Máy quang phổ khối là thiết bị tách các ion theo tỷ lệ điện tích trên khối lượng của chúng
21/28
Máy quang phổ khối là thiết bị tách các ion theo tỷ lệ điện tích trên khối lượng của chúng. Một phiên bản cụ thể là máy quang phổ khối Bainbridge được minh họa như hình bên. Các ion được tạo ra từ nguồn trước tiên được đưa qua khu vực chọn vận tốc, là khu vực tồn tại đồng thời điện trường đều có cường độ điện trường \(\overrightarrow {\rm{E}} \) và từ trường đều có cảm ứng từ \(\overrightarrow {\rm{B}} \) (vuông góc và hướng vào trong mặt phẳng hình vẽ). Lực từ tác dụng lên ion mang điện tích \(q\) có độ lớn \({\rm{F}} = {\rm{Bv}}|{\rm{q}}|\), có phương vuông góc với cảm ứng từ \(\vec B\) và với vận tốc \(\vec v\) của nó. Tiếp theo, các ion đi vào trong vùng có từ trường đều có cảm ứng từ \({\overrightarrow {\rm{B}} _0}\) nơi chúng di chuyển theo đường tròn bán kính \(R\).
Các ion được tăng tốc khi đi qua khu vực chọn vận tốc.
Các ion thoát ra được khỏi khu vực chọn vận tốc đều có tốc độ \({\rm{V}} = \frac{{\rm{E}}}{{\rm{B}}}\).
Máy dò hạt được sử dụng để xác định bán kính quỹ đạo \(R\).
Mối quan hệ giữa tỉ lệ độ lớn điện tích trên khối lượng \(\frac{{|{\rm{q}}|}}{{\rm{m}}}\) và bán kính R là \(\frac{{|{\rm{q}}|}}{{\rm{m}}} = \frac{{\rm{E}}}{{{\rm{B}}{{\rm{B}}_0}{\rm{R}}}}\).
Ion đi thẳng nên lực điện và lực từ cân bằng nhau \( \Rightarrow \) ion không tăng tốc \( \Rightarrow \)a) \({\bf{Sai}}\) \(|q|E = Bv|q| \Rightarrow v = \frac{E}{B} \Rightarrow \) b) Đúng
\(F = ma \Rightarrow {B_0}v|q| = m \cdot \frac{{{v^2}}}{R} \Rightarrow \frac{{|q|}}{m} = \frac{v}{{{B_0}R}} = \frac{E}{{B{B_0}R}} \Rightarrow \) c) Đúng; d) Đúng