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Spiele

Einen Messablauf ausprobieren

Untersuchen Sie die Grund- und isomeren Zustände von ¹³³Xe in der Karte, einschließlich Anregungsenergie und Unsicherheit. Ein Isomer ist ein relativ langlebiger angeregter Kernzustand. Bei MR-TOF fliegen Ionen zwischen elektrostatischen Spiegeln: Umlaufzahl, Peakbreite und Populationsanteile ändern. Bei TOF-ICR wird eine Hochfrequenzanregung über die Zyklotronresonanz gescannt: Mischsignal, Ein-Spezies-Anpassung und Residuen (Messwert minus Anpassung) vergleichen. PI-ICR bildet Bewegungsphasen auf einem Detektor ab: Akkumulationszeit ändern und Winkel nach einem vollen Umlauf verfolgen. Peaktrennung, statistische Präzision und Modellverzerrung sind unterschiedliche Grenzen.

Spielen, während der Strahl aus ist. Bestwerte werden nur in deinem Browser gespeichert.

⏳ Wer lebt länger?

Zwei Kerne aus NUBASE2020 – wähle den mit der längeren Halbwertszeit. Halte die Serie!

🎯 Finde die Zyklotronresonanz (TOF-ICR)

Stelle die Anregungsfrequenz ν_rf ein, schieße Ionen und suche das Minimum der Flugzeit. ¹³³Cs⁺ in einer 7-T-Falle: ν_c = qB/(2πm) ≈ 808 795.01 Hz. Weniger Schüsse und ein genauerer Tipp geben mehr Punkte.

💡 Was bedeuten diese Einstellungen?

Ion, Ladung z, B und Anregungszeit wählen. Rechteck: ein RF-Puls; Ramsey: zwei getrennte Pulse.

νrf einstellen und Schüsse aufnehmen. Theorie zeigt das Modell; Punkte/Pixel ändert die Darstellung. Längere Anregung verengt die ideale Resonanz.

💡 Physik-Hinweise
  • Bei ν_rf = ν_c wandelt die Quadrupolanregung die langsame Magnetronbewegung vollständig in die schnelle reduzierte Zyklotronbewegung um. Auf dem Weg zum Detektor wird die radiale Energie E_r ∝ ω₊²r² im Magnetfeldgradienten in axiale Energie umgesetzt; resonante Ionen fliegen schneller: die Resonanz ist ein MINIMUM der Flugzeit.
  • Linienbreite: FWHM ≈ 0,8/T_rf bei Rechteckanregung. Längere Anregung → schmaleres Minimum → genaueres ν_c (statistische Genauigkeit ∝ 1/(T_rf·√N)).
  • Rechteckanregung zeigt Nebenminima (sinc²-artig). Ramsey-Anregung (zwei kurze Pulse mit Wartezeit) gibt ein ~40 % schmaleres Zentralmaximum — Nebenmaxima nicht mit dem Zentrum verwechseln.
  • Von der Frequenz zur Masse: m = qB/(2πν_c) (B mit Referenzion kalibriert). 0,1 Hz Fehler bei 808 kHz sind δm/m ≈ 1,2×10⁻⁷ ≈ 15 keV für A = 133.

TOF-ICR: überlappende Resonanzen und Fit-Verzerrung

Compare individual resonances with a mixed sample. A single-species fit can give a precise-looking centre that differs from the target ion’s resonance.

Einige wissenschaftliche Erläuterungen werden auf Englisch angezeigt.

💡 Was bedeuten diese Einstellungen?

Mit Masse, Ladung, B, Fallenspannung und Größe beginnen. ν₊, ν₋ und νz sind modifizierte Zyklotron-, Magnetron- und Axialfrequenz.

Erst Vorgaben verwenden, dann einen Parameter ändern. Radien/Phasen setzen die Anfangsbewegung, Anregung den Puls, Geschwindigkeit die Wiedergabe. Fancier nutzt separate Kalibrierungen der Fallen 1/2, wenn aktiviert.

Interpretation

Loading evaluated nuclear data…
Erweiterte Parameter und Annahmen

Masses: AME2020 ground state + NUBASE2020 excitation energy. # marks extrapolated properties. Unknown uncertainty is not zero; unavailable covariance uses an explicit diagonal approximation. Ionization and molecular binding energies are omitted.

Lehrmodell: t(F) = t_offset + t_scale / √(1 + κF). F ist der dimensionslose Anteil der Modenumwandlung, 0–1. Vorgaben: t_offset = 62 µs, t_scale = 193 µs, κ = 1,876; 8 % nicht umgewandelter Untergrund, Ereignisbreiten σ = 7 und 9 µs. Mischungsmittelwerte und dargestellte Ereignisdichten sind populationsgewichtet. Das Rauschen dient der Veranschaulichung. Lokale Δχ² = 1-Intervalle enthalten den Mischungsbias nicht.

NUBASE2020 · AME2020 · Kretzschmar: Ramsey excitation

🌀 Trenne das Isomer (PI-ICR)

Phase-imaging: after the accumulation time t_acc the cyclotron phase of each ion is projected onto a position-sensitive detector. Ground state and isomer differ in mass by Eₓ/c², so their spots move apart by Δφ = 2π Δν_c t_acc. Find a t_acc that separates them.

💡 Was bedeuten diese Einstellungen?

Ion suchen oder mehrere wählen. Weitere Zustände ergänzt Katalogeinträge. Massentabelle wählt die Quelle, B das Feld. Akkumulationszeit vergrößert die Phase; der Abstand kann über 360° umlaufen.

Radius: Detektorring; Spotbreite: Einheit 0,1 mm. Verhältnis und Kontamination setzen Populationen. σ ist der Trennabstand in Spotbreiten. Phasenoffsets verschieben Ursprünge; die Uhr rundet Zeiten. Detektorübung ergänzt Winkeluntergrenze und Schwerpunktzählzahl; Seed wiederholt Rauschen. U₀ und d setzen ideale Fallenfrequenzen.

Referenzphase und Zeitgebung

Die Versätze gelten für die projizierten Detektormuster im Magnetron-Referenzsystem; positive Winkel laufen gegen den Uhrzeigersinn. Das erste eingegebene Ion oder der Grundzustand des Paars bestimmt die Referenzfrequenzen. Die Überlagerung erhöht die gewünschte Zeit bis zur nächsten Lösung mit ganzzahligem νc t + (δ₊ − δ₋)/360°. Der Standardzeitgeber rundet wie PyMassScanner auf 4 ns; der verbleibende Phasenrest wird angezeigt. Ideale Zeitgebung liefert genaue Überlagerung. Diagramme, Umläufe, Unsicherheiten, Vergleiche und Exporte verwenden die tatsächliche Zeit. Der gemeinsame Ursprung dreht alle Flecken bei unveränderten relativen Abständen.

α₋ = α₀ + δ₋; α₊ = α₀ + δ₊ + 360°νc t; νc = ν₊ + ν₋.

PI-ICR-Phasen- und Überlagerungsverfahren

Detektor und Übung

Die erste Ionensorte ist Referenz. Umläufe = νc t; Differenz = (νc − νc,ref)t. Restwinkel liegen in [−180°,180°). Die erste gegenüberliegende Position wird nach 1/(2|Δνc|) erreicht; gleiche Frequenzen trennen sich nicht. Die Zeit gilt für ein Paar und wird auf 0,01 ms gerundet. Umlaufzahlen nutzen bekannte Simulationsfrequenzen.

Vergleich der Akkumulationszeiten

Bekannte Simulationsfrequenzen bestimmen die vollen Umläufe. Weitere Zeiten zeigen die Phasenwicklung; die Ansicht ermittelt keine unbekannte experimentelle Umlaufzahl.

Winkel gegen den Uhrzeigersinn. Der gemeinsame Ursprung dreht alle Flecken ohne ihre relativen Abstände zu ändern. Der Zeichnungsradius beträgt 21,00 mm und wächst auf 32,00 mm, wenn der Fleckenradius 20,00 mm überschreitet. Akzeptanzverluste des Detektors werden nicht modelliert.

σ ist die Winkelstandardabweichung eines Ereignisses. Die Suche prüft alle Ionenpaare auf einem 0,01-ms-Raster bis 5000 ms einschließlich Phasenumlauf; dies ist kein Konfidenzniveau einer Anpassung.

Äußeres Fleck-σ steuert Ereignisbreite und Phasenauflösung. Zentrums-σ verändert nur die zentrale Wolke.

σ ist die Standardabweichung der Winkel einzelner Ereignisse. 2,355σ entspricht ungefähr der Halbwertsbreite (FWHM) eines Gauß-Peaks, keinem Konfidenzniveau oder der kombinierten Unsicherheit zweier Schwerpunkte. Vorgabe und eigener Wert steuern dieselbe Suche nach der kürzesten Zeit und dieselbe Vergleichslinie.

💡 Physik-Hinweise

Vom gemeinsamen Ursprung gilt νc = (φ + 2πn)/(2πt), mit φ in Radiant und n vollständigen Umläufen. Die Simulation kennt n; Experimente bestimmen n getrennt. Bei gleicher Ladung ergibt zusätzliche Ruheenergie E: |Δνc|/νc = E/(mIon c² + E). Für kleine Winkel gilt σφ ≈ σx,y/r; r ist einstellbar, anfangs 10,00 mm. R = 2πνc t/(2,355 σφ) ist ein FWHM-Auflösungsrichtwert, keine Massenunsicherheit. Längere Zeiten können die umlaufenden Flecken erneut überlagern.

Ideale Bewegungen: schnelle radiale Bewegung ν₊, langsame Magnetronbewegung ν₋, axiale Schwingung νz. Hier Φ = U₀(z² − r²/2)/(2d²), νc = qB/(2πmIon), νz = √(qU₀/(mIon d²))/(2π), ν± = [νc ± √(νc² − 2νz²)]/2. Einschluss erfordert νc² > 2νz². Ideale Identitäten: ν₊ + ν₋ = νc, ν₊² + ν₋² + νz² = νc². Erste Ordnung: ν₋ ≈ U₀/(4πBd²).

Welchem Winkel entspricht 1 keV?

Gemeint ist eine Zunahme der Ruheenergie (Masse) um 1 keV, keine kinetische Energie: δm = 1 keV/c² = 0,00000107354410 u. Bei gleicher Ladung und gleichem B gilt δνc = −νc δm/(mIon + δm), δφ = 360° δνc t. Negative Werte bedeuten im Gegenuhrzeigersinn einen Rückstand gegenüber der Referenz. Das Ergebnis hängt vom ersten Ion und der aktuellen Akkumulationszeit ab. Dies ist eine angenommene Erhöhung, keine gemessene Isomerenergie.

🪞 Trenne die Isobare (MR-TOF)

Ionen pendeln zwischen zwei elektrostatischen Spiegeln; jede Runde verlängert die Flugzeit, die Zeitdifferenz zweier Isobare wächst, die Peaks werden nur langsam breiter. Erst die Anfangsbreite des Pakets aus dem Kühler-Buncher wählen, dann Runden hinzufügen.

💡 Was bedeuten diese Einstellungen?

Ionenpaar wählen oder manuell eingeben. Verhältnis setzt Häufigkeiten, Counts Ereignisse und Umläufe die Rundflüge zwischen Spiegeln.

Δt₀: anfängliche Zeitbreite; Δt/Umlauf: zusätzliche Verbreiterung; t/Umlauf: Umlaufzeit; t₀: anfängliche Flugzeit. Angezeigte Einheiten beachten. Mehr Umläufe können Peaks trennen und verbreitern. Summe addiert Peaks, log R ändert die Skala.

💡 Physik-Hinweise

t(N) = t₀ + N·T_lap ∝ √m, Δt = t·Δm/(2m), FWHM² = Δt₀² + (N·δ)², R = t/(2·FWHM). Trennung bei Δt ≥ FWHM, d. h. R ≥ m/Δm.

MR-TOF: Ionenspezies und Isomere trennen

Choose up to three ion species. Compare individual peaks with their combined spectrum, then see how separation changes with lap count.

Einige wissenschaftliche Erläuterungen werden auf Englisch angezeigt.

💡 Was bedeuten diese Einstellungen?

Mit Masse, Ladung, B, Fallenspannung und Größe beginnen. ν₊, ν₋ und νz sind modifizierte Zyklotron-, Magnetron- und Axialfrequenz.

Erst Vorgaben verwenden, dann einen Parameter ändern. Radien/Phasen setzen die Anfangsbewegung, Anregung den Puls, Geschwindigkeit die Wiedergabe. Fancier nutzt separate Kalibrierungen der Fallen 1/2, wenn aktiviert.

Interpretation

Loading evaluated nuclear data…
Erweiterte Parameter und Annahmen

Masses: AME2020 ground state + NUBASE2020 excitation energy. # marks extrapolated properties. Unknown uncertainty is not zero; unavailable covariance uses an explicit diagonal approximation. Ionization and molecular binding energies are omitted.

Flight time scales exactly as √(mion/q); fixed electronic delay is added afterwards. Width is phenomenological: FWHM² = initial width² + (laps × broadening)². Populations are detected fractions; displayed survival does not simulate decay products.

NUBASE2020 · AME2020

🧲 Halte die Ionen (lineare Paul-Falle / RFQ-Massenfilter)

Ionen bewegen sich im schnell umschaltenden Quadrupolfeld von vier Stäben. Nur Ionen mit Arbeitspunkt (q, a) im Stabilitätsgebiet bleiben innerhalb r₀; die anderen treffen einen Stab (Funke). Stelle U und V so ein, dass nur die Zielmasse passiert.

💡 Was bedeuten diese Einstellungen?

Ionen und Ziel wählen. Eigene Liste: 100Sn, 99In, 133Cs+2. A: Massenzahl; V: RF-Spannung; U: Gleichspannung; r₀: Elektrodenradius; Ω/2π: RF-Frequenz.

Emittanz setzt die Anfangsstreuung, Zyklen die Verweilzeit in RF-Perioden, Geschwindigkeit die Wiedergabe. Gleicher Seed wiederholt das Ensemble. Stabilitätsgrenzen stammen aus dem idealen Mathieu-Modell; Transmission gilt für das simulierte Ensemble.

V ist die HF-Spitzenspannung gegenüber null; U ist die Gleichspannung. Das kollisionsfreie transversale Modell veranschaulicht die Transmission in endlicher Zeit. Axialer Transport, Puffergas, Raumladung und Randfelder fehlen. Mathieu-Gleichung

Trap design, inverse calculations and derivations

RFQ rod potentials are ±(U−V cos Ωt). V is the zero-to-peak amplitude of one rod pair relative to ground; the differential amplitude is 2V. The cooling panel uses differential V_RF, so equal numerical voltages are not interchangeable.

Φ=(U−V cos Ωt)(x²−y²)/r₀² → Eₓ=−2(U−V cos Ωt)x/r₀², Eᵧ=+2(U−V cos Ωt)y/r₀².
τ=Ωt/2 → x″+(a−2q cos 2τ)x=0, y″+(−a+2q cos 2τ)y=0.
a=8QU/(mr₀²Ω²), q=4QV/(mr₀²Ω²), a/q=2U/V.
νx,y=βx,y f_RF/2; ν≈f_RF√(a+q²/2)/2 in the adiabatic approximation only.

Inverse design uses the selected target ion, radius and RF frequency. Preview before applying; any edit invalidates the previous preview. Nominal depth QqV/4 is for U=0 at r=r₀ in the ideal adiabatic model, rather than a measured rod-surface barrier. Mass cutoffs describe the infinite-time first stability region; finite-residence transmission may differ. NIST DLMF

Betriebsgerade und Massengrenzen

Ideale Mathieu-Grenzen sind keine gemessenen Durchlasseffizienzen. V ist die RF-Spitzenamplitude, die Spitze-Spitze-Spannung beträgt 2V. Die Grenzen skalieren mit der Ladung; m/z wird in u/e angegeben.

💡 Physik-Hinweise

Die Zahl der RF-Perioden legt die Verweilzeit fest, keine Stablänge: N Perioden bei f MHz ergeben t = N/f Mikrosekunden. Die Vorgaben 60 Perioden und 1,00 MHz entsprechen 60,00 µs. Für eine reale Filterlänge wäre auch die axiale Geschwindigkeit nötig: L = v_z t. Axiale Bewegung wird hier nicht simuliert. r₀ ist der Abstand von der Achse zur Elektrodenoberfläche, anfangs 10,00 mm. V ist die RF-Spitzenamplitude, U die Gleichspannung und Ω = 2πf. z zählt positive Elementarladungen; m/z ist Masse pro Ladung. Die dimensionslosen Parameter a und q bestimmen den Punkt im Mathieu-Diagramm; die Betriebsgerade ist a/q = 2U/V. LMCO und HMCO sind ideale Grenzen der Masse pro Ladung und keine Durchlasseffizienzen. Die Anfangsstreuung setzt den Radius der Startpositionsscheibe als Prozentsatz von r₀; die Startgeschwindigkeiten verwenden dieselbe Lehrstreuung, keine gemessene Strahlemittanz. Die Animationsgeschwindigkeit ändert die Wiedergabe, nicht a, q oder die Grenzen. Der Zufallsstartwert wiederholt die Startsequenz. Grün bedeutet beschränkte Bewegung in der idealen Gleichung für unbegrenzte Zeit; bloßes Überleben während einer endlichen Zeit beweist keine Stabilität.

🧪 Periodensystem & Herkunft der Elemente

Färbe das Periodensystem nach chemischem Block, astrophysikalischer Herkunft (mehrere Quellen je Element), Aggregatzustand oder als Eigenschafts-Heatmap und spiele das Herkunftsspiel.

…

🧩 Magische Zahlen & Elemente

Kurze Fragen zur Nuklidlandschaft.

🦓 Fallen-Zoo

Wie verschiedene Geräte Ionen speichern oder führen – animierte Skizzen, nicht maßstäblich.

Animierte Skizzen, nicht maßstäblich. Rot/Blau = Elektrodenpolarität (wechselt mit der RF, wo zutreffend); die farbige Spur ist ein Ion oder Atom.

Hyperbolische Penning-FalleStarkes axiales Magnetfeld + schwacher elektrischer Quadrupol. Drei Eigenbewegungen: schnelle Zyklotron- ν₊, langsame Magnetron- ν₋, axiale ν_z; ν₊ + ν₋ = ν_c = qB/(2πm) liefert die Masse.
Zylindrische Penning-FalleGleiches Prinzip mit gestapelten offenen Zylindern: einfache Injektion und Ejektion; Korrekturelektroden machen das Potential harmonisch. Reinigungs- und Präzisionsfallen (z. B. JYFLTRAP).
Paul-Falle (RF)Nur ein oszillierender (RF) elektrischer Quadrupol: die Kraft wechselt schneller als das Ion entweichen kann und mittelt sich zu einem einschließenden Pseudopotential (Mathieu-Stabilität).
Lineare Paul-Falle / RFQVier Stäbe mit RF schließen radial ein (Querschnitt); DC-Endelektroden axial. Mit Puffergas kühlt und bündelt sie den Strahl — der Kühler-Buncher vor jeder Falle.
MR-TOF-MassenspektrometerZwei elektrostatische Spiegel falten Kilometer Flugweg auf einen Meter: TOF ∝ √(m/q), Auflösungsvermögen über 10⁵ in Millisekunden; auch ein schneller Isobarenseparator.
SpeicherringDipolmagnete lenken ab, Quadrupole fokussieren die umlaufenden Ionen; die Umlauffrequenz liefert m/q (isochrone oder Schottky-Massenspektrometrie), sogar für ein einzelnes Ion.
Elektronenstrahl-Ionenfalle (EBIT)Ein dichter Elektronenstrahl ionisiert schrittweise und hält die Ionen radial durch seine Raumladung; Driftröhrenpotentiale fangen axial — Quelle hochgeladener Ionen.
OrbitrapIonen kreisen um eine Spindelelektrode und schwingen entlang dieser mit ω_z = √(k·q/m); die Fourier-Transformation des Spiegelstroms liefert das Massenspektrum.
Magneto-optische Falle (MOT)Sechs rotverstimmte Laserstrahlen bremsen neutrale Atome durch Dopplerkühlung; ein Anti-Helmholtz-Quadrupolfeld lässt die Streukraft zur Mitte zeigen — Wolken bei µK.
Optische Pinzette / DipolfalleEin stark fokussierter, weit verstimmter Laserstrahl induziert einen Dipol, der ins Intensitätsmaximum gezogen wird (optische Dipolkraft): einzelne Atome im Fokus, Arrays für Quantensimulation.