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=M🅑🅶v。
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=2D🙓R/👄🆖🏢R,即质量🇹🝚的相对偏差,是半径相对偏差的2倍。