مطياف زمن الطيران

براءة اختراع الأنبوب William E. Stephens 1952 TOF patent.[2] تخرج الأيونات من 10 وتسرع بواسطة المجال الكهربي على القطبين 19 و 21 ، ثم تسير الايونات مسافة طويلة نسبيا خالية من المجال الكهربي حتي تصل العداد 27. الأوسيلوسكوب يقيس زمن الطيران على شاشته.

تعتمد طاقة الوضع لجسيم مشحون تحت تأثير مجال كهربائي على شحنة الجسيم وشدة المجال الكهربائي المسلط عليه، طبقا للعلاقة:

${\displaystyle E_{p}=qU\,}$....[1]

حيث:

E_p طاقة الوضع للجسيم،

q شحنة الجسيم،

U فرق الجهد الكهربي فولت.

وعندما يسرع الجسيم إلى صمام قياس زمن الطيران بواسطة الجهد U ، تتحول طاقة وضعه إلى طاقة حركة. وعلاقة طاقة حركة جسيم Ek بكتلته m تصفها المعادلة:

${\displaystyle E_{k}={\frac {1}{2}}mv^{2}}$.... [2]

حيث v سرعة الجسيم.

وبما أن طاقة الوضع للجسيم قد تحولت إلى طاقة حركة، فهذا يعني تساوي الطاقتين، فيمكن أن نضع المعادلة التالية:

${\displaystyle E_{p}=E_{k}\,}$.... ...[3]

أو

${\displaystyle qU={\frac {1}{2}}mv^{2}\,}$....[4]

ولن تتغير سرعة v الجسيم المشحون بعد تسريعه حيث يتحرك في مسار خال من المجال الكهربي في أنبوب قياس زمن الطيران. ويمكن تعيين سرعة الجسيم في أنبوب قياس زمن الطيران حيث أن مسافة مسار d الجسيم معروفة كما نعين زمن طيران الأيون t بواسطة مقياس للزمن.

ينتج من ذلك:

${\displaystyle v={\frac {d}{t}}\,}$....[5]

وبالتعويض عن السرعة v من المعادلة[5] في المعادلة [4] نحصل على:

${\displaystyle qU={\frac {1}{2}}m\left({\frac {d}{t}}\right)^{2}\,}$...[6]

ويمكن كتاية المعادلة [6] في الصيغة:

${\displaystyle t^{2}={\frac {d^{2}}{2U}}{\frac {m}{q}}\,}$...[7]

وبحساب الجذر التربيعي للسرعة نحصل على:

${\displaystyle t={\frac {d}{\sqrt {2U}}}{\sqrt {\frac {m}{q}}}\,}$.... [8]

وتحتوي تلك المعادلة عل ثابت ${\displaystyle {\frac {d}{\sqrt {2U}}}}$ وهو لا يتغير بتغير الأيونات التي نريد دراستها. وكما نري تستطيع تعيين سرعات عدة أنواع من الأيونات بواسطة عملية تسريع واحدة، وقياس زمن وصول كل منهم إلى العداد.

وبناء على ذلك فيمكن كتابة المعادلة [8] في الصيغة التالية:

${\displaystyle t=k{\sqrt {\frac {m}{q}}}\,}$....[9]

ويعتبر k ثابت يعتمد على خواص الجهاز، فهو لا يتغير.

وتبين المعادلة [9] أن زمن طيران الأيون يتغير مع الجذر التربيعي للنسبة بين كتلة الأيون إلى شحنته (m/q).

• مطيافية
• مطيافية الأشعة تحت الحمراء
• مطياف الإلكترونات
• مطيافية الكتلة

• بوابة الفيزياء
• بوابة كيمياء فيزيائية
• بوابة علوم
• بوابة الكيمياء