2017-12-14
2622
Принцип разделения ионов. Первый магнитный масс-спектрометр был сконструирован в 1918 г. Демпстером. Схема его используется и в современных приборах. В ионном источнике формируется пучок моноэнергетических ионов в поле ускоряющего напряжения V с энергией.
,
где 
- скорость иона, 
- масса его; 
- единичный заряд иона.
Схема масс-спектрометра с магнитным масс-анализатором секторного типа: 1 - система напуска, 2 - катод, 3 - ионизационная камера. 4 - выходная щель, 5 - ионный пучок, 6 - электромагнит, 7 - коллектор. 8 - усилитель, 9 - регистрирующее устройство, 10 - входное сопротивление усилителя.
Направленный перпендикулярно магнитному полю пучок ионов испытывает действие силы Лоренца F:
, где 
- индукция магнитного поля.
В магнитном поле ионы движутся по окружности разного радиуса. Для положительных ионов это движение подчиняется правилу левой руки: ладонь направлена вдоль 
и в нее входят магнитные силовые линии ; большой палец показывает направление силы 
. В связи с взаимной перпендикулярностью векторов, уравнение для силы имеет простой вид согласно уравнению:
|
|
|
Динамическое выражение силы Лоренца можно приравнять центростремительной силе в кинетической форме:
, 
- радиус кривизны траектории.
В постоянном магнитном поле не изменяется и, следовательно, траектория движения иона является окружностью.
Комбинируя уравнение (1) и (2), исключаем и получаем для однозарядных ионов:
Для заданных величин 
и можно измерить ток ионов массой . Изменяя ускоряющий потенциал (электростатическую развертку) или индукцию магнитного поля (магнитную развертку), получают ионный масс-спектр. Эксперименты по изучению зависимости ионного тока от энергии ионизирующих электронов 
проводят при фиксированных и .
