Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2024, выпуск 6 » Статья стр. 968
<<<
Разработка метода молекулярно-пучковой масс-спектрометрии сверхзвуковых струй, ионизованных высоковольтным электронным пучком
Российский научный фонд (РНФ), Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами, 22-11-00080
Министерство образования и науки Российской Федерации, В рамках базовой части государственного задания, FSUS-2020-0039
Художитков В.Э. 1, Каляда В.В. 1, Зарвин А.Е. 1
1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Email: v.khudozhitkov@g.nsu.ru, daf2@mail.ru, zarvin@phys.nsu.ru
Поступила в редакцию: 27 ноября 2023 г.
В окончательной редакции: 25 марта 2024 г.
Принята к печати: 22 апреля 2024 г.
Выставление онлайн: 31 мая 2024 г.
PDF версия
Предложена методика изучения масс-спектров кластированных потоков разреженных газов, использующая оригинальное сочетание двух средств диагностики сверхзвуковых струй: высоковольтного электронного пучка в сверхзвуковом кластированном потоке для ионизации частиц струи и молекулярно-пучковой масс-спектрометрии выделенного потока ионов. Предложены варианты измерительной системы, обеспечившие возможность ионизации частиц потока электронами заданной энергии на произвольно выбранном участке сверхзвуковой струи, а также уникальную возможность анализа процесса столкновений и обмена энергией между ионизованными и нейтральными частицами в условиях варьирования в широких пределах плотности нейтрального газа (частоты столкновений). Показаны возможности диагностической системы при различной газодинамике течений. Представлены рекомендации по выбору расстояния сопло-скиммер для различных геометрических и газодинамических параметров истечения и оптимального промежутка между электронным пучком и скиммером. Продемонстрированы возможности и преимущества реализованной методики. Представлен результат эмпирической оптимизации потенциалов системы транспорта ионов. Приведена иллюстрация возможностей разработанного метода. Ключевые слова: молекулярно-пучковая масс-спектрометрия, высоковольтный электронный пучок, сверхзвуковые струи, кластеры.
  1. A. Kantromtz, I. Grey. Rev. Sci. Instrum., 22, 328 (1951). DOI: 10.1063/1.1745921
  2. Н. Рамзей. Молекулярные пучки (ИЛ, М., 1960)
  3. U. Bossel. AIAA J., 9, 2060 (1971)
  4. А.Е. Зарвин, Р.Г. Шарафутдинов. ПМТФ, 6, 107 (1979)
  5. J. Braun, P.K. Day, J.P. Toennies, G. Witte, E. Neher. Rev. Scientific Instrum., 68, 3001 (1997). DOI: 10.1063/1.1148233
  6. D.C. Jordan, R. Barling, R.B. Doak. Rev. Scientific Instrum., 70 (3), 1640 (1999). DOI: 10.1063/1.1149645
  7. Y. Segev, N. Bibelnik, N. Akerman, Y. Shagam, A. Luski, M. Karpov, J. Narevicius, E. Narevicius. Sci. Adv., 3 (3), e1602258 (2017). DOI: 10.1126/sciadv.1602258
  8. O.F. Hagena, W. Obert. J. Chem. Phys., 56, 1793 (1972). DOI: 10.1063/1.1677455
  9. И.П. Суздалев. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов (КомКнига, М., 2006)
  10. N.N. Aruev. Intern. J. Mass Spectrometry, 305 (1), 1 (2013). DOI: 10.1016/j.ijms.2013.06.025
  11. А.Т. Лебедев. Масс-спектрометрия в органической химии (БИНОМ, Лаборатория знаний, М., 2003)
  12. E. de Hoffmann, V. Stroobant. Mass Spectrometry: Principles and Applications (John Wiley \& Sons, Ltd., Toronto, 2003)
  13. А.Е. Зарвин, В.В. Каляда, В.Э. Художитков. Теплофизика и аэромеханика, 24 (5), 691 (2017)
  14. J.C. Traeger. In: Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry (Third Edition) (Oxford, Academic Press, 2017), р. 650
  15. A. Ramos, J.M. Fernandez, G. Tejeda, S. Montero. Phys. Rev. A, 72, 053204 (2005). DOI: 10.1103/PhysRevA.72.053204
  16. A.V. Lazarev, T.A. Semenov, E.D. Belega, V.M. Gordienko. J. Supercritical Fluids, 187, 105631 (2022). DOI: 10.1016/j.supflu.2022.105631
  17. M.D. Khodakov, A.E. Zarvin, N.G. Korobeishchikov, V.V. Kalyada. In: 21-th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC 21), (Cairns, Australia, 2013), p. 141
  18. H. Haberland. Clusters of Atoms and Molecules. Theory, Experiment, and Clusters of Atoms, In: Springer Series in Chemical Physics ed. by Vitalii I. Goldanskii, Fritz P. Schafer, J. Peter Toennies (Springer Berlin (Verlag), Berlin-Heidelberg-NY.-London-Paris-Tokyo-Hong Kong-Barcelona-Budapest, 1994)
  19. Б.М. Смирнов. УФН, 164 (7), 665 (1994)
  20. M. Patel, J. Thomas, H.C. Joshi. Vacuum, 211, 111909 (2023). DOI: 10.1016/j.vacuum.2023.111909
  21. E.P. Muntz. Phys. Fluids, 5, 80 (1962). DOI: 10.1063/1.1706495
  22. А.А. Бочкарев, В.А. Косинов, В.Г. Приходько, А.К. Ребров. ПМТФ, 5, 158 (1970)
  23. А.К. Ребров, С.Ф. Чекмарев, Р.Г. Шарафутдинов. ПМТФ, 1, 136 (1971)
  24. J.A. Smith, J.F. Driscoll. J. Fluid Mech., 72 (4), 695 (1975)
  25. L.A. Gochberg. Pro. Aerospace Sci., 33, 431 (1997)
  26. M. Belan, S. De Ponte, D. Tordella. Exp. Fluids, 45, 501 (2008). DOI: 10.1007/s00348-008-0493-5
  27. А.Е. Зарвин, В.В. Каляда, А.С. Яскин, М.Д. Ходаков, Н.Г. Коробейщиков, В.Э. Художитков, В.Ж. Мадирбаев, Б.С. Ездин. ПТЭ, 6, 50 (2016)
  28. A.E. Zarvin, V.V. Kalyada, V.Z. Madirbaev, N.G. Korobeishchikov, M.D. Khodakov, A.S. Yaskin, V.E. Khudozhitkov, S.F. Gimelshein. IEEE Trans. Pl. Sci., 45, 819 (2017). DOI: 10.1109/TPS.2017.2682901
  29. А.Е. Зарвин, Р.Г. Шарафутдинов. ПМТФ, 6, 9 (1981)
  30. A.E. Zarvin, V.E. Khudozhitkov, K.A. Dubrovin, V.V. Kalyada, A.S. Yaskin. J. Phys.: Conf. Ser., 1683, 032008 (2020). DOI: 10.1088/1742-6596/1683/3/032008
  31. A.E. Zarvin, V.Zh. Madirbaev, K.A. Dubrovin, V.V. Kalyada. Plasma Chem. Plasma Process, 42, 247 (2022). DOI: 10.1007/s11090-021-10214-2
  32. K.A. Dubrovin, A.E. Zarvin, V.V. Kalyada, A.S. Yaskin, E.D. Dering. Vacuum, 218, 112652 (2023). DOI: 10.1016/j.vacuum.2023.112652
  33. Н.И. Кисляков, А.К. Ребров, Р.Г. Шарафутдинов. ПМТФ, 1, 121 (1973)
  34. А.Е. Зарвин, Р.Г. Шарафутдинов. ПМТФ, 4, 11 (1976)
  35. К.А. Дубровин, А.Е. Зарвин, А.К. Ребров. ПМТФ, 5, 70 (2023). DOI: 10.15372/PMTF202315325
  36. Ю.И. Бельченко, В.И. Давыденко, П.П. Дейчули, И.С. Емелев, А.А. Иванов, В.В. Колмогоров, С.Г. Константинов, А.А. Краснов, С.С. Попов, А.Л. Санин, А.В. Сорокин, Н.В. Ступишин, И.В. Шиховцев, А.В. Колмогоров, М.Г. Атлуханов, Г.Ф. Абдрашитов, А.Н. Драничников, В.А. Капитонов, А.А. Кондаков. УФН, 188 (6), 595 (2018)
  37. В.В. Смалюк. Диагностика пучков заряженных частиц в ускорителях (Параллель, Новосибирск, 2009)
  38. A. De Martino, M. Benslimane, M. Chatelet, C. Crozes, F. Pradere, H. Vach. Z. Phys. D, 27, 185 (1993)
  39. S. Schutte, U. Buck. Intern. J. Mass Spectrometry, 220, 183 (2002)
  40. Э.Т. Верховцева, Е.А. Бондаренко, Ю.С. Доронин. Физика низких температур, 30 (1), 47 (2004)
  41. D. Bonhommeau, N. Halberstadta, A. Viel. J. Chem. Phys., 124, 184314 (2006). DOI: 10.1063/1.2194552
  42. М.А. Ходорковский, Т.О. Артамонова, С.В. Мурашов, D. Michael, Л.П. Ракчеева, А.А. Беляева, Н.А. Тимофеев, А.С. Мельников, А.Л. Шахмин, И.А. Дементьев. ЖТФ, 79 (1), 3 (2009). [M.A. Khodorkovskii, T.O. Artamonova, S.V. Murashov, D. Michael, L.P. Rakcheeva, A.A. Belyaeva, N.A. Timofeev, A.S. Mel'nikov, A.L. Shakhmin, I.A. Dement'ev. Tech. Phys., 54 (1), 1 (2009). DOI: 10.1134/S1063784209010010]
  43. D. Papanastasiou, D. Kounadis, I. Orfanopoulos, A. Lekkas, A. Zacharos, E. Raptakis, M.I. Gini, K. Eleftheriadis, I.N. Nikolos. Intern. J. Mass Spectrometry, 405, 116605 (2021). DOI: 10.1016/j.ijms.2021.116605
  44. Z. Chen, D. Liu, J. Han, L. Bai. Scientific Reports, 6, 32391. DOI: 10.1038/srep32391
  45. M. Patel, B.R. Geethika, J. Thomas, H. Joshi. Scientific Reports, 13, 6338 (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-32373-2
  46. O.F. Hagena. Rev. Sci. Instr., 63, 2374 (1992). DOI: 10.1063/1.1142933
  47. H.M. Parker, A.R. Kuhlthau, R.N. Zapata, J.E. Scott. In: Rarefied Gas Dynamics (Pergamon Press, Inc., NY., 1960)
  48. A.E. Zarvin, R.G. Sharafutdinov. Fluid Dynamics, 20, 744 (1980)
  49. M. Patel, B.R. Geethika, J. Thomas, H. Joshi. Scientific Reports, 13, 6338 (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-32373-2
  50. Y.H. Wu, Y.J. Chen. In: Proceedings of the 9th International Particle Accelerator Conference (JACoW Publishing, Vancouver, BC, Canada, 2018), p. 2271, DOI: 10.18429/JACoW-IPAC2018-WEPAL044
  51. NIST Chemistry WebBook 2018 NIST Standard Reference Database Number 69 (by the U.S. Secretary of Commerce)
  52. A.E. Zarvin, V.V. Kalyada, A.S. Yaskin, K.A. Dubrovin, V.E. Khudozhitkov, S.T. Chinenov. IOP Conf. Series: J. Phys.: Conf. Series., 1128, 012096 (2018). DOI: 10.1088/1742-6596/1128/1/012096
  53. A.E. Zarvin, V.Z. Madirbaev, K.A. Dubrovin, V.V. Kalyada. Plasma Chem. Plasma Process, 42, 247 (2021). DOI: 10.1007/s11090-021-10214-2
  54. К. Дубровин, А. Зарвин, Ю.Е. Горбачев, А. Яскин, В.В. Каляда. Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 23 (4), 1 (2022). DOI: 10.33257/PhChGD.23.4.1007
  55. P.J.M. van der Burgt, J.W. McConkey. J. Chem. Phys., 102, 8414 (1995). DOI: 10.1063/1.468832
  56. U. Landman, R.N. Barnett, C.L. Cleveland, D. Scharf, J. Jortner. J. Phys. Chem., 91 (19), 4890 (1987)
  57. Е.М. Аборнев, В.Л. Жуковская, О.А. Нерушев, С.А. Новопашин, А.Л. Перепелкин, В.В. Радченко. Письма в ЖТФ, 24 (1), 21 (1998)
  58. H. Kubotera, S. Sakai, T. Sekitsuka, T. Tachibana, T. Hirayama. Appl. Surf. Sci., 256, 1046 (2009).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme