Масс-спектрометрия молекулярного пучка.

Использование молекулярного пучка для исследования пламен устраняет некоторые недостатки микрозондовой техники. Например, процессы протекающие на стенке пробоотборника исключаются полностью, поскольку частицы в молекулярном пучке не соударяются. Это преимущество позволяет определять в пламенах концентрации атомов, радикалов и пероксидов, что невозможно при использовании микрозонда.

Бревер применил метод масс-спектрометрии молекулярного пучка для исследования структуры пламен, горящих при атмосферном давлении и больших давлениях.

Установка состоит из двух последовательно расположенных осесимметричных конусов и связанных с ними соосно двух коллимационных щелей, за которыми следует ионизационная коробка масс-спектрометрического анализатора. Несмотря на значительные успехи теоретических работ, посвященных вопросу формирования молекулярного пучка, все же оптимальное расстояние между вершинами конусов, как и оптимальный угол раствора конусов продолжают оставаться эмпирически подбираемыми величинами. Вся система помещается в секционированную трубу, из которой ведется непрерывная секционная откачка с нарастанием глубины вакуума от секции к секции. Например, в пространстве между входным конусом и скиммером давление не должно быть меньше (4-2, 7)* 10^-1 Па. Молекулярный пучок формируется скиммером и после первой диафрагмы модулируется, что обеспечивает значительное улучшение отношения полезного сигнала анализатора к сумме разнообразных шумов.

 

Схема формирования молекулярного пучка:

1- входной конус;

2- скиммер;

3- щели коллиматоров;

4- заслонка;

                  5- щели масс- спектрометра;

6 электронный пучок.

Чувствительность установки зависит от интенсивности молекулярного пучка и чувствительности масс-спектрального анализатора. Этим методом удается обнаружить в пламенах частицы с концентрацией 10¹³  см^-3.

Применение этого метода для исследования пламен, однако, создает некоторые неудобства и имеет недостатки.

Частью они обусловлены формой напускного конуса, геометрические параметры которого определяются оптимальными условиями формирования молекулярного пучка, но эти условия являются неблагоприятными для зондирования пламен.

Так при введении в пламя входного конуса с оптимальным углом раствора возникают аэродинамические и тепловые помехи. Однако Биорди с сотрудниками установили, что входной конус с углом раствора 60 градусов позволяет производить отбор проб с точностью, не уступающей микропробоотборнику. Благодаря быстродействию (время формирования пучка составляет  с, что меньше времени релаксации и гибели подавляющего числа известных радикалов) этот метод в ряде случаев остается единственным для исследования быстропротекающих процессов.

ВЫВОД.

Применение различных методов диагностики пламен позволяет получать исследователям разнообразные данные, несущие информацию о таких характеристиках пламени, как: температура, концентрация различных веществ, соединений и заряженных частиц; получать сведения о температурных, концентрационных полях, структуре пламени, полях скоростей. Каждая методика исследования имеет свои рамки применения, свои достоинства и недостатки. Полученная в результате применения этих методик информация используется учеными в дальнейшем развитии науки о горении – ложится в основу новых теорий, а также является критерием проверки существующих. Также, некоторые методы диагностики пламени играют важную роль в сфере промышленного использования процессов горения как базовый инструмент средств контроля определенных параметров технологического процесса.

Развитие методов диагностики пламен обуславливалось как развитием представлений о физике протекающих процессов, совершенствованием существующих методик, так и появлением принципиально новых приборов, становившихся базой для передовых методик диагностики.

В настоящее время развитие электроники и компьютерной техники позволяет, как улучшать техническую базу существующих устройств диагностики, так и конструировать новые автоматические комплексы для регистрации и обработки экспериментальных данных, оказывающих значительную помощь в научно-исследовательской работе.

         ЛИТЕРАТУРА.

 

1. Ксандопуло Г.И., “Фронт пламени и ингибирование процессов горения”— Автореферат, Алма-Ата, 1974.

2. Ксандопуло Г.И., “Химия горения”¾ М.: Химия, 1980г.

3. Ксандопуло Г.И., Дубинин В.В. Химия газофазного горения;

 М: Химия, 1987г.

4. ГарднерУ.мл, Химия горения¾ М: Мир, 1988г.

⇐ Предыдущая12

Поделиться: