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Trampa iónica

Una trampa de iones o trampa iónica es una combinación de campos eléctricos o magnéticos que captura iones en una región de un sistema o tubo al vacío. Las trampas iónicas tienen una gran cantidad de usos científicos, como la espectroscopia de masas o el atrapar iones cuando los estados cuánticos del ion son manipulados. Los dos tipos más comunes de trampas de iones son la trampa de Penning y la trampa de Paul (trampa iónica cuadrupolar).

La trampa de Paul se usa más a menudo cuando se necesitan hacer estudios de manipulación de estados cuánticos. Este tipo de trampa puede llevar a la creación de una computadora cuántica de iones atrapados.[1]​ y ya ha sido utilizado para crear los relojes atómicos más precisos del mundo.[2]

Trampa de iones utilizada en una computadora cuántica.

Un espectrómetro de masas basado en una trampa iónica puede incorporar una trampa de Penning (espectroscopia de masas por resonancia iónica de ciclotrón por transformada de Fourier),[3]​ una trampa de Paul[4]​ o una trampa de Kingdon.[5]​ El Orbitrap, introducido en 2005, está basado en la trampa de Kingdon.[6]​ Otros tipos de espectrómetros de masa pueden utilizar también una trampa iónica cuadrupolar lineal como filtro selectivo de masas.

En un cañón de electrones (dispositivo que emite electrones a alta velocidad como en los tubos de rayos catódicos), se puede implementar una trampa iónica encima del cátodo (usando un electrodo adicional cargado positivamente entre el cátodo y el electrodo de extracción) para prevenir su degradación por los iones positivos que se aceleran en sentido contrario, debido a los campos que deben empujar a los electrones desde el cátodo.

Tipos de trampas iónicas

 
Esquema de una trampa de Penning. En azul las líneas de campo eléctrico y en rojo las líneas de campo magnético.

Trampa de Penning

Las trampas de Penning son utilizadas para el almacenamiento de partículas cargadas usando un campo magnético estático constante y un campo eléctrico espacialmente inhomogéneo.[7]

Trampa de Paul

Las trampas de Paul o trampas iónicas cuadrupolares utilizan una corriente eléctrica directa estática y campos eléctricos oscilando a frecuencias de radio para atrapar a los iones. Este tipo de trampas reciben su nombre en honor de Wolfgang Paul, por cuyo invento recibió el Premio Nobel de Física de 1989.[8]

Trampa de Kingdon

Las trampas de iones de Kingdon consisten en un alambre central delgado y un electrodo exterior cilíndrico. Al aplicar un voltaje estático, aparece un potencial logarítmico entre los dos electrodos. El Orbitrap es un tipo de espectrómetro de masas basado en la trampa de Kingdon.[9]

Tubos de rayos catódicos

Aproximadamente en 1958, antes de la introducción de tubos de rayos catódicos de caras aluminizadas, se utilizaron dispositivos conocidos como trampas de iones. Estas trampas debían ser delicadamente ajustadas para obtener un máximo brillo.[10][11]​ El propósito de estos dispositivos era evitar que los iones decoloraran la pantalla de fósforo.[12]

Referencias

  1. R. Blatt and D. J. Wineland (2008). «Entangled states of trapped atomic ions». Nature 453 (7198): 1008-1014. PMID 18563151. doi:10.1038/nature07125. 
  2. T. Rosenband, D. B. Hume, P. O. Schmidt, C. W. Chou, A. Brusch, L. Lorini, W. H. Oskay, R. E. Drullinger, T. M. Fortier, J. E. Stalnaker, S. A. Diddams, W. C. Swann, N. R. Newbury, W. M. Itano, D. J. Wineland, and J. C. Bergquist (2008). «Frequency Ratio of Al+ and Hg+ Single-Ion Optical Clocks; Metrology at the 17th Decimal Place». Science 319 (5871): 1808-1812. PMID 18323415. doi:10.1126/science.1154622. 
  3. Blaum, Klaus (2006). «High-accuracy mass spectrometry with stored ions». Physics Reports 425 (1): 1-78. doi:10.1016/j.physrep.2005.10.011. ,
  4. Douglas, D.J.; Frank, AJ; Mao, DM (2005). «Linear ion traps in mass spectrometry». Mass Spectrometry Reviews 24 (1): 1-29. PMID 15389865. doi:10.1002/mas.20004. 
  5. Kingdon KH (1923). «A Method for the Neutralization of Electron Space Charge by Positive Ionization at Very Low Gas Pressures». Physical Review 21 (4): 408-418. doi:10.1103/PhysRev.21.408. 
  6. Hu, QZ; Noll, RJ; Li, HY; Makarov, A; Hardman, M; Cooks, RG (2005). «The Orbitrap: a new mass spectrometer». Journal of Mass Spectrometry 40 (4): 430-443. PMID 15838939. doi:10.1002/jms.856. 
  7. «Principle of a Penning trap» (en inglés). Finlandia: Universidad of Jyväskylä. Consultado el 18 de febrero de 2014. 
  8. March, R. E. (1997). «An Introduction to Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometry». Journal of Mass Spectrometry (en inglés) 32: 351-369. 
  9. Kingdon K. H. (1923). «A Method for the Neutralization of Electron Space Charge by Positive Ionization at Very Low Gas Pressures». Physical Review 21 (4): 408. doi:10.1103/PhysRev.21.408. 
  10. Patente USPTO n.º 2569517: «Magnet for cathode-ray tube ion traps»
  11. 2727171 Patente USPTO n.º 2727171 : «Ion Trap for a Cathode Ray Tube»
  12. Hartson, Ted (2004). «How the World Changed Television». Consultado el 13 de octubre de 2008. 

Enlaces externos

  •   Datos: Q202012
  •   Multimedia: Ion traps

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Una trampa de iones o trampa ionica es una combinacion de campos electricos o magneticos que captura iones en una region de un sistema o tubo al vacio Las trampas ionicas tienen una gran cantidad de usos cientificos como la espectroscopia de masas o el atrapar iones cuando los estados cuanticos del ion son manipulados Los dos tipos mas comunes de trampas de iones son la trampa de Penning y la trampa de Paul trampa ionica cuadrupolar La trampa de Paul se usa mas a menudo cuando se necesitan hacer estudios de manipulacion de estados cuanticos Este tipo de trampa puede llevar a la creacion de una computadora cuantica de iones atrapados 1 y ya ha sido utilizado para crear los relojes atomicos mas precisos del mundo 2 Trampa de iones utilizada en una computadora cuantica Un espectrometro de masas basado en una trampa ionica puede incorporar una trampa de Penning espectroscopia de masas por resonancia ionica de ciclotron por transformada de Fourier 3 una trampa de Paul 4 o una trampa de Kingdon 5 El Orbitrap introducido en 2005 esta basado en la trampa de Kingdon 6 Otros tipos de espectrometros de masa pueden utilizar tambien una trampa ionica cuadrupolar lineal como filtro selectivo de masas En un canon de electrones dispositivo que emite electrones a alta velocidad como en los tubos de rayos catodicos se puede implementar una trampa ionica encima del catodo usando un electrodo adicional cargado positivamente entre el catodo y el electrodo de extraccion para prevenir su degradacion por los iones positivos que se aceleran en sentido contrario debido a los campos que deben empujar a los electrones desde el catodo Indice 1 Tipos de trampas ionicas 1 1 Trampa de Penning 1 2 Trampa de Paul 1 3 Trampa de Kingdon 2 Tubos de rayos catodicos 3 Referencias 4 Enlaces externosTipos de trampas ionicas Editar Esquema de una trampa de Penning En azul las lineas de campo electrico y en rojo las lineas de campo magnetico Trampa de Penning Editar Articulo principal Trampa de Penning Las trampas de Penning son utilizadas para el almacenamiento de particulas cargadas usando un campo magnetico estatico constante y un campo electrico espacialmente inhomogeneo 7 Trampa de Paul Editar Articulo principal Trampa ionica cuadrupolar Las trampas de Paul o trampas ionicas cuadrupolares utilizan una corriente electrica directa estatica y campos electricos oscilando a frecuencias de radio para atrapar a los iones Este tipo de trampas reciben su nombre en honor de Wolfgang Paul por cuyo invento recibio el Premio Nobel de Fisica de 1989 8 Trampa de Kingdon Editar Articulo principal Trampa de Kingdon Las trampas de iones de Kingdon consisten en un alambre central delgado y un electrodo exterior cilindrico Al aplicar un voltaje estatico aparece un potencial logaritmico entre los dos electrodos El Orbitrap es un tipo de espectrometro de masas basado en la trampa de Kingdon 9 Tubos de rayos catodicos EditarArticulo principal Tubo de rayos catodicos Aproximadamente en 1958 antes de la introduccion de tubos de rayos catodicos de caras aluminizadas se utilizaron dispositivos conocidos como trampas de iones Estas trampas debian ser delicadamente ajustadas para obtener un maximo brillo 10 11 El proposito de estos dispositivos era evitar que los iones decoloraran la pantalla de fosforo 12 Referencias Editar R Blatt and D J Wineland 2008 Entangled states of trapped atomic ions Nature 453 7198 1008 1014 PMID 18563151 doi 10 1038 nature07125 T Rosenband D B Hume P O Schmidt C W Chou A Brusch L Lorini W H Oskay R E Drullinger T M Fortier J E Stalnaker S A Diddams W C Swann N R Newbury W M Itano D J Wineland and J C Bergquist 2008 Frequency Ratio of Al and Hg Single Ion Optical Clocks Metrology at the 17th Decimal Place Science 319 5871 1808 1812 PMID 18323415 doi 10 1126 science 1154622 Blaum Klaus 2006 High accuracy mass spectrometry with stored ions Physics Reports 425 1 1 78 doi 10 1016 j physrep 2005 10 011 Douglas D J Frank AJ Mao DM 2005 Linear ion traps in mass spectrometry Mass Spectrometry Reviews 24 1 1 29 PMID 15389865 doi 10 1002 mas 20004 Kingdon KH 1923 A Method for the Neutralization of Electron Space Charge by Positive Ionization at Very Low Gas Pressures Physical Review 21 4 408 418 doi 10 1103 PhysRev 21 408 Hu QZ Noll RJ Li HY Makarov A Hardman M Cooks RG 2005 The Orbitrap a new mass spectrometer Journal of Mass Spectrometry 40 4 430 443 PMID 15838939 doi 10 1002 jms 856 Principle of a Penning trap en ingles Finlandia Universidad of Jyvaskyla Consultado el 18 de febrero de 2014 March R E 1997 An Introduction to Quadrupole Ion Trap Mass Spectrometry Journal of Mass Spectrometry en ingles 32 351 369 Kingdon K H 1923 A Method for the Neutralization of Electron Space Charge by Positive Ionization at Very Low Gas Pressures Physical Review 21 4 408 doi 10 1103 PhysRev 21 408 Patente USPTO n º 2569517 Magnet for cathode ray tube ion traps 2727171 Patente USPTO n º 2727171 Ion Trap for a Cathode Ray Tube Hartson Ted 2004 How the World Changed Television Consultado el 13 de octubre de 2008 Enlaces externos EditarEsta obra contiene una traduccion derivada de Ion trap de Wikipedia en ingles concretamente de esta version del 26 de febrero de 2013 publicada por sus editores bajo la Licencia de documentacion libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribucion CompartirIgual 3 0 Unported Datos Q202012 Multimedia Ion traps Obtenido de https es wikipedia org w index php title Trampa ionica amp oldid 134871815, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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