提前说明:本章涉🖘💽及到的相关知识,大部分来自于中国工程物🎲🔽🆉理研💛💡究院官网、对外公开资料。
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李察阅读,目光在书页上移动。
“铀235提纯的第一种方法,是电磁分离法,🈑♏利用质谱仪的原理进行🚛🔄♭同位素🜏🁋分离。
其中质谱仪是🅕🆝🐡实验室用来分析带电粒🁲子质量的一种仪器,能够让质💛💡量不同而带电量相同的粒子,进入磁场发生偏转的半径不同,从而分离。
详细解释的话,那就是💉粒子🗹以速度v进入磁场(假设朝上),带正电荷粒子运动所产生的磁场磁力线沿运动方向的左边朝上、右边朝下。因而运动带电粒子左边的磁场被加强,右边的磁场被减弱,形成一个磁场梯度,产生一个从左🍳🌆向右推的磁压力。
这个力与速度方🝗😺向垂直,虽然不能改变运动带电粒子速度值的大小,但是却能改变粒子🄠运动的方向,形🗚🜉⛸成一个向心力。
又因🕴为磁场是均匀的,对运动带电粒子产生的磁压力处处相等,所以使运动的带电粒子在磁场中作匀速圆周运动。
按照电磁学公式,可知,磁场的作用🁲力等于qBv,向心加速度等于v2/R。
所以,能导🐨出:qBv=Mv2🎲🕃/R→qBR=Mv。
公式中,q为🅕🆝🐡粒子电量,v为粒子运动速度,M为粒子质🛐🛥量,B为磁感应强度,R为粒子作圆周运动的偏转半径。
又因为粒子电量q、磁感应强度B都是确🐻定的,由此☄运动粒子的动量与偏转半径成正比。
带相同电荷q而质量不同的离子,通过相同的加速🄠⚥📞电压U,获得的电势能是相等的,且等于进入磁场时的动能为:qU=(1/2)Mv2。
前面已知粒🐨子的动量Mv=qBR,两式消去v,即得M=🏻🟑qB2R2/2U。
对于质量等于🅕🆝🐡(M+DM)的粒子,(M+DM)=qB2🏻🟑(R+DR)2/2U。
由此可得出DM/M=2DR/R,即质量的相对偏差,是半径相对偏🚛🔄♭差的2倍。