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=M🅱v2/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)M🜕🂃v2。
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。
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。
如果同一种动量的离子进入磁场的角度存在偏斜,导致它们共同聚焦在D的范围。那么D的范围与入射角的关系,经过计算可得到如下🜕🂃公式:DR/R≈0🅮.5q2🕰🍍。