Модель движения в вязкой среде со статистической диффузией для расчета динамики ионов в плотном газе и сильных электрических полях
Автор: Курнин И.В., Явор Михаил Игоревич
Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie
Рубрика: Физика приборостроения
Статья в выпуске: 3 т.25, 2015 года.
Бесплатный доступ
Предложен новый способ моделирования движения ионов в плотном газе в электрических полях. Метод основан на комбинации статистической диффузии и направленного движения в вязкой среде. Сравнение тестовых расчетов по предложенному методу и с учетом индивидуальных столкновений ионов с молекулами газа показывает применимость метода в широком диапазоне давлений газа и величин поля.
Подвижность, ион-молекулярные столкновения, вязкая среда, метод твердых сфер
Короткий адрес: https://sciup.org/14264986
IDR: 14264986 | УДК: 537.534.7,
Model of motion in a viscous media with a statistic diffusion for calculation of ion dynamics in a dense gas and strong electric fields
Ion motion in a buffer gas is typically calculated either based on taking into account individual ion-molecular collisions, or using the concept of ion mobility sometimes accomplished with adding statistic diffusion. The former way is inefficient in a dense gas (for example, at atmospheric pressure), while the latter one is adequate only in weak electric fields. In the paper a new method of modeling ion motion in a dense gas is developed based on a combination of statistic diffusion with a directed motion in a quasi-viscous matter, in which the viscosity coefficient is calculated based on the frequency of ion-molecular collisions at different ion velocities. An optimal way of calculation of this frequency is proposed. Comparison of test simulations based on the proposed method and on taking into account individual ion-molecular collisions demonstrates good accuracy of the method in a wide range of gas pressures and electric field strengths.
Список литературы Модель движения в вязкой среде со статистической диффузией для расчета динамики ионов в плотном газе и сильных электрических полях
- Eiceman G.A., Karpas Z. Ion mobility spectrometry, second edition. CRC Press, London, N.Y., Singapore, 2005. 355 p DOI: 10.1201/9781420038972
- Cech N.B., Enke C.G. Practical implications of some recent studies in electrospray ionization fundamentals//Mass Spectrometry Reviews. 2001. Vol. 20. P. 362-387 DOI: 10.1002/mas.10008
- Appelhans A.D., Dahl D.A. Measurement of external ion injection and trapping efficiency in the ion trap mass spectrometer and comparison with a predictive model//Int. J. Mass Spectrom. 2002. Vol. 216. P. 269-284 DOI: 10.1016/S1387-3806(02)00627-9
- Wells J.M., Plass W.R., Patterson G.E., Ouyang Z. et al. Chemical mass shifts in ion trap mass spectrometry: experiments and simulations//Anal. Chem. 1999. Vol. 71. P. 3 405-3 415.
- Ding L., Sudakov M., Kumashiro S. A simulation study of the digital ion trap mass spectrometer//Int. J. Mass Spectrom. 2002. Vol. 221, no. 2. P. 117-138 DOI: 10.1016/S1387-3806(02)00921-1
- Tolmachev A.V., Udseth H.R., Smith R.D. Modeling the ion density distribution in collisional cooling RF multipole ion guides//Int. J. Mass Spectrom. 2003. Vol. 222. P. 155-174 DOI: 10.1016/S1387-3806(02)00960-0
- МакДаниэль И., Масон Э. Подвижность и диффузия ионов в газах. М.: Мир, 1976. 422 c.
- Appelhans A.D., Dahl D.A. SIMION ion optics simulations at atmospheric pressure.//International Journal of Mass Spectrometry. 2005. Vol. 244. P. 1-14 DOI: 10.1016/j.ijms.2005.03.010
- Manura D., Dahl D.A. SIMION 8.0 User’s Manual. Sci. Instrument Services. Inc. Idaho Nat. Lab. 2006.
- Yavor M. Optics of charged article analyzers. Amsterdam: Elsevier, 2009. 381 p.
- Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992. 536 с.
- Смирнов Б.М. Диффузия и подвижность ионов в газе//УФН. 1967. Т. 92, № 1. С. 75-103.
- Явор М.И., Никитина Д.В., Веренчиков А.Н. и др. Расчет параметров ионного пучка, выходящего из газонаполненного радиочастотного квадруполя//Научное приборостроение. 2005. Т. 15, № 3. С. 40-53.
- Курнин И.В., Явор М.И. Особенности транспортировки ионных пучков в газонаполненных радиочастотных квадруполях на промежуточных давлениях//ЖТФ. 2009. Т. 79, № 9. С. 112-119.
