Экспериментальная база
ISEAge UHV setup позволяет воссоздавать в лабораторных условиях льды, состоящие из молекул, наблюдаемых в межзвездной среде, и изучать их свойства, такие как формы и силы полос поглощения, константы скоростей реакции и энергии адсорбции с помощью инфракрасной спектроскопии и масс-спектрометрии. Установка представляет собой комплекс сложного оборудования: ее важнейшими составными частями, помимо главной сверхвысоковакуумной камеры, являются инфракрасный спектрометр, масс-спектрометр, турбомолекулярный и форвакуумные насосы, а также ряд различных датчиков для определения температуры и давления. В центре камеры находится германиевая подложка, прозрачная для ИК-излучения, температура которой может достигать всего 6.5 К благодаря работе гелиевого криостата. Именно эта подложка играет роль поверхности силикатных или углеродистых частиц, на которых в межзвёздной среде и формируются льды.
Особую значимость также представляет линия дозировки: через нее проходят все изучаемые вещества, предварительно переведенные в газофазную форму, прежде чем оказаться в главной камере. Линия дозировки состоит из множества металлических трубок и емкостей, соединенных между собой вакуумными фланцами. Герметичность всех соединений обеспечивает чистоту исследуемых веществ. В линии дозировки газы претерпевают очистку и хранятся на протяжении всего эксперимента.
Готовые вещества подаются в главную камеру через пару натекателей. При этом происходит частичная конденсация газов на охлаждённой подложке и одновременно осуществляется съёмка инфракрасного спектра. Напыление молекул на подложку происходит равномерно с обеих ее сторон, тем самым обеспечивается рост льда перпендикулярно лучу инфракрасного света и, следовательно, отсутствие дополнительных искажений в получаемых спектрах.
Особую значимость также представляет линия дозировки: через нее проходят все изучаемые вещества, предварительно переведенные в газофазную форму, прежде чем оказаться в главной камере. Линия дозировки состоит из множества металлических трубок и емкостей, соединенных между собой вакуумными фланцами. Герметичность всех соединений обеспечивает чистоту исследуемых веществ. В линии дозировки газы претерпевают очистку и хранятся на протяжении всего эксперимента.
Готовые вещества подаются в главную камеру через пару натекателей. При этом происходит частичная конденсация газов на охлаждённой подложке и одновременно осуществляется съёмка инфракрасного спектра. Напыление молекул на подложку происходит равномерно с обеих ее сторон, тем самым обеспечивается рост льда перпендикулярно лучу инфракрасного света и, следовательно, отсутствие дополнительных искажений в получаемых спектрах.
Эксперименты
ИК-спектроскопия пропускания чистых и многокомпонентных льдов
TPD-эксперименты с чистыми и многокомпонентными льдами
Исследование химических реакций в ледяной фазе при различных температурах
в экспериментах заняты
Ожиганов Максим Эдуардович
Лаборант-исследователь
Медведев Михаил Геннадьевич
Лаборант-исследователь
Картеева Варвара Михайловна
Лаборант-исследователь
Накибов Руслан Субхиддинович
Лаборант-исследователь
Сапунова Ульяна Александровна
Лаборант-исследователь
Суть большинства экспериментов заключается в получении ИК-спектров, для которых в дальнейшем будут проводиться сравнения со спектрами, полученными с космических аппаратов. Эти данные необходимы для изучения физических и химических процессов, происходящих в лабораторных льдах. Результаты исследований сравниваются с данными, полученными от реальных льдов.
Молекулы депозитируются на охлажденную германиевую подложку параллельно со съемкой спектра: таким образом фиксируются все стадии формирования льда и наблюдаются изменения форм полос поглощения в зависимости от количества молекул на луче зрения ИК-спектрометра. Чистота напыляемых веществ контролируется с помощью квадрупольного масс-спектрометра. Он применяется также для определения давлений, при которых должна проводиться депозиция. Исходя из показаний спектрометров можно определить примерную толщину льда и количество молекул, лежащих на пути пучка инфракрасного света.
Молекулы депозитируются на охлажденную германиевую подложку параллельно со съемкой спектра: таким образом фиксируются все стадии формирования льда и наблюдаются изменения форм полос поглощения в зависимости от количества молекул на луче зрения ИК-спектрометра. Чистота напыляемых веществ контролируется с помощью квадрупольного масс-спектрометра. Он применяется также для определения давлений, при которых должна проводиться депозиция. Исходя из показаний спектрометров можно определить примерную толщину льда и количество молекул, лежащих на пути пучка инфракрасного света.
ИК-спектроскопия пропускания чистых и многокомпонентных льдов
Другим вариантом экспериментов является десорбция с программированием температуры (TPD) — при этом происходит постепенное нагревание подложки и, соответственно, испарение с ее поверхности молекул. В ходе такого исследования становится возможным определение энергии адсорбции и межмолекулярного взаимодействия веществ. Кроме того, в ходе TPD-экспериментов на основе показаний обоих спектрометров могут быть изучены зависимости ИК-спектров от температуры, кинетика химических реакций и фазовых переходов во льдах.
TPD-эксперименты с чистыми и многокомпонентными льдами