Upload
basil-fry
View
52
Download
9
Embed Size (px)
DESCRIPTION
מכשור אלקטרוני – פרק 7: מכשור מבוסס על הולכה בגז. נוספו שקפים חדשים בסוף, שקפים 31-41. בידוד. http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wgeiger.html. צילינדר מתכתי. גז. תיל מתכתי. #. Description. Name. 1. Gas + h n Gas + + e -. Photo-Ionization. 2a. Gas + + V - Gas +**. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 1
:7– פרק מכשור אלקטרונימכשור מבוסס על הולכה בגז
7.1מונה גייגר7.2ספקטרומטר מסות
FIB7.3MEMS7.4
נוספו שקפים חדשים בסוף, שקפים 7.5מסכי פלסמה
31-41
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 2
http://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wgeiger.html
7.1מונה גייגר
צילינדר מתכתי
תיל מתכתי
גז
בידוד
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 3
תרגיל: תהליכים בשפופרת גייגר
NameDescription#
Photo-IonizationGas + h Gas+ + e- 1
e- + V+ e-**2b
AccelerationGas+ + V- Gas+** 2a
e-** + Gas Gas+ + 2e- 3b
AmplificationGas+** + Gas 2Gas+ +e- 3a
?Ballastמדוע אין
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 4
מכלולים#שםתפקיד/תיאור
1
2
3
4
5
6
7משאיבת וואקום
8עיבוד אות
מטרה זיהוי איזוטופים של חומרים • הפרדה חומר לפי המסה של הפרודות•FIB מכלול ב-•
ספקרו-מטרמסות
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 5
מכלולים: תרשים זרימהמכלולים: תרשים זרימהתא דגימה – 1
– תא הפרדה5
- תא הגלאי6
תא יינון – 2
תא מסנן מהירויות – 4
- משאיבת 7תא קולימציה – 3וואקום
7.1.1
כיוון התהליך או סדר בין המכלולים
אות הגלאי – 8
מכלולים בתוך המערכתומחוצה לה
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 6
תת מכלולים ועץ מוצרתת מכלולים ועץ מוצרתיקי ייצורהערכת עלותתכנון פיתוח ויצורהערכת לוחות זמנים
תיקי ייצורהערכת עלותתכנון פיתוח ויצורהערכת לוחות זמנים
#שםתפקיד/תיאור
1.1
1.2
1.3
1.4
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 7
תא דגימה – 1
לתאהיינון
מיכל חיצוניעם דוגמה(או תנור)
מיכל חיצוניעם דוגמה)או תנור(
Vi
תא חיצוני
Vs
תא פנימי
ברז פנימיברז לתא היינון
ברז כניסה
P
7.1.2
עקרון הפעולה
סדר הפעולות
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 8
המוכנס לתא הפנימי כמות החומרדוגמה: המוכנס לתא הפנימי כמות החומרדוגמה: Vi = 500 ml
P = 0.23 atmt = 20 0C
T = t +273 = 293.15 0K
ni = (0.23)(0.5)/(0.08205)(293.15) = 4.8 x 10-3 mole
Vi = 500 mlP = 0.23 atm
t = 20 0C T = t +273 = 293.15 0K
ni = (0.23)(0.5)/(0.08205)(293.15) = 4.8 x 10-3 mole
PV
RTn=
ns=[C]2 x Vs=ni
Vs
Vi + Vs
[C]2 =ni
Vi+ Vs
דוגמהVi = 500 ml ; Vs = 25 ml
בתא החיצוני
ns= 4.8x10-3 =0.23 x 10-3 mole25525
V2 = Vi + Vs
ni = Vi [C]i = V2 [C]2 = (Vi + Vs) [C]2
Vsנפח אחרי פתיחת
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 9
21תרגיל מס'
מצב הברז בשלב מטרת השלב()פתוח/סגור
שלב
1ברז 2ברז 3ברז
שם הברז
1
2
3
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 10
+V
לוח כניסה
מתא הדגימה
תא יינון
-V
יציאה לתא הקולימציה:
קתודה מחוררת
Ar e- Ar+
Ar e- Ar+
Ar Ar+
e- Ar+
Ar e- Ar+
-V
V+ אנודהעקרון
הפעולה של תא היינון
ספקטרומטר מסותפועל רק על יונים חיוביים
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 11
תא קולימציה – 3
-V -V’
לוחות קולימציה
עקרון הפעולה של תא הקולימציה
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 12
- תא מסנן מהירויות4
Ar+
BvMagnet
v
+
-
לוחות הטעיה חשמליים
E
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 13
– עקרון הפעולה תא מסנן מהירויות7.1.5
Ar+
E
Fe = eEכוח מופעל על היון ע"י
השדה החשמלי
Fm = evBv
כוח מופעל על היון ע"י
השדה המגנטי
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 14
– עקרון הפעולה תא מסנן מהירויות7.1.5
eE = evv BveE = evv Bv
Ar+
E
vv =EBv
vvמתקיים ב-
ללא תלות במסה
כך שמתקיים:vvלחלק מהיונים יש מהירות
לכל יתר היונים מתקיים אי-שוויון כוחות
eE evi BveE evi Bv
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 15
– תא הפרדה5
Ar+
Bv
++
E--
תא מסנןהמהירויות
BsMagnet
s
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 16
– תא הפרדה5
Bs
RM = vv
en+Bs
M
RM
E
תא מסנן מהירויות
Ar+
שינויים משנים את Bsב-
RM
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 17
– תא הפרדה5
RM = vv
en+BsM
2RM
Ar+, O+, H+ , N+
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 18
כיול הספקטרומטר מסותכיול הספקטרומטר מסות
nM
KR
BeBE
K
nM
BeBE
MeBnV
R
MS
vsMS
vss
v
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 19
- תא הגלאי6צילום סרט
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 20
- תא הגלאי6
גלאי אלקטרוני
גלאי אלקטרוני
שינוי בשדה המגנטי של תא המהירויות או תא הגלאי משנה את האיזוטופ הפוגע
בחריץ של תא הגלאי
nM
BeBE
Rvs
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 21
- תא הגלאי6
AAr+
לוחית מוליכה יונים חיוביים הפוגעים בלוחית. המוליכה, מורידים את הזרם
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 22
מדידות לדוגמהמדידות לדוגמה
R(A+2 )[cm]
A+2
R[cm]
2.364
A.M.U
1
16
יון
H+
O+
OH+
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 23
חיובייםסוגי יונים
- מספר האלקטרונים הנעקרים1Fe+1
Fe+2
Fe+3
- מקור היון (יינון של ...)2 אטום בודדH+
מולקולה NH3+
חלק ממולקולה שהתפרקהNH2+
- איזוטופים3
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 24
איזוטופיםGe+ ? אין כזה, מדברים על כל הקבוצה של איזוטופים
70Ge+
72Ge+
73Ge+
74Ge+
76Ge+
70 72 73 74 76
http://genesismission.jpl.nasa.gov/science/mod3_SunlightSolarHeat/MassSpectrometry/MathMassSpec/index.html
F.W. Seares, Aguilar, Spain,1961. p.232
25.12
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 25
Focused Ion Beam FIB
מטרה:יצירת אלומת יונים להשתלה ועיבוד
שטח במל"מ
Mass-spectrometer
ללא גלאי
שולחןXY
מבנה
מצע Ionמל"מ
Beam
vpxl ~ 106 pxl/s
Apxl= l x l = 60x60 nm2
מהירות
גודלפיקסל
7.3
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 26
7.3 – FIBה-
חריץ
איזוטופ נבחר
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 27
FIB1 -Surface Modificationתהליכי FIBתהליכי (ליטוש)
2 – Etching (חריצת תעלות)
3 -Ion Implantationהשתלת יונים
He+ 20 – 100 eV
H+ 50 – 500 eV
Ge+ 500 eV – 20KeV
Ge – Cutting - חיתוך4
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 28
חריצה וחקירהFIB:פעולות עם
גלאים
סילוקחום
,מונע דחיההסטה
http://www.fibics.com/FIBBasics.html
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 29
מצולמות במיקרוסקופ FIBפעולות עם אלקטרוני
תכנון
FIBביצוע עם
חיתוך לחקירה SEMבעזרת
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 30
http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/isot.html
http://www.sisweb.com/referenc/source/exactmaa.htm
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/lightning/index.html
קישור לברקים
Isotopes
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 31
www.astronomy.ohio-state.edu////atoms.html
Isotopes
שמות של איזוטופיםשל מימן
Hydrogen, H
Deuterium, D
Tritium, T
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 32
Carbon-14 is produced by cosmic ray bombardment
of nitrogen. It is radioactive with a half-life of 5,760 years
http://images.encarta.msn.com/xrefmedia/aencmed/targets/illus/ilt/T050525A.gif
איזוטופים של פחמן - ורדיואקטיביות
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 33
Listing of known isotopes p→ 12
n↓ HHe34
01H2HeLiBe56
12D3He4Li5BeBC7
23T4He5Li6Be7B8CN8
34H5He6Li7Be8B9C10NO910
45H6He7Li8Be9B10C11N12OFNe
56H7He8Li9Be10B11C12N13O14F15Ne11
67H8He9Li10Be11B12C13N14O15F16NeNa121314
http://en.wikipedia.org/wiki/Isotope
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 34
158Gd
152Gd
150Gd
148Gd
153Gd
149Gd
146Gd
145Gd
Stable
>700m years
10k–103m years
10–10,000 years
100d–10 years
10–100 days
1–10 days
<1 day
Half LifeIsotope
זמן מחצית החיים
http://en.wikipedia.org/wiki/Isotope
64Gd
157.25(3)
n/p > 1
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 35
פרודות (עיקריות) הנפלטות בהתפרקות רדיואקטיבית
חומררדיואקטיבי
+
-
מסהמטעןסימון
+2e4 amu
-1eme
איןE = mc2 m= hc2
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 36
שרשראותהתפרקותגרעינית
Pa, Protactinium
eNCeN 01
147
y5760146
01
147
2/1
תיארוך שרידים של גוף חיי
קרינה קוסמית
Willard F. LibbyThe Nobel Prize in Chemistry 1960
12-
atm126
146 101.3CC
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 37
A/693.0A
)2ln(t
t
At)N/Nln(
)Atexp(N/N
)At(expNN
AdtNdN
ANdtdN
2/1
A)N/Nln(
t0
0t
0t
t0
הפירוק הרדיואקטיבי הוא תהליך מסדר ראשון
עבור האיזוטופ
A= 3.8394 × 10-12 s-1
t1/2 = 5730 y
1 y = ? s
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 38
נניח שלדוגמה של שריד של חומר חיי בעבר, . 1gעשויה כולה מפחם, יש מסה של
של הדוגמה ומוצאים מודדים את הפליטות min 11.9שיש
חשב את הזמן שעבר מאז שהגוףממנו נמצא השריד חדל לחיות
A)N/Nln( t0t
dN/dt = 11.9/60 = 0.1983 /s בשניות dN/dt - נמצא את 1
- נמצא את מספר הפרודות הפולטות2
dN/dt = AN (dN/dt)/A = Nt = 0.1983/(3.8394×10-12 s-1)
Nt = 5.165x1010
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 39
נמצא כמה אטומי פחמן יש בגרם של דוגמה - 3
Catoms10x5.012
10x023.6x
X1
10x023.6g12 23
23
23
14 - מתוכם, כמה היו, בזמן אפס, בתוך הדוגמה פחמן 4
12-
atm126
146 101.3CC
)101.3()C(C -1212
6146
N0 = 14C = (0.5 x 1023)(1.3x10-12) = 0.65x1011 atoms
A)N/Nln( t0t N0/Nt = 6.5x1010/5.165x1010 = 1.26
t = [ln (1.26)]/A = 0.23/(3.8394×10-12) = 6.02 x 1010 s
t = 191 y
נציב בנוסחה – 5
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 40
Mahan, College Chemistry, 1966f
מחזוריות בדרגות החימצון –הערכיות – של היסודות
(c) שכנר מכשור 7 - הולכה בגזים 41
Br2איזוטופים של
http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/Spectrpy/MassSpec/masspec1.htm
- מקור היון (יינון של ...)2
אטום בודדH+
מולקולה NH3+
חלק ממולקולה שהתפרקה NH2
+
Clשני איזוטופים של ה-
Tandem mass-spectroscopyבבתי חולים