Molekül Demeti,genel Olarak Boşlukta,yani Havası Alınmış Bir Bölme Içinde Aynı Y By: aLi Date: 30 Ekim 2021, 20:02:52
MOLEKÜL DEMETİ
Molekül demeti,genel olarak boşlukta,yani havası alınmış bir bölme içinde aynı yönde hareket eden moleküllerin oluşturduğu akım ya da ışınBu bağlamda molekül sözcüğü özel bir durum olarak atomları da içerirGenel olarak demiti oluşturan moleküller düşük yoğunluktadıryani aralarında birbirlerinden bağımsız hareket etmelerini sağlayacak kadar mesafe vardırAtom ya da moleküller tek yönde hareket ettiklerinden bunların özellikleri,demetin bir elektriksel ya da magnetik alan içinde saptırıldığı ya da bir hedefe yönlendirildiği deneylerle incelenebilirHedef,katı bir cisimbir gaz,ya da ikinci bir atom ya da molekül demeti olabilir
UYGULAMALARI
Demetin elektriksel ve magnetik alanlarda sapması ,demeti oluşturan moleküllerin ya da atomların yapı ve özellikleri (örndönme ve spin) hakkında bilgi sağlayabilirDaha gelişmiş deneylerde iki demetin kesişimi ile her biri bir demetten gelen molekül çiftleri arasında saçılmaya yol açan etkileşim ya da çarpışmalar oluşturulurSaçılma,bu çiftlerin birbirlerinden uzaklıklarına bağlı olarak etkileşimlerindeki potansiyel enerji,kimyasal tepkimeye girme yetenekleri ve çarpışmada birbirlerine enerji aktarma olasılıkları gibi özelliklerini ortaya çıkarabilir
1911'de molekül demetleriyle yapılan ilk deney,çok düşük basınçlı bir gazın moleküllerinin ,içinde bulundukları kabın bir duvarına çarpana kadar düz bir çizgi üzerinde yol aldıklarını göstererek kinetik kuramı doğrulamıştırMolekül demetlerine ilişkin ilk kapsamlı deneyler 1930-33 arasında Almanya'da yapıldıKimyasal tepkimeleri ve çarpışan moleküller arasında enerji aktarımını incelemek için demetlerin kullanımı 1955'ten sonra yaygınlaştı
ÜRETİM,DENETİM VE ALGILAMA
Bir molekül demeti,ışını oluşturacak moleküllerin buharıyla dolu bir kutuda açılan ufak bir dilek ya da yarıktan ,gazın,havası alınmış bir hücreye sızdırılması,yoluyla oluşturulur(bakçizim)Buhar ,fırın denen ve uygun bir sıcaklığa kadar ısıtılabilen bir kutu içindeki sıvı örneğin buharlaştırılmasıyla elde edilirKutu içindeki buharın basıncı düşük ise moleküllerin serbest yolları çıkış deliğinin genişliğinden daha büyüktürve moleküller delikten dışarı yayılırlarYüksek basınçlarda ise moleküller delikten dışarı fışkırır ve basınç altındaki sıvılar gibi dışarı akarFışkıran moleküller birbirleriyle etkileşime girecek kadar yakındır,ama jet boşlukta hızla genleşir ve bundan sonra moleküller birbirlerinden bağımsız hareket ederFırından ancak uygun doğrultuda fırlayan moleküller ikinci bir delikten geçmeyi başarır ve deneyde kullanılan bir demetin parçası durumuna gelirlerÖtekiler pompa aracılığıyla dışarı atılır
Demeti oluşturan moleküller çeşitli hızlarda yol alırBelli bir deney için hızları birbirine yakın moleküller gerekliyse denet,hız seçici denilen ve sadece dar bir hız aralığındaki moleküllerin geçişine izin veren bir filtreden geçirilebilirBu seçiciler genel olarak ışına paralel bir eksen çevresinde hızla dönen ve üzerinde oluklar bulunan disk ya da silindirlerden yapılırSilindir içinde ilerlerken belli bir oluk içinde kalabilmek için uygun hıza sahip olan moleküller seçiciden geçebilirDaha hızlı ve daha yavaş moleküller olukların kenarlarına yapışır ya da sekerSilindirin dönüş hızı değiştirilerek demetteki moleküllerin hızı da değiştirilebilir
Deneylerde yararlı olabilmesi için bir demetin sapması ya da saçılması algılanmalıdırBu algılama zor olabilir çünkü tipik bir demette görece az molekül vardır ve bunların hızı ,dolayısıyla da kinetik enerjileri düşüktürDetektörün (algılayıcı) duyarlığı yüksek olmalıdırBir elektron kaybederek kolaylıkla iyonlaşan (bir başka deyişle net yükü artı olan) metallerin (örnalkaliler)atomlarından oluşan demetler için,akkor duruma gelene kadar ısıtılmış bir tungsten telden verimli bir algılayıcı yapılabilirSıcak tungsten yüzeyde bir elektronun yakalanması için mevcut olan görece yüksek enerji sayesinde tele çarpan alkali atomların neredeyse tümü bir elektronlarını kaybedip yollarına iyon olarak devam ederlerbunların toplayıcı elektrotta yarattıkları elektrik akımı ölçülebilirBaşka türden demet moleküllerini için farklı bir detektör gereklidirAtomlar ve moleküller bir elektron akımıyla bombardıman edilerek iyonlaştırılabilir ve elde edilen iyonlar bir kütle spektormetresine yönlendirilerek kütlelerine ve elektrik yüklerine göre ayrıştırılıp belirlenebilirKütle spektrometresi çok amaçlı bir aygıt olmasına karşın alkali atomlarının algılanmasında tungsten tele göre çok daha az duyarlıdırçünkü aygıta giden tüm demet moleküllerinin binde birinden fazlasını algılayamaz