हीलियम लीक डिटेक्टर के लिए स्वचालित स्विचिंग इरिडियम लेपित यट्रियम ऑक्साइड आयन स्रोत

आयन स्रोत का परिचय

आयन स्रोत हीलियम मास स्पेक्ट्रोमीटर लीक डिटेक्टर का "हृदय" है (यानी, मास स्पेक्ट्रोमीटर घटक)। इसका कार्य उपकरण में प्रवेश करने वाले हीलियम गैस अणुओं को आयनों में परिवर्तित करना है जिन्हें पता लगाया और मापा जा सकता है। यह आमतौर पर उच्च तापमान के प्रतिरोधी विशेष धातुओं से बनाया जाता है जिसमें उत्कृष्ट इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन गुण होते हैं, और इसमें एक कॉम्पैक्ट डिज़ाइन होता है, जो इसे उपकरण का एक आंतरिक कोर घटक बनाता है।

आयन स्रोत का कार्य

आयन स्रोत मास स्पेक्ट्रोमीटर के संसूचन फ़ंक्शन को सक्षम करने में पहला और सबसे महत्वपूर्ण कदम है। इसकी मुख्य भूमिका आयनों को "बनाना" और "आकार देना" है, जिसमें विशिष्ट प्रक्रिया इस प्रकार है:
इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन:
फिलामेंट को विद्युत रूप से प्रदीप्ति (लगभग 2000°C) तक गर्म किया जाता है, जिससे यह तापीय इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।
इलेक्ट्रॉन त्वरण और परिरोध:
आयनन कक्ष (एनोड) और फिलामेंट (कैथोड) के बीच एक त्वरण वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 100-200V) लगाया जाता है, जिससे उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन आयनन कक्ष की ओर त्वरित होते हैं।
साथ ही, इलेक्ट्रॉन बीम पथ के लंबवत एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र (स्थायी चुंबकों द्वारा उत्पन्न) इलेक्ट्रॉनों को एक सर्पिल प्रक्षेपवक्र में यात्रा करने के लिए मजबूर करता है, जिससे उनकी उड़ान पथ में काफी वृद्धि होती है और इस प्रकार गैस अणुओं के साथ टकराव की संभावना बढ़ जाती है।
गैस अणु आयनीकरण:
जब उच्च-ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन आयनन कक्ष में प्रवेश करने वाले हीलियम (और अन्य) गैस अणुओं से टकराते हैं, तो ऊर्जा अणुओं में स्थानांतरित हो जाती है, जिससे वे एक इलेक्ट्रॉन खो देते हैं और धनात्मक रूप से आवेशित हीलियम आयन बनाते हैं।
इस प्रक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है: He + e⁻ → He⁺ + 2e⁻
आयन निष्कर्षण और फोकसिंग:
आयनन कक्ष के विपरीत छोर पर, एक उच्च ऋणात्मक वोल्टेज वाला एक प्रतिकर्षक इलेक्ट्रोड धनात्मक रूप से आवेशित हीलियम आयनों को कक्ष से बाहर धकेलता है।
इसके बाद, फोकस इलेक्ट्रोड (Einzel लेंस) का एक सेट बिखरे हुए आयनों को एक संकीर्ण आयन बीम में परिवर्तित करने और इसे बाद के मास विश्लेषक की ओर निर्देशित करने के लिए सटीक विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करता है।