ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਇੱਕ ਉਪਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਵੇਗ ਦੇ ਆਧਾਰ ‘ਤੇ ਚੁਣਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਮਾਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਮੈਟਰੀ ਅਤੇ ਕਣ ਤੇਜ਼ਕ।

ਕਾਰਜ ਸਿਧਾਂਤ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦਾ ਮੂਲ ਸਿਧਾਂਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰਾਂ ਦੇ ਸੁਮੇਲ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਣਾ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਕੇਵਲ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣ ਹੀ ਲੰਘ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਇੱਕ ਸਮਾਨ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਮਾਨ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਲਗਾ ਕੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ‘ਤੇ ਖੇਤਰ ਰੇਖਾਵਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਬਲ ਲਗਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਦਕਿ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਅਤੇ ਕਣ ਦੇ ਵੇਗ ਦੋਵਾਂ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਇੱਕ ਬਲ ਲਗਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਕਣ ‘ਤੇ ਕੁੱਲ ਬਲ ਇਸ ਪ੍ਰਕਾਰ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:

$$ F = q(E + v x B) $$

ਜਿੱਥੇ:

• F ਕਣ ‘ਤੇ ਕੁੱਲ ਬਲ ਹੈ
• q ਕਣ ਦਾ ਚਾਰਜ ਹੈ
• E ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤਾਕਤ ਹੈ
• v ਕਣ ਦਾ ਵੇਗ ਹੈ
• B ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤਾਕਤ ਹੈ

ਜੇਕਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰਾਂ ਨੂੰ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸਮਾਯੋਜਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਬਲ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਬਲ ਬਰਾਬਰ ਅਤੇ ਵਿਰੋਧੀ ਹੋਣ, ਤਾਂ ਕਣ ‘ਤੇ ਕੁੱਲ ਬਲ ਸਿਫ਼ਰ ਹੋਵੇਗਾ। ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਨੂੰ ਵੇਗ ਚੋਣ ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਚੁਣੇ ਗਏ ਵੇਗ ਤੋਂ ਵੱਧ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਕੁੱਲ ਬਲ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰਨਗੇ, ਜਦਕਿ ਚੁਣੇ ਗਏ ਵੇਗ ਤੋਂ ਘੱਟ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣ ਵਿਰੋਧੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਕੁੱਲ ਬਲ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰਨਗੇ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, ਕੇਵਲ ਚੁਣੇ ਗਏ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣ ਹੀ ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘ ਸਕਣਗੇ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਫਾਰਮੂਲਾ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਇੱਕ ਉਪਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਵੇਗ ਦੇ ਆਧਾਰ ‘ਤੇ ਚੁਣਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਮਾਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਮੀਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪੁੰਜ-ਤੋਂ-ਚਾਰਜ ਅਨੁਪਾਤ ਵਾਲੇ ਆਇਨਾਂ ਨੂੰ ਵੱਖ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਫਾਰਮੂਲਾ ਹੈ:

$$ v = \frac{E}{B} $$

ਜਿੱਥੇ:

• $v$ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਦਾ ਵੇਗ ਹੈ
• $E$ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤਾਕਤ ਹੈ
• $B$ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤਾਕਤ ਹੈ

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਅਤੇ ਇੱਕ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਲਗਾ ਕੇ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਤੇਜ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਦਕਿ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਮੋੜਦਾ ਹੈ। ਜੋ ਕਣ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਮੁੜਦੇ ਹਨ ਉਹ ਘੱਟ ਤੋਂ ਘੱਟ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਨ ਲਈ, ਜਾਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਵੇਗਾਂ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਵੱਖ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਖੇਤਰ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਇੱਕ ਉਪਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਸਿਧਾਂਤ ‘ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਚਲ ਰਿਹਾ ਇੱਕ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਆਪਣੇ ਵੇਗ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੋਵਾਂ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਇੱਕ ਬਲ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਬਲ, ਜਿਸਨੂੰ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਨੂੰ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ‘ਤੇ ਚਲਣ ਲਈ ਮਜਬੂਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ਦਾ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਕਣ ਦੇ ਵੇਗ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਲਗਾ ਕੇ, ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਲਈ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਨੂੰ ਰੱਦ ਕਰਨਾ ਸੰਭਵ ਹੈ। ਇਹ ਇੱਛਿਤ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਣ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਜਦਕਿ ਹੋਰ ਵੇਗਾਂ ਵਾਲੇ ਕਣ ਮੁੜ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਖੇਤਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਈ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਮਾਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਮੈਟਰੀ, ਕਣ ਤੇਜ਼ਕ, ਅਤੇ ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ।

ਕਾਰਜ ਸਿਧਾਂਤ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਖੇਤਰ ਦੇ ਕਾਰਜ ਸਿਧਾਂਤ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਮਾਨ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਦੀ ਗਤੀ ‘ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕੇ ਸਮਝਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਇੱਕ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਹ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਬਲ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰਦਾ ਹੈ:

$$\mathbf{F} = q\mathbf{v} \times \mathbf{B}$$

ਜਿੱਥੇ:

• $\mathbf{F}$ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਹੈ
• $q$ ਕਣ ਦਾ ਚਾਰਜ ਹੈ
• $\mathbf{v}$ ਕਣ ਦਾ ਵੇਗ ਹੈ
• $\mathbf{B}$ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਹੈ

ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਕਣ ਦੇ ਵੇਗ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੋਵਾਂ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਕਣ ਨੂੰ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ‘ਤੇ ਚਲਣ ਲਈ ਮਜਬੂਰ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜਿਸਦਾ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਇਸ ਪ੍ਰਕਾਰ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:

$$r = \frac{mv}{qB}$$

ਜਿੱਥੇ:

• $r$ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ਦਾ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਹੈ
• $m$ ਕਣ ਦਾ ਪੁੰਜ ਹੈ
• $v$ ਕਣ ਦਾ ਵੇਗ ਹੈ
• $q$ ਕਣ ਦਾ ਚਾਰਜ ਹੈ
• $B$ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਹੈ

ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਲਗਾ ਕੇ, ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਲਈ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਨੂੰ ਰੱਦ ਕਰਨਾ ਸੰਭਵ ਹੈ। ਇਹ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਲਈ ਸਮੀਕਰਨ ‘ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕਰਕੇ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ:

$$\mathbf{F} = q\mathbf{v} \times \mathbf{B} + q\mathbf{E}$$

ਜਿੱਥੇ:

• $\mathbf{F}$ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਹੈ
• $q$ ਕਣ ਦਾ ਚਾਰਜ ਹੈ
• $\mathbf{v}$ ਕਣ ਦਾ ਵੇਗ ਹੈ
• $\mathbf{B}$ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਹੈ
• $\mathbf{E}$ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਹੈ

ਜੇਕਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਚੁਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ:

$$\mathbf{E} = -\mathbf{v} \times \mathbf{B}$$

ਤਾਂ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਸਿਫ਼ਰ ਹੋਵੇਗਾ। ਇਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਵੇਗ ਨਾਲ ਇੱਕ ਸਿੱਧੀ ਰੇਖਾ ਵਿੱਚ ਚਲੇਗਾ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਖੇਤਰ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਨ ਲਈ ਇੱਕ ਸ਼ਕਤੀਸ਼ਾਲੀ ਉਪਕਰਨ ਹਨ। ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਈ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਮਾਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਮੈਟਰੀ, ਕਣ ਤੇਜ਼ਕ, ਅਤੇ ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀਆਂ ਕਮੀਆਂ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਇੱਕ ਉਪਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਨ ਲਈ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਸਿਧਾਂਤ ‘ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਚਲ ਰਹੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਅਤੇ ਕਣ ਦੇ ਵੇਗ ਦੋਵਾਂ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਇੱਕ ਬਲ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਬਲ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਵੇਗ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ‘ਤੇ ਚਲਣ ਲਈ ਮਜਬੂਰ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਹਾਲਾਂਕਿ ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਲਾਭਦਾਇਕ ਉਪਕਰਨ ਹਨ, ਪਰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਕੁਝ ਕਮੀਆਂ ਹਨ:

• ਸੀਮਿਤ ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ: ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਕੇਵਲ ਇੱਕ ਖਾਸ ਸੀਮਾ ਦੇ ਅੰਦਰ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਹੀ ਚੁਣ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਇਸ ਸੀਮਾ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣ ਚੁਣੇ ਨਹੀਂ ਜਾਣਗੇ।

• ਵਿਗਾੜ: ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਵਿਗਾੜ ਪੈਦਾ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਦੇ ਟਰੈਜੈਕਟਰੀ ਵਿੱਚ ਵਿਗਾੜ ਹਨ। ਇਹ ਵਿਗਾੜ ਗੈਰ-ਸਮਾਨ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰਾਂ, ਗਲਤ ਸੰਬੰਧ, ਜਾਂ ਹੋਰ ਕਾਰਕਾਂ ਕਾਰਨ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ।

• ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ ਪ੍ਰਭਾਵ: ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ ਪ੍ਰਭਾਵ ਤਾਂ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਬੀਮ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਦੀ ਘਣਤਾ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਇੰਟਰਐਕਟ ਕਰਨ ਅਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਟਰੈਜੈਕਟਰੀ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਨ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ ਪ੍ਰਭਾਵ ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਸੀਮਿਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।

• ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੀਆਂ ਲੋੜਾਂ: ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰਾਂ ਨੂੰ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਮਜ਼ਬੂਤ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਉਹਨਾਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਨੁਕਸਾਨ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਜਗ੍ਹਾ ਸੀਮਿਤ ਹੈ ਜਾਂ ਜਿੱਥੇ ਇੱਕ ਮਜ਼ਬੂਤ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੀ ਇੱਛਾ ਨਹੀਂ ਹੈ।

• ਲਾਗਤ: ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਬਣਾਉਣ ਅਤੇ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਲਈ ਮਹਿੰਗੇ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਕੁਝ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਲਈ ਅਵਿਹਾਰਕ ਬਣਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਇਹਨਾਂ ਕਮੀਆਂ ਦੇ ਬਾਵਜੂਦ, ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਅਜੇ ਵੀ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਨ ਲਈ ਲਾਭਦਾਇਕ ਉਪਕਰਨ ਹਨ। ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਮਾਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਮੈਟਰੀ, ਕਣ ਤੇਜ਼ਕ, ਅਤੇ ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਇੱਕ ਉਪਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਵੇਗ ਦੇ ਆਧਾਰ ‘ਤੇ ਚੁਣਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੀ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਕਣ ਤੇਜ਼ਕ, ਮਾਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਮੀਟਰ, ਅਤੇ ਹੋਰ ਉਪਕਰਨਾਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਵੇਗਾਂ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਵੱਖ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀਆਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ#

1. ਮਾਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਮੈਟਰੀ#

ਮਾਸ ਸਪੈਕਟ੍ਰੋਮੈਟਰੀ ਵਿੱਚ, ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਆਇਨਾਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਪੁੰਜ-ਤੋਂ-ਚਾਰਜ ਅਨੁਪਾਤ (m/z) ਦੇ ਆਧਾਰ ‘ਤੇ ਵੱਖ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਆਇਨਾਂ ਨੂੰ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਦੁਆਰਾ ਤੇਜ਼ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਫਿਰ ਇੱਕ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਦੇ ਹਨ। ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਆਇਨਾਂ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਬਲ ਲਗਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਕਾਰਨ ਉਹ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ‘ਤੇ ਚਲਦੇ ਹਨ। ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ਦਾ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਆਇਨ ਦੇ m/z ਅਨੁਪਾਤ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ਦੇ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਨੂੰ ਮਾਪ ਕੇ, ਆਇਨ ਦੇ m/z ਅਨੁਪਾਤ ਦਾ ਪਤਾ ਲਗਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

2. ਕਣ ਤੇਜ਼ਕ#

ਕਣ ਤੇਜ਼ਕਾਂ ਵਿੱਚ, ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਦੁਆਰਾ ਤੇਜ਼ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਫਿਰ ਇੱਕ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਦੇ ਹਨ। ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਕਣਾਂ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਬਲ ਲਗਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਕਾਰਨ ਉਹ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ‘ਤੇ ਚਲਦੇ ਹਨ। ਇੱਛਿਤ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ਹੋਵੇਗਾ ਜੋ ਇੱਕ ਨਿਯੁਕਤ ਨਿਕਾਸ ਸਲਿਟ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਦਾ ਹੈ।

3. ਬੀਮ ਆਕਾਰ ਦੇਣਾ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਦੇ ਬੀਮ ਨੂੰ ਆਕਾਰ ਦੇਣ ਲਈ ਵੀ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰਾਂ ਨੂੰ ਸਮਾਯੋਜਿਤ ਕਰਕੇ, ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਬੀਮ ਨੂੰ ਫੋਕਸ ਕਰਨ ਜਾਂ ਇੱਕ ਖਾਸ ਊਰਜਾ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।

4. ਆਇਨ ਆਪਟਿਕਸ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਆਇਨ ਆਪਟਿਕਸ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਦੇ ਟਰੈਜੈਕਟਰੀ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਵੀ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰਾਂ ਦੇ ਸੁਮੇਲ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ, ਆਇਨ ਆਪਟਿਕਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਫੋਕਸ ਕਰਨ, ਮੋੜਨ ਅਤੇ ਤੇਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਬਹੁਮੁਖੀ ਅਤੇ ਸ਼ਕਤੀਸ਼ਾਲੀ ਉਪਕਰਨ ਹਨ ਜੋ ਕਈ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਉਹ ਉੱਚ ਰੈਜ਼ੋਲਿਊਸ਼ਨ, ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ਾਲ ਸੀਮਾ ਪੇਸ਼ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਗੈਰ-ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਹਨ।

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀਆਂ ਹੱਲ ਕੀਤੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ#

ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਇੱਕ ਉਪਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਲੰਘਣ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਜਦਕਿ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਵੇਗਾਂ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਮੋੜਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਸਿਧਾਂਤ ‘ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਚਲ ਰਿਹਾ ਇੱਕ ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਆਪਣੇ ਵੇਗ ਅਤੇ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੋਵਾਂ ਦੇ ਲੰਬਵਤ ਇੱਕ ਬਲ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਬਲ, ਜਿਸਨੂੰ ਲੋਰੰਟਜ਼ ਬਲ ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਚਾਰਜਿਤ ਕਣ ਨੂੰ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ‘ਤੇ ਚਲਣ ਲਈ ਮਜਬੂਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ਦਾ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਸਿੱਧਾ ਕਣ ਦੇ ਵੇਗ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤਾਕਤ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਨਾਲ ਚੁਣ ਕੇ, ਇੱਕ ਖਾਸ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਨਾ ਅਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਣ ਦੇਣਾ ਸੰਭਵ ਹੈ। ਵੱਖ-ਵੱਖ ਵੇਗਾਂ ਵਾਲੇ ਕਣ ਮੁੜ ਜਾਣਗੇ ਅਤੇ ਚੋਣਕਾਰ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਣ ਦੇ ਯੋਗ ਨਹੀਂ ਹੋਣਗੇ।

ਇੱਥੇ ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰਾਂ ਦੀਆਂ ਕੁਝ ਹੱਲ ਕੀਤੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਹਨ:

ਉਦਾਹਰਣ 1: ਇੱਕ ਵੇਗ ਚੋਣਕਾਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ 1.0 x 10^6 m/s ਦੇ ਵੇਗ ਵਾਲੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਾਂ ਨੂੰ ਚੁਣਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤਾਕਤ 0.5 T ਹੈ, ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤਾਕਤ 100 V/m ਹੈ।

ਹੱਲ:

ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਾਂ ਦੇ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ਦਾ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਇਸ ਪ੍ਰਕਾਰ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ:

$$r = \frac{mv}{qB}$$

ਜਿੱਥੇ:

• r ਮੀਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ਦਾ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਹੈ
• m ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨ ਦਾ ਪੁੰਜ ਹੈ
• v ਮੀਟਰ ਪ੍ਰਤੀ ਸਕਿੰਟ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨ ਦਾ ਵੇਗ ਹੈ
• q ਕੂਲੰਬ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨ ਦਾ ਚਾਰਜ ਹੈ
• B ਟੇਸਲਾ ਵਿੱਚ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਦੀ ਤਾਕਤ ਹੈ

ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਦਿੱਤੇ ਮੁੱਲਾਂ ਨੂੰ ਬਦਲ ਕੇ, ਅਸੀਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੇ ਹਾਂ:

$$r = \frac{(9.11 \times 10^{-31} \text{ kg})(1.0 \times 10^6 \text{ m/s})}{(1.602 \times 10^{-19} \text{ C})(0.5 \text{ T})}$$

$$r = 1.14 \times 10^{-2} \text{ m}$$

ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨ 1.14 x 10$^{-2}$ m ਦੇ ਅਰਧ-ਵਿਆਸ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਗੋਲਾਕਾਰ ਪੱਥ ‘ਤੇ ਚਲਣਗੇ। ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਖੇਤਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਾਂ ‘ਤੇ ਇ