Design and testing of temperature tunable de Laval nozzles for applications in gas-phase reaction kinetics

Canosa, André; Ocaña, Antonio; Antiñolo, María; Ballesteros, Bernabé; Jiménez, Elena; Albaladejo, José

doi:10.1007/s00348-016-2238-1

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“…The length of uniformity in setups based on the chopper solution is quite long, greater than 30 cm in most of the supersonic flows and beyond 50 cm for many of them . This length of uniformity in temperature and gas density corresponds to hydrodynamic times in the range of hundreds of microseconds, which is enough to perform the kinetic experiments at the concentration range of the co‐reactant employed .…”

Section: Recent Technical Developments and Their Perspectivesmentioning

confidence: 99%

Uniform Supersonic Chemical Reactors: 30 Years of Astrochemical History and Future Challenges

et al. 2017

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The interstellar medium is of great interest to us as the place where stars and planets are born and from where, probably, the molecular precursors of life came to Earth. Astronomical observations, astrochemical modeling, and laboratory astrochemistry should go hand in hand to understand the chemical pathways to the formation of stars, planets, and biological molecules. We review here laboratory experiments devoted to investigations on the reaction dynamics of species of astrochemical interest at the temperatures of the interstellar medium and which were performed by using one of the most popular techniques in the field, CRESU. We discuss new technical developments and scientific ideas for CRESU, which, if realized, will bring us one step closer to understanding of the astrochemical history and the future of our universe.

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Section: Recent Technical Developments and Their Perspectivesmentioning

confidence: 99%

Uniform Supersonic Chemical Reactors: 30 Years of Astrochemical History and Future Challenges

et al. 2017

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“…Die Uniformitätslänge ist bei Verwendung eines Choppers recht lang, größer als 30 cm in den meisten Überschallflüssen und bei vielen auch über 50 cm . Diese Uniformitätslänge von Temperatur und Gasdichte entspricht hydrodynamischen Zeiten im Bereich von einigen 100 μs, was zur Durchführung der kinetischen Experimente im Konzentrationsbereich des eingesetzten Coreaktanten ausreichend ist .…”

Section: Jüngste Technische Entwicklungen Und Ihre Perspektivenunclassified

“…Wie aus Abbildung ersichtlich, sind die Raumprofile von T 1 im Wesentlichen gleich und die mittlere Temperatur liegt innerhalb der statistischen Unsicherheit, was die Aufrechterhaltung der Qualität und Uniformität des Überschallflusses bestätigt. Ein weiteres Beispiel für einen gepulsten Fluss ist in Abbildung b dargestellt und eine umfassende Studie ist an anderer Stelle dargelegt …”

Section: Jüngste Technische Entwicklungen Und Ihre Perspektivenunclassified

“…Derzeit verfügt die UCLM‐Gruppe über einen Satz von fünf Laval‐Düsen mit “einstellbarer Temperatur”, die Temperaturen zwischen 22 K und 107 K liefern . Dieser Bereich deckt die typischen Temperaturen von ISM‐Wolken ab und erlaubt die Untersuchung der chemischen Kinetik einer großen Anzahl von Neutral‐neutral‐Reaktionen.…”

Section: Jüngste Technische Entwicklungen Und Ihre Perspektivenunclassified

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Chemie mit Überschall: 30 Jahre astrochemische Forschung und künftige Herausforderungen

et al. 2017

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Das interstellare Medium ist für uns von großem Interesse. Hier werden Sterne und Planeten geboren und wahrscheinlich sind von hier molekulare Vorstufen des Lebens zur Erde gelangt. Um die chemischen Wege zur Bildung von Sternen, Planeten und biologischen Molekülen zu verstehen, sollten astronomische Beobachtungen, astrochemische Modellierung und Laborastrochemie Hand in Hand arbeiten. Hier stellen wir Laborexperimente vor, die sich der Untersuchung der Reaktionsdynamik von astrochemisch interessanten Spezies bei Temperaturen des interstellaren Mediums widmen und die unter Verwendung von CRESU, einer der populärsten Techniken in diesem Bereich, durchgeführt wurden. Außerdem diskutieren wir neue technische Entwicklungen und wissenschaftliche Ideen zur CRESU, die unser Verständnis der astrochemischen Geschichte und Zukunft unseres Universums einen Schritt weiter bringen könnten.

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“…[26][27][28][29][30][31][32] Today this technique has reached a high degree of transferability and versatility owing to the development of different strategies to obtain stable, non-turbulent pulsed flows that reduce considerably the necessary pumping capacities, [33][34][35] and to the design of temperature-tunable de Laval nozzles. 36 Our interest in the reactivity of molecular ions in astrophysical and planetary media has led us to report recently on the rate coefficients and branching ratios of reactions of CN − / C 3 N − ions with the polar molecules HCOOH and HC 3 N over the [36-300] K temperature range. [37][38][39] To our knowledge, it was the first time the kinetics of bimolecular reactions involving a tetraatomic anion was revealed at low temperatures.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A mass-selective ion transfer line coupled with a uniform supersonic flow for studying ion–molecule reactions at low temperatures

Joalland

Jamal-Eddine

Papanastasiou

et al. 2019

The Journal of Chemical Physics

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A new approach based on the uniform supersonic flow technique -a cold, thermalized de Laval expansion offering the advantage of performing experiments with condensable species -has been developed to study ion-molecule reactions at low temperatures. It employs a mass-selective radio frequency transfer line to capture and select ions from an adaptable ionization source and to inject the selected ions in the core of the supersonic expansion where rate coefficients and product branching can be measured from room temperature down to ∼ 15 K. The transfer line incorporates segmented ion guides combining quadrupolar and octapolar field orders to maximize transmission through the differential apertures and the large pressure gradients encountered between the ionization source (∼ mbar), the quadrupole mass filter (∼ 10 −5 mbar), and the de Laval expansion (∼ mbar). All components were designed to enable the injection of cations and anions of virtually any m/z ratio up to 200 at near ground potential, allowing for a precise control over the momentum and thermalization of the ions in the flow. The kinetics and branching ratios of a selection of reactions have been examined to validate the approach. The technique will be instrumental in providing new insight on the reactivity of polyatomic ions and molecular cluster ions in astrophysical and planetary environments.

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Design and testing of temperature tunable de Laval nozzles for applications in gas-phase reaction kinetics

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Uniform Supersonic Chemical Reactors: 30 Years of Astrochemical History and Future Challenges

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Chemie mit Überschall: 30 Jahre astrochemische Forschung und künftige Herausforderungen

A mass-selective ion transfer line coupled with a uniform supersonic flow for studying ion–molecule reactions at low temperatures

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