بخشی از مقاله
چكيده
يکي از انواع طيفسنجهايجرمي که با ميدانالکتريکي و مغناطيسي کار ميکند، نشتيابهليوم است. نشت ياب هليومي يک طيف سنج جرمي با دقت باال است که اجزاي تشکيل دهنده آن چشمه يوني، دو صفحه U شکل و دايروي براي توليد ميدان الکتريکي، محفظه خالء، قطبهاي مغناطيسي و تقويت کننده است. چشمه يوني در تمام طيف سنج هاي جرمي مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين پژوهش يک چشمه يوني با کارايي مطلوب براي نشت ياب هليومي طراحي و ساخته شد. به منظور ساخت بدنه اتاقک يونيزاسيون از فلز استنلس استيل استفاده شد. طول فيلمانهاي استفاده شده 5 الي 6 ميليمتر است و کانکتور به کار رفته عايق خالء بوده و داراي هشت پايه است. اين چشمه يوني به خوبي گاز هليوم را يونيزه ميکند.
مقدمه
استفاده از طيفسنج اورانيوم در برابر نشت، نياز به سيستم هاي قابل اعتماد با حساسيت باال را به وجود آورد که در نهايت منجر به طراحي يک طيف سنج جرمي با گاز هليوم توسط نير شد. اين روش در نشتيابي، يک روش خوبي است که براي نشتيابيسيستمهاي خالءومحفظههاي خالء درمحيط آزمايشگاهي و صنعتي مورد استفاده قرار ميگيرند. نشتيابهاي هليوم در ابتدا براي نشتي هايي با ميزان نشتي 10-6std cc/sec ساخته شد و رفته رفته حساسيت آن افزايش داده شد و اکنون براي نشت هايي با ميزان نشتي 10-12 std cc/sec به کار مي رود. در اين پژوهش ضمن بررسي قسمت هاي يک نشت ياب هليومي سعي بر آن بوده تا قسمت چشمه يوني آن طراحي و ساخته شود.
اصول اساسي يک نشتياب هليوم
اصول کار نشتياب هليوم همانند يک طيف سنج جرمي مغناطيسي بوده و نسبتاً ساده هستند. يعني تبديل گاز در يک محيط خالء به يون توسط الکترون هاي ساطع شده از فيلمان، سرعت بخشيدن به يون ها در يک ميدان الکتريکي با يک ولتاژ ثابت و تفکيک يون ها با عبور از يک ميدان مغناطيسي. با تنظيم ميدان و شکافهاي موجود فقط يونهاي هليوم به آشکارساز مي رسند و بقيه يونها وارد محيط آشکارساز نميشود. يونهايي که به محفظه آشکارسازي ميرسند توسط جعبه فارادي و آمپلي فاير تقويت شده و آشکارسازي مي شوند. در شکل 1 طرح اصول عملکرد يک نشت- يابهليومي را آوردهايم.
-1 چشمه يوني
-2 صفحات U شکل و دايروي ميدان الکتريکي
-3 محفظه خالء
-4 قطبهاي مغناطيسي
-5 تقويت کننده
چشمه يوني
چشمه يوني که در نشت ياب هليومي مورد استفاده قرار مي گيرد يونيزاسون در آنها به روش الکتريکي است. اصول اين نوع منبع يونيزاسيون به اين گونه است که الکترونهاي توليدي توسط فيلمان داغ، وارد يک محفظه ميشوند، سپسبخارات نمونه را نيز وارد آن محفظه ميکنيم، برخورد الکترون- ها به مولکولهاي نمونه ميتوانند االستيک يا غير االستيک باشند. در برخوردهاي االستيک هيچ تغييري در انرژي درون اتم يا مولکول حاصل نميشود، يعني حرکت و انرژي جنبشي الکترونها طوري حفظ ميشود که الکترونها هيچ انرژي از دست نخواهند داد.
اگر سرعت الکترونها افزايش يابد انرژي قابل مالحظهاي به بخارات نمونه منتقل کرده باعث انتقال الکترون ظرفيتي از حالت پايه به برانگيخته ميشود. حال اگر انرژي الکترونها بيشتر شود احتمال کنده شدن دو يا سه الکترون نيز وجود دارد. شکل 2 يونهاي توليد شده توسط يک جريان الکترون در فشار ثابت با انرژيهاي جنبشي مختلف را نشان ميدهد. براي معدودي از مواد يونهاي منفي-M نيز در فرايند يونيزاسيون- الکتريکي ايجاد ميشود. يونهاي مثبت ايجاد شده جرياني در محدوده 10-10 تا 10-5 آمپر به وجود ميآورند. اجزاء تشكيل دهنده چشمه يوني:
-1 فيلمان ها
-2 اتاقک يونيزاسيون
-3 الکترودها
-4 صفحات توليد کننده ميدان الکتريکي
-5 کانکتور
فيلمان ها
فيلمان هاي به کار رفته در اين چشمه يوني از جنس تنگستن مي باشد. طول اين فيلمانها در حدود 5 الي 6 ميليمتر ميباشد که در دو طرف اتاقک يونيزاسيون قرار ميگيرند. هر فيلمان توسط دو سيم از جنس مس به دو پايه کانکتور وصل مي شوند. محل اتصال فيلمانها به سيم مسي را به علت دماي باال از جنس نيکروم قرار ميدهيم. مقاومت فيلمان به کار رفته در حدود 50 اهم مي باشد.
