Fizik, fiziksel kimya ve mühendislikte akışkanlar dinamiği, akışkanların akışını tanımlayan akışkanlar mekaniğinin bir alt disiplinidir. Aerodinamik ve hidrodinamik dahil olmak üzere çeşitli alt disiplinleri vardır. Akışkanlar dinamiğinin, uçaklardaki kuvvetlerin ve momentlerin hesaplanması, boru hatları boyunca petrolün Kütle akış hızının belirlenmesi, hava durumu modellerinin tahmin edilmesi, uzaydaki bulutsuların anlaşılması ve fisyon silahı patlamasının modellenmesi dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesi vardır.
İyon ya da yerdeş, bir veya daha çok elektron kazanmış ya da yitirmiş bir atomdan oluşmuş elektrik yüklü parçacıktır. Atomlar kararsız yapılarından kurtulmak ve kararlı hale gelebilmek için elektron alırlar ya da kaybederler. Bunun için de başka bir atomla ya da kökle bağ kurarlar.
Penning kapanı, homojen bir statik manyetik alan ve mekansal olarak homojen olmayan statik elektrik alanını kullanarak yüklü parçacıkları depolayan cihazlardır. Özellikle atomaltı parçacıkların özelliklerinin hassas ölçümleri için uygundurlar. Elektrik yüklü parçacıklar, sabit bir manyetik alan ve bir elektrostatik kuadrupol alanı kullanılarak bir Penning kapanında hapsedilebilir ve depolanabilir. Yüklü parçacıkları depolayarak, fiziksel özelliklerini yüksek hassasiyetle analiz etmek mümkündür. 1987 yılında Hans Georg Dehmelt, Penning tuzağında elektron ve pozitronun Landé faktörünü çok hassas bir şekilde belirlemeyi başardı. Penning kapanı konusundaki katkıları nedeniyle 1989 yılında Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.
Kütle spektrometrisi, İngilizce: Mass spectrometry (MS), kimyasal türleri iyonize edip oluşan iyonları Kütle-yük oranını esas alarak sıralayan bir analitik teknik. Daha basit terimler ile, bir kütle spektrumu bir numunen içindeki kütleleri ölçer. Kütle spektrometrisi birçok farklı alanda kullanılır ve kompleks karışımlara uygulandığı kadar saf numunelere de uygulanır.
Robert Reed Squires, gaz fazı iyon kimyası ve akan gün batımı sonrası kızıllık spektrometrisindeki çalışmaları ile tanınan Amerikalı kimyager.
İyon kaynağı, atomik ve moleküler iyonlar oluşturan bir cihazdır. İyon kaynakları, kütle spektrometreleri, optik emisyon spektrometreleri, parçacık hızlandırıcılar, iyon implante ediciler ve iyon motorları için iyon oluşturmak üzere kullanılır.
İzotop oranı kütle spektrometrisi, belirli bir örnekteki izotopların göreceli bolluğunu ölçmek için kütle spektrometrik yöntemlerin kullanıldığı bir kütle spektrometrisi uzmanlığıdır.
Kıvılcım iyonizasyonu katı bir örnekten gaz fazı iyonları üretmek için kullanılan bir yöntemdir. Hazırlanan katı numune buharlaştırılır ve aralıklı bir deşarj veya kıvılcım ile kısmen iyonize edilir. Bu teknik öncelikle kütle spektrometresi alanında kullanılmaktadır. Bir kütle spektrometresi ile birleştirildiğinde, tüm cihaz, kıvılcım iyonizasyon kütle spektrometresi veya kıvılcım kaynağı kütle spektrometresi olarak adlandırılır.
İndüksiyonla birleşmiş plazma kütle spektrometrisi, numuneyi iyonize etmek için indüksiyonla birleşmiş plazma kullanan bir kütle spektrometresi türüdür. Numuneyi atomize eder ve daha sonra tespit edilen atomik ve küçük çok atomlu iyonlar oluşturur. Çok düşük konsantrasyonlarda sıvı numunelerdeki metalleri ve bazı ametalleri tespit etme kabiliyeti ile bilinmekte ve kullanılmaktadır. Aynı elementin farklı izotoplarını algılayabilir, bu da onu İzotopik etiketlemede çok yönlü bir araç haline getirir.
Kütle spektrometrisinde, gerçek zamanlı doğrudan analiz, atmosferik molekülleri veya dopant moleküllerini iyonize eden helyum, argon veya nitrojen gibi gazlardan elektronik veya titreşimsel olarak uyarılmış hal türleri üreten bir iyon kaynağıdır. Atmosferik veya dopant moleküllerden üretilen iyonlar, analit iyonları üretmek için numune molekülleri ile iyon molekülü reaksiyonlarına girer. Düşük iyonlaşma enerjisine sahip analitler doğrudan iyonize edilebilir. DART iyonizasyon işlemi, çıkış elektroduna uygulanan potansiyele bağlı olarak pozitif veya negatif iyonlar üretebilir.
Atmosferik basınçta kimyasal iyonizasyon (Atmospheric pressure chemical ionization-APCI), atmosferik basınçta (105 Pa) gaz fazı iyon molekülü reaksiyonlarını kullanan kütle spektrometrisinde kullanılan bir iyonizasyon yöntemidir. Yaygın olarak yüksek performanslı sıvı kromatografisi (high performance liquid chromatography-HPLC) ile kombine edilir. APCI, birincil iyonların bir çözücü sprey üzerinde üretildiği kimyasal iyonizasyona benzer bir yumuşak iyonizasyon yöntemidir. APCI'nin ana kullanımı, 1500 Da'dan daha düşük moleküler ağırlığa sahip polar ve nispeten daha az polar termal olarak kararlı bileşikler içindir.
MS/MS veya MS2 olarak da bilinen ardışık kütle spektrometresi, kimyasal numuneleri analiz etme yeteneklerini artırmak için iki veya daha fazla kütle analizörünün ek bir reaksiyon adımı kullanılarak birbirine bağlandığı enstrümantal analiz tekniğidir. Ardışık -MS'nin yaygın bir kullanımı, proteinler ve peptitler gibi biyomoleküllerin analizidir.
Helyum kütle spektrometresi, küçük sızıntıları tespit etmek ve bulmak için yaygın olarak kullanılan bir araçtır. İlk olarak 2. Dünya Savaşı sırasında Manhattan Projesi'nde uranyum zenginleştirme tesislerinin gaz difüzyon sürecindeki çok küçük sızıntıları bulmak için geliştirildi. Tipik olarak, içine helyum ile doldurulmuş kapalı bir kabın yerleştirildiği bir vakum odası kullanır. Helyum kaptan dışarı sızar ve sızıntının hızı bir kütle spektrometresi ile tespit edilir.
Gaz fazı iyon kimyası, hem kimya hem de fizik kapsamına giren bir bilim alanıdır. Gaz fazındaki iyonları ve molekülleri inceleyen bilimdir, çoğu zaman bir tür kütle spektrometresi ile çalışılır. Bu bilim için açık ara en önemli uygulamalar, reaksiyonların termodinamiği ve kinetiğini incelemektir.
Proton transfer tepkimesi kütle spektrometrisi, bir iyon kaynağında üretilen gaz fazı hidronyum reaktif iyonlarını kullanan bir analitik kimya tekniğidir. PTR-MS, ortam havasındaki uçucu organik bileşiklerin (VOC'lar) çevrimiçi olarak izlenmesi için kullanılır. Avusturya, Innsbruck'taki Leopold-Franzens Üniversitesi, Institut für Ionenphysik'teki bilim adamları tarafından 1995 yılında geliştirilmiştir. Bir PTR-MS cihazı, bir sürüklenme tüpüne doğrudan bağlanan bir iyon kaynağı ve bir analiz sisteminden oluşur. Ticari olarak temin edilebilen PTR-MS cihazlarının yanıt süresi yaklaşık 100 ms'dir ve tek haneli pptv veya hatta ppqv bölgesinde bir algılama sınırına ulaşırlar. Kullanılmakta olduğu uygulama alanları çevre araştırmaları, gıda ve lezzet bilimi, biyolojik araştırma, tıbbı ve diğerlerini içerir.
Kütle spektrometrisi, iyonların kütle-yük oranını ölçmek için bilimsel bir tekniktir. Genellikle gaz veya sıvı kromatografisi gibi kromatografik tekniklerle birleştirilir ve küçük molekülleri ve proteinleri (proteomik) tanımlamak ve karakterize etmek için kullanılabileceği analitik kimya ve biyokimya alanlarında yaygın olarak benimsenmiştir. Tipik bir kütle spektrometrisi deneyinde üretilen büyük hacimli veriler, bilgisayarların veri depolama ve işleme amacıyla kullanılmasını gerektirir. Yıllar içinde, farklı kütle spektrometre üreticileri, bu tür verileri işlemek için çeşitli özel veri formatları geliştirdiler ve bu da akademik bilim adamlarının verilerini doğrudan değiştirmelerini zorlaştırıyor. Bu sınırlamayı gidermek ve kamu sektöründe veri manipülasyonunu ve yeniliği kolaylaştırmak için yakın zamanda birkaç açık, XML tabanlı veri formatı geliştirilmiştir.
İyon hareketlilik spektrometresi-kütle spektrometrisi (IMS-MS), aynı zamanda iyon hareketlilik ayırma kütle spektrometrisi olarak da bilinir, gaz fazı iyonlarını çarpışma gazı ve kütleleri ile etkileşimlerine göre ayıran bir analitik kimya yöntemidir. İlk aşamada iyonlar, bir iyon hareketlilik spektrometresi kullanılarak bir milisaniye zaman ölçeğinde bir tampon gaz aracılığıyla hareketliliğine göre ayrılır. Ayrılan iyonlar daha sonra ikinci bir adımda bir kütle analizörüne verilir ve burada kütle/yük oranları mikrosaniye zaman ölçeğinde belirlenebilir. Bu yöntemle elde edilen analitlerin etkili bir şekilde ayrılması, proteomik ve metabolomik örnekleri gibi karmaşık örneklerin analizinde bu yöntemi geniş ölçüde uygulanabilir hale getirir.
Çarpışmaya bağlı ayrışma, gaz fazında seçilen iyonların parçalanmasını indüklemek için bir kütle spektrometresi tekniğidir. Seçilen iyonlar genellikle iyon kinetik enerjisini artırmak amacı ile bir elektrik potansiyeli uygulanarak hızlandırılır ve daha sonra nötr moleküllerle çarpışmalarına izin verilir. Çarpışmada kinetik enerjinin bir kısmı iç enerjiye dönüştürülür, bu da bağ kırılmasına ve moleküler iyonun daha küçük parçalara parçalanmasına neden olur. Bu fragman iyonları daha sonra ardışık kütle spektrometresi ile analiz edilebilir.
Kızılötesi çoklu foton ayrışması, genellikle orijinal (ana) molekülün yapısal analizi için gaz fazındaki molekülleri parçalamak amacıyla kütle spektrometrisinde kullanılan bir tekniktir.
Kütle spektrometrisinde görüntü akımı, iyonların bir metal yüzeye yaklaşarak oluşturduğu görüntü yükündeki artışa denir.