JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Tämä opinnäytetyö käsittelee lentoaikaspektrimittauksissa ionisaatiolähteenä käytetyn jatkuvan elektronisuihkun muuttamista pulssimuotoiseksi. Työn yhteydessä rakennettiin nano- ja molekyylisysteemien tutkimusyksikön käytössä olevaan spektrometriin pulssituslaite, jota käytetään yhdessä kaupallisen elektronitykin (EQ-22) kanssa. Pulssituslaite muuttaa elektronitykin tuottaman jatkuvan elektronisuihkun pulssimuotoiseksi.

Työssä kuvataan pulssituslaitteen rakentamisen vaiheita ja käydään läpi tarvittavia teorioita ja sovelletaan niitä käytännön työskentelyyn. Oleellisena osana työhön sisältyy myös spektrometrin vaatimien olosuhteiden huomioiminen, minkä vuoksi työssä sivutaan esimerkiksi myös tyhjiökäyttöön soveltuvia materiaaleja ja suojautumista magneettikenttiä vastaan. Tämän lisäksi työssä tarkastellaan, mitä periaatteellisia eroja spektrimittauksissa on käytettäessä pulssitettua tai jatkuvaa elektronisuihkua.

Työn yhteydessä tehtiin mittauksia käyttäen pulssitettua elektronisuihkua. Näiden avulla varmistettiin laitteen toimivuus ja saatiin aineistoa, jonka avulla oli mahdollista verrata pulssitettua ja jatkuvaa elektronisuihkua käytännön erojen kautta. Mittausten avulla havaittiin, että pulssituslaite odotusten mukaan vähentää spektrin taustakohinan hyvin pieneksi. Tämän lisäksi havaittiin, että pulssituslaitteen avulla oli mahdollista päästä eroon spektrissä esiintyvästä häiriösignaalista, joka oli aikaisemmin estänyt keveiden ionien havaitsemisen. Tämä mahdollisti esimerkiksi veden lentoaikamassaspektrin mittauksen, johon oli yhdistetty koinsidenssidata. Veden lisäksi vastaavat mittaukset tehtiin myös etyylialkoholille. Mittaustulokset esitellään tämän opinnäytetyön yhteydessä.

Mitattujen spektrien analysointiin tehtiin työn yhteydessä mallinnus, jonka avulla on mahdollista saada tietoa molekyylien fragmentaatioprosessissa vapautuvasta energiasta, sekä viitteitä molekyylien sidoskulmista. Mallinnusta käytettiin vesimolekyylin tutkimiseen ja tutkimustuloksia verrattiin muihin tutkimustuloksiin. Tulokset olivat osittain yhteneväisiä vertailutulosten kanssa, mutta myös eroja löytyi. Eroja ja yhtäläisyyksiä pyrittiin selittämään aiheeseen liittyvien tutkimustulosten ja teorioiden pohjalta, mutta yksiselitteistä selitystä eroille ja yhtäläisyyksille ei löytynyt, sillä fragmentaatioprosessit ovat vielä osittain huonosti tunnettuja.