp van een hoekmeter.

Wanneer alle componenten in de Schlieren-opstelling correct zijn uitgelijnd, kunnen gassen binnen het testgebied worden gezien als contrasterende donkere en lichte gebieden. Dit contrast kan worden gebruikt om te observeren hoe de vorm van de stikstofstraal van de massaspectrometriebron verandert naarmate de mondstukgrootte afneemt. Een volledige, onbewerkte, Schlieren-afbeelding van de bron en gasstroom, illustreert de oriëntatie van de testobjecten ten opzichte van de spiegel en laat zien wat moet worden verwacht wanneer de juiste hoeveelheid licht wordt afgesneden.

Als de afsnijding te hoog of te laag is, resulteert dit in slechte beelden. Bij constante mondstukgrootte neemt de halve hoek overeenkomstig toe met een toename van de druk, wat een algemene groottetoename van de gasstroom betekent. De halve hoek neemt toe met een grotere mondstukdiameter