 |
طیف سنج جرمی چهار قطبی
معرفی
جزء اصلی یک طیف سنج جرمی چهار قطبی فیلتر جرمی است که برای فیلتر کردن یون ها با نسبت بار به جرم مختلف استفاده می شود. فیلتر جرمی چهارقطبی در طول سالیان متمادی مورد مطالعه قرار گرفته است ( مرجع 1 ) و فیزیک و طراحی بهینه به خوبی درک شده است. در یک طیف‌سنج جرمی چهارقطبی واقعی، میدان‌های حاشیه‌ای هم در ورودی و هم در خروجی فیلتر جرمی وجود دارند. این میدان های حاشیه ای می توانند نقش مهمی در تعیین احتمال انتقال یک یون خاص از طریق فیلتر جرم ایفا کنند. این مدل مسیرهای یونی را در یک طیف‌سنج جرمی چهارقطبی، از جمله اثرات میدان‌های حاشیه‌ای، محاسبه می‌کند.
توجه: این برنامه به ماژول ردیابی ذرات نیاز دارد.
تعریف مدل
برای میدان DC، معادله پواسون برای پتانسیل الکتریکی، U حل شده است :
(1)
که در آن ε 0 گذردهی فضای آزاد (واحد SI: F / m ) و ε r گذردهی نسبی است (در این مدل 1 گرفته شده است). صفر در سمت راست معادله 1 نشان می دهد که چگالی بار فضایی در داخل چهارقطبی ناچیز است ( مرجع 1 ). در میله های شمالی و جنوبی، پتانسیل مثبت با قدر U dc اعمال می شود:
و روی میله های شرقی و غربی پتانسیل منفی اعمال می شود:
یک بایاس DC کوچک روی دیافراگم یون اعمال می شود تا به سرعت بخشیدن به یون ها در فیلتر جرمی کمک کند:
که در آن بایاس U 3 ولت در نظر گرفته می شود.
برای میدان های AC، پایستگی جریان های الکتریکی برای محاسبه پتانسیل AC استفاده می شود، V :
که در آن σ رسانایی الکتریکی در فیلتر جرمی است (در اینجا به صورت صفر گرفته می شود) و ω فرکانس زاویه ای (واحد SI: هرتز) است.
در میله های شمالی و جنوبی، پتانسیل مثبت قدر V ac اعمال می شود:
و روی میله های شرقی و غربی پتانسیل منفی اعمال می شود:
یک بایاس کوچک AC روی دیافراگم یون اعمال می شود تا به شتاب دادن یون ها به فیلتر جرمی کمک کند:
که در آن بایاس V 3 ولت در نظر گرفته می شود.
برای ساختن کل میدان الکتریکی که ذرات پس از ورود به حوزه مدل‌سازی تجربه می‌کنند، مدل از برهم‌نهی میدان‌های AC و DC استفاده می‌کند. این یک فرض معتبر در این مورد است زیرا معادلات حل شده برای میدان های AC و DC خطی هستند.
قانون دوم نیوتن بر حرکت ذرات حاکم است:
در اینجا m جرم ذره است (واحد SI: کیلوگرم)، v سرعت ذره (واحد SI: m/s)، Z عدد بار بی بعد، e بار اولیه (واحد SI: s A) و E است. میدان الکتریکی (واحد SI: V/m). میدان الکتریکی شامل دو سهم است، یک میدان الکتریکی ساکن و دیگری که در طول زمان در حال تغییر است:
جایی که
و
که در آن تایلد نشان می دهد که پتانسیل الکتریکی AC مقدار پیچیده ای دارد. موقعیت ذره، q ، به سادگی از تعریف سرعت محاسبه می شود:
ذرات از روزنه یونی با سرعت حرارتی معادل 2 الکترون ولت رها می شوند . 1 . سرعت فقط مولفه x دارد :
که در آن A 2 eV است. ذرات نه تنها در زمان شروع شبیه سازی آزاد می شوند، بلکه باید در زمان های یکنواخت در طول اولین چرخه RF میدان AC آزاد شوند. ذرات در 11 بار آزاد می شوند که از صفر ثانیه شروع می شود و در 0.25 میکروثانیه به پایان می رسد . از آنجایی که فرکانس میدان AC 4 مگاهرتز است، این با یک سیکل کامل RF مطابقت دارد.
نتایج و بحث
مسیر ذرات در شکل 1 رسم شده است . از نمودار مشخص است که احتمال انتقال یون بسیار زیاد است، در واقع 100 ٪. این به این دلیل است که یک نقطه عملیاتی بسیار پایدار در منحنی aq انتخاب شده است. یون ها در فیلتر جرمی چهار قطبی برای حدود 140 سیکل RF باقی می مانند.
به دلیل وجود صفحه بایاس که روزنه یونی را احاطه کرده است، یونها با حرکت در چهارقطب انرژی می گیرند. این را می توان در شکل 2 مشاهده کرد . یونها دارای انرژی متوسط 5 eV در محدوده 3 eV هستند. گسترش انرژی را می توان به این واقعیت نسبت داد که یک سوگیری کوچک DC و AC وجود دارد. بایاس AC می تواند مثبت یا منفی باشد که بسته به فاز چرخه RF در هنگام آزاد شدن یون ها را تسریع یا کند می کند.
شکل 1: نمودار مسیرهای ذرات در داخل چهارقطبی. رنگ نشان دهنده سرعت ذرات (m/s) است.
شکل 2: نمودار توزیع انرژی یون ها در کلکتور.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
مدل در دو مرحله حل می شود. ابتدا فیلدهای DC و AC محاسبه می شوند. سپس مسیر ذرات محاسبه می شود و حرکت آنها توسط میدان های الکتریکی AC و DC هدایت می شود.
ارجاع
1. JR Gibson، S. Taylor و JH Leck، “شبیه سازی تفصیلی طیف جرمی برای سیستم های طیف سنج جرمی چهار قطبی”، J. Vac. علمی تکنولوژی الف ، جلد. 18، شماره 1، ص. 237، 2000.
مسیر کتابخانه برنامه: ACDC_Module/Electromagnetics_and_Particle_Tracing /quadrupole_mass_spectrometer
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، AC/DC>Electric Fields and Currents>Electrostatics (es) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، AC/DC>Electric Fields و Currents>Electric Currents (ec) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 | در درخت Select Physics ، AC/DC>Particle Tracing>Charged Particle Tracing (cpt) را انتخاب کنید . |
7 | روی افزودن کلیک کنید . |
8 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
چند پارامتر برای هندسه چهارقطبی و تنظیمات فیزیک اضافه کنید. برای صرفه جویی در زمان، پارامترها را می توان از یک فایل بارگیری کرد.
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل quadrupole_mass_spectrometer_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
صفحه کار 1 (wp1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید . |
3 | از لیست هواپیما ، yz-plane را انتخاب کنید . |
4 |  روی Show Work Plane کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، re را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت نوشتار xw ، -(re+r0) را تایپ کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> دایره 2 (c2)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، re را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن xw ، re+r0 را تایپ کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> دایره 3 (c3)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، re را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن yw ، -(re+r0) را تایپ کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> دایره 4 (c4)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، re را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن yw ، re+r0 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Build All کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
اکسترود 1 (ext1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Work Plane 1 (wp1) کلیک راست کرده و Extrude را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Extrude ، بخش Distances را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
فواصل (متر) |
Lquad |
4 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید . |
3 | از لیست هواپیما ، yz-plane را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن مختصات x ، -fd را تایپ کنید . |
5 |  روی Show Work Plane کلیک کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)> دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، rcase را تایپ کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)> دایره 2 (c2)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، rsrc را تایپ کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)> دایره 3 (c3)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 2*rsrc را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Build All کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
اکسترود 2 (ext2)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Work Plane 2 (wp2) راست کلیک کرده و Extrude را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Extrude ، بخش Distances را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
فواصل (متر) |
fd |
Lquad |
4 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی ext2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
4 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
5 | فقط شی ext1 را انتخاب کنید. |
6 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
7 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
حالا چند انتخاب برای میله های بار مثبت و منفی تعریف کنید.
تعاریف
مثبت
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، در قسمت نوشتار Label، Positive را تایپ کنید . |
3 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
4 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
5 | فقط مرزهای 25، 26، 28، 29، 37، 38، 43 و 44 را انتخاب کنید. |
منفی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Negative را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 20–23 و 47–50 را انتخاب کنید. |
الکترواستاتیک (ES)
شرایط مرزی برای مسئله الکترواستاتیک را تعریف کنید.
پتانسیل الکتریکی 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electrostatics (es) کلیک راست کرده و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پتانسیل الکتریکی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مثبت را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electric Potential را پیدا کنید . در قسمت متن V 0 ، Udc را تایپ کنید . |
پتانسیل الکتریکی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پتانسیل الکتریکی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، گزینه منفی را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electric Potential را پیدا کنید . در قسمت متن V 0 ، -Udc را تایپ کنید . |
پتانسیل الکتریکی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 4 و 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات Electric Potential ، قسمت Electric Potential را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی V 0 ، 3 را تایپ کنید . |
جریان های الکتریکی (EC)
حال شرایط مرزی قسمت AC مسئله را تعریف کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electric Currents (ec) کلیک کنید . |
پتانسیل الکتریکی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پتانسیل الکتریکی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مثبت را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electric Potential را پیدا کنید . در قسمت متنی V 0 ، Vac را تایپ کنید . |
پتانسیل الکتریکی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پتانسیل الکتریکی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، گزینه منفی را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electric Potential را پیدا کنید . در قسمت متنی V 0 ، -Vac را تایپ کنید . |
پتانسیل الکتریکی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 4 و 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات Electric Potential ، قسمت Electric Potential را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی V 0 ، 3 را تایپ کنید . |
جرم و تعداد بار یون ها را مشخص کنید.
ردیابی ذرات باردار (CPT)
خواص ذرات 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Charged Particle Tracing (cpt) روی Particle Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Particle Properties ، قسمت Particle Mass را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن m p ، mi را تایپ کنید . |
4 | قسمت Charge Number را پیدا کنید . در قسمت متن Z ، 1 را تایپ کنید . |
ذرات از یک شبکه صفحه پیش بینی شده در مرز ورودی آزاد می شوند . در هر انتشار 100 ذره و در مجموع 11 ذره وجود دارد. همه ذرات در جهت x با انرژی اولیه 2 eV حرکت می کنند.
ورودی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات ورودی ، قسمت Initial Position را پیدا کنید . |
4 | از لیست موقعیت اولیه ، شبکه صفحه پیش بینی شده را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن N ، 100 را تایپ کنید . |
6 | بخش زمان انتشار را پیدا کنید . روی Range کلیک کنید .  |
7 | در کادر محاوره‌ای Range ، تعداد مقادیر را از لیست روش ورود انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن شروع ، 0 را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متن توقف ، 1/4E6 را تایپ کنید . |
10 | در قسمت متنی Number of values عدد 11 را تایپ کنید . |
11 | روی Replace کلیک کنید . |
12 | در پنجره تنظیمات برای ورودی ، قسمت Initial Velocity را پیدا کنید . |
13 | بردار v 0 را به صورت مشخص کنید |
vx0 | ایکس |
0 | y |
0 | z |
یک ویژگی نیروی الکتریکی برای میدان DC اضافه کنید.
نیروی الکتریکی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Electric Force را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نیروی الکتریکی ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | بخش نیروی الکتریکی را پیدا کنید . از لیست E ، فیلد الکتریکی (es/ccn1) را انتخاب کنید . |
یکی دیگر از ویژگی های نیروی الکتریکی را برای میدان AC اضافه کنید .
نیروی الکتریکی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Electric Force را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نیروی الکتریکی ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | بخش نیروی الکتریکی را پیدا کنید . از لیست E ، فیلد الکتریکی (ec/cucn1) را انتخاب کنید . |
5 | بخش تنظیمات پیشرفته را پیدا کنید . از لیست زمان وابستگی فیلد ، زمان هارمونیک را انتخاب کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Perfect Vacuum را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
از آنجایی که نسبت ابعاد چهارقطبی بسیار بالا است، استفاده از مش جاروب شده کارآمدتر است. این در این مورد مجاز است زیرا پس از عبور ذرات از میدان های حاشیه، میدان در جهت x تغییر نمی کند.
مش 1
مثلثی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 16، 19، 24، 27، 30، 33 و 46 را انتخاب کنید. |
سایز 1
1 | روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست از پیش تعریف شده ، Extra fine را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش پارامترهای اندازه عنصر کلیک کنید . بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
5 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . |
6 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . |
7 | تیک گزینه Curvature factor را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.15 را تایپ کنید . |
8 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
جارو 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 4-6 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 35 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 15 را تایپ کنید . |
6 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
7 |  روی دکمه Go to Default View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
جارو 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 1-3 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Swept 2 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | روی Distribution 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید . |
یک مطالعه ثابت برای محاسبه میدان الکترواستاتیک اضافه کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت Select Study ، Preset Studies for Some Physics Interfaces>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 1
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
2 | در جدول، کادرهای حل برای جریان های الکتریکی (ec) و ردیابی ذرات باردار (cpt) را پاک کنید . |
3 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک راست کرده و Rename را انتخاب کنید . |
4 | در کادر محاوره ای تغییر نام مطالعه ، Electrostatic Study را در قسمت متن برچسب جدید تایپ کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
برای محاسبه میدان AC یک مطالعه دامنه فرکانس اضافه کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای برخی از رابط‌های فیزیکی > دامنه فرکانس را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متن فرکانس ، 4 [MHz] را تایپ کنید . |
3 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . در جدول، کادرهای حل برای الکترواستاتیک (es) و ردیابی ذرات باردار (cpt) را پاک کنید . |
4 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
5 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
6 | از لیست مطالعه ، مطالعه الکترواستاتیک ، ثابت را انتخاب کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک راست کرده و Rename را انتخاب کنید . |
8 | در کادر محاوره ای تغییر نام مطالعه ، Electric currents Study را در قسمت متن برچسب جدید تایپ کنید . |
9 | روی OK کلیک کنید . |
برای محاسبه مسیر ذرات، یک مطالعه وابسته به زمان اضافه کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 3
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
2 | در جدول، کادرهای حل برای الکترواستاتیک (es) و جریان های الکتریکی (ec) را پاک کنید . |
3 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
4 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
5 | از لیست مطالعه ، مطالعه جریان های الکتریکی ، دامنه فرکانس را انتخاب کنید . |
6 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . در قسمت متن زمان خروجی ، range(0,1/4e6,140/4e6) را تایپ کنید . |
7 |  روی Range کلیک کنید . |
8 | در کادر محاوره‌ای Range ، روی Replace کلیک کنید . |
9 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک راست کرده و Rename را انتخاب کنید . |
10 | در کادر محاوره‌ای تغییر نام مطالعه ، در قسمت متن برچسب جدید ، عبارت Particle Tracing Study را تایپ کنید . |
11 | روی OK کلیک کنید . |
مطالعه الکترواستاتیک
فیلد DC را محاسبه کنید.
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
مطالعه جریان های الکتریکی
فیلد AC را محاسبه کنید.
1 |  روی محاسبه کلیک کنید . |
مطالعه ردیابی ذرات
اکنون، مسیر ذرات را محاسبه کنید.
1 |  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
مسیر ذرات (cpt)
1 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Color Legend را پیدا کنید . |
2 | از لیست موقعیت ، پایین را انتخاب کنید . |
مسیر ذرات 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Particle Trajectories (cpt) را گسترش دهید ، سپس روی Particle Trajectories 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مسیر ذرات ، بخش رنگ‌آمیزی و سبک را پیدا کنید . |
3 | زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست نوع ، خط را انتخاب کنید . |
4 | زیربخش Point style را پیدا کنید . از لیست Type ، None را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Interpolation ، Uniform را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متنی Number of interpolated times عدد 1000 را تایپ کنید . |
تعاریف
مشاهده 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Definitions روی View 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مشاهده ، بخش View را پیدا کنید . |
3 | تیک Show grid را پاک کنید . |
نتایج
مسیر ذرات (cpt)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results ، روی Particle Trajectories (cpt) کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار Particle Trajectories (cpt) ، روی  Plot کلیک کنید . |
3 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . نمودار حاصل باید مانند شکل 1 باشد . |
در نهایت، یک هیستوگرام از تابع توزیع انرژی یون در زمانی که همه یون ها به جمع کننده فعلی رسیده اند ایجاد کنید.
تابع توزیع انرژی یونی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، تابع توزیع انرژی یونی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Particle 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، آخرین را انتخاب کنید . |
هیستوگرام 1
1 | روی تابع توزیع انرژی یون کلیک راست کرده و هیستوگرام را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای هیستوگرام ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)> Charged Particle Tracing>Velocity and Energy>cpt.Ep – Particle kinetic Energy – J را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست واحد ، eV را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Bins را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، Limits را انتخاب کنید . |
5 |  روی Range کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره‌ای Range ، تعداد مقادیر را از لیست روش ورود انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن شروع ، 0 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن توقف ، 10 را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متنی Number of values ، 101 را تایپ کنید . |
10 | روی Replace کلیک کنید . |
11 | در نوار ابزار عملکرد توزیع انرژی یون ، روی  Plot کلیک کنید . نمودار حاصل باید مانند شکل 2 باشد . |
