Schlieren Fotoğraf Kullanımına Ortam kütle spektrometresi görselleştirme

Bu prosedürün genel amacı, iyonizasyon kaynağını anlamak ve optimize etmek amacıyla kütle spektrometresi ile kullanılan bir ortam iyonizasyon kaynağının gaz akışını görselleştirmektir. Bu yöntem, ortam iyonizasyon kütle spektrometresi alanında, iyonizasyon verimliliğine karşı kaynak konumu gibi temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, algılama tekniği ile ilişkili fiziksel fenomeni daha iyi anlamak için bir ortam iyonizasyon kaynağı ile görselleştirilmiş gaz akışlarının kullanılmasıdır.

Bu yöntem, ortam kütle spektrometresi hakkında bilgi sağlayabilse de, gaz akışlarını içeren fiziksel fenomen gibi diğer sistemlere de uygulanabilir. Bir örnek aerodinamik alanı olabilir. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler mücadele edecektir, çünkü başlangıçta kameranın uygun şekilde hizalanmasını sağlamak için sistemin manuel olarak nasıl ayarlanacağını anlamak zordur.

İlk olarak, küresel bir içbükey aynayı, aynayı destekleyecek kadar büyük bir halka stand kelepçesine sıkıştırın. Halka standını takınamp ayna ile zemine dik olan üç ayaklı bir halka standına bağlayın. Halka standını ve aynayı kütle spektrometresi kaynağının yan tarafına yerleştirin.

Aynanın yüzünü, kaynağa paralel ve kaynakla aynı yükseklikte olacak şekilde ayarlayın. Ardından, aynayı, merkezi kütle spektrometresinin merkez kaynak bölgesi ile hizalanacak şekilde konumlandırın. Ardından, tripodun üstüne metal bir plaka takın.

Kesme olarak bilinen bir tıraş bıçağını, keskin kenar dikey olacak şekilde bir mıknatıs kullanarak metal plakaya takın. Tripodu ayna ile aynı hizada, aynanın odak uzaklığının iki katı olacak şekilde yerleştirin. Ardından, tıraş bıçağını aynadan yansıyan ışık yoluna dik olarak hizalayın.

Tripodun yüksekliğini, tıraş bıçağının keskin kenarı yaklaşık olarak aynanın merkeziyle aynı hizada olacak şekilde manuel olarak ayarlayın. Bunu takiben, ayrı bir tripod üzerine 300 milimetre telefoto lensli bir dijital kamera monte edin. Kamerayı, lens tam dört santimetre arkasında ve tıraş bıçağıyla aynı yükseklikte olacak şekilde konumlandırın.

Schlieren fenomenini gerçek zamanlı olarak kolayca görüntülemek için kameranın video çıkışını bir bilgisayar monitörüne bağlayın. Bir el fenerine takmak için bir flakon kapağının ortasına yaklaşık sıfır nokta altı milimetre çapında küçük bir delik açın. Flakon kapağını, yüksek sıcaklık folyo bandı kullanarak 200 lümenlik bir LED el fenerinin üzerine takın.

Deney, yalnızca tüm bileşenlerin hizalaması doğruysa çalışacaktır. Lütfen doğru konumlandırmayı sağlamaya özen gösterin. El fenerinin doğru şekilde konumlandırılmasını sağlamak için, tıraş bıçağının yanındaki metal plakaya bir lazer işaretçi yerleştirin.

Lazer işaretçiyi, çekirdek aynanın ortasına çarpacak şekilde manuel olarak hareket ettirin. Yansıyan ışının tıraş bıçağına dik olarak kesiştiğinden emin olmak için gerektiği gibi ayarlayın, böylece ışının yaklaşık yarısı bloke olur. Işın hizalanmamışsa, lazer işaretçinin ışınını doğrudan tıraş bıçağına doğrultmak için aynanın konumunu manuel olarak ayarlayın.

Lazer ışınının lens üzerinde ortalandığından emin olduktan sonra, her şey hizalanırken lazer işaretçiyi kapalı bir el feneri ile değiştirin. Ardından, el fenerini açın. Bir parça beyaz kağıt kullanarak, huzmenin küçük, odaklanmış bir nokta olduğundan emin olarak, kesilen kısımda yansıyan ışığı gözlemleyin.

Kesme ile yansıyan ışık huzmesinin yaklaşık yarısını engellemek için gerekli dikey ayarlamaları yapın. Ardından, kameradaki lens kapağını çıkarın ve aynaya odaklanın. Kütle spektrometresi iyon kaynağını, nozülün ucu ile kütle spektrometresinin girişi arasında 10 milimetrelik bir mesafe olacak şekilde test bölgesi içinde manuel olarak hizalayın.

Bunu takiben, iğneli valfi ortam kaynağına manuel olarak açın ve nitrojenin içinden akmasına izin verin. Kütle spektrometresini kontrol etmek için kullanılan yazılımı açın. Dosya'ya tıklayın ve Tune Aç'ı seçin.

Ardından, uygun Tune dosyasını seçin. Manuel Tune'u açtıktan sonra, tüm voltajları ve sıcaklıkları ortam kaynağına uygulayın. Sıcaklık artışlarında dijital kameranın görüş ekranında Schlieren aparatı ile nozuldan çıkan akışın görünümünü gözlemleyin.

İstenen görüntü kamerada görselleştirildikten sonra, gaz akışının bir fotoğrafını çekerek toplayın. Bu noktada, görüntü görüntüleme yazılımını kullanarak alınan görüntüyü açın ve yazdırın. Yazdırılan görüntü üzerinde bir kalem ve cetvel kullanarak manuel olarak bir çizgi çizin ve gaz akışının merkez eksenini akış yönüne paralel olarak tanımlayın.

Cetveli kullanarak, yazdırılan görüntüdeki görselleştirilmiş gaz akışının kenarı boyunca manuel olarak bir çizgi çizin. Püskürtme yarım açısı için bir aralık elde etmek için gaz akışının dış kenarlarını işaretleyin. Son olarak, bir iletki kullanarak merkez eksen ile çizgi arasında üretilen açıyı ölçün.

Schlieren kurulumundaki tüm bileşenler düzgün bir şekilde hizalandığında, test bölgesindeki gazlar zıt karanlık ve aydınlık bölgeler olarak görülebilir. Bu kontrast, kütle spektrometresi kaynağından gelen nitrojen jet akışının şeklinin, nozul boyutu küçüldükçe nasıl değiştiğini gözlemlemek için kullanılabilir. Kaynağın ve gaz akışının tam, kırpılmamış bir Schlieren görüntüsü, test nesnelerinin aynaya göre yönelimini gösterir ve uygun miktarda ışık kesildiğinde ne beklenmesi gerektiğini gösterir.

Kesme ya çok yüksek ya da çok düşükse, kötü görüntüler ortaya çıkar. Sabit nozul boyutu ile yarım açı, basınçtaki bir artışla buna göre artar ve bu da gaz akışının toplam boyut artışını gösterir. Yarım açı, sabit basınçta daha büyük nozul çapı ile artar, bu da nozul çapı arttıkça kaynaktan çıkan nitrojen jetinin boyutunda genel bir ölçekleme artışı anlamına gelir.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa bir ila iki saat içinde yapılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, bir ortam iyonizasyon kaynağının gaz akışını nasıl görselleştireceğinizi iyi anlamış olmalısınız. Lazer işaretçilerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken her zaman koruyucu gözlük takılması gerektiğini unutmayın.