De massaspectrometer van bainbridge

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 145

De massaspectrometer van bainbridge

Lithium (z=3) heeft twee natuurlijke isotopen, \(Li^{6}_{3}\) en \(Li^{7}_{3}\).

De massa's van de ionen zijn \(9,988.10^{-27}kg\) en \(1,165.10^{-26}kg\).

De afbeelding toont de massaspectrometer van Bainbridge en de baan van de 2 \(Li^{+}\)-ionen.

De ionen ontstaan aan de spleet \(S_1\) door met een elektronenbundel één elektron van het lithiumatoom weg te schieten.
\(Li + 1 e^{-} \rightarrow Li^{+}+2e^{-}\)
De \(Li^{+}\)-ionen worden vanuit rust versneld van \(S_1\) naar \(S_2\) door een regelbare spanning U die over de 2 spleten staat. U wordt achtereenvolgens zo ingesteld dat elk soort ion zonder afbuiging tussen de platen A en B beweegt. De afstand tussen deze platen is 4,00 cm.

De platen A en B wekken een elektrisch veld \(\vec{E}\) op, loodrecht op \(\vec{E}\) staat een magnetisch veld \(\vec{B}\) van 0,600 T.

Ten slotte komen de ionen in een tweede homogeen magnetisch veld \(\vec{B'}\) van 40,0mT waardoor ze volgens een cirkelbaan bewegen. In de punten P en Q botsen ze op een fotografische plaat. De afstand tussen P en Q bedraagt 4,20cm.

a) Hoe groot is het potentiaalverschil \((V_A-V_B)\) tussen de platen A en B?

b) Welke spanning U is nodig om elke ionensoort de juiste snelheid te geven?
\(e=1,6022.10^{-19}C\)
Afbeelding
Jan Vonk

Gebruikersavatar
Berichten: 271

Re: De massaspectrometer van bainbridge

Ik zie nog niet helemaal waarom je zo'n complex apparaat nodig hebt om twee isotopen te scheiden. Maar goed.

a) is een beetje gepruts. De verhouding tussen de stralen is gelijk aan de verhouding tussen de massa's. Met behulp van de twee massas en PQ = 4,20 cm kun je dan de echte stralen uitrekenen. Dan ga je van voren naar achter. Met behulp van de lorentzkracht reken je nu de snelheid uit. Dat weet je weer de lorentzkracht tussen A en B (gewoon 0.6/0.04=15x zo groot als in het tweede veld). Ten slotte moet je U zo kiezen dat de electrische kracht even groot is als de lorentzkracht.

b) is dan buitensporig simpel. Gewoon de kinetische energie omrekenen naar electronvolt.

Reageer