Задача 2. Масс-спектрограф омегатрон. Масс-анализ остаточного газа. (1121295), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Расстояние резонансного иона от оси прибора с течениемвремени изменяется по закону (П.10). За время dt ионпроходит путьdL(см. Рис.3) , равныйdL = r 2 dϕ 2 + dr 2dra(П.12)Подставляя (П.12) в (П.11) , получим r 2 dL =   + 1 dr a (П.13)Интегрируя (П.13) в пределах от 0 до r0 определим путь Lиона:1L=cE0 {4Hω 4r 2 Hω 22+ 0+ 1 + c2E 202r Hω0cE01 4r 2 Hω 22rH2ω+ ln  0+ 0+ 1 c2E 2 cE 00}( П.14 )(П.11)Определимdϕ . Для этого приведем (П.10) к видуr=гдеа =cE02HωcE0t=0 ϕ = аϕ ,2H2 Hω6Для омегатрона w ~ 10 -101 В/см ;cEСледовательно :72r0 Hω>> 1.cE0.16сек17-1; H ~ 3.5 103Э; E~Поэтому 4r H ωer 2 H 2cE00 ln  0L =+ cE4HωMc 2 E00er 2 H 2 =02EMc0(П.15)Легко подсчитать число оборотов n, которые совершит резонансный ион до того, как он попадет на коллектор:n =H 2ter0 =0.Tπ E 0 Mc 2(П.16)Максимальная величина сечения ионизациинекоторых атомов и молекулэлектронным ударомEi - энергия ионизации , эВ ;σ - максимальная величина сечения ионизации, 10-16 см2.Атом ,молекулаHEi , эВИонH+13.61.3+15.6+15.714.512.59.514.124.675.01.012.872.62.913.253.070.350.0015+21.663.00.780.45H2H2N2NO2NOCOHeN2+N+O2+NO+CO+He++HeNeNe++Ne+HgHgРис.3.18σ , 10-16 см2++Hg+++Hg1910.45.8530.00.971.00.02ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2ОмегатронЦелью настоящей задачи является детальное ознакомление с работой омегатрона и анализ ионов легкихмасс в составе остаточного газа в лампе.С этой целью в данной работе используется установка «Измеритель парциальных давлений ИПДО-12»,датчиком которого служит омегатронная лампа типа РМО14С.ИПДО-12 состоит из следующих функциональныхблоков: измерительный блок, выносной блок, электронныйсамодвижущий потенциометр, электромагнит, омегатронная лампа.В состав измерительного блока входят:1.Электрометрический усилитель постоянного токаУЭ-12б, служащий для усиления и измерения ионных токов датчика.

Диапазон измеряемых токов от3 ∗ 10−101 ∗ 10−13 доА.2.Генератор высокой частоты Г-12 (25 кГц-6,2 мГц),служащий для создания переменного электрического поляи имеющий устройство для автоматической развертки почастоте. Генератор имеет непрерывный диапозон частотот 25 до 515 кГц, а также частоты 1,5; 2; 3 и 16 мГц. Выходное напряжение генератора регулируется не менее,чем от 0,2 до 2 В на частотах 25-515 кГц и от 0,4 до 4 В начастотах 1,5; 2; 3 и 16 мГц. Напряжение на выходе генератора контролируется вольтметром.3.Блок питания датчика ( БП-12 ), включающий всебя схему стабилизации тока коллектора электронов (тока луча) и питания генератора.Название и назначение всех приборов, переключателей и ручек, имеющихся на передней панели измерительного блока подробно приведено в описании.20От блока питания к датчику (омегатрону) поступают следующие стабилизированные напряжения постоянного тока (относительно корпуса прибора):− 100 ± 10 В к катоду,+ 10 ± 1 Вк диафрагме,от + 50 до 100 В к коллектору электронов,от 0 до +1,5 В к улавливающим пластинам (анализатор ионов).Рис.4.

Блок схема установки:1 - индикатор И-2; 2 - усилитель электрометрический УЭ-2; 3 - блок питания БП-2; 4 - генератор Г-2;5 - датчик РМО-4С; 6 - выносной блок (предусилитель); 7 - самописец КСП-4.21314275611MHz891012Рис.5. Общий вид передней панели измерительного блока:1-экран индикатора И-2; 2-тумблер включения индикатора; 3-измерительный прибор (амперметр); 4включениеУЭ-2; 5-шкала и переключатель пределов измерения УЭ-2; 6-прибор контроля за режимом работы датчика; 7-прибор контроля тока луча датчика; 8-включение измерительного блока (тумблер «Сеть»); 9-включение катодадатчика; 10-вольтметр для измерения напряжения ВЧ; 11ручка изменения частоты генератора Г-2 и шкала частот(МHz); 12-«Пуск» и «Стоп» автоматической развертки частоты.Накал датчика осуществляется постоянным током(напряжение 1,3 В).224.Блок осциллографического индикатора И2, который позволяет наблюдать спектр масс на экране ЭЛТ.

Напередней панели измерительного блока ИПДО-2 расположены следующие ручки и тумблеры (рис.5.): блок питанияБП-2:-тумблер «Сеть»-для включения и выключенияприбора;-тумблер «Катод»-для включения и выключения тока, питающего катод датчика;-ручка «Ток луча»-для плавной регулировки ионизирующего тока в цепи коллектора электронов;-ручка «Напряжение улавливающих пластин»-дляплавной регулировки напряжения на улавливающих пластинах;-тумблер «Ток диафрагмы»-«Напряжение улавливающих пластин» - для переключения стрелочного прибора;-тумблер "10 µA − 30 µA" - для переключения пределов измерения стрелочного прибора;-кнопка «Ток улавливающих пластин» (нажать) для измерения стрелочным прибором тока улавливающихпластин;блок генератора Г-2:-ручка «Напряжение в.ч.-для плавной регулировкинапряжения высокой частоты на датчике;-ручка «Частота» - для плавной регулировки частоты генератора;-ручка «Установка нулевых биений» - для установки нулевых биений генератора.

При этом шкала частотдолжна быть установлена на нулевую отметку;-ручка «Время развертки» - для переключения длительности автоматической развертки генератора;-тумблер «Полоса обзора» - для переключения полосы обзора при автоматической развертке частоты генератора; в положении «100%» производится разверткавсей шкалы генератора; в положении «20%» производитсяразвертка 20% шкалы генератора от любой установленнойчастоты;-кнопки «Пуск» и «Стоп» - для включения и остановки автоматической развертки;23-тумблер "2,5V − 5V " - для переключения пределов измерения вольтметра;блок электрометрического усилителя УЭ-2:-ручка «Выкл-Сеть-Измерение» - для включенияэлектрометрического усилителя;-ручка «Пределы измерения, амперы» - для переключения пределов измерения тока;-ручка «Установка нуля» - для плавной установкинулевого уровня на выходе усилителя;-тумблер «Постоянная времени - Меньше - Больше» - для переключения постоянной времени усилителя.Положение «Больше» используется только при регистрации спектра на ленте электронного потенциометра нашкалах"1 ∗ 10 −13 A" и 3 ∗ 10 −13 A ;блок индикатора И-2;-ручка «Яркость»- для установки необходимой яркости луча;-ручка «Смещение Х» - для управления лучом погоризонтали;-ручка «Смещение У» - для управления лучом повертикали;-ручка «Освещение шкалы» - для регулировки яркости лампочек освещения шкалы;-ручка «Усиление У» - для плавной регулировкичувствительности усилителя вертикального отклонения;-тумблер «Вкл.» - для включения блока.4.Ручку «Яркость» поставить в крайнее левоеположение, ручку «Смещение У» - среднее положение.Положение ручек, не названных выше, можетбыть любым.5.Включить тумблер «Сеть» (БП-2), включитьиндикатор И-2 тумлером «Вкл.».

Включить электрометрический усилитель, установив вначале переключатель вположение «Сеть вкл.», а через несколько минут в положение «Измерение».6.Дать прибору прогреться 30 мин.7.Включить самопишущий потенциометр тумблером «Прибор». Время прогрева прибора не менее 5 минут.8.Провести предварительную регулировку генератора: тумблер «Полоса обзора» установить в положение«20», тумблер вольтметра в положение «2,5 В», ручкой«частота» установить шкалу на нулевую отметку, плавнымвращением ручки «Установка нулевых биений» добитьсянулевых биений.

Контроль нулевых биений осуществлятьпо показаниям вольтметра генератора (при наличии нулевых биений показания вольтметра резко падают до нуля),тумблер «Полоса обзора» переключить в положение«100».ВНИМАНИЕ!! При переходе с диапазона 20 на100 необходимо предварительно установить шкалугенератора ручкой «Частота» на нулевую отметку.Подготовка к измерениям.1.Тумблеры «Сеть» (блок питания) и «Вкл.» (индикатор) поставить в нижнее положение, ручку «Выкл.Сеть вкл.-Измерение» поставить в положение «Выкл.»2.Тумблер «Катод» поставить в нижнее положение, ручку «Ток луча» - в крайнее левое положение, тумблер "10 µA − 30 µA" - в положение "10 µA" . Тумблер «Полоса обзора» в положение «20», ручку «Напряжение в. ч.

в среднее положение.3.Переключатель «Пределы измерения» поставить в крайнее положение(3 ∗10 10 ).−24.9.Ручку «Яркость» повернуть вправо до появления в левом нижнем углу экрана светящейся точки (луча)небольшой яркости.10.Ручками «Смещение Х» и «Смещение У» поставить луч на нулевую отметку масштабной сетки индикатора.11.Ручкой «Установка нуля» установить нулевойуровень навыходе электрометрического усилителя на пределе1∗10 −13 и вновь установить более грубую шкалу.2512.Установить напряжение улавливающих пластин 0,4 В.13.Прибор готов к работе и можно приступить кпроведению записи спектра, необходимых наблюдений иизмерений.тической«Стоп».разверткичастотыследуетнажатькнопку4.Записать спектр, включив лентопротяжныймеханизм самописца тумблером «Диаграмма». Ручку«Время развертки S» (Г2) перед записью спектра поставить в положение «1000».Проведение измерений.Задание.1.Включить электромагнит (включение осуществляет дежурный персонал).2.Включить тумблер «Катод».

Медленно вращать ручку «Ток луча» до появления тока луча в 2 µA (токдиафрагмы при этом не должен превышать 80 µA и чемон меньше, тем лучше).Для настройки на пики ионных токов вручнуюследует установить переключатель «Постоянная времени»в положение «Больше» и ввести высокочастотное поле 1,0В на частоте 100 кГц. Предел измерения электрометрического усилителя должен быть выбран в соответствии с амплитудами пиков в спектре масс (как правило, в нашемслучаеиспользуютсяпределы3 ∗ 10 −10 A; 1 ∗ 10 −10 A; 1 ∗ 10 −11 A ).3.Вначале целесообразно наблюдать полныйспектр масс на экране индикатора.

Это позволяет достаточно быстро получить представление о качественной картине состава газов.Луч на экране индикатора перемещается по горизонтали синхронно с изменением частоты генератора.Для наблюдения спектра масс на экране индикатора необходимо установить переключатель. «Пределыизмерения»водноизположений3 ∗ 10−10 A; 1 ∗ 10 −10 A; 1 ∗ 10 −11 A , ввести в.ч. поле1,0 В на частоте 100 кГц, ручкой «Частота» установить частоту генератора на нуль, ручку «Время развертки» поставить в положение «16», тумблер «Полоса обзора» - в положение «100» и нажать кнопку «Пуск» автоматическойразвертки частоты.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы