МОСКВА, 22 ноября. /ТАСС/. Российские исследователи уточнили, как ведут себя различные фоновые ионы, присутствующие в холодной и горячей плазме, которая возникает в процессе работы различных систем масс-спектрометрии. Новые сведения помогут улучшить работу этих приборов, используемых для определения элементного и изотопного состава анализируемых проб, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Нами был предложен метод для однозначной оценки газокинетической температуры через сравнение расчетных и экспериментальных данных по первичным ионам в плазме. Алгоритм термодинамического моделирования может быть дополнен условиями для учета сложных взаимодействий между всеми первичными фоновыми ионами», — пояснил сотрудник кафедры общей физики МФТИ Максим Мальцев, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.
Как отмечают Мальцев и ученые, созданный ими подход позволяет более точно просчитывать свойства так называемой индуктивно-связанной плазмы. Так физики называют особую форму материи, которая возникает в инертном газе при приложении высокочастотного переменного магнитного поля. Она обладает практически нейтральным зарядом из-за того, что положительный ионный заряд компенсируется отрицательным зарядом свободных электронов.
Данная форма плазмы активно изучается физиками в последнюю половину столетия, а также широко используется при разработке систем спектрохимического анализа и приборов для изготовления микроэлектроники. Основанные на ее базе масс-спектрометры способны выявлять присутствие ряда металлов и других элементов в органических и неорганических образцах с очень высокой чувствительностью, составляющей порядка одной искомой частицы на 1 млрд атомов.
Дальнейшее улучшение работы этих приборов требует более точного понимания того, как на температуру и другие свойства плазмы влияют различные фоновые ионы, взаимодействующие с нейтральными частицами и оказывающие значимое влияние на процесс слияния положительно и отрицательно заряженных частиц. Для получения этих сведений российские ученые разработали термодинамическую модель плазмы и рассчитали то, как ведут себя ионы водорода, кислорода, аргона, гидроксил-ионы и прочие фоновые заряженные частицы в горячей и холодной плазме.
Результаты этих расчетов, как отмечают физики, в целом совпали с тем, какие данные ученые получают при проведении реальных опытов с подобной плазмой. Это позволяет использовать подобные вычислительные подходы для детального изучения свойств индуктивно-связанной плазмы, а также их применения при решении практических аналитических задач, подытожили исследователи.
