Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ортадағы заттың уақыты
Timing of substance within a medium
Бұл ақпаратты жылдамдық немесе қашықтық өлшеу үшін, сондай-ақ бөлшектің немесе ортаның қасиеттерін (құрамын немесе ағын жылдамдығын) анықтау үшін қолдануға болады. Қозғалатын объект тікелей (массалық спектрометриядағы ион детектор арқылы тікелей ұшу уақыты, dToF) немесе жанама түрде (лазерлік доплерлік жылдамдық өлшемінде объекттен шашыраған жарық арқылы жанама ұшу уақыты, iToF) анықталуы мүмкін. Ұшу уақыты технологиясы материалдарды, биоматериалдарды, оның ішінде гидрогельдерді бақылау және сипаттауда маңызды қолданыс тапты.
This information can then be used to measure velocity or path length, or as a way to learn about the particle or medium's properties (such as composition or flow rate). The traveling object may be detected directly (direct time of flight, dToF, e. g., via an ion detector in mass spectrometry) or indirectly (indirect time of flight, iToF, e. g., by light scattered from an object in laser doppler velocimetry). Time of flight technology has found valuable applications in the monitoring and characterization of material and biomaterials, hydrogels included.
Массалық спектрометрияда
Ұшу уақыты принципі массалық спектрометрияда қолданылуы мүмкін. Иондар белгілі күшті электр өрісімен үдетіледі. Бұл үдету нәтижесінде, ионның кинетикалық энергиясы бірдей зарядқа ие кез келген басқа ионмен бірдей болады. Ионның жылдамдығы массасы мен зарядының қатынасына байланысты. Бөлшектің белгілі бір қашықтықтағы детекторға жетуіне кеткен уақыт өлшенеді. Бұл уақыт бөлшектің массасы мен зарядының қатынасына тәуелді болады (салмағы ауыр бөлшектер төмен жылдамдыққа ие болады). Осы уақыт пен белгілі эксперименттік параметрлерден ионның массасы мен зарядының қатынасын анықтауға болады. Бөлшектің көзден шығып, детекторға жеткенге дейінгі өткен уақыт.
The time of flight principle can be applied for mass spectrometry. Ions are accelerated by an electric field of known strength. This acceleration results in an ion having the same kinetic energy as any other ion that has the same charge. The velocity of the ion depends on the mass to charge ratio. The time that it subsequently takes for the particle to reach a detector at a known distance is measured. This time will depend on the mass to charge ratio of the particle (heavier particles reach lower speeds). From this time and the known experimental parameters one can find the mass to charge ratio of the ion. The elapsed time from the instant a particle leaves a source to the instant it reaches a detector.
Ағындылық өлшегіштерде
Ультрадыбыстық ағын өлшегіш – акустикалық сенсорларды пайдалану арқылы құбыр арқылы сұйық немесе газдың жылдамдығын өлшейтін құрылғы. Бұл басқа өлшеу техникаларына қарағанда бірнеше артықшылықтарға ие. Нәтижелерге температура, тығыздық немесе өткізгіштік аз дәрежеде әсер етеді. Қозғалатын бөліктері болмағандықтан күтіп ұстау шығындары төмен. Ультрадыбыстық ағын өлшегіштер үш түрлі болып келеді: транзит уақыты (қарсы таралатын) ағын өлшегіштер, Доплер (шағылысу) ағын өлшегіштер және ашық арналы ағын өлшегіштер. Транзит уақыты ағын өлшегіштер ағын бағытында жіберілген ультрадыбыстық импульс пен ағын бағытына қарама-қарсы жіберілген ультрадыбыстық импульс арасындағы уақыт айырмасын өлшеу арқылы жұмыс істейді. Доплер ағын өлшегіштер сұйықтықтағы ұсақ бөлшектерден, сұйықтықтағы ауа көпіршіктерінен немесе ағынның турбуленттігінен ультрадыбыстық сәуленің шағылысуынан туындайтын Доплер эффектісін өлшейді. Ашық арналы ағын өлшегіштер су өткізгіштердің немесе бөгеттердің алдындағы су деңгейін өлшейді. Оптикалық уақыттың ұшу сенсорлары сұйықтыққа бағытталған екі жарық сәулесінен тұрады, олардың анықталуы ұсақ бөлшектердің өтуімен (ағынмен бірге қозғалады деп есептеледі) тоқтатылады немесе басталады. Бұл принцип моторлы гараж есіктеріндегі қауіпсіздік құрылғыларында немесе дабыл жүйелеріндегі іске қосу құрылымдарында қолданылатын оптикалық сәулелерден ерекшеленбейді. Бөлшектердің жылдамдығы екі сәуле арасындағы қашықтықты білу арқылы есептеледі. Егер бір детектор болса, уақыт айырмасы автокорреляция арқылы өлшенуі мүмкін. Егер әр сәуле үшін екі детектор болса, бағытты да анықтауға болады. Сәулелердің орналасуын анықтау салыстырмалы түрде оңай болғандықтан, өлшеудің дәлдігі негізінен құрылғының кішілігіне байланысты. Егер сәулелер тым алыс болса, олардың арасындағы ағын едәуір өзгеруі мүмкін, сондықтан өлшеу сол аралықтағы орташа мәнді көрсетеді. Сонымен қатар, олардың арасында бірнеше бөлшек бір уақытта болуы мүмкін, бұл сигналды бұрмалайды, өйткені бөлшектерді ажырату қиын. Мұндай сенсор дұрыс деректерді беруі үшін ағын масштабына және бөлшектердің тығыздығына қатысты кішкентай болуы керек. MOEMS технологиялары өте кішкентай құрылғыларды жасауға мүмкіндік береді, сондықтан мұндай сенсорлар түрлі жағдайларда қолданылады.
An ultrasonic flow meter measures the velocity of a liquid or gas through a pipe using acoustic sensors. This has some advantages over other measurement techniques. The results are slightly affected by temperature, density or conductivity. Maintenance is inexpensive because there are no moving parts. Ultrasonic flow meters come in three different types: transmission (contrapropagating transit time) flowmeters, reflection (Doppler) flowmeters, and open channel flowmeters. Transit time flowmeters work by measuring the time difference between an ultrasonic pulse sent in the flow direction and an ultrasound pulse sent opposite the flow direction. Doppler flowmeters measure the doppler shift resulting in reflecting an ultrasonic beam off either small particles in the fluid, air bubbles in the fluid, or the flowing fluid's turbulence. Open channel flow meters measure upstream levels in front of flumes or weirs. Optical time of flight sensors consist of two light beams projected into the fluid whose detection is either interrupted or instigated by the passage of small particles (which are assumed to be following the flow). This is not dissimilar from the optical beams used as safety devices in motorized garage doors or as triggers in alarm systems. The speed of the particles is calculated by knowing the spacing between the two beams. If there is only one detector, then the time difference can be measured via autocorrelation. If there are two detectors, one for each beam, then direction can also be known. Since the location of the beams is relatively easy to determine, the precision of the measurement depends primarily on how small the setup can be made. If the beams are too far apart, the flow could change substantially between them, thus the measurement becomes an average over that space. Moreover, multiple particles could reside between them at any given time, and this would corrupt the signal since the particles are indistinguishable. For such a sensor to provide valid data, it must be small relative to the scale of the flow and the seeding density. MOEMS approaches yield extremely small packages, making such sensors applicable in a variety of situations.
Физикадан
Көбінесе массалық спектрометрияда қолданылатын ұшу түтігінің қарапайымдылығы үшін мақталады, бірақ зарядталған төмен энергиялы бөлшектердің нақты өлшеулері үшін түтіктегі электр және магнит өрісі тиісінше 10 мВ және 1 нТ-қа дейін бақылануы керек. Түтіктің жұмыс функциясының біртектілігін Келвин зондымен реттеуге болады. Магниттік өріс флюксгейт компасымен өлшенуі мүмкін. Жоғары жиіліктер радарды сіңіретін материалмен пассивті түрде қорғалады және демпферленеді. Кез келген төмен жиілікті өріс жасау үшін экран пластиналарға бөлінеді (үстіне жапсырылып, конденсаторлармен байланысқан) және әрбір пластинада тұрақты кернеу, ал пластинаның артындағы катушкада тұрақты ток болады, оның магниттік ағыны сыртқы өзекпен жабылады. Осылайша, түтік әлсіз ахроматтық квадруполь линзасы ретінде конфигурацияланып, дифракция жазықтығында торлы апертурасы және бұрыш бойынша ажыратымды өлшеулер үшін кешіктіру желісінің детекторы орналастырылуы мүмкін. Өрісті өзгерту арқылы көру бұрышын өзгертуге болады және барлық бұрыштарды сканерлеу үшін бұрылыс смесін қосуға болады. Егер кешіктіру желісінің детекторы қолданылмаса, иондарды детекторға фокустау ион көзі мен детектор арасындағы вакуумдық түтікке орналастырылған екі немесе үш эйнцель линзасын пайдалану арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Сынаманы шашыраған жарыққа қарсы және оның пайда болуын бақылау үшін тесіктері мен апертуралары бар түтікке батыру қажет, осылайша магниттік эксперименттер жүргізіледі және электрондарды бастапқы күйінен бақылауға болады.
Usually the time of flight tube used in mass spectrometry is praised for simplicity, but for precision measurements of charged low energy particles the electric and the magnetic field in the tube has to be controlled within 10 mV and 1 nT respectively. The work function homogeneity of the tube can be controlled by a Kelvin probe. The magnetic field can be measured by a fluxgate compass. High frequencies are passively shielded and damped by radar absorbent material. To generate arbitrary low frequencies field the screen is parted into plates (overlapping and connected by capacitors) with bias voltage on each plate and a bias current on coil behind plate whose flux is closed by an outer core. In this way the tube can be configured to act as a weak achromatic quadrupole lens with an aperture with a grid and a delay line detector in the diffraction plane to do angle resolved measurements. Changing the field the angle of the field of view can be changed and a deflecting bias can be superimposed to scan through all angles. When no delay line detector is used focusing the ions onto a detector can be accomplished through the use of two or three einzel lenses placed in the vacuum tube located between the ion source and the detector. The sample should be immersed into the tube with holes and apertures for and against stray light to do magnetic experiments and to control the electrons from their start.