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。
……
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🄈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=Mv🂓🎘2/🚟🔧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=q🂓🎘BR,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🄈对偏差💭🕄的2倍。