Amplificación de una corriente de ionización con un amplificador operacional

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Mi observación: Anteriormente en mi trabajo me asignaron un proyecto en el que necesitaba amplificar una señal de CA de un sensor eléctrico piezoeléctrico. Simplemente hice un circuito de amplificador operacional invertido para lograr esto. Ahora me han asignado un proyecto que involucra un espectrómetro de masas (RGA). En el espectrómetro hay un multiplicador de electrones para amplificar las presiones parciales. El hecho de que no se utilizara un amplificador operacional para proporcionar ganancia para la corriente de ionización me dejó perplejo.

Mi pregunta: ¿Por qué no se puede usar un amplificador operacional para amplificar la corriente de la salida del espectrómetro de masas cuádruple? Mi sospecha es que la razón tiene algo que ver con que la corriente de iones se encuentre en un vacío. Entiendo que dentro del RGA hay un multiplicador de electrones, solo quiero saber por qué un amplificador operacional no lograría el mismo resultado.

Notas: Mi experiencia es en informática y mi conocimiento en física es elemental, por lo que lamento de antemano si mi pregunta se basa en una idea errónea.

Enlaces: enlace (El RGA al que se conectará el espectrómetro de masas. No se pudo obtener de mis manos en la hoja de datos para el espectrómetro de masas real.)

    
pregunta J Maklen

2 respuestas

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Se pueden dar algunas creencias:

El hecho de que una parte del circuito esté volando iones en un vacío permite que un circuito opam amplifique la corriente que llega, así como si la corriente se produjo en un cable. Simplemente deje que los iones caigan en una taza que está conectada a la entrada negativa de un opamp. Una resistencia de realimentación R desde la salida a la misma entrada determinaría cuántos voltios obtienes para una corriente de iones dada I. U = -I * R

Creo que no hay suficiente corriente disponible en tu aplicación. Las fugas y el ruido en el circuito de Opamp cubrirían totalmente el resultado.

El bombardeo de iones puede extraer electrones de algún material y ese flujo de electrones se puede amplificar con la emisión secundaria de la misma manera que ocurre en los microcanales de un foto multiplicador. Ese es tu multiplicador de electrones, supongo.

Creo que el ruido y las fugas en el multiplicador de electrones son mucho más bajos que en los circuitos opamp. De lo contrario, también las gafas de visión nocturna utilizarían matrices opamp y un multiplexor para crear el video adecuado en lugar de los amplificadores de microcanales que dan salida a un fósforo frente al ojo.

    
respondido por el user287001
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Las corrientes iónicas se pueden amplificar a partir de una fuente de plasma o iones en el vacío. Se les llama sondas Ion Langmuir. El problema es que la sonda cambia la corriente de iones, si tiene un plasma de muy baja densidad, esto puede ser muy difícil para medir la corriente. Para darle una idea, un amplificador de transimpedancia puede medir en el rango pico-amp razonablemente bien, lo que aún sería de 10 ^ 6 o un millón de electrones por segundo para medir 1pA.

Por lo general, los espectrómetros de masas tienen tasas de iones mucho más bajas que eso (con un ión correspondiente a un electrón). Entonces, si conectas una placa directamente a un amplificador, necesitarías muchos iones (de miles a millones) (para recombinarse con electrones O eliminar electrones para producir una corriente).

Una mejor manera es un multiplicador de electrones que tiene una serie de placas, con cada placa eliminando más electrones, puede aumentar la corriente de un electrón o ion a miles o más, lo que hace posible contar iones individuales. El otro problema es que los iones tienen una carga espacial, podría ser difícil desarrollar una corriente lo suficientemente alta con solo iones, porque un haz de iones se "separa" a medida que los iones se agrupan.

    
respondido por el laptop2d

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