اثر پتانسیل بار فضایی در رفتار یون‌های 238UF6 گازی محصور شده در دام یونی پاول

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، تهران- ایران

2 هیات علمی/ پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، تهران- ایران

3 پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، تهران- ایران

چکیده

رفتار یون های 238UF6 گازی محصور شده در دام یونی چهار قطبی پاول تحت تأثیر میدان ناشی از اعمال پتانسیل های RF و DC به الکترودهای کلاهک و حلقه دام و پتانسیل بار فضایی، با حل معادله دیفرانسیل خطی مرتبه دوم ماتیو مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج محاسبات و شبیه سازی در دو حالت غیاب و وجود اثر پتانسیل بار فضایی بررسی و با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج تحلیلی و عددی، جابجایی دیاگرام پایداری یون های 238UF6 گازی محصور شده در دام چهار قطبی پاول در اثر اعمال پتانسیل بار فضایی را نشان می دهد. علاوه براین، تأثیر پتانسیل بار فضایی بر بیشینه چگالی یون های 238UF6 محصور شده، تابع توزیع سرعت یون ها و دیگر کمیت های آماری نیز محاسبه شده است. دام یون چهار قطبی مهمترین بخش از یک طیف سنج جرمی را تشکیل می دهد و طیف سنج جرمی در صنعت غنی سازی اورانیوم کاربرد گسترده و قابل توجهی دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Space Charge Potential on the Behavior of Confined Gaseous 238UF6 Ions in Paul Ion Trap

نویسندگان [English]

  • Noushin Pishbin 1
  • Seyed Mahmud Sadat Kiai 2
  • Majid Elahi 3
  • Parvin Yourtchi 3
  • Seyed Reza Shafaei 3
1 Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI,Tehran-Iran
2 Faculty/ Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, Tehran-Iran
3 Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, Tehran-Iran
چکیده [English]

Based on the solutions of Mathieu’s second-order linear differential equation, the behavior of confined 238UF6 gaseous ions in Paul's quadrupole mass spectrometer under the influence of the field induced by the RF and DC potential applied to the end cap and ring electrodes and space charge potential is studied. The results of calculation and simulation are compared in the absence and presence of space charge potential effects. The analytical and numerical results demonstrate the displacement of stability diagram of the confined 238UF6 gaseous ions in Paul's quadrupole trap due to the space charge potential. In addition, the space charge effect on the maximum density of the confined 238UF6 ions, the velocity distribution function of the confined ions and other statistical quantities are also calculated and examined. The quadrupole ion trap forms the most important part of a mass spectrometer and the mass spectrometer is widely used in the uranium enrichment industry.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Paul's mass spectrometer
  • 238UF6 gaseous ions
  • Mathieu equation
  • space charge potential
  • maximum density
  • velocity distribution function