飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照*产生不同价位的正离...
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问题详情:
飞行时间质谱仪可对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照*产生不同价位的正离子,自a板小孔进入a 、b 间的加速电场,从b 板小孔*出.沿中线方向进入M 、N 板间的偏转控制区,到达探测器。己知元电荷电量为e , a , b 板间距为d,极板M 、N 的长度和间距均为L 。不计离子重力及进入a板时的初速度。
(1)当a、b 间的电压为U1,在M、N间加上适当的电压U2,使离子到达探测器。请导出离子的全部飞行时间与比荷K(K=)的关系式。
(2)去掉偏转电压U2,在M 、N 间区域加上垂直于纸面的匀强磁场.磁感应强度为B , 若进入a、b 间的所有离子质量均为m ,要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出,a 、b 间的加速电压U1 至少为多少?
【回答】
解:(1)由动能定理:
n价正离子在a、b间的加速度
在a、b间运动的时间
在MN间运动的时间:
离子达到探测器的时间:
(2)假定n价正离子在磁场中向N板偏转,洛仑兹力充当向心力,设轨迹半径为R,由牛顿第二定律
离子刚好从N板右侧边缘穿出时,由几何关系:
由以上各式得:
当n=1时,U1取最小值:
知识点:专题六 电场和磁场
题型:计算题