Визуализация Ambient масс-спектрометрии с использования шлирен Фото

Общая цель этой процедуры заключается в визуализации газового потока источника ионизации окружающей среды, используемого с помощью масс-спектрометрии, с целью понимания и оптимизации источника ионизации. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области масс-спектрометрии ионизации окружающей среды, такие как эффективность ионизации в зависимости от положения источника. Основным преимуществом этого метода является использование визуализированных газовых потоков с источником ионизации окружающей среды для лучшего понимания физических явлений, связанных с методом обнаружения.

Хотя этот метод может дать представление о масс-спектрометрии окружающей среды, он также может быть применен к другим системам, таким как физические явления, которые включают газовые потоки. Примером может служить область аэродинамики. Как правило, люди, не знакомые с этим методом, будут испытывать трудности, потому что поначалу трудно понять, как вручную настроить систему для достижения правильной юстировки камеры.

Сначала зажмите сферическое вогнутое зеркало в кольцевой зажим подставки, достаточно большой, чтобы поддерживать зеркало. Прикрепите зажим кольцевой подставки с зеркалом к трехфутовой кольцевой подставке перпендикулярно полу. Поместите кольцевую подставку и зеркало сбоку от источника масс-спектрометра.

Отрегулируйте поверхность зеркала так, чтобы она была параллельна источнику и находилась на той же высоте, что и источник. Затем расположите зеркало так, чтобы его центр был выровнен с центральной областью источника масс-спектрометра. Далее прикрепите металлическую пластину к верхней части штатива.

Прикрепите лезвие бритвы, известное как отрезанное, к металлической пластине с помощью магнита так, чтобы острый край был вертикальным. Расположите штатив на одной линии с зеркалом на расстоянии в два раза больше фокусного расстояния зеркала. Затем выровняйте лезвие бритвы ортогонально траектории света, отраженного от зеркала.

Вручную отрегулируйте высоту штатива так, чтобы острый край лезвия бритвы был примерно на одной линии с центром зеркала. После этого монтируем цифровой фотоаппарат, с 300-миллиметровым телеобъективом на отдельный штатив. Расположите камеру так, чтобы объектив находился в четырех сантиметрах прямо позади и на той же высоте, что и лезвие бритвы.

Подключите видеовыход камеры к монитору компьютера, чтобы легко наблюдать за феноменом Шлирена в режиме реального времени. Просверлите небольшое отверстие диаметром примерно ноль целых шести миллиметров в центр крышки флакона для того, чтобы прикрепить ее к фонарику. Прикрепите крышку флакона к светодиодному фонарику с яркостью 200 люмен с помощью высокотемпературной фольгированной ленты.

Эксперимент будет успешным только в том случае, если юстировка всех компонентов будет правильной. Пожалуйста, позаботьтесь о правильном расположении. Чтобы обеспечить правильное позиционирование фонаря, поместите лазерную указку на металлическую пластину рядом с лезвием бритвы.

Вручную переместите лазерную указку так, чтобы боб попадал в центр зеркала. При необходимости отрегулируйте так, чтобы отраженный луч пересекался перпендикулярно лезвию бритвы так, чтобы примерно половина луча была заблокирована. Если луч не выровнен, вручную отрегулируйте положение зеркала, чтобы направить луч лазерной указки прямо на лезвие бритвы.

Убедившись, что лазерный луч центрирован на линзе, замените лазерную указку на закрытый фонарик, пока все выровнено. Далее включаем фонарик. Используя лист белой бумаги, наблюдайте за отраженным светом в точке светотени, следя за тем, чтобы луч представлял собой маленькое сфокусированное пятно.

Внесите все необходимые вертикальные корректировки, чтобы перекрыть примерно половину отраженного светового луча с отсечкой. Затем снимите крышку объектива на камере и сфокусируйтесь на зеркале. Вручную выровняйте источник ионов масс-спектрометрии в пределах тестовой области на расстоянии 10 миллиметров между концом сопла и входом масс-спектрометра.

После этого вручную откройте игольчатый клапан к источнику окружающей среды, позволяя азоту протекать через него. Откройте программное обеспечение, используемое для управления масс-спектрометром. Нажмите «Файл» и выберите «Открыть настройку».

Затем выберите соответствующий файл Tune. После открытия ручной настройки подайте все напряжения и температуры на источник окружающей среды. Наблюдайте за появлением потока, выходящего из сопла с помощью аппарата Schlieren, на экране обзора цифровой камеры при повышении температуры.

После того, как желаемое изображение визуализировано на камере, соберите его, сделав снимок газового потока. На этом этапе откройте полученное изображение с помощью программного обеспечения для просмотра изображений и распечатайте его. Вручную проведите линию с помощью карандаша и линейки на распечатанном изображении, определив центральную ось газового потока, параллельную направлению потока.

С помощью линейки вручную проведите линию по краю визуализируемого газового потока на распечатанном изображении. Отметьте внешние края газовой струи, чтобы получить диапазон для полуугла распыления. Наконец, измерьте угол между центральной осью и линией с помощью транспортира.

Когда все компоненты в установке Schlieren правильно выровнены, газы в тестовой области могут быть видны как контрастные темные и светлые области. Этот контраст можно использовать для наблюдения за тем, как изменяется форма потока струи азота от источника масс-спектрометрии при уменьшении размера сопла. Полное, необрезанное, шлиреновское изображение источника и потока газа иллюстрирует ориентацию испытуемых объектов относительно зеркала и показывает, чего следует ожидать при отключении достаточного количества света.

Если пороговое значение будет слишком высоким или слишком низким, это приведет к плохим изображениям. При постоянном размере сопла полуугол увеличивается соответственно с увеличением давления, что означает общее увеличение размера газового потока. Половинный угол увеличивается с увеличением диаметра сопла при постоянном давлении, что означает общее увеличение размера струи азота, выходящей из источника по мере увеличения диаметра сопла.

После освоения этой техники ее можно сделать за один-два часа, если она выполнена правильно. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как визуализировать газовый поток источника ионизации окружающей среды. Не забывайте, что работа с лазерными указками может быть крайне опасной, и во время выполнения этой процедуры всегда следует надевать защитные очки.