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v🞙🔠2/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+D🝎M)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。
由于入射粒子的质量不同,它们经过相同电压加速后获得的能量相等,但动量🅺不同。进入磁场后,动量大的弯曲半径大,动量小的弯曲半径小。